CC BY
12УДК 633.854.78:631.82(470.62/.67) DOI: 10.31279/2222-9345-2019-8-36-48-53
А. А. Беловолова, Н. В. Громова, Е. В. Голосной, Ф. В. Ерошенко, А. О. Кравченко
Belovolova A. A., Gromova N. V., Golosnoy E. V., Eroshenko F. V., Kravchenko A. O.
ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ БИОХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОДСОЛНЕЧНИКА, ВОЗДЕЛЫВАЕМОГО НА ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ
INFLUENCE OF MINERAL FERTILIZERS ON THE FORMATION OF THE BIOCHEMICAL COMPOSITION OF SUNFLOWER CULTIVATED ON THE SALTED SOILS OF CENTRAL CAUCASUS
Изучено влияние минеральных удобрений на формирование биохимического состава подсолнечника, возделываемого на засоленных почвах, влияние азота и фосфора на элементы структуры урожая подсолнечника. Наиболее положительное воздействие на рост растений и урожай семян оказало внесение в солонцовую почву фосфорных удобрений, а также азотных совместно с фосфорными.
Засоление почвы снижает масличность семян подсолнечника и ухудшает качество масла, в основном за счет уменьшения содержания олеиновой кислоты. Внесение фосфорного удобрения (Р60) раздельно и с малыми дозами (10-20 кг/га) азота как на слабо-, так и на среднезасоленной почве повышает масличность семян и улучшает качественные показатели масла. Наибольшая масличность семян (45,5-46,4 %) на засоленных почвенных разностях отмечена при внесении фосфора (60 кг/га) с азотом (20 кг/га). Повышение дозы азота до 60 кг/га на фоне фосфора (60 кг/га) проявляло тенденцию к сокращению накопления жира в семенах. Раздельное внесение азота снижало масличность семян, и это проявлялось при увеличении его дозы на фоне возрастания концентрации солей в корнеобитаемых слоях почвы.
Ключевые слова: подсолнечник, засоление, почва, удобрения, урожайность, масличность, семена, рост, растение.
The effect of mineral fertilizers on the formation of the biochemical composition of sunflower cultivated on saline soils was studied, the effect of nitrogen and phosphorus on the elements of the structure of the sunflower crop was studied. The most positive effect on plant growth and seed yield was the introduction of phosphorus as well as nitrogen in the solonetzic soil together with phosphoric fertilizers.
Salinization of the soil reduces the oil content of sunflower seeds and degrades the quality of the oil mainly due to a decrease in the content of oleic acid. The application of phosphorus fertilizer (P60) separately and with small doses (10-20 kg/ha) of nitrogen both on weakly and on medium saline soil increases the oil content of seeds and improves the quality of the oil. The highest oil content of seeds (45.5-46.4 %) on saline soil differences was noted when phosphorus (60 kg/ha) with nitrogen (20 kg/ha) was added. An increase in the dose of nitrogen to 60 kg/ha against phosphorus (60 kg/ha) tended to reduce the accumulation of fat in the seeds. Separate application of nitrogen reduced the oil content of the seeds and this was manifested with an increase in its dose against the background of an increase in the concentration of salts in the root layers of the soil.
Key words: sunflower, salinization, soil, fertilizers, productivity, oil content, seeds, growth, plant.
