Введение к работе
Актуальность проблемы. Картофелеводство является одной из самых доходных отраслей рыночной аграрной экономики. При урожайности в 250 ц клубней каждый картофельный гектар дает прибыль в 1,5-2,0 раза больше любой другой культуры. Тем не менее, в последние годы в Российской Федерации наметилась негативная тенденция к сокращению посевных площадей и объемов производства картофеля, резко падает качество клубней. Сельхозпредприятия практически вытеснены с рынка картофеля, и основная нагрузка по обеспечению населения картофелем перешла на частный сектор.
По прогнозам специалистов, в ближайшей и среднесрочной перспективе формирование развитого рынка картофеля будет происходить за счет его производства в личных подсобных хозяйствах жителей села и в садово-огородных кооперативах, где площади посадки данной культуры в 2007 г. составили 2,6 млн га. Постепенно они стали основными производителями товарного картофеля, где для выращивания используется посадочный материал с низкими семенными качествами, отсутствует научно-обоснованный подход к технологии выращивания, сортосмене и сортообновлению. В связи с этим возникли проблемы в снабжении населения высококачественным продовольственным картофелем, а перерабатывающую промышленность – сырьем.
Анализ материалов последних Всемирных конгрессов по картофелю (Коршунов А.В., 2001) показывает, что в мировом производстве этой культуры наблюдается устойчивая тенденция увеличения производства картофеля для переработки и расширения мировой торговли картофелепродуктами. Вместе с тем объемы переработки картофеля в нашей стране по-прежнему очень низки и сильно отстают от развитых стран. Если у нас в переработку используется около 0,5 % произведенного картофеля, то в ряде стран до 20-30% (Англия, ФРГ), а в США – до 70 % (Пшеченков К.А., Давыденкова О.Н., 2004).
Одной из главных причин низкой эффективности переработки картофеля в нашей стране является отсутствие отечественного сырья с заданными характеристиками по доступным ценам. Производство картофеля, пригодного для переработки, не сформировано как целевое высокоэффективное направление. Промышленная переработка определяет свои отличительные требования к картофелю, технологии его возделывания и хранения. Это и сорта, и приемы выращивания, и режимы хранения, и подготовки к переработке. Особенно не достает сортов, пригодных для промышленной переработки. Из более чем 200 сортов, районированных в России в настоящее время, на пригодность к переработке в полной мере оценена лишь небольшая их часть. Кроме того, пригодность картофеля как сырья для переработки определяется условиями выращивания, уборки, хранения и пр. Учитывая это, в каждом картофелепроизводящем регионе необходимо проводить комплексные исследования по выявлению сортов, обладающих улучшенными качественными характеристиками и пригодностью для промышленной переработки. Ориентирование товаропроизводителей на производство таких сортов картофеля и внедрение адаптивных технологий их выращивания и хранения позволит в каждом регионе с учетом конкретных условий создать собственную сырьевую базу для перерабатывающей отрасли. Это в конечном итоге повысит конкурентоспособность и окупаемость данной культуры в условиях рыночных отношений и позволит вывести отечественное картофелеводство из кризисного состояния.
Для бесперебойного обеспечения перерабатывающих предприятий высококачественным сырьем необходимы более совершенные технологии хранения картофеля, основанные на дифференцированном подходе к режимам хранения в зависимости от направлений использования клубней. Перспективным направлением в снижении потерь и сохранении качества клубней и картофелепродуктов на протяжении всего периода использования является применение экологически безопасных технологий хранения с использованием обработки клубней перед закладкой на хранение защитно-стимулирующими средствами биологической природы.
Главная отличительная особенность биопрепаратов от других средств защиты растений – это способность влиять на вредные организмы через стимулирование собственных защитных свойств растений, заложенных в них в процессе эволюции. Стимулируя собственный иммунитет растений, биостимуляторы позволяют индуцировать комплекс неспецифической устойчивости ко многим болезням грибного, бактериального и вирусного происхождения, а также к другим неблагоприятным факторам внешней среды: высоким и низким температурам, стрессам и пр. Использование этой особенности биопрепаратов при хранении картофеля создаёт принципиально новые подходы к управлению сохраняемостью клубней и пригодностью их к промышленной переработке при длительном использовании.
Широкий арсенал биологических иммуностимуляторов, предлагаемых на современном рынке, требует поиска наиболее эффективных препаратов, способных максимально проявлять потенциальные иммуно-индукторные свойства при хранении продовольственного картофеля. Уже вышли на стадию внедрения биопрепараты нового поколения, полученные на основе ауксинов, стероидных и тритерпеновых гликозидов, гидроксикоричных кислот, дозы применения которых исчисляются миллиграммами. В эту группу можно отнести такие препараты, как Эпин-экстра, Силк, Циркон и Крезацин, хорошо зарекомендовавшие себя при выращивании различных сельскохозяйственных культур. Однако, оценка влияния данных препаратов в период хранения картофеля ранее не проводилась, связи с чем изучение иммуностимулирующей способности их при осенней обработке клубней представляется весьма целесообразной.
