Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО КОРНЕПЛОДОВ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО КОРНЕПЛОДОВ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ"

5№3

На правах рукописи

Гвоздев Николай Владимирович

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО КОРНЕПЛОДОВ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

Специальность 06.01.04 - агрохимия

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Каменная Степь - 2005

Работа выполнена в отделе агрохимии Государственного научного учреждения Научно — исследовательский институт сельского хозяйства ЦЧП им. В. В. Докучаева РАСХН, а так же на кафедре химии Воронежского госуларсгвенного аграрного университета им. К. Д. Глинки

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор В.Т. Рымарь

кандидат биологических наук, доцент Л. JI. Лукин

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор В.М. Воронин

кандидат сельскохозяйственных наук, с. н. с. В.Г. Мирошннк

Ведущая организация - Государственный Центр Агрохимической

Службы «Воронежский»

Защита состоится 2 005 года в Ж часов на заседании

диссертационного совета K.006.Ö46.0L при Государственном научном учреждении Научно - исследовательский институт сельского хозяйства Центрально - Черноземной полосы им. В. В. Докучаева РАСХН Адрес: 397463, Россия, Воронежская область, Таловский район, п/о Институт Докучаева, уч, 2. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева

Автореферат раэослан£/'_1^^*£ 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат сельскохозяйственных наук, с. н. с . / В. В. Бакалова

/ЙЪязкА,

Актуальность исследований.

Диссертационная работа посвящена комплексной оценке агробиологических свойств сахарной свеклы под действием удобрений и мелиорантов в условиях Центрально-Черноземного региона.

Развитие сельского хозяйства России наряду с интенсификацией земледелия сталкивается с проблемами, вызванными дисбалансом внесения органических и минеральных удобрений, чрезмерным выносом одних элементов из почвы и фиксацией в ней других. Это особенно заметно на свекловодческой отрасли. С одной стороны, в эксплуатацию вводятся новые интенсивные сорта и гибриды, с другой, нехватка удобрений, зачастую приводит к сдвигу балансов элементов питания в почве. В результате возникает закисление почв и снижается урожайность.

По данным агрохимической службы (ГЦАС) на 1 января 2004 года площадь закисленных почв в Воронежской области составляет 770 тыс. га или 25 % от пашни. В составе общей пахотной площади под сахарной свеклой находится £ % закисленных почв.

В направлениях экономического и социального развития страны до 2005 года предусмотрено довести валовой сбор корнеплодов сахарной свеклы до 25,91 млн. тонн и производство сахара песка до 5,29 млн. тонн. Являясь основным свеклосеющим регионом, ЦЧР производит более 60% сахара.

Решение проблемы обеспечения страны сахаром должно идти по двум направлениям. С одной стороны, внедрением новых сортов и гибридов сахарной свеклы, отзывчивых на интенсивное ведение хозяйства, с другой стороны, созданием максимально благоприятных почвенных условий для их выращивания, в том числе, снижение кислотности почвы путеа^ внесения мелиорантов.

Комплексное рассмотрение процесса возделывания и переработки

сахарной свеклы включает в себя также вопросы гл /бокой переработки жома -

ЦНЬ МСХА I

- получение пектина как ценного сырьевого ресурс (фонд научной литератур I

»-Еаа.

Министерством здравоохранения при поддержке Правительства РФ принят комплекс законов в области оздоровления питания населения на период до 2005 года, в которых в качестве рекомендуемой лишевой добавки, используемой в ряде технологических процессов (хлебопечение, желнрование), и в медицинской отрасли в качестве радио протекторно го средства, комплексообразователя рекомендуются пектиновые вещества различного происхождения, в том числе, и из сахарной свеклы.

Поэтому возможность создания замкнутого цикла (почва — растение — продукт - человек) позволяет целенаправленно избирать такие технологии выращивания и переработки растений, которые в конечном итоге будут способствовать улучшению здоровья населения.

Цель и задачи работы. Целью работы является разработка приемов повышения валовых сборов сахара и пектина посредством внесения мелиорантов и минеральных удобрений в различных почвенно-клнматических условиях Воронежской области.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи;

1. Изучить воздействие мелиорантов, минеральных удобрений и поч вен но-кл им этических условий на урожайность корнеплодов, сборы сахара и пектина различных сортов и гибридов сахарной свеклы.

2. Исследовать водные и химические свойства чернозема обыкновенного под воздействием мелиорантов и минеральных удобрений.

3. Определить вынос питательных веществ корнеплодами сахарной свеклы и коэффициенты использования их из минеральных удобрений.

4. Выяснить действие минеральных удобрений и кальций содержащих соединении, при различных поч вен но-климатических условиях, на качество корнеплодов и аналитические характеристики пектина сахарной свеклы.

5. Установить взаимосвязь между сортовыми особенностями сахарной свеклы и качественными показателями пектиновых веществ.

6. Выявить влияние пектина, как ростового вещества, на посевные качества семян озимой пшенипы.

7. Разработать способ очистки пектина с целью повышения его качества.

8. Испытать применение свекловичного пектина в качестве пишееой добавки при выпечке хлеба.

9. Дать экономическую эффективность применения минеральных удобрения под сахарную свеклу.

