Сельское хозяйство / 5. Растениеводство, селекция и семеноводство

Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Исламгулов Д.Р.

Башкирский государственный аграрный университет, Россия

Влияние дозы азотного удобрения на Технологические качества корнеплодов сахарной свеклы

Islamgulov D. R.

Dosage of nitrogenous fertilizers and technological qualities of the sugar beet root crops

В статье представлены результаты исследований продуктивности и технологических качеств корнеплодов сахарной свеклы. Выявлены закономерности изменения продуктивности и технологических качеств корнеплодов сахарной свеклы при внесении азотного удобрения в различной дозе. Установлена целесообразность использования валового сбора очищенного сахара при оценке продуктивности гибридов сахарной свеклы.

Ключевые слова: сахарная свекла, доза азотного удобрения, гибрид, урожайность, технологические качества, мелассобразующие вещества, потери сахара в мелассе, валовый сбор очищенного сахара, экономическая эффективность.

Технологические качества корнеплодов сахарной свеклы оказывают решающее влияние на технологический процесс, характер и величину потерь сахара при переработке и его выход на заводе [5]. Для более полной характеристики технологических качеств корнеплодов, кроме сахарозы, необходимо учитывать содержание несахаров, в особенности растворимой их части[3].

Физиологические основы действия элементов минерального питания на рост, развитие, накопление и отток сахаров в корень, а также продуктивность и качество корнеплодов сахарной свеклы исследовали Орловский (1961), Бузанов (1968), Зубенко (1989).

В Республике Башкортостан эффективность применения удобрений под сахарную свеклу изучали Гизбуллин (1963); Пахомова, Файзуллин (1971); Юхин (1992).

Установлено, что высокие дозы азота в составе удобрения могут привести к нарушению гармоничности формирования вегетативных и запасающих органов, чрезмерному разрастанию ботвы и снижению качества корнеплодов [1,3, 7]. В тоже время отсутствуют исследования по обоснованию оптимальных доз азота в составе удобрений с точки зрения технологических качеств корнеплодов.

Цель исследовании состояла в установлении закономерностей изменения технологических качеств корнеплодов сахарной свеклы при внесении азотного удобрения в различной дозе. Объектом исследований были технологические качества корнеплодов гибрида сахарной свеклы Геракл. Полевой опыт проводили в 2008-2010 гг. в КФХ «Орлык» Кармаскалинского района, которое расположено в южной лесостепной зоне Республики Башкортостан

Схема опыта включала 5 вариантов внесения перед посевом азотного удобрения (аммиачная селитра) в различной дозе: 1) N₄₀ (контроль); 2) N₈₀; 3) N₁₂₀; 4) N₁₆₀; 5) N₂₄₀. Часть азотного удобрения в последних двух вариантах (соответственно 40 и 120 кг) вносили в виде подкормки. Во всех вариантах под основную обработку почвы вносили фосфор и калий под планируемую урожайность 35 т/га. Повторность вариантов – четырехкратная, общая площадь делянки – 100 м², учетная – 25 м² [2]. Почва опытного участка была представлена черноземом типичным с рH близким к нейтральному. Содержание гумуса 8,3 %, азота - 35 мг/кг, фосфора – 72 мг/кг, калия – 191 мг/кг. Густота стояния растений составляла 95 тыс. растений на гектар. Погодные условия 2008 и 2009 гг. были близки к многолетней норме показателям, а 2010 год был аномально засушливым. В 2010 году с конца мая до третьей декады августа практически не выпало осадков и стояла высокая температура воздуха.

Сахаристость корнеплодов определяли методом холодного водного дигерирования сахариметром-поляриметром в сырьевой лаборатории ОАО «Карламанский сахар». Анализы на содержание меласообразующих веществ проводили в исследовательской лаборатории селекционно-семеноводческой фирмы KWS SAAT AG в г. Кляйнванцлебен (Германия). Содержание калия и натрия определяли методом Силина на пламенном фотометре. Для определения альфа - аминного азота использовали модифицированный Винингером и Кубадиновым метод Станека и Павласа, который основан на измерении оптической плотности с помощью спектрофотометра. Стандартные потери сахара при образовании мелассы вычисляли по Брауншвейгской формуле [8]:

СПС = 0,12 × (K + Na) + 0,24 ×α-аминоазот +0,48, (1)

где СПС – стандартные потери сахара, %;

К – содержание калия, ммоль на 100 г сырой массы;

Nа – содержание натрия, ммоль на 100 г сырой массы;

α-аминоазот – содержание альфа - аминоазота, ммоль на 100 г сырой массы;

Содержание очищенного сахара, вычисляли как разница между сахаристостью и стандартными потерями сахара в мелассе [6]:

СОС = С – СПС, (2)

где СОС – содержание очищенного сахара, %;

С – сахаристость, %;

СПС – стандартные потери сахара в мелассе, %.