Беловолова Алла Анатольевна -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии и физиологии растений ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» г. Ставрополь РИНЦ SPIN-код: 9536-8942 Тел.: 8-903-418-50-12 E-mail: belovolova.alla@mail.ru
Громова Наталья Викторовна -
старший преподаватель кафедры агрохимии и физиологии растений
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
РИНЦ SPIN-код: 6115-5740
Тел.: 8-903-445-79-37
E-mail: nikolenko0812@mail.ru
Голосной Евгений Валерьевич -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии и физиологии растений ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» г. Ставрополь
Belovolova Alla Anatolievna -
Ph.D of Agricultural Sciences, Associate Professor of the Department of Agrochemistry and Plant Physiology
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
RSCI SPIN-code: 9536-8942 Tel.: 8-903-418-50-12 E-mail: belovolova.alla@mail.ru
Gromova Natalia Viktorovna -
Senior Lecturer of the Department of Agrochemistry and Plant Physiology
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
RSCI SPIN-code: 6115-5740 Tel.: 8-903-445-79-37 E-mail: nikolenko0812@mail.ru
Golosnoy Evgeny Valerevich -
Ph.D of Agricultural Sciences, Associate Professor of the Department of Agrochemistry and Plant Physiology FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
в
РИНЦ SPIN-код: 9886-2593 Тел.: 8-962-456-24-89 E-mail: golosnoi@mail.ru
Ерошенко Федор Владимирович -
доктор биологических наук, профессор кафедры
агрохимии и физиологии растений
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
РИНЦ БРШ-код: 5952-0146
Тел.: 8-903-418-50-12
Растениеводство
49
RSCI SPIN-code: 9886-2593 Tel.: 8-962-456-24-89 E-mail: golosnoi@mail.ru
Eroshenko Fedor Vladimirovich -
Doctor of Biological Sciences,
Professor of the Department of Agrochemistry
and Plant Physiology
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
RSCI SPIN-code: 5952-0146 Tel.: 8-903-418-50-12
Кравченко Анастасия Олеговна -
ассистент кафедры агрохимии и физиологии растений
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
Тел.: 8-928-014-94-35
E-mail: vrulone@bk.ru
Kravchenko Anastasia Olegovna -
Assistant of the Department of Agrochemistry and Plant Physiology
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
Tel.: 8-928-014-94-35 E-mail: vrulone@bk.ru
В увеличении производства продукции растениеводства важная роль принадлежит повышению эффективности использования малопродуктивных земель, к категории которых относятся засоленные почвы [1].
Многолетние исследования по изучению влияния минеральных удобрений на формирование биохимического состава подсолнечника, возделываемого на засоленных почвах, нами проводились в хозяйствах Андроповско-го, Минераловодского и Кочубеевского районов в производственных посевах. По общему количеству элементов питания, потребляемого растениями за вегетацию, подсолнечник относится к культурам повышенной требовательности [2].
В своих исследованиях нами первоначально в вегетационных опытах с использованием почвы естественного хлоридо-сульфатно-го засоления (0,64-0,71 %) изучалось влияние азота и фосфора на элементы структуры уро-
жая подсолнечника. Наиболее положительное воздействие на рост растений и урожай семян оказало внесение в солонцовую почву фосфорных удобрений (табл. 1), а также азотных совместно с фосфорными. Действие раздельного внесения азота оказалось незначительным. Линейный рост растений подсолнечника на солонцовой почве снижался на 29,3-32,2 %, а урожайность семян - на 32,233,9 %. В полевых опытах на солонцовой почве внесение фосфорного удобрения обеспечивало увеличение линейного роста растений на 15,0-28,8 % и фосфорного с азотным - на 22,7-31,9 %. Эти же варианты характеризовались и наибольшими величинами урожайности семян [3].
Наибольшее положительное действие удобрений отмечалось в годы, когда растения были обеспечены достаточным количеством влаги в период первоначального роста, а также во время цветения и формирования семян [4].
