Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Краткий обзор литературы
1.1. Продукты переработки картофеля и качество сырья для их производства 6
1.2. Основные факторы, определяющие продуктивность картофеля, пригодного для промпереработки 14
1.3. Влияние удобрений на урожайность и качество картофеля 21
1.4. Пораженность картофеля болезнями и сохранность клубней при различных приёмах агротехники 26
Экспериментальная часть
Глава II. Схема опыта, методы и условия проведения исследований
2.1. Место проведения и схема опыта 33
2.2. Методы исследований 35
2.3. Условия проведения исследований 36
2.4. Динамика влажности почвы 40
Глава III. Рост и развитие растений картофеля различных сортов в зависимости от уровня минерального питания и интенсивности обработок от фитофтороза
3.1. Фенологические наблюдения 42
3.2. Динамика нарастания надземной массы 44
3.3. Ассимиляционная поверхность листьев растений 52
3.4. Динамика накопления урожая клубней. 56
Глава IV. Урожайность и качество сортов картофеля при различных фонах минерального питания и интенсивности обработок от фитофтороза
4.1. Урожайность 60
4.2. Структура урожая 63
4.3. Содержание крахмала в клубнях 67
4.4. Содержание сухих веществ 73
4.5. Содержание нитратов 75
4.6. Сохранность клубней картофеля 78
4.7. Пораженность клубней болезнями 80
Глава V. Сравнительная оценка пригодности разных сортов для переработки на хрустящий картофель и крахмал
5.1. Величина отходов при очистке и выход хрустящего картофеля 83
5.2. Качество хрустящего картофеля и содержание редуцирующих Сахаров в процессе послеуборочного хранения клубней 86
5.3. Качественная характеристика изучаемых сортов для переработки на крахмал. 88
Глава VI. Биоэнергетическая оценка и экономическая эффективность применения различных фонов минерального питания и интенсивности обработок от фитофтороза
6.1. Биоэнергетическая оценка 90
6.2. Экономическая эффективность . 93
Выводы .95
Предложения производству 98
Список литературы 99
Приложение 121
- Продукты переработки картофеля и качество сырья для их производства
- Динамика нарастания надземной массы
- Содержание нитратов
- Экономическая эффективность
Продукты переработки картофеля и качество сырья для их производства
Картофель является одним из ценных пищевых продуктов, который в сочетании с цельным молоком включает почти все необходимые человеческому организму питательные вещества (Kueneman W.R., 1983). Однако его потребление в большинстве европейских стран оставалось долгое время практически неизменным. Готовый картофель, как правило, получали путём варки или обжарки при сравнительно несложной обработке, а приготовленное блюдо хранилось сравнительно недолго.
Вместе с тем, еще издавна предпринимались настойчивые попытки превратить клубни в непортящийся консервированный продукт, пригодный для длительного хранения. В частности, по открытиям археологов и историков, приблизительно 2400-2500 лет назад, индейцы в высокогорьях Южной Америки использовали форму обработанного картофельного продукта под названием "chuno". Производство "chuno" заключалось в многократном замораживании и размораживании клубней с помощью естественного температурного колебания между днем и ночью. Сок выжимали, растаптывая картофель. Этот процесс продолжался до тех пор, пока влажность не сокращалась до уровня, обеспечивающего длительное хранение (Adler G., Schillng М., 1971; Вольпер И.М., Магидов Я.И., 1978; Kieneman W.R., 1983).
Разнообразие видов переработки отмечено лишь в конце XIX века, когда вследствие повышения популярности картофеля и последующего за этим ростом его площадей появились его излишки, которые трудно было рационально использовать в короткие сроки. В результате этого возникла потребность в его переработке и изготовлении новых, более современных продуктов питания (Adler G., 1971).
Одним из наиболее популярных продуктов переработки картофеля был и остаётся до настоящего времени хрустящий картофель (чипсы). Это картофель, нарезанный ломтиками (или кружочками) толщиной 1,2-1,4 мм, кото 7 рый обжаривают в кипящем жире или растительном масле до содержания влаги не более 2-5% (Аниканова З.Ф., 1960; Барановская В.А., 1966; Давин А., 1975; Ковганко В.Е., 1979; Putz В. et al., 1979; Волчкова Н.Т. и др., 1984).
