Содержание к диссертации
Введение
1. Влияние удобрений и мелиорантов на урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклы 12
1.1. Значение сахарной свеклы в развитии аграрного сектора России 12
1.2. Особенности строения и биология развития сахарной свеклы 13
1.2.1. Влияние доз минеральных удобрений и мелиорантов на урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклы 18
1.2.2. Перспективные сорта и гибриды сахарной свеклы в условиях ЦЧЗ 28
1.3. Урожайность и качественные показатели сахарной свеклы 29
1.3.1 Накопление корнеплодами сахарной свёклы пектиновых веществ 29
1.3.2 Свойства пектиновых веществ в зависимости от способов получения 44
2. Агрометеорологические условия. методика проведения исследований 49
2.1 Метеорологические условия 49
2.2. Почвенные условия 60
2.3. Методика проведения исследований 64
3. Изменение агрохимических свойств почвы, урожайности и качества корнеплодов под действием удобрений и мелиорантов 69
3.1. Водный баланс чернозема обыкновенного при выращивании сахарной свеклы 69
3.2. Влияние удобрений и мелиорантов на динамику питательных элементов в почве и сахарной свекле 74
3.2.1. Баланс основных элементов питания в почве и корнеплодах в процессе ее вегетации 74
3.2.2. Влияние различных фонов питания на содержание азота, фосфора и калия в корнеплодах сахарной свеклы 78
3.2.3 Эффективность использования питательных веществ корнеплодами из удобрений 82
3.3. Влияние минеральных удобрений на урожайность и сахаристость корнеплодов 84
3.4. Влияние мелиорантов на урожайность и сахаристость корнеплодов сахарной свеклы 90
3.5. Влияние сортовых особенностей на урожайность и сахаристость корнеплодов сахарной свеклы 93
3.6 Пектиновые вещества корнеплодов сахарной свеклы в зависимости от почвенно-климатических условий, мелиорантов, удобрений и сортовых особенностей 96
3.6.1. Изменение содержания пектиновых веществ под действием климатических условий 96
3.6.2. Зависимость содержания пектиновых веществ от удобрений, мелиорантов и сортовых особенностей сахарной свеклы 98
3.6.3. Физико-химические свойства свекловичного пектина 104
3.7. Влияние сортовых особенностей сахарной свеклы на биохимические показатели пектина 117
3.8. Сравнение аналитических характеристик свекловичного пектина, очищенного различными способами 119
3.9. Использование пектина, полученного из свекловичного жома, в качестве пищевой добавки 123
3.10. Применение свекловичного пектина в качестве биологического стимулятора, улучшающего посевные качества семян 125
4. Экономическая эффективность применения минеральных удобрений под сахарную свеклу 133
Выводы 137
Рекомендации производству 140
Список использованной литературы 141
Приложения 163
- Особенности строения и биология развития сахарной свеклы
- Влияние удобрений и мелиорантов на динамику питательных элементов в почве и сахарной свекле
- Влияние мелиорантов на урожайность и сахаристость корнеплодов сахарной свеклы
- Экономическая эффективность применения минеральных удобрений под сахарную свеклу
Введение к работе
Актуальность исследований: Диссертационная работа посвящена комплексной оценки 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 снижение урожайности.
По данным агрохимической службы (ГЦАС) на 1 января 2004 года площадь закисленных почв составляет 770 тыс. га или 25 % от пашни. В составе общей пахотной площади под сахарной свеклой находится 8 % 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 передовым 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, отзывчивых на интенсивное ведение хозяйства, с другой стороны, создание максимально благоприятных почвенных условий для их выращивания, в том числе, через стабилизацию кислотных свойств почв в сторону их естественного уровня, путем внесения мелиорантов. Совместное применение
удобрений и мелиорантов должно обеспечивать максимальные прибавки урожая корнеплодов и сбора сахара.
