Hortorum Cultus 2(2) 2003, 43-50

Transkrypt

1 Hortorum Cultus 2(2) 2003, POBRANE AZOTU, FOSFORU, POTASU, WAPNA MAGNEZU ORAZ WODY W RÓNYCH OKRESACH WZROSTU POMDORA UPRAWANEGO W SYSTEME CKP PRZY ZRÓNCOWANYCH POZOMACH SARCZANÓW W POYWCE wona Kowalska Streszczenie. Badano pobranie azotu, fosforu, potasu, wapnia i magnezu oraz wody przez roliny pomidora uprawiane w trzech niezalenych systemach cienkowarstwowych kultur przepływowych (CKP), zasilanych poywk o zrónicowanej zawartoci siarczanów, tj. 200, 400 i 600 mg dm -3. Pobieranie składników i wody zaleało głównie od fazy wzrostu, a w mniejszym stopniu od zawartoci siarczanów w poywkach. rednie dzienne pobranie składników przez pojedyncz rolin pomidora wynosiło (mg): azot 131,4; fosfor 31,6; potas 229,6; wap 100,7; magnez 23,2, natomiast wody 1084 cm 3. Słowa kluczowe: pomidor, CKP, dzienne pobranie wody i składników pokarmowych, siarczany, faza wzrostu WSTP Pobieranie wody i składników pokarmowych przez roliny zalene jest głównie od jej fazy wzrostu, a take od takich czynników, jak wiatło, temperatura, odczyn i stenie soli rodowiska korzeniowego, wzajemnych relacji pomidzy składnikami, wilgotnoci podłoa i powietrza [He i in. 1999, Heinen i in. 2002]. W uprawach hydroponicznych czstym zjawiskiem jest akumulacja niektórych składników odywczych w ryzosferze rolin [Papadopoulos i in. 1999]. Akumulacji podlegaj midzy innymi jony siarczanowe, które s w nawozach mineralnych nonikami niektórych makro i mikroskładników, a take naturalnym składnikiem wody [Lopez i in. 1996]. Potrzeby pokarmowe rolin w stosunku do siarczanów s nisze od pozostałych makroskładników, z tego wzgldu cz z nich zatrzymuje si w rodowisku korzeniowym rolin. Wysokie zawartoci siarczanów w poywkach mog oddziaływa na stopie pobrania innych składników pokarmowych, wpływajc przez to na odywienie i rozwój rolin [Cerda i in. 1984, Lopez i in. 1996].

2 44. Kowalska Celem pracy było okrelenie wpływu zrónicowanych zawartoci siarczanów w po- ywce na pobieranie składników pokarmowych i wody przez pomidora uprawianego w systemie cienkowarstwowych kultur przepływowych CKP. MATERAŁ METODY Dowiadczenie przeprowadzono w sezonie wiosenno-letnim w latach 2000 i Badaniami objto roliny pomidora szklarniowego odm. Cunero F 1, rosnce w rynnach trzech niezalenych systemów CKP zasilanych poywk o zrónicowanym poziomie wyjciowym siarczanów (mg dm -3 ), tj. zestaw 200, zestaw 400, zestaw 600. Zawarto pozostałych podstawowych składników w zestawach była jednakowa i dostosowywana do poszczególnych faz rozwojowych rolin, zgodnie z zaleceniami Wysockiej-Owczarek [2001]. W fazie wysadzania rolin do rynien uprawowych zawarto składników w poywkach wynosiła (mg dm -3 ): N 210, P 50, K , Ca 220, Mg 60 70, Fe 1,6, Cu 0,07 0,1, Mn 0,6 1,0, Zn 0,2, B 0,2 0,3, Mo 0,02 0,03. Pierwszy poziom zawartoci siarczanów w poywce osignito przez zastosowanie typowego nawozu wieloskładnikowego (Superba czerwona) przeznaczonego do upraw hydroponicznych. Pozostałe roztwory sporzdzano na bazie nawozów pojedynczych, soli technicznych i kwasów. Kady zastaw składał si z 4 rynien uprawowych oraz 2 zbiorników (górny i dolny) na poywk. Ubytki wody z zestawów wynikajce z parowania, pobierania przez roliny i transpiracji uzupełniano automatycznie z sieci wodocigowej przez samoczynnie uruchamiane dozowanie wody. Zapewniało to stał objto poywki w zestawie przez cały sezon uprawy. W kadym