Критериями качества этого продукта являются цвет, вкус, текстура и содержание масла. Цвет должен быть золотисто-жёлтым. Вкус типичный, свойственный обжаренному картофелю, зависящий от сорта, вида и качества используемого для обжаривания масла. Текстура также определяется сортом и качеством используемого картофеля и, кроме того, конечным содержанием влаги в продукте. Чипсы, приготовленные промышленным способом, содержат 35-42% жира (Adler G., 1971; Putz F., Gehse M., 1975).
В 100 г хрустящего картофеля содержится в среднем 570 ккал, что эквивалентно 400-500 г свежего картофеля. В состав хрустящего картофеля входят углеводы (40-45%), жиры (35-40%), белки (2-4%), витамины (10-12 мг), минеральные вещества (2-3%) (Ковалёв B.C., Воронков В.И., 1987; Ки-рюхин В.П. и др., 1989).
История чипсов начинается с курортного местечка Саратога Спрингс (штат Нью-Йорк), где в одном из ресторанов с 1853 г. заказывали «тонко нарезанный картофель, приготовленный по французскому способу». Вскоре после этого "Saratoga сЫр8"завоевал общее признание на всем курорте. И все же долгое время чипсы оставались продуктом домашнего приготовления. Однако в середине XIX века, в связи с развитием перерабатывающей промышленности, производство чипсов было поставлено на промышленную основу и для этих целей использовалось более 25% запасов свежего картофеля (Graver В., 1976;KuenemanW.R, 1983).
В настоящее время чипсы выпускаются в виде лепестков и соломки из свежего картофеля с самыми разнообразными добавками: перца, корицы, гвоздики, петрушки, укропа, лука, чеснока, рыбы, мяса, яиц, бекона, грибов и т.д., которые придают им самые различные ароматы, начиная с запаха окорока и кончая запахами цветов и фруктов (Денисова Г.И., 1985). Другим важным продуктом перерабатывающей промышленности является производство крахмала.
По сообщению V. Ledvinka (1985), крахмало-паточная промышленность Европы использует большую часть картофеля, предназначенного для переработки, именно на производство крахмала.
Увеличению производства картофеля на крахмал способствуют гарантированный сбыт, исключение затрат на его хранение и постоянный спрос на него в течение всего года (Weinzierl A., Walter К., Steinhauser Н., 1989).
Картофельный крахмал используется для изготовления различных изделий (от бумаги до пищевых продуктов, от текстиля до искусственных продуктов питания, от клея до питьевой воды, газа и топлива). Кроме того, значительная часть полученного крахмала идёт на производство крахмального сахара-изоглюкозы (Renkema R., 1977).
В связи с возрастающим значением картофелепродуктов перерабатывающая промышленность предъявляет особые требования к качеству сырья, используемого для их изготовления. Поэтому картофель, поступивший на переработку, должен отвечать требованиям ГОСТа - 26832-86 «Картофель свежий для переработки на продукты питания». При этом важное значение имеет сортовая чистота картофеля, поступившего на переработку, так как сорта по-разному реагируют на отдельные процессы переработки. Этот показатель не должен быть ниже 90%. При этом клубни по внешнему виду должны быть сухие, не загрязнённые, не проросшие, не позеленевшие, без порезов, трещин, не увядшие, однородные по форме и окраске как кожуры, так и мякоти. Кроме того, картофель должен быть зрелым, с плотной кожурой, иметь собственный картофельный запах. Наиболее пригодными для переработки являются клубни, имеющие круглую, округлую форму и округлую до продолговато-овальной, так как при этом облегчается сортировка картофеля, снижаются отходы и механические повреждения, увеличивается выход стандартной продукции (особенно при производстве хрустящего картофеля). Наряду с формой, важное значение имеют размеры и поверхность клубней. Наиболее пригодны для переработки клубни размером 50-90 мм (по наибольшему поперечному диаметру). При этом содержание клубней размером на 5 мм меньше 50 мм допускается не более 10% от общей их массы (Кирюхин В.П., Чеголина М.М., 1983).
Наличие клубней, поражённых паршой или ооспориозом, при поражении Ул их поверхности, не допускается более 1%, сельскохозяйственными вредителями - более 2%, механических повреждений глубиной более 3 мм и длиной более 10 мм не должно быть более 2%, наличие прилипшей к клубням земли - более 1%.
Не допускается присутствие в партии картофеля раздавленных клубней, а также их половинок или частей; клубней, поражённых железистой пятнистостью (ржавчиной), мокрой, сухой, пуповинной или кольцевой гнилью, а также фитофторозом.
Нестандартными считаются клубни, повреждённые грызунами, подмороженные, запаренные с признаками «удушья», с наличием органических и минеральных примесей.