Валовый сбор сахара определяли как произведение урожайности и сахаристости:

ВСС = У×С / 100, (3)

где ВСС – валовый сбор сахара, т/га;

У – урожайность корнеплодов, т/га;

С – сахаристость корнеплодов, %.

Валовый сбор очищенного сахара вычисляли по формуле:

ВСОС = У×СОС / 100, (4)

где ВСОС – валовый сбор очищенного сахара, т/га;

У – урожайность корнеплодов, т/га;

СОС – содержание очищенного сахара в корнеплодах, %.

В зависимости от варианта урожайность в опыте в среднем за три года варьировала от 30,4 т/га (N₄₀) до 37,4 т/га (N₂₄₀). При этом урожайность сахарной свеклы закономерно возрастала по мере увеличения дозы азотного удобрения (таблица 1).

Таблица 1 Урожайность и технологические качества корнеплодов

сахарной свеклы в период уборки (в среднем за 2008-2010 гг.)

Дозы азота	Урожайность, т/га	Содержание
		cахара, %	К, ммоль на 100 г	Na, ммоль на 100 г	α-аминоазота, ммоль на 100 г
N40	30,4	17,48	4,73	0,80	1,01
N80	33,4	16,99	4,86	0,88	1,18
N120	34,5	17,06	4,99	0,92	1,39
N160	35,6	16,98	5,10	1,05	1,44
N240	37,4	16,20	5,40	0,95	2,25

Наибольшее содержание сахара в корнеплодах к моменту уборки наблюдалось в варианте N₄₀ (17,48 %), наименьшее – в варианте N₂₄₀ (16,20 %). С увеличением дозы азотного удобрения сахаристость корнеплодов снижалась.

Одним из основных показателей технологических качеств корнеплодов сахарной свеклы является содержание в них калия [4,9]. Калий является одним из меласообразователей. Известно, что чем больше его содержание в корнеплодах, тем ниже их качество. Содержание калия в корнеплодах изменялось в зависимости от дозы внесения азота. Максимальное его содержание было в варианте N₂₄₀ (5,40 ммоль на 100 г сырой массы корнеплодов), а минимальное – в варианте N₄₀ (4,73 ммоль на 100 г сырой массы корнеплодов). С повышением дозы азота, содержание калия в корнеплодах увеличивалось.

Натрий, также как и калий, является меласообразователем, содержание которого ухудшает экстракцию кристаллизованного сахара [4]. Результаты трехлетних испытаний показывают, что наибольшее содержание натрия во все годы исследований было в варианте N₁₆₀ – 1,05 ммоль на 100 г сырой массы, наименьшее значение в варианте N₄₀ – 0,8 ммоль. В вариантах N₈₀, N₁₂₀, и N₂₄₀ содержание натрия в корнеплодах было 0,88; 0,92;0,95 ммоль, соответственно.

Наиболее вредоносным мелассообразователем среди азотных соединений корнеплода сахарной свеклы является альфа - аминоазот. Он играет отрицательную роль при извлечении сахара из корнеплодов [9]. В среднем за три года изучения наибольшее содержание альфа – аминоазота в корнеплодах было в варианте N₂₄₀ (2,25 ммоль на 100 г сырой массы), наименьшее содержание было в варианте N₄₀ (1,01 ммоль). Повышенным содержанием альфа - аминоазота в корнеплодах также отличались варианты N₁₂₀ и N₁₆₀ – 1,39 и 1,44 ммоль, соответственно (таблица 1).

Рисунок 1 Стандартные потери сахара при образовании мелассы

(в среднем за 2008-2010 гг.)

Результаты исследований показали различие гибридов по стандартным потерям сахара при образовании мелассы – от 1,38 до 1,78 %. Максимальные потери сахара были в варианте N₂₄₀ (1,78 %). Большие потери были связаны с высоким содержанием меласообразующих веществ, особенно калия и альфа - аминоазота. С увеличением дозы азотного удобрения стандартные потери сахара в мелассе увеличивались (рисунок 1).

Рисунок 2 Содержание очищенного сахара в корнеплодах

(в среднем за 2008-2010 гг.)

Содержание очищенного сахара в корнеплодах находится в обратной зависимости со стандартными потерями сахара в мелассе. Поэтому с увеличением дозы азотного удобрения, содержание очищенного сахара уменьшалось (рисунок 2). Высокое содержание отмечалось в варианте N₄₀ (16,10 %), наименьшее содержание было в варианте N₂₄₀ (14,42 %).

Рисунок 3 Валовый сбор сахара (ВСС) и валовый сбор очищенного

сахара (ВСОС) (в среднем за 2008-2010 гг.)

Валовый сбор сахара является одним из интегральных показателей продуктивности сахарной свеклы. С повышением дозы азотного удобрения сбор сахара увеличивался и максимальной величины достиг при внесении N₁₆₀ (6,03 т/га). Дальнейшее увеличение дозы азота не привело к существенному повышению валового сбора сахара (рисунок 3). В варианте с внесением N₂₄₀ валовый сбор сахара составил 6,04 т/га.