Комплексное рассмотрение процесса возделывания и переработки сахарной свеклы включает в себя также вопросы глубокой переработки жома, с одной стороны, как ценного сырьевого ресурса, а с другой, как прием уменьшения количества отходов свеклосахарного производства связанного с решением проблемы загрязнения окружающей среды.
Министерством здравоохранения при поддержке Правительства РФ принят комплекс законов в области оздоровления питания населения на период до 2005 года, в которых в качестве рекомендуемой пищевой добавки, используемой в ряде технологических процессов (хлебопечение, желирование), и в медицинской отрасли в качестве радиопротекторного средства, коміїлексообразователя рекомендуются пектиновые вещества различного происхождения, в том числе, и из сахарной свеклы.
Основные требования к свекловичному пектину изложены в ОСТ-18-62-72, его суточная норма потребления составляет от 2 до 16 граммов, в зависимости от экологической обстановки региона.
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-климатических условиях Воронежской области.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучить воздействие мелиорантов, минеральных удобрений и почвенно-климатических 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.
Определить вынос питательных веществ корнеплодами сахарной свеклы и коэффициенты использования их из минеральных удобрений.
Выяснить действие минеральных удобрений и кальцийсодержащих соединений, при различных почвепно-климатических условиях, на качество корнеплодов и аналитические характеристики пектина сахарной свеклы.
Установить взаимосвязь между сортовыми особенностями сахарной свеклы и качественными показателями пектиновых веществ.
Выявить влияние пектина, как ростового вещества, на посевные качества семян озимой пшеницы.
Разработать способ очистки пектина с целью повышения его качества.
Использовать полученные пектины для разработки технических условий рецептур хлеба.
Дать экономическую эффективность применения минеральных удобрений 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 № 2219Ї 88 Ru С 08 В 37/06, А 23 L 1/0524 Способ повышения комплексообразующей способности свекловичного пектина / Котов В.В., Лукин А.Л., Васютин А.А., Гвоздев Н.В. (РФ).-4с).
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 государственной 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».
Положения выносимые на защиту:
!. Мелиоранты, удобрения, почвенно-климатические условия и величина урожайности корнеплодов, сбора сахара 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 № 2219188 / Котов В .В.,
Лукин А.Л., Васютин А.А., Гвоздев II.В.).
Апробация работы: основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на научной и учебно-методической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ВГАУ им. К.Д. Глинки (г. Воронеж, ВГАУ 11 марта 2003 г.); на международной научно-практической конференции, посвященной 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» (г. Воронеж, ВГАУ 15-18 апреля 2003 г.); на межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 90-летию ВГАУ им. К.Д. Глинки «Вклад молодых ученых в развитие аграрной науки в начале XXI века» (г. Воронеж, ВГАУ 21-23 мая 2003 г.); на международной конференции «Функциональные продукты питания: гигиенические аспекты и безопасность» (г. Краснодар, КубГАУ 26-30 мая 2003г.); на Международном научном семинаре «100 лет хроматографии» (г. Воронеж, ВГУ 1-3 октября 2003г.); на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса» (Ростовская обл., Октябрьский р-н, пос. Персиановский, ДонГАУ 1-4 февраля 2005 г.).
