Подписаться на нашу рассылку

    Комментарии
    04.07.2024
    Share

    Оценка состава и выноса питательных веществ с клубнями антоциансодержащих сортов картофеля в ЦРНЗ РФ

    Картофель (Solanum tuberosum L.) — ценная высокопродуктивная сельскохозяйственная культура, используемая в продовольственных, кормовых и технических целях. Клубни содержат в среднем около 10–18% крахмала, 1–2% белка, витамины (С, В1, В6 и др.), соединения калия, фосфора, магния, кальция и другие минеральные элементы. Химический состав клубней картофеля зависит от генетических особенностей сорта, характеристик почвы, агроклиматических условий, технологии возделывания, степени зрелости клубней и других факторов.

    Сорт играет ведущую роль в формировании урожайности картофеля. От генетических особенностей растений зависит интенсивность их роста и развития, определяемая физиологическими особенностями, в частности накоплением в органах растений элементов питания, из которых синтезируются органические вещества.

    В настоящее время представляют интерес сорта картофеля с темноокрашенной мякотью клубней, с высоким содержанием антоциановых пигментов, которые используются организмом человека в качестве антиоксидантов.

    Антоцианы — представители класса флавоноидов. Содержание их в клубнях картофеля с окрашенной мякотью составляет от 6 до 35 мг / 100 г сухой массы.

    Окраска органов растений антоциановыми пигментами является адаптивным признаком. Данные соединения играют защитную роль в ответе на различные стресс-факторы: избыточное УФ-излучение, засуху, высокие или низкие температуры, засоление почвы, дефицит минеральных веществ, избыток тяжелых металлов, воздействие болезней и вредителей. Антоцианы являются фотозащитными агентами, поглощающими избыточный видимый и ультрафиолетовый свет и нейтрализующими свободные радикалы. В связи с этим данные пигменты способствуют не только повышению диетической ценности и качества клубней картофеля, но и устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды, что в свою очередь положительно сказывается на продуктивности.

    Однако многие приемы технологии возделывания таких сортов отработаны недостаточно, что связано, в частности, со слабой изученностью их реакции на применение различных форм и видов элементов минерального питания. Особенности потребления растениями антоциансодержащих сортов картофеля элементов минерального питания связаны с их уникальным химическим составом и требуют детального изучения.

    Цель исследований — изучить урожайность, содержание и вынос различных элементов питания с клубнями картофеля трех сортов с различной окраской мякоти клубней.

    Материалы и методы исследования

    Исследования проводили в однофакторном опыте на опытном поле Тверской ГСХА (Калининский р-н, Тверская обл., Россия) в 2023 г. Почва опытного участка дерново-среднеподзолистая, остаточно карбонатная, глееватая на морене, легкосуглинистая по гранулометрическому составу, хорошо окультурена. В почве содержались органические вещества (1,9%), азот щелочногидролизуемый (62,3 мг/кг) (по Корнфилду), P2O5 (317 мг/кг) и K2O (94 мг/кг) (по Кирсанову), pHсол. (4,79), обменный Ca (2,6 ммоль / 100 г), обменный Mg (0,26 ммоль / 100 г), подвижный В (0,47 мг/кг).

    Объект исследования — сорта картофеля:

    1. Гала (среднеранний, столового назначения, кожура гладкая, светло-желтая, мякоть темно-желтая).

    2. Сюрприз (среднеранний, столового назначения, кожура красная, мякоть красно-пестрая).

    3. Северное сияние (среднеспелый, пригоден для производства хрустящего картофеля и вакуумной упаковки, кожура синяя, мякоть сине-пестрая).

    Схема опыта:

    1.  Сорт Гала.
    2.  Сорт Сюрприз.
    3.  Сорт Северное сияние.

    Размеры делянки — 1,4 х 6 м, площадь — 8,4 м2, повторность — трехкратная.