Таблица 1 - Влияние удобрений на урожайность подсолнечника при различных уровнях
засоленности почвы
Вариант Засоление, % Урожайность, ц/га Уравнение линейной регрессии
Контроль 0,30 8,19 y = 9,14 - 1,09 при r = -0,96
N40 0,27 8,05 y = 10,38 - 8,54 при r = -0,97
Рб0 0,27 8,93 y = 8,84 + 0,32 при r = 0,33
Рб0Мю 0,36 10,70 y = 12,32 - 4,38 при r = 0,67
Р60М20 0,29 9,72 y = 8,70 + 3,28 при r = 0,22
Р60М40 0,29 8,72 y = 10,74 - 6,84 при r = -0,87
Р60М20 по всходам + М20 перед образованием соцветия 0,39 8,73 y = -4,75 при r = -0,82
Анализируя влияние азотного и калийного удобрений на произрастание и продуктивность подсолнечника в условиях солонцовых слитых почв, следует отметить, что особенно большое количество азота он потребляет от фазы образования корзинок до налива семянок, калия -
от налива семянок до созревания, то есть в период, когда из-за недостаточного увлажнения здесь заметно сказывается физиологическая сухость почвы. Это, несомненно, усиливает воздействие неблагоприятных свойств солонцовой почвы [5].
Нет ни одного фактора, воздействующего на растение подсолнечника, который не оставил бы тот или иной след на ходе маслообразова-тельного процесса.
Исследования, выполненные нами, показали, что по мере возрастания концентрации минеральных солей хлоридно-сульфатного состава, наряду с сокращением параметров роста и семенной продуктивности, происходит снижение масличности семян подсолнечника (табл. 2).
Таблица 2 - Влияние возрастающих концентраций засоленности почвы на показатели продуктивности подсолнечника
При засолении изменяется характер формирования семян и накопления масла, причем изменение этой закономерности более выражено при высоких концентрациях солей в почве, сильном угнетении роста и сокращении урожайности.
Относительное содержание воды в семенах характеризует степень зрелости семян, при засолении почвы уменьшается значительно быстрее, чем на незасоленной почве, и это особенно заметно во второй половине периода формирования семянок.
Изучение изменения абсолютно сухой массы семянок показало, что формирование их при высоких концентрациях солей происходит ускоренно (табл. 3).
Таблица 3 - Динамика накопления абсолютно сухой массы семенами подсолнечника (масса 1000 семян)
Таблица 4 - Динамика накопления масла в ядрах семянок подсолнечника
Дата наблюдения Засоление, %
0,16 1,08
Масличность, %
18/УШ 6,3 7,3
30/УШ 55,3 58,2
11/1Х 59,3 64,4
18/1Х 61,1 64,0
Накопление масла у растений, не испытывающих действия высокой концентрации солей, продолжается до полного созревания семян, а у растений, произраставших при засолении почвы, процессы маслообразования завершаются задолго до полного созревания, и к моменту уборки урожая наблюдается некоторое снижение концентрации жира.
Следовательно, при высоких концентрациях минеральных солей в почве ускоряются процессы формирования семян, сокращается период вегетации, что в конечном итоге приводит к снижению их урожая и масличности.
Сокращение накопления жира в семенах подсолнечника, вероятно, связано с низким уровнем общего обмена веществ и, в особенности, фотосинтетической деятельности ассимилирующих тканей растений в этих условиях. Концентрации минеральных солей, угнетающие рост и снижающие урожайность подсолнечника, изменяют и качественные признаки масла. Уменьшается при этом его кислотное число, которое показывает не только уровень содержания в семенах свободных жирных кислот, но и степень их агрономической зрелости [6]. Этот показатель наименьшим оказался на фоне повышенной концентрации солей, что также подтверждает ускорение созревания урожая семян в этих условиях (табл. 5).
Таблица 5 - Кислотное число масла и семян подсолнечника при засолении почвы (мг КОН на 1 г масла)
Засоление % Высота растений, см Диаметр корзинок, см Урожай семян 100 растений Мас-личность , %
кг % к контролю
Контроль (0,074) 171,1 19,7 5,8 100 43,0
0,30 132,6 15,7 4,8 69,0 41,1
0,52 105,8 11,1 1,7 29,3 33,1
0,74 62,2 8,7 0,8 13,8 23,9
Дата наблюдения Засоление (%) и степень угнетения растений
0,16 - без угнетения 1,08 - сильное угнетение
Абсолютно сухая масса
г % г %
18/У111 29,5 25,0 15,9 26,5
30/УШ 81,7 60,8 35,4 63,0
11/1Х 104,4 88,5 53,4 95,0
18/1Х 118,0 100 56,2 100
Засоление, % Кислотное число масла Кислотное число неочищенных семян
0,16 1,23 4,09
0,47 0,53 1,49
1,08 0,37 0,39
Такова же закономерность накопления жира в семенах (табл. 4).