Задача насыщения продовольственного рынка высококачественным картофелем, а перерабатывающей промышленности – сырьем требует хорошей организации семеноводства, т.е. налаживания производства необходимых объемов высококачественных семян, ускоренного размножения новых, перспективных сортов и поддержания генетически обусловленных признаков и свойств всех допущенных к использованию в производстве сортов. Составной частью первичного и элитного семеноводства в нашей стране является технология оздоровления сортов картофеля с использованием метода верхушечной меристемы, разработанная во ВНИИ картофельного хозяйства им. Лорха и ряде других научных учреждений. Схема семеноводства картофеля по данной технологии включает не менее шести лет и требует значительных материальных и энергетических затрат. В связи с этим важное значение имеет поиск факторов, позволяющих увеличить коэффициент размножения оздоровленного посадочного материала на том или ином этапе его производства и, таким образом, снизить его себестоимость и сократить время получения нужного количества семенного материала. Одним из таких факторов является применение некогерентного красного света и озона на различных этапах производства оздоровленных семян картофеля.
Таким образом, приоритетными направлениями повышения эффективности картофелеводства и развития индустрии переработки в современных условиях являются: внедрение перспективных сортов картофеля, отвечающих требованиям потребителей и перерабатывающей промышленности; освоение новых инновационных технологических приемов производства семенного картофеля, повышающих эффективность использования сортовых ресурсов; снижение потерь при хранении и сохранение качества картофеля и пригодности его к переработке на протяжении всего периода использовании за счет внедрения современных экологически безопасных способов повышения сохраняемости клубней. Данные направления легли в основу исследований по теме диссертационной работы и определили её актуальность.
Работа выполнена в соответствии с основными направлениями научно-исследовательской работы и внедрения достижений науки в производство Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева на 2003-2008 гг. в рамках госбюджетной научно-технической темы №10 «Экологически безопасные, ресурсосберегающие технологии и техника производства и переработки сельскохозяйственной продукции в Нечерноземной зоне РФ». Отдельные направления темы дважды являлись победителями конкурса грандов Рязанской области в сфере науки и техники (договора № 4-2004 от 17.03.2004 г. и №16-2006 от 18.10.2006 г. с Управлением сельского хозяйства и продовольствия Рязанской области). Исследования проводили на базе Рязанского НИПТИ АПК, стационарного картофелехранилища войсковой части 45179 Рязанского авиагарнизона в соответствии с договорами о научно-техническом сотрудничестве и кафедре «Товароведение и экспертиза» РГАТУ.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является теоретическое и экспериментальное обоснование новых приемов в технологии производства и хранения картофеля, предназначенного для промышленной переработки и продовольственных целей.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
Провести анализ наиболее значимых факторов, влияющих на формирование технологических и потребительских свойств клубней картофеля и пригодность их к промышленной переработке, сформулировать основные направления исследований и научно-методологические подходы к ним;
Дать комплексную оценку урожайных свойств и качества клубней районированных и перспективных сортов картофеля отечественной и зарубежной селекции с учетом почвенно-климатических условий Рязанской области и оценить их пригодность к переработке на различные виды картофелепродуктов;
Исследовать эффективность применения защитно-стимулирующих средств биологической природы (Агат-25К, Эпин-экстра, Силк, Крезацин и Циркон) при закладке на хранение для повышения потребительских свойств, безопасности, лежкоспособности продовольственного картофеля и качества картофелепродуктов;
Разработать технологию ускоренного размножения перспективных сортов картофеля, оздоровленных методом верхушечной меристемы, путем применения некогерентного красного света и озона на различных этапах производства посадочного материала.
Изучить влияние новой ускоренной технологии производства семенного материала на формирование потребительских свойств, лежкоспособность перспективных сортов картофеля и качество картофелепродуктов;
Дать энергетическую и экономическую оценку эффективности рекомендуемых приемов в технологии возделывания и хранения картофеля продовольственного и для переработки.
С учетом проведенных исследований разработать рекомендации по возделыванию и хранению картофеля для промышленной переработки и продовольственных целей в условиях Южной части Нечерноземной зоны РФ с использованием энергосберегающей и биологизированной технологии, позволяющей получать высококачественную, экологически безопасную продукцию;
Научная новизна. В результате проведенных многолетних исследований разработаны теоретические и практические основы применения новых технологических приемов производства и хранения картофеля, предназначенного для промышленной переработки и продовольственных целей. При этом установлен и теоретически обоснован ряд новых положений:
- Изучено 35 сортов картофеля отечественной и зарубежной селекции по комплексу хозяйственно-полезных признаков в почвенно-климатических условиях юга Центрального региона и проведена их всесторонняя оценка на пригодность к промышленной переработке.
- Впервые проведена систематизация районированных и перспективных сортов картофеля по направлениям использования в Центральном регионе. Выявлены сорта, обеспечивающие максимальный выход клубней и картофелепродуктов высокого качества при минимальных затратах. Вместе с тем, отмечены районированные сорта картофеля, не отвечающие требованиям современного производства.