zestawie znajdowało si po 200 dm 3 poywki (łcznie z poywk znajdujc si w matach). Rynny uprawowe wypełniano wełn mineraln Master (Grodan), o wymiarach ,5 cm i przykrywano szczelnie biało-czarn foli. Do kadej rynny wysadzano po 4 roliny w nacicia wykonane w folii. W dowiadczeniu okrelano dzienne pobranie N, P, K, Ca, Mg (mg) i wody (cm 3 ) przez pojedyncz rolin. W tym celu rozwój rolin podzielono na 5 faz (A, B, C, D, E; tabela 1 i 2), rozpoczynajc od momentu zakorzenienia rolin w matach wełny mineralnej wypełniajcej rynny systemu CKP, tj. po 6 dniach (w 2000 roku) i 7 dniach (w roku 2001) od wysadzania na miejsce stałe, a zakoczono w dniu likwidacji uprawy (2000 rok 141 dni, a dni). Pobranie składników pokarmowych przez rolin wyliczano z rónicy pomidzy ich iloci w poywce na pocztku danej fazy wzrostu oraz iloci w nawozach wprowadzonych w trakcie jej trwania a iloci w poywce na zakoczenie tej fazy wzrostu. Pobranie wody przez pojedyncz rolin ustalano na podstawie iloci wody dolewanej automatycznie do zestawów (odczyt z licznika). Na miejsce stałe pomidory wysadzano w fazie widocznych zawizków kwiatowych na gronie. Roliny rosły w zagszczeniu 3,4 na m 2. Ogławianie przeprowadzano nad 8 gronem. Kontrol i korekt odczynu poywki wykonywano codziennie, natomiast składu po- ywki raz na dni. Do analizy pobierano wycig z ¾ miszoci maty wełny mine- Acta Sci. Pol.

3 Pobranie azotu, fosforu, potasu, wapnia i magnezu oraz wody ralnej wypełniajcej rynny systemu CKP, a zarazem z połowy odległoci pomidzy dwoma ssiadujcymi rolinami. W pocztkowym okresie uprawy rolin oznaczenia prowadzono dodatkowo w poywce pobranej z kapilar. Jednake ze wzgldu na brak rónic w zawartoci siarczanów w poywce pobranej z mat i kapilar w dalszych okresach uprawy zaniechano analizy poywki z kapilar. Odczyn (ph) poywek ustalano metod potencjometryczn, natomiast przewodno elektrolityczn (EC) za pomoc konduktometru. Zawarto N-NO 3 oznaczano metod destylacyjn Bremnera w modyfikacji Starcka, a P metod kolorymetryczn [Nowosielski 1988]. Zawarto K, Mg, Ca oraz mikroelementów oznaczono metod absorpcji atomowej (AAS) na aparacie Unicam 969. WYNK DYSKUSJA W tabelach 1 i 2 przedstawiono dzienne pobieranie składników pokarmowych i wody przez roliny pomidora w wyznaczonych fazach wzrostu. W poszczególnych latach uprawy pobranie, zarówno składników pokarmowych, jak i wody, zaleało głównie od fazy wzrostu rolin. Wpływ zawartoci siarczanów w poywce na pobranie składników był mniej wyrany. Sporód analizowanych składników pokarmowych potasu roliny pobierały najwicej. rednie pobranie K wynosiło 229,6 mg/rolin/dzie. Jest to zgodne z wynikami Adamsa i Ho [1995], którzy wskazuj, e potas jest składnikiem pobieranym w najwikszych ilociach. W niniejszym dowiadczeniu w obydwu latach uprawy najnisze pobranie K odnotowano w fazach A i B, tj. od sadzenia rolin do kwitnienia i zawizywania owoców na V gronie. Od tego momentu (fazy C, D i E) pobieranie K gwałtownie wzrastało, co mogło by zwizane z przejciem rolin z fazy wegetatywnej do generatywnej [Gertsson 1995]. Maksymalne pobranie potasu wykazano w fazie dojrzewania owoców, co było prawdopodobnie zwizane z udziałem tego składnika w budowaniu masy i wybarwianiu owoców. Wypełnianie owoców wie si ze zwikszaniem w nich zawartoci suchej masy. Z drugiej strony istnieje liniowa zaleno pomidzy zawarto- ci suchej masy w owocu pomidora a zawartoci w nim potasu [Adams i Ho 1995]. Adams i Ho [1995] podaj, e około 60% pobranego potasu jest transportowane do owoców. Wysokie pobranie potasu w tym okresie moe wynika równie ze znacznego wzrostu iloci pobieranej wody, gdy jak wykazano [Adams 1994], istnieje take cisła zaleno (r>0,9) pomidzy iloci pobieranego potasu i wody. W fazie zawizywania i dojrzewania owoców pobieranie wody przez roliny przekraczało 1700 cm 3, co mogło wynika z duej transpiracji rolin w tym okresie oraz z wysokiego zapotrzebowania owoców bdcych w tym czasie w fazie budowy masy. rednio w owocu pomidora znajduje si od 90% do 95% wody. Woda nie jest pobierana w cigu dnia z jednakowym tempem. Noc woda, podobnie jak azot i potas, pobierana jest w niewielkich ilociach, natomiast maksimum pobrania wody i tych składników przypada na najjaniejsz cze dnia [Adams i Ho 1995]. lo pobieranej wody zaley równie od EC poywki [Schwarz i Kuchenbuch 1998], jednake rónice pomidzy roztworami pokarmowymi w niniejszym dowiadczeniu były niewielkie (± 0,3 ms cm -1 ). Hortorum Cultus 2(2) 2003

4 46. Kowalska Tabela 1. Dzienne pobieranie składników pokarmowych (mg) i wody (cm 3 ) przez rolin pomidora przy zrónicowanej zawartoci siarczanów w poywce 2000 rok Table 1. Daily nutrient (mg) and water (cm 3 ) uptake by tomato plant at different sulphate levels in nutrient solutions year 2000 A B C D E Faza wzrostu (ilo dni) Stage of maturity (days) (15) Od sadzenia (zakorzenienia) do kwitnienia grona From transplanting till flowering of 1 st cluster (28) Od kwitnienia grona do kwitnienia V grona From flowering of 1 st cluster till flowering of 4 th cluster (37) Od kwitnienia V grona do dojrzewania owoców na gronie From flowering of 4 th cluster till ripening of fruits on 1 st cluster (36) Od dojrzewania owoców na gronie do dojrzewania owoców na V i V gronie From ripening of fruits on 1 st cluster till ripening of fruits on 4 th and 5 th cluster (25) Od dojrzewania owoców na V i V gronie do likwidacji uprawy From ripening of fruits on 4 th and 5 th cluster till the end of cultivation 200; 400; 600 mg SO 4 dm -3 mg SO 4 dm -3 poywki mg SO 4 dm -3 N-NO 3 P K Ca Mg N:K solution 37,4 44,4 52,6 98,8 106,0 117,7 152,0 168,0 188,0 132,5 157,0 154,0 129,0 132,0 134,7 7,5 13,4 10,3 29,7 29,6 32,6 36,6 26,2 37,6 49,9 52,0 44,0 46,8 51,7 40,2 32,3 40,0 38,4 131,2 138,0 145,3 257,9 314,7 325,6 314,4 329,9 340,0 211,6 219,0 199,0 44,1 44,8 39,5 51,7 72,4 52, ,5 185,3 198,7 121,2 140,7 119,8 104,8 15,4 14,7 16,1 15,1 16,6 23,6 42,6 59,7 22,4 35,9 31,3 24,9 19,4 17,7 13,3 1:0,9 1:0,9 1:0,7 1:1,3 1:1,3 1:1,2 1:1,8 1:1,9 1:1,7 1:2,4 1:2,1 1:2,2 1:1,6 1:1,7 1:1,5 Woda Water Roliny zasilane poywk o podwyszonej zawartoci siarczanów miały tendencje do pobierania wikszych iloci potasu. Zaleno ta nie dotyczyła fazy E, tj. od dojrzewania owoców na V i V gronie do koca uprawy. Odzwierciedleniem wikszego pobrania potasu przez roliny rosnce w zestawach z wysz koncentracj siarczanów były wysze zawartoci tego składnika oznaczane w liciach [Kowalska i Sady 2003]. Z kolei Marschner [1995] podaje, e wysokie koncentracje siarczanów w rodowisku korzeniowym rolin mog zmniejsza absorpcje potasu przez roliny. Mimo e tempo absorpcji kationów nie zaley od koncentracji anionów, Marschner [1995] wskazuje, e przy wysokich koncentracjach jony z niskim tempem absorpcji, tj. SO 4 i Ca, mog znacznie zmniejsza pobieranie potasu i chlorków. Acta Sci. Pol.