Научная новизна проведенных исследований заключается в том, что впервые в условиях Воронежской области разработаны приемы повышения сборов сахара и пектина посредством мелиорантов и удобрений, испытано пектиновое вещество в качестве пищевой добавки при выпечки хлеба и стимулятора роста при предпосевной обработке семян озимой пшеницы, разработан новый способ очистки пектиновых веществ (Патент на изобретение № 2219188 Ru С 08 В 37/06, А 23 L 1/0524 Способ повышения комплексообраэующей способности свекловичного пектина / Котов В.В., Лукин А.Л., Васютин A.A., Гвоздев Н.В. (РФ).-4с, 20 декабря 2003г.).

Практическая значимость работы: Полученные результаты исследований по приемам повышения урожайности сахарной свеклы подтверждены экспериментальным материалом и включены в разработку системы применения удобрений в севооборотах Воронежской области Государственным Центром Агрохимической Службы «Воронежский».

Данные по содержанию и качеству пектина в зависимости от питательного режима почвы и технологических особенностей возделывания сахарной свеклы могут послужить основой при организации производства пектина из свекловичного жома при сахарных заводах ЦЧР.

Диссертационная работа является составной частью НИР отдела агрохимии ГНУ НИИСХ ЦЧП им, В.В. Докучаева РАСХН по выполнению государстве» ной тематики 0.51.02. «Разработать и внедрить методы: комплексной- химизации -сельского хозяйства и системы удобрений при интенсивном земледелии, обеспечивающие повышение урожайности в различных почвенно-климатических зонах страны». ■ : .. ,

Положении выносимые и» миппу:

1. Мелиоранты, удобрения, поч ве н но- к л и м атическ не условия и величина урожайности корнеплодов, сбора сак ара и пектина различных сортов и гибридов сахарной свеклы.

2. Содержание и качество пектиновых веществ различных сортов, гибридов и линий сахарной свеклы.

3. Пектин и посевные качества семян озимой пшеницы,

4. Способ повышения комплексообразующей способности свекловичного пектина (патент на изобретение № 2219138 / Котов В,В., Лукин АЛ., Васютин A.A., Гвоздев Н.В.).

Апробация работы: основные положения диссертационной работы были до. южен ы и обсуждены на научных и учебно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ВГАУ им. К Д. Глинки (2002-2003 гг.); на Международной конференции Кубанского ГА У (2003г.); на Международном научном семинаре ВГУ (2003 г.); на Международной научно-практической конференции Донского ГА У (2005 г.).

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, )>екомендаций производству, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 174 стр. компьютерного текста, содержит 20 рисунков, 37 таблиц. Список использованной литературы включает 242 наименования, в том числе 57 иностранных авторов.

Обь« кг и методика исследований

Исследования по изучению влияния различных доз минеральных удобрений. и . мелиорантов, агротехники возделывания и сортов на урожайность корнеплодов сахарной свеклы, величину сбора сахара и количество .и качество пектиновых веществ проведены в полевом опыте, отдела агрохимии НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева,.в стационаре кафедры агрохимии ВГАУ, в учебном хозяйстве "Березовское", а так же на опытных полях отдела селекции ВНИИСС им. Л .Л. Мазлу мои а.

В НИИСХ ЦЧП им. В.13. Докучаева был заложен мккрополевой опыт по изучению влияния удобрений и мелиоранта на урожайность и (ачество корнеплодов. Учетная площадь делянки 4,14 м1. Длинна рядка 5,6 n.M., ширина междурядий 0,45 м., повторность четырехкратная, расположение вариантов последовательное.

Сорт сахарной свеклы Рам о некая односемянная 47.

Предшественник сахарной свеклы - озимая пшеница. Система обработки почвы — общепринятая для ЦЧР.

Варианты опыта: I. Без удобрений (контроль). 2. МцоРцЛзо 3. Ы^оРлоКмо. 4. NjjoPiäoKiM + CaCOj. 5. CaCOj.

Сахарная свекла в стационаре кафедры агрохимии ВГАУ изучалась в шестипольном севообороте: 1. Черный пар 2. Озимая пшеница 3. Сахарная свекла 4. Горох {зеленый корм) 5. Озимая рожь б. Ячмень.

Варианты опыта: I. Без удобрений (контроль). 2. Навоз 40 т/га (последействие) - фон. 3. Фон + N120P120K120- 4. Фон +^г4оРг«,К240..5. Система КАХОП - Фон + NijoPiioKjio + дефекат (последействие). 6. Фон + дефекат (последействие). 7. Фон + карбонат кальция (последействие). 8. Дефекат (последействие) + NjmiPhoKljo.

Повторность опыта четырехкратная, расположение вариантов систематическое, общая площадь делянки 191,7 м2, учетной 50 м1.

В учебном хозяйстве "Березовское" посевы сахарной свеклы размешались в следующем севообороте: 1. Черный пар. 2. Озимая пшеница. 3. Сахарная свекла. 4. Яровая пшеница. 5. Кукуруза. 6. Ячмень.

Варианты опыта: I. Без удобрений (контроль). 2, NMP.01W . 3. N|8(|P)ei)K,g0 4. Последействие 30 т/га навоза, 5, NooP(|0Kw* 6. N^'w^to 7. NwP<>oK|ko. 8. Последействие 40 т/га навоза + N^P^Kikj.

