23. Влияние различных форм калийных удобрений на урожай

и качество клубней картофеля

Вариант опыта	Урожай, т/га	Крахмал, %	Сбор крахмала, ц/га
Без удобрений	19,6	13,2	25,8
N90P60	21,1	13,3	28,1
N90P60K60 (KCl)	28,4	12,4	35,2
N90P60K60 (K2SO4)	27,7	13,4	37,1
N90P60K60 (30%-ная калий- ная соль)	26,5	11,6	30,8
N90P60K60 (сильвинит)	25,4	11,8	29,9

В опыте Панникова В.Д и Минеева В,Г., проведенном на дерново-подзолистой почве было показано, что увеличение содержания хлора в удобрении несколько снижало урожай клубней картофеля, в результате сбор крахмала с единицы площади понижался на 17-19 % по сравнению с оптимальным вариантом, в котором вносили в качестве удобрения сульфат калия (табл. 23).

Следовательно, при выращивании картофеля в первой половине вегетации в целях усиления ростовых процессов необходимо обеспечи­вать высокий уровень как азотного, так и фосфорно-калийного пита­ния, а в период клубнеобразования уровень азотного питания должен быть существенно снижен.

При культивировании кормового картофеля одной из важных задач является повышение содержания в клубнях белковых веществ, в связи с чем, необходимо усиление режима азотного питания. Наряду с этим в целях повышения содержания белков в клубнях картофеля проводятся молекулярно-биохимические исследования, направленные на изучение генетической системы растений картофеля и выявления возможности регуляторных сдвигов, приводящих к усилению синтеза запасных бел­ков.

14.5. КОРНЕПЛОДЫ

Характерная особенность корнеплодов - способность накапливать в клетках запасающих тканей большое количество сахаров, которые главным образом и определяют их хозяйственную ценность. При оценке качества сахарной свеклы, кроме сахаров, учитывается также содержание небелковых азотистых веществ (вредный азот) и солей калия и натрия, снижающих выход сахара при переработке корнеплодов. Питательная ценность кормовых и столовых корнеплодов зависит также от содержания в них полисахаридов, белков и небелковых азотистых соединений, витаминов минеральных веществ.

Накопление углеводов. Углеводный комплекс корнеплодов на 70-80% представлен легкорастворимыми формами - сахарозой и моносахаридами, которые обычно называют сахарами. Больше всего сахаров содержится в корнеплодах сахарной свёклы - 16-20% и основную часть их (80-90%) составляет сахароза. Общее количество моносахаридов (глюкозы и фруктозы) не превышает 1% от сырой массы корнеплода. Кроме сахарозы, в корнеплодах сахарной свёклы также образуется небольшое количество других олигосахаридов - мальтозы и рафинозы.

В корнеплодах кормовой и столовой свёклы, моркови, турнепса среднее содержание сахаров - 7-12%, в репе, редисе и редьке - 5-8%. У столовой и кормовой свёклы, турнепса состав сахаров примерно такой же, как у сахарной свёклы, а в корнеплодах репы большая часть сахаров представлена моносахаридами (80%). Много моносахаридов содержится и в моркови.

Сахара в корнеплодах в наибольшем количестве накапливаются в клетках запасающей ткани, концентрируясь в основном в вакуолях, а в других тканях их содержание существенно ниже. В корнеплодах свёклы максимальная концентрация сахара наблюдается в наиболее широкой части корня (шейке) между периферической и центральной зонами. Минимальное количество сахаров содержится в верхней части корнеплода - головке. В корнеплодах моркови больше сахаров накапливается в периферийных тканях и значительно меньше - в центральной части.

Накопление сахаров в корнеплодах определяется двумя главными факторами - поступлением углеводов из листьев и интенсивностью синтеза сахарозы в корнях. Важным условием для процессов сахаронакопления в корнеплодах является развитие фотосинтетического аппарата растений. При создании мощного ассимиляционного аппарата в листьях образуется много растворимых углеводов и крахмала, которые, превращаясь в транспортные формы, обеспечивают постоянный приток моносахаридов и сахарозы в корнеплоды.