5 Pobranie azotu, fosforu, potasu, wapnia i magnezu oraz wody Tabela 2. Dzienne pobieranie składników pokarmowych przez pojedyncz rolin pomidora w warunkach zrónicowanej zawartoci siarczanów w poywce 2001 rok Table 2. Daily nutrient (mg) and water (cm 3 ) uptake by tomato plant at different sulphate levels in nutrient solutions year 2001 A B C D E Faza wzrostu (ilo dni) Stage of maturity (days) (21) Od sadzenia (zakorzenienia) do kwitnienia grona From transplanting till flowering of 1 st - 2 nd clusters (31) Od kwitnienia - grona do zawizywania owoców na V gronie From flowering of 1 st - 2 nd clusters till fruit formation of 4 th cluster (33) Od zawizywania owoców na V gronie do zbiorów owoców na gronie from fruit formation of 4 th cluster till fruit harvest of 1 st clusters (28) Od zbiorów owoców na gronie do dojrzewania owoców na V i V gronie from fruit harvest of 1 st cluster till rippening fruits of 4 th -5 th clusters (21) Od dojrzewania owoców na V i V gronie do likwidacji uprawy from rippening fruits of 4 th -5 th clusters till the end of cultivation mg SO 4 dm -3 poywki mg SO 4 dm -3 N-NO 3 P K Ca Mg N:K solution 53,3 53,5 58,1 98,2 95,4 91,9 160,0 192,0 185,5 133,0 167,2 164,4 145,7 159,0 153,8 14,5 15,0 16,3 22,6 26,2 26,7 43,7 31,2 45,6 19,2 20,0 15,9 32,0 30,0 27,7 56,1 62,6 75, ,2 130,3 352,8 360,0 380,0 238,0 296,0 280,0 263,0 278,0 252,9 30,8 7,8 21,6 52,9 50,8 53,8 107,4 142,4 148,5 108,9 102,4 88,8 124,6 116,2 112,8 8,1 7,8 7,5 17,6 20,3 18,2 19,9 20,1 30,4 19,1 14,4 20,8 31,7 22,1 26,4 1:1,1 1:1,2 1:1,3 1:1,2 1:1,5 1:1,4 1: 2,2 1: 1,9 1: 2,0 1:1,8 1:1,8 1:1,7 1: 1,8 1: 1,7 1: 1,6 Woda Water Wpływ fazy wzrostu był równie wyrany w przypadku pobierania azotu. W pierwszym etapie wzrostu (faza A) roliny pobierały około mg azotu na dzie. Od kwitnienia grona (faza B) zaznaczył si wzrost pobrania azotu, osigajc maksimum w fazie C, tj. od kwitnienia V grona do dojrzewania owoców na gronie, co mo- e wiza si ze wzrostem zapotrzebowania na azot w okresie najwikszego przyrostu masy wegetatywnej. Stosunek pobrania N:K we wczesnych okresach wzrostu wynosił 1: 0,9 1,3 w kolejnych fazach stopniowo wzrastał, osigajc maksymalne wartoci w fazie od zawizywania owoców na V gronie do dojrzewania owoców na V i V gronie (1:1,7 2,4). Podobnie Adams [1999] podaje, e stosunek pobrania N:K w okresie Hortorum Cultus 2(2) 2003

