Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние доз удобрений на урожайность семянок, сбор масла и качество пектина подсолнечника в условиях степи ЦЧР

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние доз удобрений на урожайность семянок, сбор масла и качество пектина подсолнечника в условиях степи ЦЧР"

На правах рукописи

Соболева Евгения Александровна

ВЛИЯНИЕ ДОЗ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ СЕМЯНОК, СБОР МАСЛА И КАЧЕСТВО ПЕКТИНА ПОДСОЛНЕЧНИКА В УСЛОВИЯХ

СТЕПИ ЦЧР

Специальность 06.01.04 -агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Брянск-2014

005553606

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» на кафедре биологии и защиты растений

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Лукин Алексей Леонидович,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой биологии и защиты растений ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I»

Мухина Светлана Валерьевна,

доктор сельскохозяйственных наук, заместитель директора ФГБУ «САС «Таловскад»

Безлер Надежда Викторовна,

доктор сельскохозяйственных наук, заведующая лабораторией эколого - микробиологических исследований почвы, Российская академия сельскохозяйственных наук государственное научное учреждение Всероссийский научно -исследовательский институт сахарной свеклы им. А.Л. Мазлумова

Ведущая организация: ГНУ Воронежский НИИСХ Россельхозакадемии

им. В.В. Докучаева

Защита состоится «26» сентября 2014 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.005.01 при ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 243365, Брянская область, Выгоничский район, с. Кокино, ул. Советская 2а, корпус 4, конференц-зал. E-mail: uchsovet@bgsha.com, факс: (80483-41) 24-721.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» и на сайте организации по адресу http://www.bgsha.com.

Автореферат разослан «_»_2014 года и размещен на сайте Высшей

аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации: http://vak2.ed.gov.ru

Просим принять участие в работе совета или прислать свой отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью.

Ученый секретарь диссертационного,

Дьяченко Владимир Викторович

Общая характеристика работы

Актуальность исследований

Среди всех масличных культур, возделываемых в нашей стране, подсолнечник занимает лидирующее положение. Прослеживается тенденция к увеличению площадей под культурой, сегодня площадь посевов по России достигает более 7 млн га. В Воронежской области за период с 2007 по 2009 год посевная площадь подсолнечника увеличилась на 107,4 тыс. га и составила соответственно 395,5 и 502,9 тыс. га. Валовые сборы маслосемян увеличились на 183,5 тыс. т и составили 594,1 тыс. т в 2007 году и 777,6 тыс. т в 2009 году. В 2011 году условия'для выращивания подсолнечника сложились наиболее благоприятно, валовой сбор маслосемян составил 1 млн т. Тенденции к снижению посевных площадей не намечается, урожай до 2020 года прогнозируется на уровне 770 тыс. т.

Благодаря работам выдающихся ученых - академика Л.А. Жданова, В.И. Щербина, К.И. Прохорова, В.К. Морозова, Е.М. Плачека и, прежде всего, академика Василия Степановича Пустовойта в России были созданы высокопродуктивные, высокотехнологичные сорта подсолнечника.

Учитывая требования подсолнечника к почве и особенности потребления им питательных веществ, применение удобрений под подсолнечник планируется таким образом, чтобы на протяжении всего процесса вегетации подсолнечник не испытывал дефицита элементов питания.

Ещё одним не менее ценным качеством подсолнечника является то, что он является практически неиссякаемым источником дешевого сырья для получения пектина из соцветий-корзинок.

В настоящее время актуальной продолжает оставаться проблема повышения урожайности подсолнечника в регионах с недостаточным увлажнением при сохранении плодородия почв.

Цели и задачи исследования

Целью работы является изучение влияния доз удобрений и сортовых особенностей на показатели продуктивности и технологические свойства подсолнечника в условиях юга Воронежской области.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи: 1. Изучить влияние агроэкологических условий на показатели урожайности подсолнечника в условиях южной части Воронежской области. 1. Сравнить урожайность подсолнечника при различных дозах удобрений на черноземе

обыкновенном.

3. Изучить влияние сортовых особенностей на показатели урожайности подсолнечника в условиях юга Воронежской области.

4. Определить структуру микробного ценоза в почве при выращивании подсолнечника. Выявить направленность биологических процессов, обуславливаемых ими, установить величины ферментативной активности почв.

5. Выявить влияние различных доз удобрений и сортовых особенностей на физико-химические показатели подсолнечного масла

6. Установить выход пектина и его качество при различных дозах удобрений и сортовых особенностях подсолнечника.

7. Изучить возможность использования подсолнечного пектина в составе смеси для дражирования семян.

8. Определить энергетическую и экономическую эффективность применения удобрений под подсолнечник в условиях южной части Воронежской области.

Научная новизна работы Впервые в условиях юга Воронежской области на черноземе обыкновенном изучено действие различных доз минеральных удобрений, на урожайность подсолнечника. При этом учитывались биологические показатели плодородия почв и сортовые особенности культуры.

На основании проведенных исследований на защиту выносятся следующие положения:

1 Дозы удобрений влияют на урожайность семянок, сбор масла и пектина из корзинок подсолнечника.

2 Агроэкологические условия при выращивании подсолнечника влияют на направленность микробиологических процессов в почве.

3 Удобрения, вносимые под подсолнечник, в условиях юга Воронежской области влияют на показатели экономической и энергетической эффективности.