Поскольку глубина глазков и столонного следа в значительной степени определяют величину отходов при чистке картофеля, ручного труда на их дочистку, в большинстве европейских стран принято стандартизировать клубни по глубине глазков. Причём, наиболее предпочтительными для переработки на пищевые полуфабрикаты являются клубни с немногочисленными (до 8-9 шт.) и неглубокими (до 1,6 мм) глазками (Комаров В.И. и др., 1976; Гончаров Н.Д. и др., 1980; Кирюхин В.П., Чеголина М.М., 1983).
Кроме требований, предъявляемых к внешнему виду клубней картофеля, для перерабатывающей промышленности существенную роль имеют и биохимические показатели (Андрюшина Н.А. и др., 1974; Дорожкин Б.Н. и др., 1985; Томчук Н.Г. и др., 1985).
Для переработки на многие продукты питания предпочтительнее клубни с повышенной объёмной массой. Удельный вес клубней влияет на выход чипсов: картофель с высоким удельным весом (1,099) по сравнению с картофелем с низким удельным весом (1,070) на 14,5% увеличивает выход чипсов. Кроме того, при этом в чипсах уменьшается содержание масла на 16,9% (Ки-рюхин В.П. и др., 1989). По величине удельного веса чаще всего определяется один из основных показателей пригодности картофеля для переработки -это содержание сухих веществ и крахмала.
Так, по мнению О. Smith (1968), при различных видах переработки картофеля высокое содержание сухих веществ и крахмала обеспечивает повышенный выход готовой продукции.
Динамика нарастания надземной массы
Как известно, потенциальная урожайность картофеля находится в прямой зависимости от мощности надземной массы. Согласно результатам исследований А.Г. Лорха (1948), у одних и тех же сортов картофеля ботва в различные годы развивается неодинаково. При благоприятных условиях она дает максимальный прирост, а при отклонении от нормальных условий -рост задерживается.
Анализ динамики накопления массы ботвы изучаемых сортов показал, что формирование вегетативной массы зависит от дозы внесения минеральных удобрений и пораженности грибными болезнями, влияние которых значительно изменялось в различных метеорологических условиях (табл.7-9).
Так, начало вегетационного периода 1998 г. было благоприятным для роста и развития картофеля, что позволило наиболее полно использовать тот запас питательных веществ, который был внесён в почву. Повышение фона минерального питания с N6o Рво Кчю до Ni2o Р120 К12о значительно увеличивало вегетативную массу ботвы у всех изучаемых сортов. Наибольшая масса ботвы отмечена на повышенном фоне у сортов Сатурна и Превалент - 2920 г/куст и 2700 г/куст соответственно. Слабая отзывчивость на увеличение фона минерального питания отмечена у сортов Эффект -(830-870 г/куст) и Нида (1050-1150 г/куст).
Однако понижение температуры и обилие осадков в августе привело к затягиванию периода вегетации. В результате этого на вариантах с повышенным фоном питания к моменту предуборочного скашивания ботва у сортов Ласунок, Вестник, Сатурна и Превалент продолжала активно вегетировать, что впоследствии отразилось на величине урожая.
Метеорологические условия 1999 г. отличались высокой температурой и недостаточным количеством осадков в наиболее важные периоды роста картофеля (бутонизация - начало цветения), что не позволило растениям в полной мере использовать повышенный фон питания и накопить вегетативную массу. К моменту первой динамической копки она была ниже по сравнению с 1998 г. у всех сортов. Больше других пострадал сорт Превалент, который к этому моменту сформировал надземную массу на 760-780 г/куст меньше по сравнению с предыдущим годом.
Дожди, выпавшие в конце июля - начале августа, несколько сгладили действие засухи и высоких температур на формирование надземной массы. Однако активное использование внесённых минеральных удобрений в конечном итоге затягивало вегетацию у среднепоздних сортов Ласунок, Превалент и среднеспелого Сатурна.
Погодные условия 2000 г. были наиболее оптимальными для роста и развития вегетативной массы растений картофеля. Период вегетации характеризовался равномерным и своевременным выпадением осадков, что позволило рационально использовать повышенный уровень минеральных удобрений изучаемыми сортами. Так, в вариантах опыта с повышенным фоном питания N120 Р120 К120 максимальное превышение массы ботвы по сравнению с 1998 г. было у сортов Эффект - 50-120 г/куст, Вестник - 80-250 г/куст, Нида - 180-250 г/куст и Ласунок - 210-250 г/куст.