Синтез сахарозы из моносахаридов в запасающих тканях у разных корнеплодов происходит с неодинаковой скоростью. Наиболее интенсивный он у сахарной свёклы и очень слабый в корнеплодах репы. Накопление сахаров зависит также от продолжительности вегетации растений, обычно раннеспелые корнеплоды характеризуются низким содержанием сахара.

Динамика содержания сахаров у разных корнеплодов также неодинакова. У сахарной свёклы в молодых корнеплодах содержится значительно меньше сахаров, чем в зрелых, и сахара в основном представлены моносахаридами, поэтому отношение количества сахарозы к содержанию моносахаридов обычно находится на очень низком уровне.

В процессе роста и развития корнеплодов сахарной свёклы общее содержание сахаров в них увеличивается в 2.5-3 раза (рис. 61), при этом происходит значительное усиление биосинтетических реакций, связанных с синтезом сахарозы, в результате чего отношение сахарозы к моносахаридам во время созревания корнеплодов постоянно увеличивается. При уборке недозрелых корнеплодов сахарной свеклы отмечается значительный недобор продовольственного сахара.

У кормовых и столовых корнеплодов в динамике содержания сахаров в процессе их роста и развития наблюдаются примерно такие же изменения, как и у сахарной свёклы, однако параметры этих изменений значительно меньше. Например, содержание сахаров в молодых и зрелых корнеплодах моркови и редьки различается на 1-2%, у кормовой и столовой свёклы, турнепса - на 3-5%. При длительном хранении часть сахаров в корнеплодах используется на дыхание, вследствие чего общая их концентрация уменьшается.

Из полисахаридов в корнеплодах довольно много содержится пектиновых веществ (1,5-2,5% массы корня) и гемицеллюлоз (до 1.5%), в моркови - крахмала (до 1%). Эти соединения относятся к легкоусвояемым формам углеводов и поэтому повышают питательную ценность корнеплодов. Клетчатки больше содержится в незрелых корнеплодах, в которых происходит интенсивное формирование структурных элементов запасающих и других тканей, а к концу созревания корнеплодов её концентрация снижается.

В полностью сформировавшихся корнеплодах свёклы содержание клетчатки колеблется в пределах 0.5-1%, в моркови - 1.5-2%. Много клетчатки образуется в корнеплодах при засухе и недостатке питательных элементов, а также у цветущих растений, в результате резко понижается переваримость всех органических веществ корнеплодов и, следовательно, ухудшается их питательная ценность.

Азотистые вещества. Азотистые вещества корнеплодов - белки, свободные аминокислоты, амиды, нуклеиновые кислоты и продукты их распада. Белки составляют 40-60% общего количества азотистых веществ, содержащихся в корнеплодах, свободные аминокислоты и амиды - 30-40%. Белки корнеплодов на 60-70% представлены легкорастворимыми формами - альбуминами и глобулинами, хорошо сбалансированными по содержанию незаменимых аминокислот. Фракция свободных аминокислот также содержит незаменимые аминокислоты и поэтому повышает биологическую ценность азотистых веществ корнеплодов.

Содержание белков и небелковых азотистых веществ изменяется в процессе роста и созревания корнеплодов. В молодых корнеплодах содержится больше азотистых веществ, чем в зрелых. Особенно много белков и небелковых азотистых соединений наблюдается в корнях перед началом интенсивного сахаронакопления, к концу созревания концентрация азотистых веществ в корнеплодах снижается в 1.5-2 раза.

Для оценки питательных свойств корнеплодов обычно определяют общее содержание азотистых веществ в пересчёте на белки и этот показатель называют "сырым протеином" или "сырым белком". Для того чтобы получить сырой протеин определяют содержание общего азота и умножают его на коэффициент пересчета - 6.25. В зрелых корнеплодах количество сырого протеина составляет 1-1.5%.