- Впервые показана эффективность использования защитно-стимулирующих препаратов биологической природы – Эпина-экстра, Силка, Крезацина и Циркона в технологии хранения картофеля. Выявлены биопрепараты, оказывающие максимальный эффект на сохранение товарного качества, пищевого достоинства клубней и пригодности их к переработке при длительном хранении.
- Изучены закономерности влияния биогенных препаратов на активность ключевых метаболических процессов, регулирующих уровень естественной устойчивости картофеля к неблагоприятным факторам внешней среды. Установлено, что биопрепараты оказывают пролонгирующее действие на иммунизацию картофеля, изменяют направленность обмена веществ в клубнях в сторону сокращения накопления нежелательных продуктов метаболизма, снижающих технологические и кулинарные свойства картофеля и пригодность его к переработке.
- Впервые показана эффективность применения некогерентного красного света и озона для обработки посадочного материала картофеля с целью ускорения размножения перспективных сортов картофеля, повышения качества клубней и картофелепродуктов.
- Разработан и научно обоснован способ обработки посадочного материала картофеля некогерентным красным светом на разных этапах производства семян, оздоровленных методом меристемной культуры (Патент № 2283561, 2006).
- Выявлено улучшение сохраняемости и технологических свойств клубней и качества картофелепродуктов в результате предпосадочной обработки семенных клубней некогерентным красным светом и озоном;
- Дано энергетическое и экономическое обоснование эффективности рекомендуемых приемов в технологии возделывания и хранения картофеля продовольственного и для переработки.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. Разработанные теоретические положения и новые приемы позволяют на научной основе усовершенствовать технологию производства и хранения картофеля, предназначенного для промышленной переработки и продовольственных целей.
Практическая ценность исследований состоит в том, что решена важная народнохозяйственная задача: разработаны инновационные приемы, способствующие внедрению в производство и ускоренному размножению перспективных сортов картофеля, отвечающих требованиям потребителей и перерабатывающей промышленности, снижению потерь при хранении и сохранению качества клубней и картофелепродуктов на протяжении всего периода использования.
Результаты исследований автора легли в основу Рекомендаций, разработанных для Управления сельского хозяйства и продовольствия Рязанской области по внедрению в производство АПК Рязанской области разработанных приемов. Предлагаемый комплекс технологических приемов реализован в производственных условиях в хозяйствах и на перерабатывающих предприятиях Рязанской области.
Полученные экспериментальные данные использованы автором при написании монографии «Новые приемы в технологии производства и хранения картофеля» (Рязань, 2009), а также внедрены в учебный процесс при подготовке специалистов товароведов-экспертов продовольственных товаров в Рязанском государственном агротехнологическом университете.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Агроэкологические закономерности изменения количественных и качественных параметров клубней картофеля в зависимости от генетических особенностей сортов и условий выращивания.
-
Комплексный агротехнический, биохимический, технологический и экономический подход к оценке сортов и систематизации их по направлениям использования.
-
Результаты оценки эффективности использования осенней обработки клубней защитно-стимулирующими средствами биологической природы для повышения качества картофеля и пригодности его к промышленной переработке при длительном хранении.
-
Физиолого-биохимические основы действия биологических иммуностимуляторов на сокращение количественных и качественных потерь клубней при хранении.
-
Научное и практическое обоснование использования некогерентного красного света и озона для обработки посадочного материала картофеля.
-
Экономическое и биоэнергетическое обоснование использования разработанных приемов в технологии производства и хранения картофеля продовольственного и для промышленной переработки.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях студентов, аспирантов и преподавателей РГСХА (Рязань, 2004, 2005, 2006); ученых советах Рязанского НИПТИ АПК (Рязань, 2004, 2005; 2006); 8-м всероссийском форуме молодых ученых и студентов «Конкурентоспособность территорий и предприятий во взаимозависимом мире» (Екатеринбург, 2005); Всероссийской научно-практической конференции «Инновации молодых ученых и специалистов – национальному проекту «Развитие АПК» (Рязань, 2006); Международной научно-практической конференции «Безопасность питания: проблемы, пути и способы решения» (Коломна, 2007); Всероссийской научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг» (Орел, 2007); Всероссийской конференции «Вклад молодых ученых в реализацию приоритетного национального проекта «Развитие агропромышленного комплекса» (Троицк, 2007); Всероссийской научно-практической конференции РНИПТИ АПК « Организация проектирования агротехнологий и систем земледелия» (Рязань, 2007); Международной научно-практической конференции «Безопасность питания: элемент оценки качества жизни семьи» (Коломна, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 46 научных работ, отражающих её основное содержание, в том числе 10 работ в журналах, рецензируемых ВАК, 1 монография. Общий объем публикаций 18 п.л.
Структура и объём работы. Работа состоит из введения, шести глав, выводов, рекомендаций производству, списка литературы, приложений. Материал изложен на 322 с. машинописного текста, содержит 60 таблиц, 39 рисунков, 32 приложения. Список использованной литературы включает 427 наименований, в т.ч. 72 источника зарубежных авторов.