Практическая значимость работы заключается в том, что автором обосновывается применение удобрений, рассчитанных балансовым методом с учетом контроля биологических свойств чернозема обыкновенного. Эти данные могут быть использованы в дальнейшей разработке теоретических основ сохранения и повышения плодородия черноземных почв. Использование в практике применения средств химизации результатов работы позволяет повысить урожайность подсолнечника до 30% в условиях юга Воронежской области.

Личный вклад автора состоит в разработке программы и выборе методов, адекватных поставленным задачам, в организации, постановке полевых опытов и лабораторных исследований, анализе и обобщении экспериментальных данных, подготовке научных публикаций, оформлении диссертации.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку в экспериментальном хозяйстве ЗАО «Манино» и ООО «Нива» Калачеевского района Воронежской области в 2007-2009 гг.

Достоверность результатов работы. Достоверность результатов работы подтверждается использованием современных физико-химических методов анализа, математических методов обработки данных, методов компьютерного моделирования, лабораторными и полевыми испытаниями.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены и обсуждены на международной научно-практической конференции: «Через инновации в науке и образовании к экономическому росту АПК» (Донской государственный аграрный университет, пос. Персиановский, 5-8 февраля 2008 год); на научно-практической конференции, посвященной 15-летию технологического факультета ВГАУ (Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки, Воронеж 26-28 мая 2008 г.); на II Всероссийской научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания», посвященной 65-летию ЮжноУральского государственного университета (Южно-Уральский государственный Университет г. Челябинск, 24 октября 2008 г.); на научно-практической конференции «Теория и практика инновационных технологий в АПК» (Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I, Воронеж, 27 марта 2012 г.), на II Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы» (Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, г. Саратов, 15-18 февраля 2008 г.); на научных и учебно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Воронежского государственного аграрного университета им. К.Д. Глинки (Воронеж 2007-2011 гг.)

Работа выполнена в соответствии с координационным планом научного совета РАН, является составной частью НИР кафедры ботаники, защиты растений, биохимии и микробиологии и кафедры агрохимии и почвоведения ФГБОУ ВПО «Воронежский ГАУ им. императора Петра I».

Публикации: по теме исследования опубликовано 8 работ, в том числе 3 - в изданиях реферируемых ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций производству. Общий объем диссертации включает в себя 167 страниц, 24 рисунка, 21 таблицу. В списке использованной литературы приведена библиографическая ссылка на 179 отечественных и иностранных источников. Приложения представлены на 17 страницах.

Содержание работы 1,Обзор литературы

Рассмотрены литературные данные о влиянии доз удобрений на урожайность семянок и сбор масла и пектина подсолнечника. Выявлена зависимость между количеством микроорганизмов и погодно-климатическими условиями. Рассмотрены данные об особенностях получения пектиновых веществ из подсолнечника. Анализ показал, что применение подсолнечного пектина при дражировании семян оказывает стимулирующее действие на проростки растений и на их биометрические показатели.

2. Материалы и методы исследований

Приведена характеристика почвенно-климатнческих условий ЗАО «Манино» Калачеев-ского района Воронежской области, где проводились исследования. В восьмипольном севообороте: 1) черный пар; 2) озимая пшеница; 3) сахарная свекла; 4) кукуруза на силос; 5) горох; 6) озимая пшеница; 7) ячмень; 8) подсолнечник.

Для исследования нами были выбраны сорта и гибриды подсолнечника, внесенные в реестр ЦЧР и широко возделываемые в регионе: сорт Воронежский 638, Донской (крупноплодный), гибриды Макао и Санмарин 361.

Почвенный покров опытного участка представлен черноземами обыкновенными глинистого механического состава. Содержание гумуса от 4,97 до 5,96%, рН водной вытяжки -6,1-6,5, содержание в почве подвижного фосфора - 88 мг/кг, обменного калия - 172 мг/кг почвы.

В целом почвенно-климатические условия хозяйства, где проводились исследования, являются пригодными для выращивания подсолнечника с высокими урожайными характеристиками.

Схема полевого опыта включала 8 вариантов различных доз удобрений, сортов и гибридов подсолнечника. В качестве контрольной использовалась почва после возделывания ячменя - седьмого звена севооборота.

Схема полевого опыта.

1. Воронежский 638 (контроль);

2. Воронежский 638 +К?оРбоКбо;

3. Воронежский 638 + НадРчоКбо;

4. Воронежский 638+К|2оРбоКбо;

5. Воронежский 638 +баланс;

6. Донской (крупноплодный);

7. Макао;

8. Санмарин 361.

Повторность опыта трехкратная, расположение вариантов систематическое - шахматное, расположение повторений - ярусное, общая площадь делянки - 42 м", учетной - 24 кг. Агротехника возделывания подсолнечника-общепринятая для Воронежской области.

Количество микроорганизмов в почве определяли посевом почвенной суспензии на плотные питательные среды. Ферментативная активность почвы определялась по следующим методикам: каталазная - по Джонсону и Темпле, уреазная и фосфатазная - колориметрическим методом, инвертазная по методу Бертрана.

Определение содержания жира - по ГОСТ 10857-64, кислотного числа - по ГОСТ - 547680, йодного числа - по ГОСТ -5475-69, числа омыления - по ГОСТ 5478-90.

' Аналитические характеристики пектина были получены при помощи потенциометриче-ского титрования. Комплексообразующую способность пектина определяли с использованием стандартного раствора ацетата свинца. Выделение пектина проводили экстракцией 0,5 % раствором щавелевой кислоты.