Повторность опыта четырехкратная. Посевная площадь делянки - 230 и\ учетной 200 м1. Размещение делянок в опыте - двухярусное методом рендом изацн и.

Кроме тою, в отделе селекции ВНИИСС им. Л.Л. Мазлумова были исследованы сорта Рамонская односемянная 47 и Льговская односемянная 52, гибрид РМС-60 и две линии.

Почвы опытных участков НИИСХ ЦЧП им В. В. Докучаева — чернозем обыкновенный, опытная станция ВГАУ - чернозем вышелочный, учхоз "Керезовское" и отдел селекции ВНИИСС им А. Л. Мазлу мои - чернозем типичный среднемощный.

Агротехника возделывания сахарной свеклы - рекомендованная в Воронежской области за исключением изучаемых факторов.

Учет урожая сахарной свеклы проводился методом сплошной уборки с определением загрязненности корнеплодов. Отбор почвенных и растительных образцов проводился согласно методическим указаниям по географической сети опытов. Анализы почвенных и растительных образцов выполнены общепринятыми методами в лаборатории кафедры химии ВГАУ. Экспериментальные данные подвергали дисперсионному и корреляционному анализу по Б. А. Доспехову (1985).

Погодные условия в годы проведения опытов (2002 - 2004 гг.) имели свои особенности, но в целом благоприятствовали росту и развитию растений сахарной свеклы и получению урожайности по вариантам опыта от 16до 52 т/га.

Результаты исследований.

Водные и химические свойства почвы. Минеральные удобрения и мелиоранты не оказали существенного влияния на водный режим почвы, который в большой степени определялся интенсивностью формирования урожая сахарной свеклы, но способствовали более экономичному расходованию влаги на создание единицы продукции. Наименьшее количество влаги расходовано на формирование Гт корнеплодов в 2003 году, при внесении Ы^РиоКз^ , - 145 т. Наибольшее - на варианте без внесения удобрений - 241. На фоне полной нормы ^К с карбонатом кальция

коэффициент расхода волы по сравнению с контролем уменьшился на 35,4 %.

Мелиоранты улучшали химические свойства черноземов. Внесенный дефекат на черноземе выщелоченном снизил кислотность в слое почвы 0 — 40 см с 5,15 до 5,40, как в отдельности, так и при внесении его совместно с минеральными удобрениями, при этом насыщенность основаниями повысилась с 83 % до 86 %,

Пищевой режим почвы.

Для сахарной свеклы в ЦЧР рекомендованные дозы внесения полного минерального удобрения составляют Мчо-иоРте-ио^чо-г:»- В наших исследованиях внесение М,2()Р,жК|:>о минеральных удобрений в слое 0-30 см в весенний период обеспечило содержание нитратного азота в количестве от 17,1 до 18,3 мг на ! кг почвы. К моменту смыкания листьев свеклы в рядках содержание доступного для растений азота снижалось до 14,7 - 15,7 мг/кг, а в фазу смыкания листьев в междурядьях содержание азота уменьшалось до значения 14,2 — 15,8 мг/кг. Наименьшее содержание нитратного азота 12,0 -13,1 мг/кг отмечалось к моменту уборки корнеплодов.

Наблюдения за динамикой подвижного фосфора показали, что внесение минерального удобрения в дозе Р,;д обеспечивает содержание подвижного фосфора в черноземе обыкновенном в слое почвы 0 — 30 см в количестве от 139 до 147 мг на 1 кг почвы. Содержание подвижного фосфора в течение вегетации сахарной свеклы снижалось в меньшей степени, чем содержание нитратного азота. Существенных различий в содержании подвижного фосфора по вариантам опыта перед уборкой сахарной свеклы не наблюдалось.

Содержание обменного калия по вариантам опыта в слое почвы 0-30 см колебалось от 161 до 205 мг на 1 кг почвы.

Таким образом, внесение минеральных удобрений в лозе М1;оРшК|к> способствует созданию в черноземе обыкновенном ЬовыШенного содержания подвижного фосфора и обменного калия.

Содержание амтя, фосфора и калия в корнеплодах сахарной свеклы и вынос их из удобрений.

При внесении полной дозы удобрений М1;оР|2оК(2о в условиях 2003 года отмечались более высокие показатели по содержанию азота, фосфора и калия в корнеплодах, чем в 2004 году.

Таблица I. Содержание азота, фосфора и калия в корнеплодах сахарной свеклы и зависимости от удобрений, % к сухому веществу (НИИСХ ЦЧП им. В, В. Докучаева).

Вариант опыта Годы Азот Фосфор Калий

контроль 2003 1.71 0.50 2.27

2004 1.69 0.49 2.25

среднее 1.70 0.50 2.26

2003 1.76 0.51 2.36

2004 1.71 0.50 2.30

среднее 1,74 0.51 2.33

NlJ0P3.loK.2JO 2003 1.30 0.53 2.43

2004 1.74 0.51 2.35

среднее 1.77 0.52 2.39

+СаСС>1 2003 1.75 0.51 2.35

2004 1.72 0.50 2.31

среднее 1.74 0.51 2.33

СаСОз 2003 1.72 0.50 2.29

2004 1,70 0.50 2.26

среднее 1.71 0.50 2.27

Внесение мелиорантов совместно с полной дозой минеральных удобрений существенно не влияло на содержание макроэлементов в корнеплодах сахарной свеклы.