Публикации: Основные теоретические положения диссертационной работы и экспериментальные результаты исследований опубликованы в следующих работах:
Васютин А. А., Лукин А. Л., Гвоздев Н. В. / Определение биохимических показателей пектиновых веществ //Аграрная наука. -№8.-2001.-с. 30;
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, - с. 255;
Васютин А. А., Лукин А. Л., Гвоздев Н.В., Котов В.В. / Пектиновые вещества как комплексообразующие ионообменники // Сорбционные и хроматографические процессы: изд. ВГУ. - Воронеж. -2001.- Том 1. - Вып. 3. - с. 480-483.;
Гвоздев Н. В., Васготин 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» - ВГАУ. - Воронеж. -2001.-с. 238.;
Гвоздев Н.В., Васютин А.А., 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. 302-304.;
Гвоздев Н.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 между народной конференции «Функциональные продукты питания: гигиенические аспекты и безопасность». - КубГАУ. - Краснодар. - 2003г. - с. 43-45;
Гвоздев Н.В., Славгородский СВ., Лукин А.Л. / Изучение качественных характеристик пектиновых веществ сахарной свеклы // материалы международной научно-практической конференции, посвященной 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. 160-162;
Гвоздев Н.В., Славгородский СВ., Лукин А.Л. / Оценка комплексообразующей способности пектиновых веществ сахарной свеклы // материалы международной научно-практической конференции, посвященной 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. 162-163;
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 им. К.Д. Глинки «Вклад молодых ученых в развитие аграрной науки в начале XXI века». - ВГАУ. - Воронеж. - 2003 г. - с. 92-93;
Славгородский СВ., Гвоздев Н.В., Лукин А.Л., Котов В.В. / Исследование пектиновых веществ методами кондукто- и потенциометр и и // Сорбционные и хроматографические процессы: изд. ВГУ. - Воронеж. - 2003 г. - Том 3. — Вып. 3. - с. 335-340.;
Лукин АЛ., Лукина Е.А., Рымарь В.Т., Гвоздев Н.В. / Влияние свекловичного пектина на посевные качества семян озимой пшеницы /У Сахарная свекла. - Москва. - 2003 г. - № 6. - с. 27-28;
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. — с. 23-24;
Гвоздев Н.В., Лукин АЛ., Бычкова В.А., Горячих Н.Г., Скачков СИ. / Продуктивность и качество сортов и гибридов сахарной свеклы // Сахарная свекла. - Москва. - 2004 г. - № 9. - с. 24-25.
Помимо вышеуказанных печатных работ 4 находятся в печати.
1. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИИ И МЕЛИОРАНТОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО КОРНЕПЛОДОВ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
Особенности строения и биология развития сахарной свеклы
Сахарная свекла (Beta vulgaris L. ssp. Vulgaris van altissima Doll) принадлежит к семейству маревых (Chenopoliace) [8, 19, 26,49, 84]. Выращиваемые в производственных посевах сорта и гибриды сахарной свеклы являются результатом длительной селекции, в первую очередь, на увеличение сахаристости. Именно содержание сахарозы в корнеплодах является основной биологической характеристикой сахарной свеклы [8, 84, 85, 148, 155].
Сахарная свекла имеет двухлетний цикл развития, а степень изменчивости формы корнеплодов, листьев носит закономерно выраженный фенотипический характер [161, 166]. Широкий диапазон изменчивости находится под влиянием факторов внешней среды, особенно таких как, влажность, температура, газовый режим, макро- и микроэлементы питания.
Являясь растением относительно засухоустойчивым, сахарная свекла первого года жизни за счет сильно развитой корневой системы легко восстанавливает испарившуюся с листьев влагу и имеет транс пи рационный коэффициент 400 единиц. При планировании урожая сахарной свеклы необходимо учитывать коэффициент водо потребления корнеплодов, достигающий 90 единиц, что составляет примерно 4,5 м /м при средней густоте стояния.
Как указывают многие авторы [14, 130, 159, 180, 182], водопотребление корнеплодов находится в широких пределах и в зависимости от агроклиматических условий максимальная урожайность может быть получена на почвах с влажностью в пределах от 40 до 80 % наименьшей влагоемкости. Наибольший процент влагопотребления, около 70 %, отмечается на момент развития максимальной листовой поверхности, который приходится на первую декаду августа. Растения второго года жизни максимальное влагопотребление осуществляют в последней декаде июня, в период активного цветения семенников.
В районах недостаточного увлажнения, к которым относится ЦЧР, большое внимание уделяется накоплению и влагосберегающим технологиям возделывания с/х культур, особенно в севооборотах, насыщенных свеклой, сильно иссушающей почву. Имея относительно небольшой запас полисахаридов в перисперме, семена сахарной свеклы требуют неглубокой заделки при посеве. Учитывая эту особенность семян, другим важным фактором их развития, влияющим на энергию их прорастания является температура [11, 50, 69, 74, 84, 102, 106, 118, 122]. Как видно, оптимум температуры для прорастания семян находится в пределах 3-5С. Существует определенная зависимость времени прорастания семян от температуры (рис 2).