Рисунок - 1 Схема проведения исследования Объектом исследования был подсолнечник, на который влияли различные агроэкологические условия, к ним относятся — погодные и почвенные условия, а также сортовые особенности подсолнечника. При изучении почвенных условий учитывалось действие агрохимических, микробиологических показателей, удобрений. Агроэкологические условия влияли на урожайность, сбор масла и пектина. Пектин использовался при дражировании семян. Все полученные результаты подвергались математической обработке, вычислялась энергетическая и экономическая эффективность возделывания подсолнечника, были даны рекомендации производству (рис. 1).

Основные результаты исследований 3. Агроэкологические приемы при возделывании подсолнечника

Метеорологические условия как составная часть агроэкологических факторов оказывают существенное влияние на показатели урожайности сельскохозяйственных культур, в том числе и подсолнечника. Показатели температуры и влажности, а также гидротермического коэффициента являются определяющими условиями поступления элементов питания в растения, их доступности для растений. Кроме того, температура и влажность формируют естественную основу среды обитания для микроорганизмов, находящихся в почве и в прикорневой зоне растений. Взаимодействие этих факторов в конечном итоге определяет эффективность усвоения удобрений растениями, позволяя получить прогнозируемый урожай.

Выявлено влияние почвенно-климатических условий на показатели урожайности подсолнечника (табл.1). Установлено, что даже в таких жестких, засушливых условиях подсолнечник является обоснованной культурой в звене севооборота, с урожайностью на уровне среднемноголетних показателей.

Таблица 1 - Влияние климатических условий на урожайность подсолнечника сорта Воро-

Годы исследования Урожайность, т/га

2007 1,4

2008 1,3

2009 1,0

НСР 05 0,46

Урожайность составила от 1,0 - 1,4 т/га, наиболее высокий ГТК был в 2007 году, в 200В и 2009 годах он составил 0,4, что в целом указывает на очень засушливые условия выращивания подсолнечника. Хотя полученный урожай не раскрыл потенциальные возможности данной культуры, но еще раз подтвердил тот факт, что даже в таких жестких, засушливых условиях подсолнечник является обоснованной культурой в звене севооборота, с урожайностью на уровне среднемноголетних показателей.

Удобрение - одно из средств повышения урожайности подсолнечника. Эффективность применения удобрений напрямую зависит от обеспеченности почв доступными формами элементов питания, сроков и способов внесения.

Механизм действия минеральных удобрений на урожай подсолнечника заключается не только в количестве и качестве доступных растениям форм, но и активизации мобилизационных процессов в почве в результате усиливающейся микробиологической деятельности.

Наиболее важным агротехническим приемом повышения урожая и его качества, является научно обоснованная система применения удобрений, способствующая сохранению почвенного плодородия.

При интенсивной системе земледелия применение минеральных удобрений под подсолнечник позволяет получать высокую отдачу от них, даже с учетом высокого уровня плодородия.

Таблица 2 - Влияние минеральных удобрений на урожайность и сбор масла подсолнечника (2007-2009 гг.) ___

Год Вариант Урожайность, т/га Маслич- ность, % Сбор масла, ц/га Лузжис-тость,% Масса 1000 семян, г

Среднее за 3 года [((Воронежский 638) 1,23 41,6 3,2 41,1 80,5

N90 Р60 К60 1,33 44,2 3,6 40,4 81,7

N90 Р90 К60 1,46 45,7 4,1 38,6 81,8

N120 Р60 К60 1,42 42,8 3,8 40,1 83,0

Расчетная доза (балансовый метод) 1,58 46,3 4,6 37,5 83,3

Как видно из таблицы 2 на варианте с рекомендованной дозой удобрений для чернозема обыкновенного наблюдалось снижение урожайности она составила 1,33 т/га, прибавка - 0,1 т/га. При увеличении дозы фосфорных удобрений получена большая урожайность - 1,46 т/га,

прибавка - 0,19 т/га, что свидетельствует о положительном влиянии фосфорных удобрений на урожайность подсолнечника. Увеличение дозы азота в два раза не дало желаемый результат, урожайность составила 1,42 т/га, прибавка урожая по сравнению с контролем составила 0,19 т/га.

При внесении минеральных удобрений увеличивается масличность подсолнечника, увеличивается процент ядер и масса 1000 семян, уменьшается лузжистость. Так, на разба-лансированном варианте в семенах подсолнечника получено наименьшее содержание жира — 41,6%. При внесении удобрений в оптимальном количестве (балансовый метод) процент жира возрастает на 4,7% и составляет 46,3%, увеличивается также сбор масла, с 3,2 ц/га до 4,6 ц/га. Рекомендованная доза удобрений дала незначительное повышение масличности - на 2,6%, она составила 44,2%, по сравнению с контролем. Увеличение фосфорных удобрений привело к увеличению масличности на 4,1%, масличность составила 45,7%. Преобладание азотных удобрений над фосфорными и калийными привело к снижению масличности на 3,5%, по сравнению с балансом, она составила 42,8%. Сбор масла по вариантам увеличивался при увеличении масличности и уменьшении лузжистости.

Наиболее эффективными дозами удобрений являются дозы, рассчитанные балансовым методом и вариант с повышенной дозой фосфорных удобрений. Для сравнения эффективности применения различных доз удобрений нами был рассчитан условный коэффициент сбалансированного развития растений через условный показатель отношения урожайности к сбору масла (рисунок 2). Чем ниже этот показатель, тем более близкие значения получаются по урожайности и по сбору масла. Кроме того, этот показатель зависит от масличности семян и возрастает с увеличением содержания масла. Таким образом, результаты подтверждают влияние различных доз удобрений при получении не только высоких урожаев семян подсолнечника, но и других продуктов его переработки.