В результате проведенных экспериментов установлено, что во влажные годы корнеплоды сахарной свеклы имеют более высокое содержание азота.

Величина выноса питательных элементов корнеплодами сахарной свеклы определялась в основном уровнем урожайности. Знание величин запасов элементов питания в почве,. выноса их единицей продукции и коэффициентов использования питательных веществ из удобрений, позволяет расчитать нормы удобрений на плакируемый урожай..

Таблица 2 Вынос питательных веществ корнеплодами сахарной свеклы и коэффициенты использования их из минеральных удобрений на черноземе обыкновенном (2003-2004 гг.).

Вариант опыта Вынос питательных веществ корнеплодами сахарной свеклы, кг/га Коэффициен использования пит; веществ из удоб Та! ясельных рений

N РгО> к3о N № к:о

Контроль 164.4 47.9 218.6

^гоРцо^мго 2 И,7 61.9 284.4 39.4 11.7 54.9

^■юРз-юК^о 260.6 76.5 352.3 40.1 11.9 55.7

Ы11С»Р|2оК1зо+ СаСОз 211.6 61.9 284.3 39.3 11.7 54.7

Вынос азота повышался при увеличении дозы азотных удобрений в 2 раза примерно на 20 %. Наибольшая величина выноса фосфора корнеплодами отмечена на двойной дозе удобрений и превышала контроль на 36-38%.

Вынос фосфора на полных дозах ЫРК с применением мелнорангов и без него превышал контроль на 23%.

Вынос калия корнеплодами сахарной свеклы колебался от 214,51 до 355,84 кгт'га. Наибольший вынос калия приходился на варианты с двойной дозой Вынос калия при ИцоРцоКцо примерно в 1,3 раза превыиал этот показатель на контроле.

На основании показателей выноса элементов питания с урожаем основной продукции на вариантах без удобрений и при их внесении были рассчитаны коэффициенты использования элементов литания из удобрений, которые составили: по азоту-39,3-40,1, фосфору - 11,7— П,9, калию -54,7 -55,7.

Урожайность. Сбор сахара и пектина.

Конечным показателем плодородия почвы общепринято считается урожай и качество выращиваемых культур. В стационарных опытах кафедры агрохимии ВГАУ им, К.Д, Глинки на опытной станции и в учхозе

Березовское, нами было изучено слияние различных доз удобрений и мелиорантов на урожайность, сахаристость, сбор сахара и пектина сахарной свеклы сорта Рамо некая односемянная 47.

В годы проведения исследований (2002*2004 гг.) наибольшая урожайность была получена на варианте с внесением Мг40Рг^К:40 на фоне последействия 40 т навоза на J га - 41,7 т/га.

Таблица 3, Урожайность, сбор сахара и протопектина в зависимости от

различных доз минеральных и органических удобрений под сахарную свеклу {2002-2004гг.).

Урожай- Сбор Сбор прото-

Варианты ность, т/га сахара, т/га пектина, т/га

Контроль 24,9 4,28 0,23

фон-4От/га навоза (послед) 30,3 5,27 0,35

ФОН+Ы1?ПР|2(|К|20 39,8 6,35 0,42

< фОН+N 340Р1« К гдо 41,7 6,14 0,45

и а» фон+дефекат (послед)+ЫРК(КАХОП) 40,5 6,84 0,47

фон+дефекат, (послед) 35,0 5,90 0,36

фон+СаСОЗ, (послед) 34,1 5,64 0,40

N | ;оР|гоК i зо+дефекат (послед) 39,0 6,44 0,41

HCP0,s 4,3 „ . i

Наименьшая сахаристость корнеплодов сахарной свеклы была на

варианте фон + двойная доза ЫРК, а наивысший процент содержания сахара был на контроле без удобрений и на фоне 40 т/га последействия навоза.

В учхозе «Березовскос» максимальный сбор сахара был на вариантах с двойной дозой Ь1РК и на вариантах ЫцюР^К^ и Н^РуоК^. При этом в целом сахаристость вариантов изменялась незначительно по сравнению с контролем, и именно за счет высокой урожайности достигались высокие показатели сбора сахара (табл. 4).

Такое многообразие результатов свидетельствует о том, что действие минеральных удобрений и мелиорантов не однозначно сказывается на различных агробиологических показателях растений сахарной свеклы. Наиболее сбалансировано растения развиваются в условиях рекомендованных доз ^К. При этом показатели урожайности, сбора сахара

и корреляции сахаристость — протопектин носили наиболее оптимальный характер. В условиях 2002-2004 гг. наибольшая корреляция сахар / протопектин была получена на двойной дозе минеральных удобрений в учхозе Бсрезовское (рисунок I, вариант II). В стационаре кафедры агрохимии ВГАУ наибольшая корреляция сахар/и ротопектин была получена на дозе N110^110^(10 (рисунок 1, вариант 3).

Таблица 4. Урожайность, сбор сахара и протопектина в зависимости от различных доз минеральных и органических удобрений под сахарную свеклу (2002-2004гг.).