    Перед посадкой весной вносили минеральные удобрения в дозе N60P80K90 в виде аммиачной селитры, двойного суперфосфата и калия сернокислого.

    Агротехника в опыте — стандартная для Тверской области. Предшественник — зерновые культуры. Основная обработка почвы включала в себя вспашку — плуг PERESVET ПОН 4+1 («Алмаз», Россия). Предпосадочная обработка почвы — две культивации (культиватор КПС-6) («Белагромаш», Россия). Посадку проводили 19.05 (вручную) с междурядьями 70 см клубнями средней фракции (50–80 г) на глубину 8–10 см. Перед посадкой произвели нарезку гребней высотой 20 см, шириной основания 65–70 см с использованием культиватора-окучника марки КОН-2,8 (ПООО «Техмаш», Беларусь). Создана оптимальная густота посадки, произведено протравливание клубней смесью препаратов: инсектицид «Табу» (АО «Фирма “Август”», Россия) (0,08 л/т клубней); фунгицид «Синклер» (АО «Фирма “Август”», Россия) (0,2 л/т клубней); регулятор роста «Зеребра Агро» (ООО «Резерв», Россия) (0,1 л/т клубней).

    Уход за посадками состоял из 2 междурядных обработок (культиватор-окучник марки КОН-2,8), трехкратного опрыскивания фунгицидами (с интервалом в 7 дней) «Улис, ВДГ» (ООО «Агро Эксперт Груп», Россия) 0,6 кг/га (11 июля), «Инфинито, КС» (Bayer CropScience, Германия) 1,5 л/га (21 июля), «Рапид Голд, СП» (ООО «Агрорус», Россия) 1,5 кг/га (29 июля) и однократного опрыскивания гербицидом «Зино, СП» 0,8 кг/га с расходом рабочего раствора 300 л/га.

    Учет урожая и отбор образцов клубней для исследований произведены вручную 4 сентября. Затем произвели механизированную уборку оставшегося урожая. Урожайность определяли путем взвешивания клубней с учетной площади делянки с последующим пересчетом на 1 га2.

    Определение в клубнях картофеля содержания сухого вещества производилось гравиметрическим методом по ГОСТ 31640, азота — титриметрическим методом по ГОСТ 13496.4 (п. 8), калия — пламенно-фотометрическим методом по ГОСТ 30504, фосфора — фотометрическим методом по ГОСТ 26657 (п. 4), кальция и магния — комплексонометрическим методом с использованием металлохромных индикаторов, железа — атомно-абсорбционным методом по ГОСТ 32343, меди, цинка и кобальта — атомно-абсорбционным методом по ГОСТ 30692, бора — фотометрическим методом с азометином-Н по ОСТ 10.154 (п. 2). Содержание всех исследуемых минеральных элементов пересчитывали на натуральную влажность.

    Статистическую обработку выполнили методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1985 г.) с использованием программы STRAZ (ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, Россия). По агрометеорологическим условиям

    вегетационный период картофеля в 2023 г. отличался от среднемноголетних данных. Так, сумма температур за вегетацию составила 1718,3 °С и была выше нормы на 69,5 °С. Влагообеспеченность картофеля была близка к нормальной. Засушливые периоды создавались в I и II декадах июня и III декаде августа, когда осадков выпало, соответственно, 3% и 35% от нормы. В сумме за вегетацию выпало 257 мм осадков (99% от нормы). Гидротермический коэффициент по Селянинову в 2023 г. был равен 1,49 при норме (за этот период) 1,57. Вегетационный период характеризовался как нормальный.

    Результаты и обсуждение

    Потребление растениями питательных веществ из почвы и удобрений зависит от урожайности культуры. Устойчивость растений антоциансодержащих сортов Сюрприз и Северное сияние к неблагоприятным факторам среды, вероятно связанная с защитной ролью антоцианов, положительно сказывалась на продуктивности. Исследованиями выявлено преимущество данных сортов как по урожайности, так и по выходу сухого вещества с клубнями (рис. 1).