ц/га

5.....

4,5 - Г—

4 3,5 3 2,5 -2 1,5

о. „ О со Ш со со

ШЙЯ У- урожайность подсолнечника, ц/га; сбор масла, ц/га;

- отношение урожайности к сбору масла Рисунок 2 - Влияние минеральных удобрений на показатель эффективности использования удобрений (2007-2009 гг.)

Одной из задач исследования было выявление зависимости между урожайностью, мас-личностью и сортовыми особенностями подсолнечника. В работе были изучены 2 сорта Российской селекции и 2 гибрида иностранного происхождения.

Таблица 3 - Влияние сортовых особенностей на урожайность и сбор масла подсолнечника (2007-2009 гг.)________

Год Сорт, гибрид Урожайность, т/га Масличность, % Сбор масла, ц/га Лузжис-тость,% Масса 1000 семян, г

я Ч Воронежский 638 1,23 41,6 3,2 41,1 80,5

и « Донской 1.48 39.6 4,1 30.9 102,6

и X а1 Макао 1,51 46,7 5,1 28,5 64,0

О Санмарин 361 1,58 45,4 5,0 30,8 75,0

Результаты таблицы 3 показывают, что подсолнечник не достиг потенциально возможной урожайности культуры, заявленной паспортными данными, из-за влияния погодно-климатических условий.

Наибольшей урожайностью характеризуются гибриды Макао и Санмарин 361, их урожайность составила соответственно 1,51т/га и 1,58 т/га. Максимальной масличностью обладал гибрид Макао, сбор масла составил 5,1 т/га. Сорт Донской зарекомендовал себя как подсолнечник с крупными семенами. Установлено, что чем меньше осадков, тем у сортов и гибридов меньше масличность и меньше сбор масла.

Как видно из рисунка 3 наибольшее значение корреляционной связи между урожайностью и сбором масла имеют гибрид Макао и сорт Воронежский 638, что свидетельствует о их высокой приспособленности к почвенно-климатическим условиям в месте проведения эксперимента Широко используемый в производстве сорт Воронежский 638 в условиях степи ЦЧР, также, может быть рекомендован для использования в интенсивных агротехнологиях.

урожайность/

, ссормасяв

НИМ- урожайность подсолнечника, ц/га;

* ШШI , ,

щ щ | jg_ С00р масла, ц/га;

- отношение урожайности к сбору масла

Рисунок 3 - Влияние сортовых особенностей на урожайность и масличность подсолнечника (2007-2009 гг.)

Почва является активной биологической системой биосферы и обладает обменом веществ и энергии, во многом сходным с обменом веществ живых организмов. Почва как биологическая система представлена макроорганизмами и микроорганизмами.

Численность групп микроорганизмов при выращивании различных культур, в том числе и подсолнечника, является важным показателем биологического состояния почв, от величины которого зависит обеспечение растений элементами питания. Изменение численности микроорганизмов в разные фазы развития растений свидетельствует о динамичном состоянии углерод- и азотсодержащих соединений в прикорневой зоне растений.

Проведенными микробиологическими исследованиями установлено, что численность всех видов микроорганизмов в течение вегетации подсолнечника уменьшалась, на что повлияли высокие температуры и снижающаяся влажность почвы (таблица 4).

По полученным данным, в течение вегетации коэффициент напряженности (КАА:МПА) в наблюдаемых фазах увеличивается, что свидетельствует о глубокой минерализации гумуса чернозема обыкновенного. Изменение численности и соотношения между аммонифицирующими микроорганизмами и микроорганизмами, использующими минеральный азот в процессах метаболизма, указывает на то, что в процессе вегетации подсолнечника в прикорневой зоне преобладали процессы минерализации органического вещества, о чем свидетельствуют полученные коэффициенты.

Таблица 4 - Количество колоний микроорганизмов, выращенных на различных средах, в зависимости от фазы развития, кое (2007-2009гг.)__

Количество колоний микроорганизмов, выращенных на различных средах, х 101 на 1

грамм абс. сух. почвы

Фаза Аммонифицирующие бактерии Олпготрофы 1 Коэффициент напряженности (КАА:МПА) Актиномицеты Микромицеты Целлюлозоразрушающие микроорганизмы Азотобактер Всего

Всходы 500 408 0,81 229 138 67 547 1 889

Образование корзинки 211 267 1,27 260 163 93 417 1 411

Цветение 325 385 1,18 178 102 30 366 1 386

Созревание 168 207 1.23 132 70 24 231 832

Наибольшая численность аммонификаторов и нитрификаторов отмечалась в фазу образования корзинки, а к моменту созревания семянок количество микроорганизмов этих групп снижалось более чем в два раза. Это косвенно свидетельствует о том, что только лишь в одну из фаз существующий в почве баланс органики мог иметь положительное значение и прирост органики преобладал над процессами её распада.

Процессы превращения органических веществ в почве осуществляются при активном участии ферментов. Активно продуцируют ферменты бактерии, грибы, актиномицеты, представители почвенной фауны, некоторые простейшие.

Ферментативная активность в почвах - это способность почвы каталитически воз-

действовать на процессы превращения органических и минеральных соединений благодаря имеющимся в ней ферментам (как в связанном, так и в свободном состоянии).