Критической температурой в пределах -8С большинство всходов погибает. В условиях ЦЧР период вегетации растений может колебаться от 160 до 200 дней, а сумма активных температур находится в границах 2500-3000С. Размещение свеклы в севообороте в регионах с дефицитом влаги в период летней засухи приводит к значительному снижению урожайности, и сахаристости корнеплодов [123, 126].
Отсутствие скачков температуры в течение суток благоприятно сказывается на приросте сахаристости и урожайности. Отмечена зависимость в преобладании моносахаридов и дисахаридов над полисахаридами в корнеплодах в периоды низкой солнечной активности.
В процессе вегетации растения выделяют 10 этапов их развития от выхода семядолей до развития настоящих пар листьев. С переходом от одного этапа к другому устойчивые пониженные температуры 4-8С в период образования 2-4 листьев приводит к развитию нежелательного явления, так называемого «цветухи». В результате этого физиологического сдвига формируются недоразвитые корнеплоды с пониженным содержанием сахара.
Некоторые авторы [68, 104, 139] выделяют лишь две фазы развития растений, отмечая преимущественное развитие корневой системы и преимущественный рост корнеплодов после смыкания листьев в рядках. Отмечается условность этих фаз, определяемая водно-температурным режимом в первую очередь. Значительные колебания влажности и температуры в вегетационный период сказываются и на урожайности и на качестве корнеплодов, снижается их лежкость в процессе переработки. С условным завершением первой фазы происходит развитие и наращивание основной массы корнеплода, как правило, этот период приходится на вторую половину августа и активно длится до середины сентября. Корневая система проникает на максимальную глубину и образует боковые и мочковатые корни. В этот же период наступает и максимальное развитие корнеплода, общий его объем достигает 80%, принимает оптимальную форму и расположение в почве.
Влияние удобрений и мелиорантов на динамику питательных элементов в почве и сахарной свекле
Сахарная свекла, являясь культурой интенсивного земледелия чувствительна к вносимым в почву удобрениям и хорошо отзывчива к высокоплодородным почвам [7, 18, 20, 25, 47, 65, 93, 96, 120, 182]. Для свеклосеющего региона с учетом их агробиологических особенностей разработаны рекомендации по наиболее оптимальным нормам минеральных удобрений. Для сахарной свеклы в ЦЧР дозы внесения полного минерального удобрения составляют 90-120 90-130 -90-120- В наших экспериментах в период 2003-2004 годов по влиянию доз на урожайность и качество корнеплодов был выбран вариант N12OPL2OKI2O. Внесенные в таком соотношении минеральные удобрения в слое 0-30 см в весенний период обеспечили содержание нитратного азота в количестве от 17,1 до 18,3 мг на 1 кг почвы. К моменту смыкания листьев свеклы в рядках содержание доступного для растений азота снижалось до 14,6 — 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 (табл. 12). Содержание и динамика азота в 2003 году отличалась от более засушливого 2004 года. К моменту появления всходов в благоприятный год содержание нитратного азота в контроле незначительно превышала образование нитратных форм в 2004 году, что свидетельствует об интенсификации микробиологической активности и минерализации гумуса. Во всех вариантах исследуемых образцов почвы в 2003 году содержание доступного азота превышало аналогичные показатели в 2004 году. Как известно, существует тесная связь между поступлением в растение азота и фосфора. Нарушение пропорционального баланса этих элементов приводит к накоплению нитратных форм азота, затормаживая белковый синтез и обмен внутри клеток. Такая тенденция имеет место на фоне высоких доз азота. Сбалансированное фосфорное питание играет важную роль в формировании корневой системы и соответственно, улучшает доступ влаги к корням, в конечном итоге отражаясь на урожайности.