Урожай- Сбор Сбор прото-

Варианты ность, т/га сахара т/га пектина, т/га

Контроль 16,41 4,28 0,20

НчоРоо^ОО 35,15 5,27 0,40

е 36,99 6,35 0,47

о 30т/га навоза (послед) 26,77 6,14 0,29

М сл 34,46 6,84 0,42

& ш N | воРооКод 37,22 5,90 0,44

МадРадКцо 36,99 5,64 0,41

40т/га навоза (последИ-Т^Р.*,!^ 39,75 6,44 0,42

НСРо.оч 1,68

Г Сюр слкара, л

МО

»,00 6.00

4.00

5,00 2.0« >т 0,00

ПП. Ч

1.5

ООборсвкэра. и сад#1рсгтапекГ1«н

Риг I, Соотношение корреляции сахар/протопектин и сбора сахара в зависимости от доз минеральных удобрений и мелиорантов.

Гдг, I. Без удобрений (контроль). 2. Навоз 40 т/га (последействие) -фон. 3, Фон +^12|)Р|:иК,2о- 4. Фон + МмоРуоК^к). 5. Система КЛХОП - Фон + Н|;6Р|;0К|:о + дефекат (последействие). 6. Фон + дефекат (последействие). 7. Фон + карбонат кальция (последействие). 8. Дефекат (последействие) + ^гоРцоК,;!). 9. Без удобрений (контроль). 10. Г^Р^К^. Н. И^Р^Кто. 12. Последействие 30 т/га навоза. 13. НтР|,вК<м,. 14, Т^воРчоК«. 15. НюРооК^о- 16. Последействие 40 т/га навоза

Применение минеральных удобрений совместно с дефекатом (рисунок вариант 8) также характеризуется высокими показателями сбора сахара в сочетании с высоким уровнем корреляции сахар/протопектин. Это указывает на то, что применение мелиорантов совместно с минеральными удобрениями на почзах, имеющих тенденцию к подкислен и ю эффективно для сбалаису'роваикого развития растений.

Возможность изучения связей между показателями сахаристости сортов и гибридов и другими качественными признаками может существенно расширить и дополнить возможности селекционеров в оценке сортов и гнбридоо, с целью получения иовых хозяйственно-ценных признаков на фоне уже имеющихся.

Нами был изучен состав пектиновых веществ различных сортов, гибридом и линий сахарной свеклы при выращивании их на типичных черноземах ВНИИСС им. АЛ. Мазлумова (табл. 5).

Наивысшую урожайность имели сорт Рамонская односемянная 47 и гибрид РМС-60. Они же отличались наивысшим сбором сахара и протопектина. Валовый сбор протопектина РМС-60 и Р. одн. 47 составил 0,56 и 0,48 т/га соответственно. Высокое содержание сахара (в %) отмечается у МТЛ и ОДЛ. И хотя, как отмечалось ранее, доля влияния этого признака достаточно высока, низкая урожайность 39,27 и 35,46 т/га соответственно не позволили получить высокого сбора сахара, что указывает скорее на

обратную зависимость между урожайностью и сахаристостью. Сорт Л. одн 52 в годы исследований проявил себя недостаточно и имел, в сравнении с другими вариантами, наименее низкую сахаристость.

Таблица 5. Урожайность и содержание пектиновых веществ различных сортов, линий и гибрида сахарной свеклы в условиях севера лесостепной зоны Воронежской области (2002 — 2004 гг.).

Сорта н гибриды Урожайность, т/га Содержание сахара. % Сбор сахара, т/га Содержание пектина П11/ВП Сбор ПИ. т/га

13П, % пп, %

МТЛ 39,27 17,40 6,83 0,108 0,707 6,570 0,278

ОДЛ 35,46 17,03 6,04 0,119 0,651 5,458 0,231

РМС-60 45,43 16,94 7,70 0,183 1,228 6,698 0,558

Р. одн 47 43,00 17,25 7,42 0,156 1,120 7,195 0,482

Л. одн 52 39,58 16,84 6,66 0,170 1,089 6,417 0,431

НСР,,.,, 4,43

Биохимический анализ пектиновых веществ сахарной свеклы С целью повышения количественных и качественных характеристик пектина нами был усовершенствован традиционный метод очистки пектиновых веществ сахарной свеклы, который позволяет значительно улучшить качество пектиновых веществ, получаемых при осаждении солями щелочноземельных металлов, и получен патент на изобретение; №2219188 от 2003 г.

Качественные показатели пектинового препарата очищенного новым способом выше по сравнению со стандартным (таблица 6).

С использованием методов кондуктометрического и потенциометрического титрований были изучены образцы пектина, полученного спиртовым осаждением и отмытого с помощью ЭДТА,

Таблица б. Качественные характер исти к и пектинового препарата сахарной свеклы сорта Рамонская односемянная 47 выделенного спиртовым способом и очищенного с помощью N0 - ЭДТА.