Таблица 5 - Ферментативная активность почвы по фазам развития подсолнечника (2007- 2009 гг.)____

Фаза вегетации Ферментативная активность почвы в зависимости от фаз развития

Фосфатаза, мг фенолфталеина на 1 г воздушно-сухой почвы Инвертаза, мг глюкозы на 1 г воздушно-сухой почвы Уреаза, мг >!Нз на 1 г воздушно-сухой почвы Каталаза, мл О2 за 3 мин. на 1 г воздушно-сухой почвы

Всходы 1,04 42 25,0 3,28

Образование корзинки 0,86 35 20,4 3,18

Цветение 0,80 34 17,7 3,3

Созревание 0,67 30 17,4 2,51

НСР05 0,02 1,0 0,33 0,03

Данные, представленные в таблице 5, свидетельствуют о низкой ферментативной активности почвы. Это связано с длительными периодами засухи в процессе вегетации растений. Так, общая микробиологическая активность по показателям каталазы и фосфатазы соответствовала «бедному» уровню, активность инвертазы и уреазы соответствовала «среднеобогащенной» степени обеспеченности почвы.

Важнейшими критериями оценки качества масла является кислотное число, йодное число и число омыления. Их значения зависят от качества и вида поступившего сырья, от условий его хранения и переработки, от способа получения и хранения масла (табл. 6).

Таблица 6 - Качественные характеристики масла (2007-2009 гг.)

Год Вариант Кислотное число, мг КОН/ 1 г масла Число омыления, мг КОН/г масла Йодное число, г йода/ 100 г масла

СЗ Ч Контроль 0,86 171,8 123,0

О и N90 Р60 К60 0,84 163,2 125,1

г» N90 Р90 К60 0,82 170,6 129,6

О си N120 Р60 К.60 0,85 152,8 127,1

Ч а; о. и Расчетная доза (балансовый метод) 0,79 182,2 130,0

Наиболее низкое кислотное число получено в 2007 году, этот год сложился более благоприятно для выращивания подсолнечника и в критические периоды подсолнечник не испытывал дефицита влаги.

К первому сорту можно отнести масло подсолнечника, выращенного на вариантах с оптимальной (расчетной) дозой удобрений. При внесении удобрений установлена тенденция к снижению показателей кислотного числа. Повышение дозы азотных удобрений способствует его увеличению, фосфорные удобрения оказывают обратное действие.

По величине йодного числа все варианты масел соответствуют требованиям, предъявляемым к пищевому маслу. В исследованиях установлена зависимость качества масла от сортовых особенностей, данные представлены в таблице 7.

Таблица 7 - Влияние сортовых особенностей на качественные показатели масла подсолнечника (2007-2009 гг.)___

Год Сорт, гибрид Кислотное число, мг КОН/ I г масла Число омыления, мг КОН/г масла Йодное число, г йода/ 100 г масла

cd Воронежский 638 0,86 171,8 123,0

■и 2 О) Донской 1,16 163,2 126,1

Ч и Макао 1,01 177,3 124,6

& Санмарин 361 1,15 179,8 128,3

Среди интродуцируемых на территории региона сортов и гибридов продолжает лидировать сорт Воронежский 638 как наиболее адаптированный к условиям региона. Из гибридов лидирует Макао, имеющий показатели кислотного числа 1,01 мг КОН/г масла и йодного числа 124,6 мг КОН/г масла.

В работе изучено влияние агроэкологических условий выращивания подсолнечника на качество и количество пектина, получаемого из корзинок. В таблице 8 приведены данные по влиянию различных доз удобрений на содержание и сбор пектина в соцветиях-корзинках подсолнечника.

Таблица 8 - Содержание пектина в соцветиях-корзинках подсолнечника(2007-2009 гг.)

Год Вариант Общее содержание, % ВРП* ПП** Абс. сух. масса, т/га Сбор пектина, т/га

Контроль 23 4 19 1,02 0,24

т N90 РбО К«о 27 5 22 1,12 0,30

Н Ч N90 KíO 29 5 24 1,20 0,33

5 о Э u N120 Peo К«о 30 6 24 1,20 0,36

CU о Балансовый метод 30 6 24 1,29 0,38

*- водорастворимый пектин, ** - протопектин.

Наибольший сбор пектина из соцветий-корзинок подсолнечника был получен в 2007 году, чему способствовала благоприятная погода и своевременная уборка. Погодные условия других лет были менее благоприятными, что свидетельствует о непосредственном влиянии погодно-климатических условий на сбор и выход пектина. Максимальное количество пектина получено на вариантах с двойной дозой азота и на варианте с оптимальным соотношением элементов питания.

В таблице 9 представлены показатели содержания и выхода пектина из сортов и гибридов подсолнечника

Таблица 9 - Содержание пектина в соцветиях-корзинках подсолнечника (2007-2009 гг.)

Год Сорт, гибрид Общее содержание, % ВРП* ПП** Абс. сух. массы, т/га Сбор пектина, т/га

я» м 4» И Воронежский 638 23 4 19 1,02 0,24

§ г Донской 25 6 19 1,33 0,33

Макао 26 6 20 1,28 0,33

о Санмарин 26 6 20 0,98 0,25

Таким образом установлено, что наибольшим сбором пектина обладают сорт Донской (крупноплодный) и гибрид Макао, что согласуется с данными других источников. Сорт Воронежский 638 и гибрид Санмарин 361 не достигли высоких показателей по сбору пектина.