Изменениям на засоленной почве подвержен и биохимический состав семян подсолнечника (табл. 6).
При возрастании концентрации минеральных солей в почве сокращается масса ядра семянок и их масличность.
|£естшне АПК
Растениеводство
51
Таблица 6 - Биохимический состав семян подсолнечника при засолении почвы
Засоление, % Масса ядра 1000 семян, г Масличность, % Протеин, % Жир + протеин Жирные кислоты (% от суммы)
пальмитиновая стеариновая олеиновая линолевая
0,12 60,5 60,6 24,0 84,6 6,2 4,5 26,0 63,3
0,56 49,1 57,8 26,5 84,3 6,0 4,0 22,2 67,8
1,23 45,0 58,4 25,1 83,5 6,4 4,5 20,3 68,8
В неодинаковой мере изменяется при этом содержание насыщенных (пальмитиновой и стеариновой) кислот, заметным изменениям не подвергается, сокращается содержание олеиновой кислоты, с одновременным увеличением концентрации линолевой кислоты. Следовательно, с возрастанием засоленность почвы, снижая содержание непредельной олеиновой кислоты, являющейся незаменимой для животного организма, а также предохраняющей масла от окисления, способствует ухудшению его качества. Наряду с уменьшением масличности при засолении почвы наблюдается повышение содержания белка и изменение его аминокислотного состава.
Суммарное содержание всех аминокислот, даже при сильном угнетении растений, не изменяется. Не подвержена при этом заметным изменениям и сумма незаменимых кислот. При рассмотрении содержания отдельных аминокислот при возрастании уровня засоления почвы тенденцию к увеличению проявляли аланин и глутаминовая кислота.
Фактором повышения масличности может являться регулирование минерального питания подсолнечника. На засоленных черноземах фосфорное удобрение повышает, а азотное снижает процент жира в семенах подсолнечника. Наибольший сбор масла (3,73-4,04 ц/га) обеспечивался при внесении фосфорного удобрения раздельно, а также с малыми дозами азота (10-20 кг/га).
Положительное влияние фосфорного удобрения на масличность подсолнечника отмечено при его культивировании на почвах с различным уровнем засоленности. На слабоза-соленной почве внесение фосфорного удобрения в дозах 60-120 кг/га Р2О5 повышало маслич-ность семян в среднем за два года на 1,2-1,4 %, на среднезасоленной - на 1,2-1,8 % в сравнении с неудобренным контролем.
Наибольшая масличность семян (45,546,4 %) на обеих почвенных разностях отмечена при внесении фосфора (60 кг/га) с азотом (20 кг/га). Повышение дозы азота до 60 кг/га на фоне фосфора (60 кг/га) проявляло тенденцию к сокращению накопления жира в семенах. Раздельное внесение азота снижало маслич-ность семян и это наиболее четко проявлялось при увеличении его дозы на фоне возрастания концентрации солей в корнеобитаемых слоях почвы.
Наибольший сбор масла с гектара (4,137,27 ц) на почвах с различным солевым режимом получен при внесении фосфорно-азотного
удобрения, и это происходило в большей мере за счет относительно высокого урожая семян подсолнечника.
Таким образом, возрастание дозы азота как при его раздельном внесении, так и на фосфатном фоне снижает масличность семян и сокращает эффективность фосфорного удобрения при возрастании концентрации минеральных солей в почве. Исследования, выполненные на солонцевато-слитных черноземах показали, что фосфорное удобрение снижает кислотность масла. Азотное удобрение не оказало заметного влияния на показатель кислотности, а на фоне фосфора оно проявляло тенденцию к некоторому ее увеличению.