    Так, клубневая продуктивность у сортов Сюрприз и Северное сияние была выше, чем у сорта Гала, на 4,2–5,2 т/га по урожайности, на 2,2–3,0 т/га по выходу сухого вещества с клубнями. Содержание сухого вещества в клубнях у сорта Гала составило 15,9%, у сорта Сюрприз — 21,8%, у сорта Северное сияние — 24,1%.

    Результаты исследований минерального состава клубней картофеля представлены в таблице 1.

    Содержание азота в клубнях картофеля, по литературным данным, составляет в среднем 0,5–0,6%, фосфора — 0,15–0,20%, калия — 0,7–1,0%. В исследованиях содержание данных элементов было существенно ниже этих значений, что объясняется недостатком азота и калия в почве, а также малыми дозами вносимых удобрений. Это подтверждает необходимость оптимизации минерального питания растений изучаемых сортов картофеля.

    Антоциансодержащие сорта Сюрприз и Северное сияние характеризовались более высоким содержанием большинства элементов питания, чем сорт с желтой мякотью Гала. Так, больше всего азота (0,301%), фосфора (0,052%) и кобальта (0,030 мг/кг) отмечено в клубнях картофеля сорта Сюрприз, калия (0,477%), кальция (0,010%), железа (5,663 мг/кг), меди (0,764 мг/кг), цинка (2,614 мг/кг) и бора (1,402 мг/кг) — в клубнях сорта Северное сияние. Повышенное потребление растениями данных элементов, вероятно, объясняется биосинтезом антоцианов, в который включаются различные ферменты и другие биологически активные вещества, в состав которых входят данные макро- и микроэлементы. Кроме того, известно, что антоцианы образуют стабильные комплексы с рядом ионов металлов (в том числе железа).

    Сорт с желтой мякотью Гала характеризовался большим содержанием магния (0,005 мг/кг), чем антоциансодержащие сорта.

    Для оценки особенностей потребления растениями различных макро- и микроэлементов определяется вынос их с урожаем. Он характеризует отчуждение с поля элементов питания с единицей продукции.

    Выявлено, что вынос элементов питания зависел как от урожайности клубней, так и от их элементного состава (табл. 2).

    Так, антоциансодержащие сорта Сюрприз и Северное сияние характеризовались более высоким выносом большинства элементов питания: азота (77,14     –77,28 кг/га), калия (94,74–127,44 кг/га), кальция (1,95–2,78 кг/га), железа (112,63–151,29 г/га), меди (18,79–20,41 г/га), цинка (66,65–69,84 г/га), кобальта (0,75–0,77 г/га), бора (29,19–37,46 г/га).

    Сорт Гала характеризовался более высоким выносом магния, который составил 1,10 кг/га и был выше, чем у антоциансодержащих сортов, на 0,30–0,38 кг/га.

    Больше всего калия (127,44 кг/га), кальция (2,78 кг/га), железа (151,29 г/га), меди (20,41 г/га), цинка (69,84 г/га) и бора (37,46 г/га) было вынесено с клубнями картофеля сорта Северное сияние, азота (77,28 кг/га), фосфора (13,35 кг/га) и кобальта (0,77 г/га) — с клубнями сорта Сюрприз.

    Для определения примерной потребности растений в макро- и микроэлементах и расчета доз удобрений на урожайность необходимо определить вынос элементов питания на единицу урожая, в данном случае — клубней.

    Выявлено, что антоциансодержащие сорта Сюрприз и Северное сияние характеризовались более высоким выносом на 1 т клубней азота (2,85–3,01 кг/т), кальция (0,08–0,10 кг/т), железа (4,39–5,66 г/т), меди (0,73–0,76 г/т), цинка (2,60–2,61 г/т), кобальта (0,03 г/т), бора (1,14–1,40 г/т).