Недостаток фосфора затормаживает развитие листьев, что служит признаком фосфорного голодания. В годы исследований не отмечалось заметного дисбаланса в азотно-фосфорном питании растений сахарной свеклы. Количество доступного для растений фосфора в почве колебалось от 102,8 до 168,4 мг на I кг почвы. В течение вегетации наблюдалось постепенное снижение запасов доступного фосфора в почве, причем к стадии смыкания листьев в рядках отмечался большой вынос фосфора, чем к стадии смыкания листьев в междурядьях. Двойная доза минеральных удобрений на 40-45 % увеличивала содержание доступного фосфора в почве, позволяя соответственно, растению максимально сбалансировано использовать запасы азота. К моменту уборки остаточные запасы фосфора в почве составили от 88 до 91% от его содержания перед посевом. Хотя в целом, отмечено понижение содержания фосфора в почве в годы исследований, на фоне общего баланса элементов питания, особенно азота. В опытах наблюдалось существенных признаков фосфорного голодания. Многолетние исследования показывают, что наибольшее количество калия содержится в молодых тканях растения. Именно этим объясняется поддержание тургора и эластичности растительных тканей, устойчивость растений к засухе. Недостаток калия в период накопления сахара может на 5 6 % понизить сахаристость ог общего его количества. Большую роль в миграции калия внутри растения играет его соотношение к другим элементами, особенно, с кальцием, в зависимости от содержания которого изменяется как водный режим растения, так и состояние форм калия внутри растительной ткани. В период 2003-2004 годов исследования наблюдались определенные тенденции в балансе обменного калия. Содержание обменного калия в почве перед посевом сахарной свеклы колебалось от 158,0 до 209,2 мг/кг. Наибольший расход калия, до 22 %, приходился на период смыкания листьев в рядках. К стадии смыкания листьев в междурядьях расходовалось 8-15 % обменного калия в зависимости от фона питания. Наибольшее количество калия в почве отмечалось на фоне двойной дозы минеральных удобрений. В условиях 2003 года в вегетационный период исходные запасы калия были несколько выше, чем в период более засушливого 2004 года. Возможно, это связано с тем, что в предшествующий год внесения удобрений в почву прошла мобилизация калия почвенными микроорганизмами. Запасы остаточного калия в почве перед уборкой свидетельствует о среднем уровне его потребления в период вегетации. Таким образом, в течение 2003-2004 годов сохранялась тенденция максимального использования растениями азота, в качестве основного элемента питания. Запасы фосфора и калия, в сравнении с ним, можно оценить как достаточные, но в целом, режим обеспеченности элементами питания находится на уровне ниже среднего для данного типа почв.
Влияние мелиорантов на урожайность и сахаристость корнеплодов сахарной свеклы
Технологичность и интенсификация процессов земледелия, в том числе, при выращивании сахарной свеклы связаны с внесением высоких доз минеральных удобрений. Образование дисбаланса элементов питания при их интенсивном выносе с урожаем из почвы, а также с биохимическим преобразованием в почве постепенно приводят к изменению показателей кислотности и обменной емкости почвы, которые являются одними из ключевых значений необходимости проведения мелиоративных мероприятий. Даже мощные черноземы при длительном применении удобрений имеют высокую тенденцию сдвига значений рН почвенного раствора к 4,5-5,0. На таких почвах изменяются в худшую сторону все биологические процессы, и в конечном итоге, это приводит к снижению урожайности и качества выращиваемой продукции [26, 46, 69, 154].
Потребление растениями ионов калия и натрия свидетельствует об изменении состава почвенно-поглощающего комплекса и насыщения его ионами водорода. Увеличение значений гидролитической кислотности говорит о процессе обеднения почвы основаниями и снижения ее буферных свойств. Как известно, токсичность почвенной среды наступает при рН ниже 4,5 и выше 8,0, поэтому, при наличии тенденции чрезмерного подкисления и подщелачивания почвы необходимо вместе с минеральными удобрениями использовать мелиоранты для устранения негативных явлений.