6 48. Kowalska kwitnienia pierwszego grona powinien wynosi 1:1,2, po czym wzrasta do 1:2,5 w okresie kwitnienia X grona. W wikszoci faz wzrostu roliny zasilane poywk o wyszych zawartociach siarczanów (zestaw i ) pobierały wiksze iloci azotu, co jest zgodne z obserwacjami Nukaja i Hashimoto [2000]. Pobieranie wapnia przez roliny równie cile zaleało od fazy wzrostu i było najnisze w fazach A i B, natomiast osignło maksimum w fazie D w roku 2000 i fazie C w roku lo pobieranego wapnia zaley w najwikszym stopniu od pobrania wody, gdy ten składnik jest transportowany ksylemem wraz z wod [Adams i Ho 1995]. Z tego te powodu pobieranie wapnia było najwiksze w okresie zwikszonej absorpcji wody. Czynnikami mogcymi zmniejsza pobieranie wapnia s te wszystkie, które ograniczaj pobieranie wody, a wic niska temperatura, wysoka wilgotno powietrza, zasolenie, brak wiatła. Z drugiej strony nie wykazano jednoznacznego wpływu zawartoci siarczanów na pobieranie wapnia, chocia Lopez i in. [2002] podaj, e wap w poywce moe by uwsteczniony przez siarczany. O braku negatywnego wpływu siarczanów na pobieranie Ca przez roliny w niniejszym dowiadczeniu moe wiadczy brak objawów suchej zgnilizny wierzchołkowej, a take prawidłowe odywienie rolin tym składnikiem [Kowalska i Sady 2003]. Tabela 3. rednie dzienne pobieranie składników pokarmowych (mg) i wody (cm 3 ) przez rolin pomidora przy zrónicowanej zawartoci siarczanów w poywce Table 3. Average daily nutrient (mg) and water (cm 3 ) uptake by tomato plant at different sulphate levels in the nutrient solution Rok uprawy Year mg SO 4 dm -3 poywki mg SO 4 dm -3 solution N-NO 3 P K Ca Mg 120,2 133,3 141,5 37,3 36,6 35,8 215,0 237,3 240,5 123,4 120,5 98,0 28,4 31,7 21,0 Woda Water rednia Mean 131,7 36,6 230,9 114,0 27, ,1 137,6 134,5 27,8 25,0 27,6 214,8 236,1 233,6 85,8 87,7 88,6 19,2 17,3 21, rednia Mean 131,1 26,6 228,2 87,4 19,4 968 rednia ogółem Total mean 131,4 31,6 229,6 100,7 23, Pobieranie fosforu przez roliny utrzymywało si na wzgldnie stałym poziomie w czasie całego okresu wzrostu i nie podlegało wpływowi zawartoci siarczanów w poywce. Z drugiej strony analiza składu chemicznego lici pomidora wskazuje na istnienie ujemnej zalenoci pomidzy poziomem siarczanów w poywce a zawartoci P w liciach [Kowalska i Sady 2003]. Czsto wskazuje si, e niskie temperatury po- ywki s głównym czynnikiem ograniczajcym pobranie fosforu [Adams i Ho 1995]. Sporód wszystkich analizowanych składników pokarmowych pobieranie magnezu utrzymywało si na najniszym poziomie, tj. rednio około 27,0 i 19,4 mg/rolin/dzie w latach 2000 i Magnez pobierany był w relatywnie wikszych ilociach w ko- Acta Sci. Pol.