Валовый сбор очищенного сахара – это окончательное его количество, получаемое после переработки корнеплодов на сахарном заводе[6]. В среднем за три года изучения наибольший валовый сбор очищенного сахара составил в варианте N₁₆₀ (5,47 т/га), наименьший – в варианте N₄₀ (4,85 т/га). В варианте N₂₄₀ валовый сбор очищенного сахара уменьшился и составил 5,38 т/га .

Экономическая эффективность возделывания сахарной свеклы при различной дозе азотного удобрения рассчитывалась в сравнении с контрольным вариантом N₄₀. Расчеты проводились как по валовому сбору сахара, так и по валовому сбору очищенного сахара (таблица 2).

Расчет экономической эффективности показал, что использование валового сбора очищенного сахара для оценки рентабельности возделывания является более правильным, чем использование валового сбора сахара. Так при расчете по валовому сбору сахара вариант N₁₂₀ показал более высокую рентабельность (242 %), чем вариант N₁₆₀ (241 %). В то же время расчет по валовому сбору очищенного сахара показывает, что рентабельность варианта N₁₆₀ (214 %) выше, чем у варианта N₁₂₀ (212 %).

Таблица 2 Экономическая эффективность возделывания сахарной свеклы при применении азотного удобрения в различной дозе (в среднем за 2008-2010 гг.)

Показатели	Варианты опыта
	N40	N80	N120	N160	N240
по валовому сбору сахара
Валовый сбор с 1 га, т	5,27	5,63	5,87	6,03	6,04
Стоимость продукции с 1 га, руб.	94860	101340	105660	108540	108720
Окупаемость затрат, %	325,3	337,4	342,1	340,8	324,1
Уровень рентабельности, %	225	237	242	241	224
по валовому сбору очищенного сахара
Валовый сбор СОС с 1 га, т	4,85	5,15	5,35	5,47	5,38
Стоимость продукции с 1 га, руб.	87300	92700	96300	98460	96840
Окупаемость затрат, %	299,4	308,6	311,8	313,5	288,6
Уровень рентабельности, %	199	209	212	214	189

Таким образом, как показали исследования, с увеличением дозы азота урожайность корнеплодов сахарной свеклы увеличивается. Урожайность сахарной свеклы при максимальной дозе азота (N₂₄₀) была существенно выше, чем в остальных вариантах. В отличие от урожайности, содержание сахара, а также содержание очищенного сахара находится в обратной зависимости от дозы азотного удобрения т.е. при увеличении дозы азота их величина уменьшается. С повышением дозы азота содержание калия, натрия и альфа – аминоазота в корнеплодах увеличивается. Стандартные потери сахара в мелассе также повышаются с увеличением дозы азотного удобрения, в основном за счет высокого содержания калия и альфа – аминоазота.

Валовый сбор сахара в вариантах N₁₆₀ и N₂₄₀ незначительно отличался между собой. Оценка продуктивности по валовому сбору очищенного сахара показала, что вариант N₁₆₀ значительно превосходит вариант N₂₄₀. Наиболее рентабельно возделывание сахарной свеклы с внесением азотного удобрения в дозе 160 кг д.в./га.

Литература

1. Гирфанов, В.К. Формирование урожая и минеральное питание растений [текст] / В.К. Гирфанов. - Уфа: Институт биологии, 1971. – 229 с.

2. Зубенко, В.Ф. Закладка и проведение полевого опыта [текст] : методические рекомендации / В.Ф. Зубенко [и др.]. – Киев: ВНИС , 1986. – С. 16 – 42.

3. Зубенко, В.Ф. Улучшение технологических качеств сахарной свеклы: учеб. пособие / В.Ф. Зубенко [и др.]. – Киев: Урожай, 1989. – 208 с.

4. Ионицой, Ю.С. Технологические качества корнеплодов сахарной свеклы современных гибридов // Сахарная свекла. – 2006. - №9. – С. 26-29.

5. Исмагилов, Р.Р. Технология возделывания сахарной свеклы [текст] : справочник / Р.Р. Исмагилов [и др.]. – Уфа: Гилем, 2009. – 216 с.

6. Сахарная свекла / Д.Шпаар[ и др.]; под ред. Д. Шпаара. – М.: ИД ООО «DVL АГРОДЕЛО», 2009. – 390 с.

7. Юхин, И.П. Научные основы технологии возделывания сахарной свеклы на Южном Урале [текст]. – Уфа: БГАУ, 2010. – 148 с.

8. Buchholz K. Neubewertung des technischen Wertes von Zuckerrüben [Text] / Buchholz K. et al. - Zuckerind.120, Nr. 2: Saur, 1995. - 113-121 s.

9. Hoffmann C. Zuckerrüben als Rohstoff. Die technische Qualität als Voraussetzung für eine effiziente Verarbeitung [Text] / Hoffmann C. – Weender Druckerei GmbH &B Co. KG, Göttingen: Saur, 2006. - 1 – 200 s.