При выращивании сахарной свеклы, как считают многие авторы [29, 97, 102, 138, 182], рН водной вытяжки должна составлять 5,6 - 7,0. На богатых пойменных черноземах сахарная свекла хорошо отзывается на нейтральные и слабощелочные показатели рН (6,8 - 7,2). Легкие типы почв с рН 5,6 - 5,8 также допустимы для выращивания свеклы, но обязательно требуют повышение буферности почв.
В условиях щелочных значений почвенного раствора наблюдается резкое изменение потребления питательных элементов, в том числе, микроэлементов, вследствие чего идет образование сердцевидной или сухой гнили и общего ухудшения качества и снижения урожая корнеплодов сахарной свеклы.
Почвы стационара кафедры агрохимии ВГАУ и опытного участка НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева характеризуется следующими показателями (таблица 18.).
Контрольный участок в стационаре ВГАУ имел среднюю рНКа 5,20. По этому показателю почва относится к подкисленной и требует мелиоративных мероприятий.
В качестве мелиорантов применялись дефекат и карбонат кальция, вносимые с учетом изменения значений кислотности и обменной емкости. На всех вариантах применения мелиорантов наблюдалось СНИЖеНИе pHfQ от 5,45 до 5,64, что свидетельствует о действии мелиорантов на улучшение КИСЛОТЕЮГО режима почвы и по этому показателю почву можно отнести к слабокислым. На всех из испытанных вариантов отмечено снижение значения гидролитической кислотности, а наименьшее значение Нг - 4,7 мг/экв отмечено на варианте с использованием карбоната кальция, что указывает на эффективность применения этого мелиоранта. На этом же варианте отмечен наивысший уровень обменной емкости 85,4 %, что говорит о высокой буферности почвы, об ее высоком уровне окультуренности.
Наименьшую величину суммы поглощенных оснований S - 29,2 мг-экв/100 г почвы и обменной емкостью V - 83,7% имел вариант с использованием дефеката и NPK по системе КАХОП. Применение доз минеральных удобрений N120P120K120 и N240P240K240 незначительно уменьшает количество поглощенных оснований в почве и увеличивает рНКсь
В сравнении с характеристиками выщелочных черноземов стационара кафедры агрохимии ВГАУ обыкновенные черноземы НИИСХ ЦЧП им, В.В. Докучаева обладают лучшими показателями. Как видно из таблицы 18, почва опытного участка имела близкие к нейтральным значения кислотности солевой вытяжки и высокую обменную емкость на фоне низких значений гидролитической кислотности. Высокие значения обменной емкости на контрольных делянках косвенно подтверждают тот факт, что почвы сами по себе являются окультуренными, и, обладая достаточной насыщенностью основаниями, слабо реагируют на внесение мелиорантов. В годы исследований не было отмечено известной коррелятивной зависимости урожайности от рНксі и V. Возможно высокая степень окультуренности почв, изучаемых в эксперименте не подвержена столь сильным изменениям рНка чтобы значения рНка отрицательно сказывалась на урожайности корнеплодов.
Экономическая эффективность применения минеральных удобрений под сахарную свеклу
Экономическая эффективность возделывания любого сорта или гибрида сахарной свеклы зависит от затрат энергии, труда и средств, израсходованных на технологические приемы, а также от полученного уровня урожайности. Агротехника возделывания любой культуры будет считаться экономически целесообразной при условии, когда выручка от реализации выращенной продукции возмещает производственные затраты и обеспечивает получение дополнительного чистого дохода.
При проведении экономической оценки возделывания изучаемых гибридов и сортов сахарной свеклы нами учитывались все трудовые и материальные затраты, в стоимостном выражении, на выполнении работ по выращиванию и уборке корнеплодов сахарной свеклы, а также урожайность и сбор сахара с единицы площади.