    Больше всего азота (3,01 кг) и фосфора (0,52 кг) вынесено с 1 т клубней картофеля сорта Сюрприз, калия (4,77 кг), кальция (0,10 кг), железа (5,66 г), меди (0,76 г), цинка (2,61 г) и бора (1,40 г) — с 1 т клубней сорта Северное сияние.

    В целом антоциансодержащие сорта Сюрприз и Северное сияние превосходили сорт Гала по выносу двух макроэлементов: азота на 1 га — на 31,2–33,1%, на 1 т клубней — на 5,6–11,5%; кальция на 1 га — на 24,3–77,0%, на 1 т клубней — на 4,1–42,5%; по выносу четырех микроэлементов: железа на 1 га — на 36,8–83,7%, на 1 т клубней — на 14,5–47,8%; меди на 1 га — на 63,4–77,5%, на 1 т клубней — на 36,8–42,8%; цинка на 1 га — на 29,8–36,0%, на 1 т клубней — на 8,7–9,4%; кобальта на 1 га — на 104,7–110,8%, на 1 т клубней — на 64,7–76,5%; бора на 1 га — на 25,4–60,9%, на 1 т клубней — на 5,0–29,5%.

    При этом антоциансодержащие сорта уступали сорту Гала по выносу магния на 1 га на 27,4–34,2%, на 1 т клубней — на 39,2–47,1%.

    Выводы

    Таким образом, продуктивность у сортов Сюрприз и Северное сияние была выше, чем у сорта Гала, на 4,2–5,2 т/га по урожайности и на 2,2–3,0 т/га по выходу сухого вещества.

    Содержание в клубнях азота, кальция, железа, меди, цинка, кобальта и бора было выше у антоциансодержащих сортов Сюрприз и Северное сияние. За счет продуктивности и особенностей элементного состава они отличались более высоким выносом: двух макроэлементов — азота (76,14–77,28 кг/га или 2,85–3,01 кг/т) и кальция (1,95–2,78 кг/га или 0,08–0,10 кг/т); микроэлементов — железа (112,63–151,29 г/га или 4,39–5,66 г/т), меди (18,79–20,41 г/га и 0,73–0,76 г/т), цинка (66,65–69,84 г/га или 2,60–2,61 г/т), кобальта (0,75–0,77 г/га или 0,03 г/т) и бора (29,19–37,46 г/га или 1,14–1,40 г/т).

    Полученные показатели выноса характеризуют примерную потребность антоциансодержащих сортов картофеля Сюрприз и Северное сияние в элементах питания и могут быть использованы для расчета ориентировочных доз удобрений.

    Об авторах

    Максим Николаевич Павлов1; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии, земледелия и лесопользования

    maxnipav@gmail.com; https://orcid.org/0000-0003-1220-3414

    Карина Николаевна Хомякова1, 2; лаборант лаборатории биотехнологий1

    студент 1-го курса магистратуры2

    karinakazaza@gmail.com; https://orcid.org/0009-0007-2043-4614

    Татьяна Ивановна Смирнова1; кандидат химических наук, доцент кафедры агрохимии, земледелия и лесопользования

    tatsmi2013@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-3890-9186

    1 Тверская государственная сельскохозяйственная академия, ул. им. Маршала Василевского, 7, Тверь, 170904, Россия

    2 Тверской государственный университет, ул. им. Желябова, 33, Тверь, 170100, Россия

    УДК 635.21:631.811
    DOI: 10.32634/0869-8155-2024-382-5-97-101

    Журнал «Аграрная наука»

    Сельское хозяйство, ветеринария, зоотехния, агрономия, агроинженерия, пищевые технологии

    0 Комментарий
    Межтекстовые Отзывы
    Посмотреть все комментарии
      ПОДПИШИТЕСЬ
      БЕСПЛАТНО
      на электронную версию журнала «Аграрная наука» и получайте ежемесячно pdf на свой e-mail.

        Нажимая на кнопку Вы соглашаетесь с политикой обработки персональных данных