11оказатели Пектнн отмытый ЭДТА (новый способ) Контрольный образец пектина (стандартный способ)

Количество свободных карбоксильных групп, % 10,10 7,43

Количество карбоксильных групп ^тарифицированных аммиаком, % 8,78 7,88

Общее содержание карбоксильных групп, % 18,90 15,30

Степень метакенлировакия, % 46,40 51,50

Полиуронидная составляющая, % 76,67 62,23

Ацетильная составляющая, % 0,10 0,06

Как видно по представленным результатам, содержание свободных и

общих карбоксильных групп увеличилось на 35,9 % и 23,5 % соответственно, степень этерификации уменьшилась на 11,0 %, полиурон идная составляющая образное очищенного с помощью ЭДТА увеличилась на 23,2%,

Представленные данные подтверждают возможность получения высокоочищенных препаратов пектина, отвечающих требованиям, предъявляемых ГОСТом,

Очищенный по предлагаемой схеме пектиновый препарат может быть использован в качестве пищевой функциональной добавки или препарата медицинского назначения.

Применен не свекловичного пектина в качестве пищевой добавки и росгостнмулирующего вещества.

В последнее время при создании функциональных продуктов литания пектиновые вещества находят все большее применение, в том числе при их использэванин в качестве улучшителей хлеба. Использование в рационе повседневного питания продуктов с добавлением пектина, в-том числе и хлеба способствует профилактике ряда заболеваний к как результат - общему оздоровлению организма.

" Шми исследована возможность использования свекловичного пектнна, очишен.юго с помощью Ыа-ЭДТА, для улучшения органолептических и структурно-механических свойств хлеба. Количество пектина, добавляемое

взамен муки, составляло от 0,01 % до 0,4 % массы муки. Мука была подучена из яровой пшеницы сорта Воронежская )0 и тритикале сорта Тальва 100. Тесто для выпечки готовили в двух вариантах: первый - только на основе муки яровой пшеницы, второй -1:1 мука яровой ншеннцы и мука тритикале, соответствующих требованиям первого сорта (ГОСТ 26574-851. Тесто готовилось в лаборатории технологической и биохимической оценки качества сельскохозяйственной продукции НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева безопарным способом, а с целью повышения биологической ценноеги хлеба в пшеничную муку добавляли муку тритикале, имеющую высокую ферментативную активность, обогащенную незаменимыми аминокислотами, в том числе лизином.

В таблице 7 приведены данные по оценке экспериментальных образцов хлеба с различным содержанием пектина в муке.

Как видно из результатов таблицы 7, оптимальная концентрация пектина составляет 0,1%, при этом удельный объем хлеба увеличивался на 2,3%.

Таблица 7. Органолептические и структурно-механические свойства хлеба из пшеничной муки, балл.

Показатели Содержание пектина в муке, %

0,05 0,075 0,1 0,2 0,3

объем хлеба 2 2 3 2 2

цвет корки 3,5 3 4,5 3 2

поверхность 1 2 4 3 1

форма хлеба 3 4 5 4 4

формоу сто й ч и вость 2,5 3 4,5 3,3 2,3

цвет мякиша 3,5 4 4 4 4

эластичность мякиша 4 4 4 4 4

пористость 3 4 4 4 3,5

общая оценка 3 3,4 з,<> 3,5 3,2

За разработку технологии хлеба с пектином нами был получен диплом 1 степени ВОРНЕЖПРОДЭКСПО и разработаны технические условия на «Хлеб Таловский с пектином».

При испытании свекловичного пектина в качестве ростостл мул ирующего вещества при обработке семян зерновых культур были испытаны три его концентрации: 0,1 %, 0,5 % и 1,0 %. Наиболее эффективной оказалась обработка семян озимой пшеницы 0,1 % раствором свекловичного пектина, которая способствовала повышению энергии прорастания на 7 - 12 % и лабораторной всхожести на 5 — б %.

Экономическая эффективность применения минеральных удобрений под сахарную свеклу

При проведении экономической оценки возделывания сахарной свеклы нами учитывались все трудовые и материальные затраты в стоимостном выражении на выполнении работ по технологии выращивания и уборке корнеплодов сахарной свеклы, а так же урожайность, содержание сахара & корнеплодах, сбор сахара с единицы площади, сбор сахара на 100 рублей основных затрат.

Основные затраты при возделывании сахарной свеклы имели существенную разницу и составили для вариантов опыта без удобрений и с внесением рекомендуемой дозы удобрений М^РшК^о 16538 и 24126 рублей на гектар посева сахарной свеклы соответственно. Разница в затратах связана со стоимостью удобрений, их внесением, оплатой труда и др. Наибольшая себестоимость I тонны корнеплодов отмечалась без внесения удобрений и составила 665 рублей, что связано с низкой урожайностью. При внесении минеральных удобрений себестоимость 1 тонны корнеплодов снизилась до 607 рублей.

В сравнении с контрольным вариантом показатель уровня рентабельности был выше у варианта с внесением рекомендуемой лозы удобрений !чГРК по 120 кг д. в. на I га и составил 81,3 %, что почти в 1,25 раза превосходит контрольный вариант.

ВЫВОДЫ

I. Внесенные минеральные удобрения и кальций содержащие соединения, создавая благоприятные агрофизические и химические свойства

почвы для роста растений сахарной свеклы, способствуют Солее экономному расходованию почвенной влаги. При внесении карбоната кальция коэффициент расхода воды снижался на 28,2 % относительно контроля. На фоне полной нормы ЫРК. с карбонатом кальция коэффициент расхода воды уменьшился на 35,4 %. Наименьший коэффициент расхода воды (145) в 2003 году отмечен на фоне с двойной дозой МРК.