В качестве примера, подтверждающего экономическую эффективность выращивания сахарной свеклы при внесении удобрений, нами приведены результаты расчетов (табл. 37), где в качестве контроля использовались основные затраты и урожайность корнеплодов сахарной свеклы сорта Рамонская односемянная 47, выращенной в стационаре кафедры агрохимии ВГАУ на варианте без удобрений. С ними сравнивался вариант сахарной свеклы этого же сорта, выращенной при дозе удобрений N2oPi2oKi2o.
В расчете на 1 кг действующего вещества минеральных удобрений (при оптимальном соотношении различных питательных веществ) в ЦЧЗ обеспечивается средняя прибавка урожая сахарной свеклы - 30 кг. Удельный вес расходов на уборку и первичную обработку продукции в ее себестоимости составляет для сахарной свеклы - 30 %. Затраты на погрузку, транспортировку и внесение удобрений при дозе внесения 7,5 ц/га составляет 301 руб./га.
Основные затраты имели существенную разницу и составили для вариантов опыта без удобрений и с внесением рекомендуемой дозы удобрений 16538,55 и 24126,83 рублей на гектар посева сахарной свеклы соответственно. Разница в затратах приходится на различные виды работ, связанные с внесением удобрений, их ценой, оплату труда и др. Наибольшая себестоимость 1 тонны корнеплодов отмечалась без внесения удобрений и составила 665 рублей. Это является следствием низкого показателя урожайности. При внесении минеральных удобрений себестоимость 1 тонны корнеплодов снизилась до 606,7 рублей.
В сравнении с контрольным вариантом показатель уровня рентабельности был выше у варианта с внесением рекомендуемой дозы удобрений N12oPi2oKi2o и составил 81,3 %, что почти в 1,25 раза превосходит контрольный вариант.
При оценке качественных показателей было отмечено, что у обоих вариантов опыта сахаристость имела существенное различие. И сбор сахара с единицы площади на варианте с внесением рекомендуемой дозы удобрений превышал этот же показатель на варианте без внесения удобрений в 1,5 раза. Это объясняется более высокой урожайностью.
Являясь рентабельной культурой, сахарная свекла дает высокую отдачу, как это видно на примере расчетов, даже без внесения удобрений. Применение оптимальной дозы удобрений N120P120K.120 в наших экспериментах подтвердило не только высокую рентабельность возделывания свеклы, но и было связано с оптимальным, на наш взгляд, биологическим развитием корнеплодов, что отразилось на качественных показателях корнеплодов сахарной свеклы, в том числе и на содержании в них пектиновых веществ.
Как уже подчеркивалось ранее, основным сырьем для получения пектина в современных условиях мог бы быть отход свеклосахарного производства в виде жома. Сегодня на сахарных заводах, расположенных в ЦЧР, количество отходов в виде жома, после переработки свеклы на сахар, может скапливаться от 2 до 10 тысяч тонн. Один из основных способов утилизации жома сводится к его реализации в качестве корма для сельскохозяйственных животных. При этом сырой жом реализуется по цене 40 рублей за тонну. Как отмечалось ранее, в России в настоящее время, не существует производство пектина из жома сахарной свеклы. Производство сахара, являясь высокорентабельным, зачастую не использует максимально все задействованные в технологическом процессе энергоресурсы. Их потери могут составлять 30 % и более. Организация производства пектина при сахарных заводах позволила бы решить целый ряд проблем, связанных как с решением экологической проблемы утилизации жома, дополнительного ресурсосбережения энергоносителей оставшихся от сахарного производства, повышая, таким образом, уровень рентабельности.
Создание крупнотоннажного производства подобного тем пектиновым заводам, которые работали в СССР (мощность 300 тонн и более), в настоящее время может быть пересмотрено с учетом специфики и возможности конкретного региона. Небольшие по своей мощности производства способны занять экономическую нишу, не требующую высокого уровня капиталовложений. Такие производства можно размещать локально в сети свеклосеющих регионов, отдельно от энергонасыщенных предприятий.