У сортов Сатурна и Превалент накопление надземной массы растений было значительно меньшим и даже на повышенном фоне минерального питания не превышало 2200-2600 г/куст и 1600-1700 г/куст, соответственно. По всей видимости, это связано с тем, что стрессовые погодные условия в течение двух лет значительно ослабили иммунную систему растений и способствовали более быстрому накоплению вирусной инфекции. Как свидетельствуют данные таблицы 10, в период с 1998 по 2000 гг. происходило значительное увеличение вирусной инфекции в скрытой форме. Причём, у сортов Превалент и Сатурна отмечен наибольший процент больных растений - 37,4 и 25,9%о, соответственно. Возрастание вирусных заболеваний отмечено и у других сортов, однако, не в такой степени и при благоприятных для роста и развития растений условиях 2000 г. оно не оказало особого влияния на формирование их вегетативной массы.
Особый интерес предоставляют данные изменения динамики накопления ботвы под влиянием обработок от фитофтороза различной интенсивности. Возрастание числа обработок от фитофтороза с 2 до 5 за вегетацию незначительно (до 10%)) увеличивало общую массу ботвы у сортов Ласунок и Превалент, что объясняется высокой резистентностью данных сортов к патогену. Слабоустойчивые сорта Нида и Сатурна лучше других сортов отзыва лись на увеличение количества обработок от фитофтороза. Наибольший эффект от повышения интенсивности обработок от фитофтороза отмечен в 1998 и 2000 гг. с сильными эпифитотиями фитофтороза. Масса ботвы, в предуборочной пробе на данных сортах в вариантах с 5-ю обработками от фитофтороза была в 1998 г. на 25-41%, а в 2000 г. на 30-36% больше, чем в вариантах с 2 -я обработками. В 1999 г. вследствие более позднего появления патогена различия между вариантами были не столь существенными. Сорта Эффект и Вестник также положительно реагировали на увеличение фунгицидной нагрузки, но повышение массы ботвы было незначительным и не превышало 14%. Относительно сроков появления фитофтороза следует подчеркнуть, что в 1999 г. первые её очаги на отдельных вариантах были обнаружены лишь за 3-8 дней до скашивания ботвы (табл.11). В то же время, в 1998 г. из-за более благоприятных для появления фитофтороза погодных условий первые очаги были обнаружены на слабоустойчивых сортах Нида и Сатурна в вариантах с 2-мя обработками от фитофтороза за 25-27 дней до скашивания ботвы, а в 2000 г. - за 15-17 дней. Однако, несмотря на различную степень устойчивости сортов к фитофторозу, нами отмечена тенденция задержки появления патогена на всех сортах в вариантах с применением 5-й обработок от фитофтороза за вегетацию. Первые признаки фитофтороза в вариантах с 5-ю обработками были отмечены на 3-6 дней позже, чем в вариантах с использованием 2-х обработок.
Время появления первых признаков болезни впоследствии отразилось на степени пораженности сортов фитофторозом. В частности, проведённая перед скашиванием ботвы оценка изучаемых сортов по устойчивости к патогену показала высокую резистентность сортов Превалент и Ласунок (табл.12).
Сорта Нида и Сатурна оказались слабо устойчивыми к болезни в 1998 и 2000 гг. отмечена наибольшая степень поражения их фитофторозом. Однако увеличение химических обработок до 5-й за вегетацию способствовало её существенному снижению и накоплению большей надземной массы данных сортов.
Содержание нитратов
Известно, что ведущую роль в процессах накопления нитратов в продукции имеет усиленное азотное питание, в том числе из органических и минеральных удобрений (Церлинг В.В., Зинкевич B.C., 1978, 1979).
Однако этому же способствуют также неблагоприятные условия произрастания растений: повышенная сухость воздуха и почвы, нарушение синтеза углеводов и др. (Алексеев Ю.В.1978, Коршунов А.В.1992).
Наши исследования показали, что содержание нитратов в клубнях значительно изменялось под действием метеорологических условий. Минимальное содержание нитратов в клубнях было отмечено в 1998 г., когда данный показатель по всем изучаемым сортам не превышал 150 мг/кг сырой массы. Максимальное содержание нитратов в клубнях картофеля было отмечено в засушливом 1999 г. и составило в среднем у сорта Эффект 189 мг/кг, Вестник - 184 мг/кг, Ласунок - 189 мг/кг, Нида - 179 мг/кг, Превалент - 189 мг/кг и Сатурна - 186 мг/кг сырой массы(табл.28).