2. Минеральные удобрения и мелиоранты улучшают пищевой режим почвы. При внесении и М^д содержание нитратного азота в слое почвы 0-30 см под сахарной свеклой увеличивалось с 15,1 до 17,7 и 19,6 мг/кг почвы соответственно. В течение вегетации сахарной свеклы содержание нитратного азота в почве постепенно снижалось и наименьшее его количество отмечалось перед уборкой сахарной свеклы 11,0 - 13,2 мг/кг почвы, что составляет 53 - 64 %от весенних запасов.

3. Содержание подвижного фосфора в обыкновенном черноземе является более стабильным в течение вегетации сахарной свеклы, чем содержание нитратного азота. Максимальное количество подвижного фосфора в среднем за 2003 — 2004 годы в слое почвы 0 - 30 см под сахарной свеклой составило на варианте с внесением Р^о — 165,1 мг/кг почвы. Перед уборкой его содержание на этом варианте снизилось только на 13 %. Такая же закономерность отмечается и на других вариантах.

4. Внесение Кц,, и К^о минеральных удобрений повысило содержание обменного калия в слое почвы 0 ~ 30 см под сахарной свеклой со 161,1 до 186,4 и 204,5 мг/кг соответственно. В течение вегетации сахарной свеклы содержанке обменного калия существенно снижалось и составило перед уборкой 106,6 - 118,6 мг/кг почвы, что составляет 52 - 72 % весенних запасов.

5. Внесение минеральных'удобрений под сахарную свеклу в дозах

и существенного влияния на содержание этих

элементов в корнеплодах сахарной свеклы не'оказало, но все же тенденция в увеличении содержания этих "элементов в корнеплодах отмечалась.

Содержание азота в корнеплодах сахарной свеклы по вариантам опыта колебалось от 1,69 до 1,80, фосфора - от 0,49 до 0,53, калия - от 2,26 до 2,43 % к абсслютно сухой массе.

6. На формирование корнеплодов сахарной свеклы растения в меньшей степени используют фосфор и, примерно в равной степени азот и калий. На создание основной продукции сахарная свекла из минеральных удобрений использует 39,3 — 40,1 % азота, 11,7 - 11,9 % фосфора, 54,7 -55,7% калия.

7. Минеральные удобрения в дозе НгоР^Кш на черноземе обыкновенном повышают урожайность корнеплодов сахарной свеклы с 37,11 до 48,8.5 т/га (на 31,6 %>, а двойная доза минеральных удобрений, в сравнении с одинарной, повышает урожайность корнеплодов только на 7 %, что подтверждает неэффективным внесение высоких доз минеральных удобрений под сахарную свеклу на черноземах обыкновенных.

8. Максимальный сбор сахара получен на выщелоченном черноземе при внесении дефеката в дозе 8 т/га и минеральных удобрений в дозе МиоРцоКис» рассчитанной на основе комплексного агрохимического обследования почвы, - 6,84 т/га, на этом же варианте получен и наибольший сбор протопектина — 0,47 т/га.

9. Внесение под сахарную свеклу на типичном черноземе М^РедКц^ в среднем за 2002 - 2004 годы, способствовало формированию максимальной урожайности - 37,22 т/га, на этой же дозе получены наибольшие сборы сахара (6,02 т/га) н высокие сборы протопектина (0,44 т/га). Наибольшее количество протопектина - 1,23 % отмечалось в корнеплодах сахарной свеклы при внесении Н^РцоК^.

10. В благоприятные годы по увлажнению урожайность сахарной свеклы и сбор сахара в южной части лесостепной зоны Воронежской области значительно превосходят эти показатели в северной части.

11. При сравнительном изучении линий, сортов и гибрида сахарной свеклы ио.ВНИИСС максимальную урожайность дал гибрид РМС-60 - 45,4

т/га корнеплодов, минимальную - односемянная диплоидная линия - 35,5 т/га. Максимальная сахаристость корнеплодов отмечалась у многосемяиной тетраплоидной линии — 17,4 %. Наибольший сбор протопектина отмечался также у гибрида РМС-60 — 0.56 т/га.

12. Для производства пектина лучше использовать жом сахарной свеклы, выращенной в южной части Воронежской области, так как в нем содержится большее количество галактуроновой кислоты.

13. Пектин можно использовать в качестве пищевой добавки при выпечке хлеба (0,1 % от массы муки), при этом улучшаются органолеитические и структурно-механические свойства хлеба,

14. Использование пектина в качестве ростости мулируюшет вещества улучшает посевные качества семян озимой пшеницы. Обработка семян 0,1 % раствором пектина способствовала повышению энергии прорастания на 7 — 12 % и лабораторной всхожести на 5 - 6 %.

15. Повышение ком плексооб разую шей способности при растворении пектинового коагулята с помощью раствора ди натриевой соли этилендиамина тетрауксусной кислоты (концентрация - 0,05 н.) ведет к применению пектина в качестве адсорбционной пищевой добавки (Патент на изобретение № 2219188).