7 Pobranie azotu, fosforu, potasu, wapnia i magnezu oraz wody cowych fazach wzrostu (C i D w 2000 r. i E w 2001 r.), co moe wynika z wikszego zapotrzebowania rolin na magnez w okresie dojrzewania owoców. Głównym czynnikiem decydujcym o pobraniu magnezu jest tempo transpiracji [Marschner 1995]. Natomiast nie wykazano wpływu siarczanów na pobieranie magnezu. W podsumowaniu naley stwierdzi, e pobieranie składników pokarmowych zaleało głównie od fazy wzrostu, a w mniejszym stopniu od zawartoci siarczanów w po- ywkach. rednie dzienne pobranie składników przez pojedyncz rolin pomidora, w całym cyklu uprawy wynosiło (mg): azot 131,4; fosfor 31,6; potas 229,6; wap 100,7; magnez 23,2 (tab. 3). rednie dzienne pobranie wody wynosiło 1084 cm 3. PMENNCTWO Adams P., Nutrition of greenhouse vegetables in NFT and hydroponic system. Acta Hort. 361, Adams P., Ho L.C., Uptake and distribution of nutrients in relation to tomato fruit uality. Acta Hort. 412, Adams P., Plant nutrition demystified. Acta Hort. 481, Cerda A., Martinez V., Caro M., Fernandez F. G., Effect of sulfur deficiency and excess on yield and sulfur accumulation in tomato plants. J. Plant Nutr. 7, Gertsson U. E., Nutrient uptake by tomatoes grownin hydroponics. Acta Hort. 401, He Y., Terabayashi S., Asaka T, Namiki T., Effect of restricted supply of nitrate on fruit growth and nutrient concentrations in the petiole sap of tomato cultured hydroponically. J. Plant Nutr. 22(4 5), Heinen M., Marcelis L. F. M., Elings A., Figueroa R., Effects of EC and fertigation strategy on water and nutrient uptake of tomato plants. Acta Hort. 593, Kowalska., Sady W., Effects of different sulphate levels at the root zone on the concentration of mineral compounds in the leaves of greenhouse tomato grown on NFT. Acta Hort. 604 (2), Lopez J., Tremblay N., Voogot W., Dube S., Gosselin A., Effects of varying sulphate concentrations on growth, physiology and yield of the greenhouse tomato. Sci. Hort. 67, Lopez J., Christopher. B., Tremblay N., Dorais M., Gosselin A., Uptake and translocation of sulphate in tomato seedlings in relation to sulphate supply. J. Plant Nutr. 25(7), Marschner H., Mineral nutrition of higher plants. 2nd edition, Academic Press, London. Nowosielski O., Zasady opracowywania zalece nawozowych w ogrodnictwie. PWRiL Warszawa. Nukaya A., Hashimoto H., Effects of nitrite, chloride and sulfate ratios and concentration in the nutrient solution on yield growth and mineral uptake characteristics of tomato plants grown in closed rockwool system. Acta Hort. 511, Papadopoulos A. P., Hao X. Tu J. C., Zheng J., Tomato production in open or closed rockwool culture systems with NFT or rockwool nutrient feedings. Acta Hort. 481, Schwarz D., Kuchenbuch R., Water uptake by tomato plants grown in closed hydroponic systems dependent on the EC-level. Acta Hort. 458, Wysocka-Owczarek M., 2001, Pomidory pod osłonami. Uprawa tradycyjna i nowoczesna. Hortpress, Warszawa. Hortorum Cultus 2(2) 2003

8 50. Kowalska NUTRENT AND WATER UPTAKE N DFFERENT STAGES OF MATURTY OF GREENHOUSE TOMATO GROWN ON NFT AT DFFERENT SULPHATE LEVELS N NUTRENT SOLUTON Abstract. The aim of a study was to determine the nutrient and water uptake by tomato plant grown in three independent systems of the nutrient film technique (NFT), provided with the nutrient solutions containing different levels of sulphates: 200, 400, i 600 mg dm -3. Nutrient and water uptake depended mainly on stages of plant maturity, and in a less degree on the concentration of sulphates in the solution. Average daily uptake by single plant was (mg): nitrogen 131.4; phosphorus 31.6; potassium 229.6; calcium 100.7; magnesium Average daily uptake of water was 1084 cm 3. Key words: tomato, NFT, daily nutrient and water uptake, sulphates, stage of growth wona Kowalska, Katedra Uprawy Roli i Nawoenia Rolin Ogrodniczych, Akademia Rolnicza w Krakowie, ul. 29 Listopada 54, Kraków, rokowals@cyfr-kr.edu.pl Badania wykonano w ramach grantu 5 P06C finansowanego przez KBN Acta Sci. Pol.