Чтобы повысить сбалансированность кормовых корнеплодов по содержанию белков проводится селекционная работа, направленная на получение генотипов, отличающихся повышенным накоплением в корнях полноценных белков, а также разрабатываются технологии выращивания этих культур, обеспечивающие изменение биосинтетических процессов в корнеплодах в направлении более интенсивного синтеза белков. При культивировании сахарной свёклы повышенное содержание азотистых веществ, и особенно аминокислот и бетаина, не допускается, так как они снижают выход сахара в процессе промышленной переработки корнеплодов.

Липиды и витамины. Большинство корнеплодов содержат в своих тканях 0,1-0,2 % липидов, в моркови 0,2-0,3 %. Богаче липидами периферические части корнеплодов. Липидный комплекс корнеплодов представлен структурными липидами и ацилглицеринами. В составе ацилглицеринов корнеплодов повышено содержание ненасыщенных жирных кислот, поэтому образующиеся из них жиры характеризуются низкими йодными числами.

Все корнеплоды являются важными источниками аскорбиновой кислоты для человека и сельскохозяйственных животных. В редисе, репе и редьке её содержание достигает 20-40 мг %, в моркови и столовой свёкле - 5-20 мг %, в кормовой свёкле и турнепсе - 3-6 мг % от массы корней. В корнеплодах моркови много синтезируется каротина (провитамина А) - 6-8 мг %,. В кормовой свёкле и турнепсе количество каротина значительно меньше - 2-5 мг %. В корнеплодах содержатся другие витамины: тиамин, рибофлавин, пиридоксин - по 0.1-0.2 мг %, никотиновая кислота – 0,5-2 мг %, пантотеновая кислота - 0.1-0.5 мг %, фолиевая кислота - 0.1-2 мг % и цитрин 30-50 мг %.

Органические кислоты. Органические кислоты содержатся в корнеплодах как в свободном виде, так и связаны с катионами в форме солей или образуют со спиртами сложные эфиры. Большая часть кислот находится в связанном состоянии, поэтому рН сока корнеплодов слабокислый (5,9-6,4). Общее содержание органических кислот в корнеплодах около 0,1% (2-3% в расчёте на сухую массу). Преобладающие кислоты – яблочная и лимонная. Поскольку органические кислоты представляют собой легкопереваримые вещества, они повышают питательную ценность корнеплодов.

Гликозиды. Характерный вкус некоторых корнеплодов (редьки, редиса, репы) обусловлен содержащимися в них гликозидами. В редьке и редисе довольно много накапливается синальбина, в репе – глюконастурцина (см. стр. …). Эти вещества вызывают жжение при воздействии на слизистые оболочки рта и обладают бактерицидным действием. В корнеплодах сахарной свёклы содержатся гликозиды из группы сапонинов.

Минеральные вещества. Зольность большинства корнеплодов колеблется в небольших пределах 0,8-1,3%, у сахарной свёклы – 0,5-0,8%. Много зольных веществ содержится в покровных тканях корнеплодов, а также в листьях (до 3-4%). В составе золы преобладает оксид калия (35-40%), довольно много Na₂O (10-20%), P₂O₅ (12-15%), CaO, MgO, SO₃ (5-10%). В корнеплодах редьки и редиса повышено содержание серы.

Характерной особенностью корнеплодов по сравнению с другими культурами является повышенное содержание натрия и более низкое – фосфора. Корнеплоды также служат важными источниками железа, бора, марганца, меди, цинка, йода, кобальта, хрома и других микроэлементов, которые находятся в тканях корнеплодов в легкоусвояемой форме.

Влияние внешних условий. В корнеплодах постоянно происходят два основных процесса, определяющих ход биохимических превращений при их созревании, - синтез из поступающих ассимилятов, с одной стороны, азотистых веществ, а с другой - сахарозы и полисахаридов. Как уже указывалось ранее, синтез азотистых веществ в растениях усиливается при повышении интенсивности солнечной радиации и дефиците влаги. Такая закономерность наблюдается и при выращивании корнеплодов; в условиях низкой влагообеспеченности растений в сухом веществе корнеплодов увеличивается доля азотистых веществ.