16. Наибольшая себестоимость 1 т корнеплодов сахарной свеклы отмечалась при возделывании без удобрений — 665 рублей, при внесении ^зоРцоКио себестоимость 1 т снизилась до 607 рублей, а рентабельность повысилась с 65,4 до 81,3 %.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.

1. С целью улучшения физико-химических свойств черноземных почв, повышения урожайности корнеплодов при возделывании сахарной свеклы следует вносить не только удобрения, но и мелиоранты (карбонат кальция; дефекат в дозах 5-8 т/га),

2. Внесение МцоРццК»*» при возделывании сахарной свеклы является высокоэффективным приемом: себестоимост ь выращивания I ц корнеплодов

снижается с 66 руб. до 60 руб., а уровень рентабельности возрастает 65,4 до 81,3%.

3. При сахарных заводах Центрально-Черноземного региона рекомендуется углубить переработку жома до получения пектиновых веществ.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМ К ДИССЕРТАЦИИ

1. Васютин А. А., Лукин А. Л., Гвоздев Н. В. / Определение биохимических показателей пектиновых веществ //Аграрная наука. - № 8. -2001.-е. 30;

2. Гвоздев Н. В., Васютин А. А., Лукин А. Л. / Сопоставление теоретических и практических результатов по комплексообразующей способности пектина сахарной свеклы // Тезисы докладов 5 международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения», под общ. ред. д. с-х. н., профессора А. С. Пономарева. - БГСХА. - Белгород, - 2001.-е. 255;

3. Васютин А. А„ Лукин А. Л,, Гвоздев Н.В., Котов В.В. / Пектиновые вещества как комплексообразующие ионообменники II Сорбцнонные и хроматограф и чес кие процессы: изд. ВГУ. - Воронеж. - 2001. -Том 1. — Вып. 3. — с. 480-483.;

4. Гвоздев Н. В., Васютин А. А., Лукин А. Л. / Влияние физико-химических показателей на процесс осаждения и комплексообразования пектина сахарной свеклы // Материалы 52 студенческой научной конференции «Актуальные направления стабилизации и развития АПК в XXI веке» - 8 ГА У, - Воронеж, - 2001. - с. 238.;

5. Гвоздев Н.В., Васютин A.A., Лукин А.Л., Душкин А.Н. / Влияние способов сушки жома сахарной свеклы на биохимические показатели пектина // Материалы 53 студенческой научной конференции «Аграрной науке XXI века ~ творчество молодых» - ВГАУ, — Воронеж. - 2002. - с, 302304.;

6. Гвоздев H.В., Лукин А,Л., Лукина Е.А., Рымарь В.Т. / Использование пектина сахарной свеклы как биологически активного вещества для предпосевной обработки семян озимой пшеницы // Материалы международной конференции «Функциональные продукты питания: гигиенические аспекты и безопасность», - КубГАУ. - Краснодар. - 2003г. - с, 43-45;

7. Гвоздев Н.В,, Славгородский C.B., Лукин А.Л. / Изучение качественных характеристик пектиновых веществ сахарной свеклы // Материалы международной научно-практической конференции, посвяшенной 90-летию ВГАУ им. К .Д. Глинки и 10-летию технологического факультета ВГАУ «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции». - ВГАУ. — Воронеж. - 2003 г. — с. 160162;

8. Гвоздев Н.В., Славгородский C.B., Лукин АЛ. / Оценка комплексообразующей способности пектиновых веществ сахарной свеклы // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию ВГАУ им. К.Д. Глинки н 10-летию технологического факультета ВГАУ «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции». - ВГАУ. - Воронеж. - 2003 г. - с. 162163;

9. Гвоздев Н.В. / Влияние доз удобрений на студнеобразующую способность пектиновых веществ сахарной свеклы // Материалы межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 90-летию ВГАУ нм. К.Д. Глинки «Вклад молодых ученых в развитие аграрной науки в начале XXI века». - ВГАУ, -Воронеж. - 2003 г. - с. 92-93;

10. Славгородский С.В„ Гвоздев Н.В., Лукин А.Л., Котов В.В, / Исследование пектиновых вешеств методами кондукто- и потенцнометрин//

Сорбциониые и хромато графические процессы: изд. ВГУ. - Воронеж. - 2003 г. - Том 3. - Вып. 3. - с. 335-340.;

П. Лукин А.Л., Лукина Е.А., Рымарь В.Т., Гвоздев Н.В. / Влияние свекловичного пектина на посевные качества семян озимой пшеницы // Сахарная свекла. — Москва. — 2003 г, - № б. — с. 27-28;

12, Бычкова В.А., Горячих Н.Г., Гвоздев Н.В., Лукин А.Л. / Физико-химические свойства пектина некоторых сортов и гибридов // Сахарная свекла - Москва. - 2003 г. -№ 8.-е. 23-24;

13, Гвоздев Н.В., Лукин А.Л., Бычкова В.А., Горячих Н.Г., Скачков С.И. / Продуктивность и качество сортов и гибридов сахарной свеклы // Сахарная свекла. - Москва. - 2004 г, - № 9. - с, 24-25.

Тип. ВГАУ. 3. № 782 - 2005 г. 1,0п.л.,Т. 100.