Комплексообразующая способность пектина основана на его возможности образовывать нерастворимые комплексные соединения с тяжелыми металлами и радионуклидами. Именно это свойство определяет пектин по рекомендации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) как профилактическое средство на экологически загрязненных территориях. Профилактическая суточная доза пектина составляет 4-5 г, в условиях радиоактивного загрязнения 15-16г. В таблице 10 представлены результаты исследований по комплексообразующей способности пектина подсолнечника.

Таблица 10—Комплексообразующая способность пектина, (мгРЬ~У1г пектина)

Вариант Годы исследований

2007 2008 2009 Среднее

Контроль 193,0 358,5 315,7 289,1

N90 Рбо КЙО 209,2 251,3 154,1 204,9

N90 Р90 Kúo 134,4 325,5 75,2 178,4

N120 Рбо К^о 166,1 161,8 153,5 160,5

Балансовый метод 127,1 128,8 205,9 153,9

Установлено, что пектин обладал наибольшей комплексообразующей способностью на варианте без применения удобрений. Этот факт можно объяснить тем, что молекула пектина на контрольном варианте имела наибольшее содержание галактуроновой кислоты.

Показатели комплексообразования приведены в таблице 11 и подтверждают высокие потребительские свойства подсолнечного пектина Количество связываемого свинца (мгРЬ2+) напрямую зависит от содержания галактуроновой кислоты в получаемом пектине.

Таблица 11 — Комплексообразующая способность пектинов, выделенных из разных сортов и гибридов подсолнечника, мгРЬ2+/г_

Вариант Годы исследований

2007 2008 2009 среднее

Воронежский 638 193,0 358,5 315,7 289,1

Донской 253,3 194,4 209,8 219,2

Макао 106,8 180,3 336,7 207,9

Санмарин 304,2 172,7 331,5 269,5

Из таблицы 11 видно, что наибольшей комплексообразующей способностью обладает сорт Воронежский 638. Все сорта и гибриды имеют высокий уровень комплексообразующей способности, причем среди гибридов можно рекомендовать Санмарин 361, представляющий интерес для технологий продуктов функционального назначения.

В настоящий момент прогрессивным методом подготовки семян сахарной свеклы к посеву является дражирование. В России на сегодняшний день не существует ГОСТа для дражированных семян, поэтому необходимо перейти к единой методике дражирования семян. В качестве компонентов органо-минеральной смеси использовалась смесь природного цеолита с навозным перегноем (рис. 4).

Рисунок 4 - Схема расположения слоев при дражировании семян сахарной свеклы 1. Семя 2. Пестицид 3. Защитный слой 4. Стимулятор роста

На 100 г смеси прибавляли 1,5 г перемолотого суперфосфата. В качестве традиционного клеящего вещества использовали 2% раствор крахмала и была изучена возможность использовать в качестве клеящего вещества 1,5% раствора пектина. Согласно схеме опыта в клеящее вещество добавляли стимулятор роста «Эпин» и бактериальное удобрение «Байкал ЭМ».

Кроме того, представлялось интересным изучить данные по влиянию протравителей Круйзер, КС, ТМТД, ВСК, Тачигарен, СП, входящих в состав драже, на эффективность микрофлоры прорастающего растения. В таблице 12 представлены результаты биотестирования семян сахарной свеклы.

Таблица 12 - Биометрические показатели семян сахарной свеклы сорта Рамонская одн. 47

Вариант Повторность Росток, см Корешок, см

Контроль 1 3,55 3,56

2 3,78 3,48

3 3,69 3,74

Среднее 3,68 3,60

Контроль+крахмал 1 2,52 0,86

2 2,72 1,07

3 2,57 1,01

Среднее 2,60 0,98

Контроль+ глина+пектин 1 4,57 3,89

2 4,96 3,78

3 4,69 4,15

Среднее 4,74 3,94

Контроль+глина+ пектин+биоудобрение 1 6,24 5,35

2 6,16 к> со

3 6,13 5,42

Среднее 6,18 5,35

НСР 05 3,0 3,58

Пектин оказывает стимулирующее действие на проростки сахарной свеклы. Длина ростка по сравнению с контролем больше на 1,06 см, или на 29%, корешок также оказался длиннее контроля на 0,34 см, или на 9,4%. Раствор крахмала оказывал ингибирующее воздействие, длина ростка составила 2,6 см, что по сравнению с контролем меньше на 1,06 см, или 29,4%. Длина корешка составила 0,98 см, что меньше на 2,62 см или на 27,2%. Наиболее эффективным оказапся вариант с использованием пектина в качестве клеящего вещества, с добавлением бактериального удобрения «Байкал ЭМ». По сравнению с контролем длина ростка увеличилась в 1,7 раза, или на 168%. длина корешка увеличилась в 1,5 раза, или на 149%.

Дражирование семян позволяет не только повысить технологичность процесса высева, но и создать максимально эффективные и комфортные условия для них на начальных этапах развития. Максимальная эффективность достигается путем оптимизации слоев вокруг семени и применения эффективных стимуляторов роста и средств защиты.

Реализация любой агротехнологии, в том числе и при выращивании подсолнечника, подразумевает использование различных видов энергоресурсов, прежде чем будет получен конечный продукт. Унификация оценки энергозатрат при выращивании подсолнечника, связанная с различными этапами его возделывания, позволяет комплексно оценить любой из используемых агроприемов (табл. 13).