На такие показатели, как удельный вес и коэффициент рефракции, удобрения не оказали влияния. Важнейшим показателем при характеристике свойств масел является йодное число. Оно зависит от наличия количества свободных двойных связей в непредельных жирных кислотах и характеризует масло со стороны его химического, а не физического состава, благодаря которому йодное число является важным физиолого-химическим признаком. Повышению йодного числа в опытах способствовало внесение в засоленную почву фосфорного и азотного удобрений. В исследованиях отмечалось, что содержание биологически активной линолевой кислоты повышается с увеличением процента масличности семян.
На солонцеватой почве фосфорное удобрение раздельно и с небольшими дозами азота приводит к уменьшению количества насыщенных и олеиновой кислот с одновременными повышением содержания более непредельной линолевой кислоты (табл. 7), улучшая тем самым пищевые достоинства масла.
Таблица 7 - Влияние удобрений на состав масла подсолнечника
Вариант Жирные кислоты (% от суммы) Токоферол, мг/ % Кароти-ноиды , мг, %
насыщенные олеиновая линолевая
Контроль 12,14 38,72 49,10 41,2 56,3
N40 12,10 39,13 48,73 41,7 65,6
Р60 10,94 36,53 52,47 42,1 63,2
Р6(Л0 10,86 35,44 53,64 42,2 63,4
РЛ 10,93 35,75 53,26 42,2 65,6
Р60^0 11,03 40,01 48,82 41,9 67,3
Внесение одного азотного удобрения, как видно из таблицы 7, не оказало влияния на содержание насыщенных кислот, а концентрация линолевой кислоты имела тенденцию к снижению. Исследования показывают наличие отрицательной зависимости между содержанием олеиновой и линолевой кислот в составе масла. Питательная ценность растительных жиров зависит и от количественного содержания сопутствующих жирорастворимых веществ, в частности токоферолов и ка-ротиноидов.
В наших исследованиях внесение удобрений в солонцовую почву оказало гораздо меньшее влияние на содержание токоферола, чем на образование линолевой кислоты.
Содержание каротиноидов в составе масла заметно увеличивалось при одностороннем азотном питании, а также по мере увеличения дозы азотных удобрений на фоне фосфора. При этом действие фосфорного удобрения на накопление каротиноидов в составе масла менее выражено по сравнению с азотным.
Таким образом, засоление почвы снижает масличность семян подсолнечника и ухудшает качество масла в основном за счет уменьшения содержания олеиновой кислоты. Внесение фосфорного удобрения (Р60) раздельно и с малыми дозами (10-20 кг/га) азота как на слабо, так и на среднезасоленной почве повышает масличность семян и улучшает качественные показатели масла.
Литература
1. Беловолова А. А., Громова Н. В. Влияние регуляторов роста на физиологические процессы семян озимой пшеницы // Актуальные вопросы экологии и природопользования : сб. науч. тр. по материалам VI Междунар. науч.-практ. конф. (Ставрополь, 2018 г.) / СтГАУ. Ставрополь, 2018. С. 37-41.
2. Эффективность программирования урожайности озимой пшеницы в зависимости от почвенно-климатических условий и агрохимикатов / Е. А. Устименко, А. Н. Есаулко, Е. П. Минина, А. Ю. Гуру-ева // Современные ресурсосберегающие инновационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Северо-Кавказском федеральном округе : сб. науч. тр. по материалам 77-й ежегодной науч.-практ. конф. (Ставрополь, 2013 г.) / СтГАУ. Ставрополь, 2013. С. 125-128.