Недостаток влаги в почве не только ухудшает условия минерального питания растений картофеля, но и затормаживает процесс утилизации азота. В 2000 г. уровень содержания нитратов в клубнях был средним за 3 года исследований.
Однако, в сравнении с близким по погодным условиям 1998 г. повышение содержанш- нитратов в клубнях было значительным, особенно у сортов Превалент и Сатурна. По-видимому, это связано с резким накоплением у этих сортов вирусной инфекции, что негативно сказывается на углеводном обмене и накоплении большого количества нитратов в клубнях картофеля (Коршунов А.В. 2001).
Содержание нитратов в клубнях картофеля очень сильно зависит от биологических особенностей сорта. В среднем за 3 года опыта наименьший уровень нитратов имели сорта Эффект (до 168 мг/кг) и Вестник (до 171 мг/кг сырой массы клубней). Наибольшим содержанием нитратов в клубнях отличались сорта Нида, Превалент и Сатурна - до 195, 194 и 197 мг/кг сырой массы клубней, соответственно.
На увеличение занитраченности продукции значительное влияние оказали ПОВЫШеННЫе ДОЗЫ МИНераЛЬНОГО удобрения. При ВНесеНИИ N]2o Pl20 Кі20 увеличение содержания нитратов в клубнях за годы исследований, по отношению к контролю составило 35-78 мг/кг. Особенно высокое содержание нитратов в клубнях отмечено в 1999 г. на повышенном фоне питания у сортов Нида, Превалент и Сатурна - 235, 230 и 232 мг/кг сырой массы клубней, соответственно. Однако, согласно санитарным нормам, ПДК составляет 250 мг/кг, поэтому даже на повышенном фоне питания их содержание остается в допустимых пределах.
При изучении различной интенсивности химических обработок от фитофторы на содержание нитратов в клубнях сортов, по 3-х летним данным превышения ПДК не зафиксировано. То есть содержание нитратов в клубнях картофеля варьировало в зависимости от погодных условий в период вегетации и фона минерального питания.
В условиях повышенных температур и недостатка влаги занитрачен-ность продукции значительно повышается. При увеличении фона минерального питания с N60 Рбо К зо до N)2o Pi20 К120 содержание нитратов в клубнях значительно повышается, однако, остаётся в пределах допустимых концентраций.
Экономическая эффективность
Экономическая эффективность является важнейшим показателем в определении характера действия того или иного агроприема на урожай картофеля.
Расчёт экономической эффективности применения минеральных удобрений и обработок от фитофтороза проводили по дополнительным затратам с учетом потерь урожая при хранении. Для этого были взяты три основных показателя в расчете на 1 га:
1. стоимость дополнительной продукции в рублях (руб.) от влияния изучаемых факторов;
2. дополнительные затраты в рублях (руб.) (стоимость удобрений и их внесение, стоимость фунгицидов и их внесение, уборка дополнительной продукции и т.д.) с учетом потерь урожая при хранении;
3. условно чистый доход.
Полученный доход свидетельствует о том, что при увеличении дозы минерального питания и увеличении фунгицидной нагрузки по сравнению с вариантом внесения минеральных удобрений и двумя обработками (контроль) наименьший условно чистый доход получен в варианте N6o Рбо.К о + пять обработок от фитофтороза (табл.39).
Наибольшая окупаемость получена в варианте с внесением N120 Pi20 К120 и двумя обработками от фитофтороза, где величина этого показателя варьировала в пределах 9,7-15,0 руб./руб. Увеличение же интенсивности обработок от фитофтороза в варианте способствовало значительному (в 3 раза) увеличению затрат, что снижало окупаемость до 3,2-7,7 руб./руб.
Получение наиболее высокого условно чистого дохода на фоне минерального питания Ni2o Ріго Кіго и пяти обработок от фитофтороза установлено у сортов Нида - 31602 руб./га и Сатурна — 37602 руб./га. Несколько ниже уровень дохода у сортов Эффект - 23602 руб./га, Вестник - 26102 руб./га и Превалент - 26602 руб./га. Самый низкий условно чистый доход получен у сорта Ласунок - 15602 руб./га.
Необходимо подчеркнуть, что на фоне минерального питания N60 Рбо Кбо не всегда рентабельно проведение интенсивных обработок от фитофтороза, но при увеличении нормы внесения минеральных удобрений в два раза значительно (в 3-5 раз) возрастает окупаемость затрат.