Таблица 13 — Энергетический эффект при выращивании подсолнечника

Вариант Урожайность, т/га Затраты техногенной энергии, ГДж/га Выход энергии с урожаем основной продукции, ГДж/га Коэффициент энергетической эффективности

Контроль (Воронежский 638) 1,23 6 126 28 720 4,69

N90 Peo Kío 1,33 6 675 31 920 4,78

N90 Р90 Кбо 1,46 6 678 35 040 5,25

N120 Рбо К«о 1,42 6 700 34 080 5,09

Балансовый метод 1,58 6 758 37 920 5,61

Как видно из таблицы 13, применение различных доз удобрений приводит к повышению урожайности подсолнечника, но при этом увеличиваются затраты техногенной энергии по сравнению с контрольным вариантом. Использование дозы удобрений, рассчитанной балансовым методом, приводит к увеличению затрат в 1,1 раза, а выход энергии с урожаем основной продукции в 1,3 раза превосходит контрольный вариант. Сравнение коэффициентов энергетической эффективности демонстрирует положительный баланс общих энергозатрат, что свидетельствует об общем энергетическом приросте при выращивании подсолнечника и получении конечной продукции.

Немаловажную роль играет интенсификация сельского хозяйства, заключающаяся в последовательном возрастании вложений средств производства и труда на единицу земельной площади, применении достижений науки и техники, передового опыта, для получения с каждого гектара наибольшего количества продукции при наименьших затратах труда и средств на единицу продукции.

Однако энергетическая эффективность производства должна дополняться и сопровождаться показателями экономической эффективности, так как после получения продукции в её экономической оценке немаловажную роль играет конъюнктура и цены на рынке. Ввиду этого невысокие энергозатраты могут так и не окупиться из-за низкого спроса на товар.

В настоящее время при выращивании сельскохозяйственных культур все большее внимание уделяется не только повышенному сбору урожая, снижению материально-денежных затрат в процессе производства продукции, но и повышению эффективности применяемых средств интенсификации сельского хозяйства. Для оценки эффективности применяемых агротехнических факторов наиболее часто используют экономические методы. При этом определяются урожайность, производственные затраты, себестоимость и другие показатели. Недостаток этих методов заключается в том, что наблюдается диспропорция цен на сельскохозяйственную продукцию и материально-технические средства.

В таблице 14 представлены основные затраты на выращивание подсолнечника сорта Воронежский 638 на варианте без удобрений, для сравнения использовали вариант с применением дозы удобрений рассчитанной балансовым методом.

Таблица 14 - Экономическая эффективность применения минеральных удобрений под подсолнечник______

№ п/п Показатели Без удобрений С применением удобрений

1 Урожайность, ц/га 12,3 15,8

2 Прибавка урожайности, ц/га - 3,5

3 Затраты на дополнительную продукцию, руб./га - 3 678,5

4 Затраты на продукцию, руб./га 8 661,3 10 339,8

5 Себестоимость 1ц продукции, руб. 976,7 903,7

6 Цена реализации, руб./ц 900 900

7 Стоимость продукции, руб./га 11 070 14 220

8 Чистый доход с 1 га, руб. 2 408,7 3 880,2

9 Дополнительный чистый доход, руб/га - 1471,5

10 Уровень рентабельности, % 27,8 37,5

При проведении экономической оценки возделывания всех сортов и гибридов подсолнечника учитывались статьи затрат на выполнение работ по выращиванию и уборке семян подсолнечника, как трудовые, так и материальные, в стоимостном выражении, а также урожайность и масличность семян подсолнечника с единицы площади.

Основные затраты имели существенную разницу и составили для вариантов опыта без удобрений и с внесением дозы удобрения, рассчитанной балансовым методом, соответственно 8 661,3 и 10 339,8 руб. на гектар подсолнечника. Разница в затратах приходится на различные виды работ, связанные с внесением удобрений, их ценой, оплатой труда и др. Наибольшая себестоимость одного центнера подсолнечника отмечалась на варианте без внесения удобрений, она составила 976,7 руб., что является следствием низкого показателя урожайности. При внесении минеральных удобрений себестоимость одного центнера продукции снизилась до 903,7 руб.

В сравнении с контрольным вариантом показатель уровня рентабельности был выше у варианта с внесением дозы удобрений, рассчитанной балансовым методом, он составил 37,5%, что в 1,35 раза превосходит контрольный вариант.

При оценке качественных показателей было отмечено, что у обоих вариантов опыта масличность семян имела существенное различие. Сбор масла с единицы площади на варианте с внесением удобрений превышал этот же показатель на варианте без внесения удобрений в 1,4 раза, что объясняется более высокой урожайностью.

Являясь рентабельной культурой, подсолнечник дает высокую отдачу, как это видно на примере расчетов, даже без применения удобрений. Применение оптимальной, наиболее сбалансированной дозы удобрений в наших экспериментах вызвало оптимальное, на наш взгляд, биологическое развитие растений подсолнечника, что отразилось на их качественных показателях, в том числе и на содержании в них пектиновых веществ и подтвердило рентабельность возделывания подсолнечника.

Таким образом, выращивание подсолнечника в условиях юга Воронежской области является рентабельным при использовании различных доз удобрений. Наибольший эффект получен на варианте с применением расчетной дозы удобрений, который подтвержден показателями экономической эффективности. При этом себестоимость продукции ниже, а рентабельность выше контроля на 10%.