3. Влияние расчетных доз минеральных удобрений на продуктивность сортов озимой пшеницы на черноземе выщелоченном Ставропольской возвышенности / А. Ю. Ожередова, А. Н. Есаулко, М. С. Си-гида, Е. А. Саленко, Е. В. Голосной // Вестник АПК Ставрополья. 2017. № 4 (28). С. 115-118.
4. Влияние длительного применения удобрений на агроэкологические показатели чернозема обыкновенного в условиях СПК колхоза «имени Ворошилова» Труновского района / А. Н. Есаулко, М. С. Сигида, Е. А. Саленко, А. Ю. Ожередова, Н. В. Громова // Актуальные вопросы экологии и природопользования : сб. науч. тр. по материалам VI Междунар. науч.-практ. конф. (Ставрополь, 2018) / СтГАУ. Ставрополь, 2018. С. 107-110.
5. Асалиев А. И., Беловолова А. А. Особенности произрастания и формирования реальной урожайности озимой пшеницы на засоленной почве // Проблемы развития биологии на Северном Кавказе : материалы науч. конф. (Ставрополь, 1997 г.) / СГСХА. Ставрополь, 1997. С. 6-7.
References
1. Belovolova A. A., Gromova N. V. Influence of growth regulators on the physiological processes of seeds of winter wheat // Actual problems of ecology and nature management : collection of scientific papers on the materials of the VI International scientific and practical conferences (Stavropol, 2018) / StSAU. Stavropol, 2018. P. 37-41.
2. Efficiency of programming winter wheat productivity depending on soil and climatic conditions and agrochemicals / E. A. Usti-menko, A. N. Esaulko, E. P. Minina, A. Yu. Gurueva // Modern resource-saving innovative technologies for cultivating crops in the North Caucasus Federal District : collection of scientific papers on the materials of the 77 Annual scientific and practical conferences (Stavropol, 2013) / StSAU. Stavropol, 2013. P. 125-128.
3. Influence of calculated doses of mineral fertilizers on the productivity of winter wheat varieties on leached chernozem of the Stavropol Upland / A. Yu. Ozheredova, A. N. Esaulko, M. S. Sigida, E. A. Salenko, E. V. Go-losnoy // Agricultural Bulletin of Stavropol Region. 2017. № 4 (28). P. 115-118.
4. Effect of prolonged use of fertilizers on the agroecological indicators of ordinary chernozem under the conditions of the agricultural complex of the Voroshilov collective farm in the Trunovsky district / A. N. Esaulko, M. S. Sigida, E. A. Salenko, A. Yu. Ozheredova, N. V. Gromova // Actual problems of ecology and nature management : collection of scientific papers on the materials of the VI International scientific and practical conferences (Stavropol, 2018) / StSAU. Stavropol, 2018. P. 107-110.
5. Asaliev A. I., Belovolova A. A. Features of the growth and formation of real productivity of winter wheat on saline soil // Problems of development of biology in the North Caucasus : materials of scientific conferences (Stavropol, 1997) / SSAA. Stavropol, 1997. P. 6-7.
в
6. Голосной Е. В., Сигида М. С., Воскобой-ников А. В. Оптимизация системы удобрения озимой пшеницы на основе почвенной диагностики в условиях ИП глава К(Ф)Х Алексеенко И. А. Ипатовского района // Современные ресурсосберегающие инновационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Северо-Кавказском федеральном округе : науч.-практ. конф. (Ставрополь, 2016 г.) / СтГАУ. Ставрополь, 2016. С. 37-39.
Растениеводство
53
6. Golosnoy E. V., Sigida M. S., Voskoboi-nikov A. V. Optimization of a winter wheat fertilizer system based on soil diagnostics in the conditions of FE chapter K(F)H Alek-seenko I. A. Ipatovsky district // Modern resource-saving innovative technologies of agricultural cultivation in the North Caucasus Federal District : scientific and practical conferences (Stavropol, 2016) / StSAA. Stavropol, 2016. P. 37-39.