Концентрация в корнеплодах сахаров при дефиците влаги также возрастает, но это происходит вследствие понижения их обводнённости и повышения содержания сухого вещества, тогда как в пересчёте на сухую массу количество сахаров почти не изменяется или даже снижается. Условия увлажнения очень сильно влияют на рост растений и формирование урожая корнеплодов, в результате чего может изменяться сбор сахара с единицы площади. В опытах показано, что как при низкой, так и повышенной влажности почвы резко ухудшается рост растений и, как следствие, снижается урожай корнеплодов и выход сахара с 1 га. Поэтому при культивировании корнеплодов очень важно обеспечивать оптимальный режим влагообеспеченности растений – при засухе и в зонах недостаточного увлажнения это достигается с помощью орошения.

Оптимизация питания. Накопление в корнеплодах сахаров зависит от работы фотосинтетического аппарата листьев, для формирования которого растения потребляют из почвы значительное количество питательных веществ, поэтому недостаток любого элемента в этот период замедляет рост растений, а в конечном итоге снижает урожай и очень часто накопление сахаров в корнеплодах.

После образования корнеплодов потребность растений в пита- тельных элементах существенно изменяется. Как было установлено, в процессе сахаронакопления важную роль играют фосфор и калий, а поступление в корнеплоды азота должно быть снижено, так как он усиливает синтез азотистых веществ. Поэтому при внесении фосфорных и калийных удобрений сахаристость корнеплодов повышается на 1-2% и в них уменьшается количество небелковых азотистых соединений, что очень важно при возделывании сахарной свеклы, у которой эти вещества снижают выход сахара при её переработке. Увеличение потерь сахара при переработке корнеплодов может также наблюдаться при внесении чрезмерно высоких доз калийных удобрений, вызывающих повышение в корнеплодах концентрации растворимых щелочных солей.

Избыточные дозы азотных удобрений повышают содержание в корнеплодах азотистых веществ и потери сахара при их переработке, кроме того снижается сахаристость корней. Действие удобрений на накопление сахаров в корнеплодах показано в одном из опытов с сахарной свёклой при выращивании её на выщелоченных черноземах Центрально-чернозёмной зоны (табл. 24).

При внесении высоких доз азотных удобрений в корнеплоды поступает много минерального азота, в основном в нитратной форме, вследствие чего концентрация нитратов может превысить допустимый уровень. Как известно, нитраты, восстанавливаясь до нитритов, способны инактивировать гемоглобин, переводя содержащееся в нём железо в неактивное трехвалентное состояние, вследствие чего изменённый гемоглобин уже не может функционировать как переносчик кислорода. Считается, что концентрации нитратов, превышающие 0,1-0,2% азота NО₃  на сухую массу корма, токсичны для сельскохозяйственных животных. Поэтому корнеплоды с повышенным содержанием нитратов не могут быть использованы на пищевые или кормовые цели.

24. Влияние удобрений на содержание сахаров в корнеплодах

сахарной свеклы

Вариант	Урожай корнеплодов, ц/га	Содержание сахаров, %	Сбор сахара, ц/га	Потери сахара в мелассе, %
Без удобрений	257	20,3	52	1,5
80Р80К	273	20,7	57	1,4
80N80Р80К	293	19,4	57	2,3
80N80Р160К	298	19,7	59	2,4
160N80Р160К	304	19,4	59	3,0
160N120Р160К	318	19,4	62	2,2

При выращивании корнеплодов на почвах с низким содержанием бора они хорошо реагируют на внесение борных удобрений, при этом повышается не только урожай, но и накопление сахаров. В опытах было показано, что внесение борных удобрений при выращивании сахарной свёклы на дерново-подзолистой почве повышает урожай на 3-4 т/га и содержание сахаров в корнеплодах - на 0.2-1.2%. На кислых почвах важным фактором повышения сахаристости корнеплодов является известкование.