Выводы

1. В засушливые годы с ГТК в пределах 0,4 урожайность подсолнечника в условиях юга лесостепной зоны достигает 1,4 т/га, что делает его пригодным для использования в научно обоснованном звене севооборота.

2. Балансовый метод расчета доз удобрений при выращивании подсолнечника в условиях южной части Воронежской области является наиболее эффективным в сравнении с другими вариантами, при показателях масличности 52% позволяет получать свыше 400 кг/га подсолнечного масла.

3. Применение дозы удобрений, рассчитанной балансовым методом, позволило получить урожай 1,58 т/га, а сбор масла составил 4,6 т/га. Уровень корреляционной связи между урожайностью и масличностью подсолнечника равен 0,96.

4. Гибрид Макао обладает высокими показателями урожайности и масличности с уровнем их корреляционной связи 0,99, и эффективен в засушливые годы в условиях степи ЦЧР -урожай семянок составляет 1,51 т/га, сбор масла - 5,1 т/га.

5. Соотношение микроорганизмов в почве указывает на преобладание в почве процессов, связанных с разрушением почвенной органики. Величина соотношения аммонифицирующих и нитрирующих микроорганизмам равна 0,81-1,27.

6. На количество микроорганизмов в большей степени влияет температурный режим 81%, в меньшей - влажность 19 % (за период исследований).

7. На всех изученных вариантах с применением удобрений физико-химические показатели масла соответствовали высоким требованиям, предъявляемым к пищевым растительным маслам. Показатели кислотного числа не превышали 0,87 мг КОН/1 г масла. Число омыления - 190,1 мг КОН/1 мг показатель йодного числа— 133,9 г йода/ЮОг масла.

8. Сорт Воронежский 638 и гибрид Макао имеют наилучшие показатели, предъявляемые к качеству масла при выращивании в условиях степной зоны Воронежской области.

9. Наибольший сбор пектина (0,38 т/га) может быть получен при дозе удобрений, рассчитанной балансовым методом, при этом учитываются сортовые особенности.

10. Дражирование семян сахарной свеклы с использованием подсолнечного пектина и микробиологического препарата «Байкал ЭМ» существенно улучшает биометрические показатели проростков растения.

11. Энергетическая эффективность от использования дозы удобрений, рассчитанной балансовым методом, вместе с показателями экономической эффективности от применения удобрений, подтверждают высокий уровень рентабельности при выращивании подсолнечника.

Предложения производству

1. В условиях степи Воронежской области на черноземе обыкновенном при выращивании подсолнечника эффективно использовать дозу удобрений, рассчитанную балансовым методом.

2. В севооборотах, где представлен подсолнечник, рекомендуется использовать сорт Воронежский 638, гибрид Макао.

3. При дражировании семян использовать пектин и биопрепарат «Байкал ЭМ», которые эффективно влияют на развитие растений в начальный период роста.

4. Переработка корзинок подсолнечника с целью получения пектина позволит существенно повысить уровень рентабельности агротехнологии в целом при снижении себестоимости продукции.

Список основных работ

Рекомендованных издательством ВАК:

1. Соболева, Е.А. Влияние доз удобрений на урожайность и качество подсолнечника в условиях ЦЧР/ Е.А. Соболева, А.Л. Лукин, В.В. Котов// Вестник Воронежского гос. аг-рар.унт-та. - 2011. - № 1 (28). - С. 27-31.

2. Соболева, Е.А. Влиянйе удобрений на биологическую активность почвы при выращивании подсолнечника / Е.А. Соболева, А.Л. Лукин// Земледелие -2013. -№ 6. - С. 12-15.

3. Соболева, Е.А. Влияние агроэкологических условий на численность и активность почвенной микрофлоры при выращивании подсолнечника в южной части ЦЧР/ Е.А. Соболева, А.Л. Лукин//Вестник Воронежского гос. аграр.унт-та. -2013.-М» 1 (36).- С. 18-25.

Другие печатные издания:

1. Соболева, Е.А. Влияние сортовых особенностей подсолнечника на показатели урожайности и выход пектина/ Е.А. Соболева// Актуальные проблемы развития технологии производства продуктов питания. Материалы научно-практической конференции, посвященной 15-летию технологического факультета Воронежского ГАУ им. К.Д. Глинки. - Воронеж: изд-во «Истоки», 2008. - С. 198-200.

2. Соболева, Е.А. Влияние сортовых особенностей подсолнечника на показатели урожайности и содержание пектина/ Е.А. Соболева// Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы: материалы II Всероссийской научно-практической конференции. - Саратов: Научная книга, 2008.-С. 142-143.

3. Соболева, Е.А. Влияние сортовых особенностей подсолнечника на показатели урожайности и качество масла / Е.А. Соболева// Материалы международной научно-практической конференции. - пос. Персиановский, 2008,- С. 148-150.

4. Соболева, Е.А. Влияние сортовых особенностей подсолнечника на содержание масла и пектина/ Е.А. Соболева, A.B. Халецкий, А.Л. Лукин// Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания: сборник материалов 2-й Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 65-летию Южно-Уральского государственного университета. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2009. - С. 145-146.

5. Лукин, А.Л. Плодородие, подсолнечник, пектин: (монография) Е.А. Соболева, А.Л. Лукин. - Воронеж: ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ, 2013. - 110 с.

Типография ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ 394087, Воронеж, ул. Мичурина, 1 Подписано в печать 14.07.2014 г. Формат 60х80'/|б Бумага кн.-журн. П.л. 1,0 Гарнитура Тайме. Тираж' 100 экз. Заказ № 10320