Эффективность применения микроудобрений на урожайность и биохимический состав арбуза столового разных групп спелости

Оригинальная статья / Original article УДК: 635.615-02:631.81.095.337

М ногие исследователи утверждают, что немного встречается сельскохозяйственных растений с таким универсальным использованием, как бахчевые. Пищевое значение арбуза заключается в содержании хорошо усвояемых углеводов, преимущественно сахаров и витаминов. Сахара представлены в основном фруктозой. Бахчевые культуры – незаменимый продукт питания и богатейший источник природных антиоксидантов. Именно арбуз относится к продуктам овощебахчевой продукции, который при заготовке не теряет своих ценных вкусовых и питательных качеств. У плодов арбуза есть большой потенциал как основного источника пищи и воды в полупустынных и пустынных регионах нашей страны. Плоды бахчевых содержат легкоусвояемые сахара, витамины, минеральные соли, органические кислоты и другие биологически ценные вещества. Рекомендуется употреблять бахчевые культуры для улучшения деятельности почек и печени, при малокровии и при разных сосудистых болезнях в качестве детоксикации организма [1, 2, 3, 4, 5].

В последнее время особое внимание учёные уделяют арбузу обыкновенному, который кроме пищевой ценности, имеет существенное лекарственное значение. Наличие большого количества биологически активных веществ в мякоти объясняет широкий спектр фармакологической активности [6].

Исследования, проведённые ранее, выявили антиоксидантные, цитопротекторные, мембраностабилизирующие и противовоспалительные свойства лиофильного порошка мякоти арбуза (ЛПА) [7].

В силу своих биологических особенностей бахчевые культуры обладают высокой отзывчивостью на интенсивные приемы возделывания.

В засушливых районах юго-восточной зоны страны применение минеральных удобрений под бахчевые культуры, в богарных условиях, малоэффективно ввиду дефицита влаги в почве.

Недостаток любого микроэлемента отражается на внешнем виде растений, влияет на интенсивность протекания метаболических процессов, снижает продуктивность и качество продукции [8].

Ряд исследований доказывает, что при применении избыточных доз азота или одностороннем азотном питании содержание сахаров и аскорбиновой кислоты в овощах уменьшается, но наблюдается значительное увеличение азотистых соединений, особенно небелковых форм азота. Фосфорные и калийные удобрения способствуют увеличению содержания сахаров и аскорбиновой кислоты. Полное минеральное удобрение всегда улучшает качество овощей (9, 10).

Применяемые прогрессивные технологии в овощеводстве и бахчеводстве, повышая урожайность, приводят к загрязнению продукции и почвы. Поэтому, необходимо разработать и внедрить в производство новые элементы технологии возделывания бахчевых культур, которые позволят до минимума сократить негативное воздействие на агро-экосистему.

Ранее проведенными исследованиями определены оптимальные агротехнические приемы выращивания данной продукции [11, 12]. Однако появление на рынке водорастворимых удобрений, регуляторов роста биопрепаратов требует детального изучения данных препаратов для определения их эффективности в повышении урожайности и оптимизации затрат при выращивании арбуза столового (13).

Целью данной исследовательской работы является изучение влияния новых хелатных микроудобрений на биохимический состав плодов арбуза столового разных сроков созревания.

Материалы, методика иусловия проведения исследований

В условиях 2019-2021 годов на Быковской бахчевой селекционной опытной станции была проведена научно-исследовательская работа. В данном эксперименте объектами исследований являлись сорта арбуза столового Метеор, Землянин, Холодок и препараты: хелат железа, хелат цинка, Акварин овощной.

Почвы экспериментальной базы супесчаные лёгкие по гранулометрическому составу. Содержание общего азота 0,12…0,15%, общего фосфора 0,07…0,09%, обменного калия 120…180 мг/кг. Содержание гумуса до 1,1%. Предшественник – пар.

Климатические условия зоны исследований отличаются высокими температурами в летний период, малоснежными морозными зимами,весенними заморозками, активной ветровой деятельностью.

Площадь учетной делянки – 84 м2, площадь опытной делянки – 112 м2. Повторность в данном опыте трехкратная, размещение вариантов систематическое. Схема посева – 2,0 х 2,0 м.

В ходе работ использовали общепринятую агротехнику для выращивания бахчевых культур.

Эксперимент проводили по следующим методикам: Литвинов С.С. «Методика полевого опыта в овощеводстве», Белик В.Ф. «Методика полевого опыта в овощеводстве», Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П. и др. «Методы биохимического исследования растений» [14, 15, 16].

Для определения вкусовых качеств выращенных плодов арбуза столового, проводили биохимические исследования: на содержание нитратов в плодах мг/кг сырой массы ионно-селективным методом при помощи иономера ЭКОТЕСТ 2000; на содержание сухого вещества в процентах в ходе измерения полевым рефрактометром; на сумму сахаров в % – по методу Бертрана;на наличие аскорбиновой кислоты в плодах арбуза – по методу Мурри во всех изучаемых вариантах.

В данных исследованиях водорастворимые удобрения применяли для некорневой обработки растений во время вегетации в период начала плетеобразова-ния и перед смыканием плетей (через 2 недели) нормами: вода дистиллированная, хелат железа и хелат цинка – 500 мл/100 л воды, Акварин овощной – 670 г/100 л воды. Норма рабочего раствора – 300 л/га.

Схема опыта:

• 1.    Контроль (без обработки)

• 2.    Обработка растений водой

• 3.    Хелат Fe (обработка растений)

• 4.    Хелат Zn (обработка растений)

• 5.    Акварин овощной (обработка растений)

Характеристика изучаемых препаратов:

Хелат железа: ДТПА Fe – 17%. Массовая доля основного вещества, не менее – 17%. Водорастворимое удобрение.

Хелат цинка: ОЭДФ Zn – 3,5%. Водорастворимое удобрение. Состав: Zn – 3,5%.

Акварин овощной – комплексное водорастворимое удобрение. Состав: азот – 19%, фосфор – 6%, калий – 20%, магний – 1,5%, микроэлементы в форме хелатов: Fe – 0,054%, Zn – 0,014%, Cu - 0,01%, Mn – 0,042%, Mo – 0,004%, B – 0,02%;

В ходе исследовательской работы было изучено влияние хелатных микроудобрений на биохимический состав плодов арбуза разных сроков созревания.

Погодные условия в период проведения исследований складывались следующим образом. В 2019 году количество осадков за вегетационный период превысило среднемноголетние значения на 6,7%. Основное количество осадков выпало во второй и третьей декадах июля 67% от общей суммы. В мае – июне осадков отмечалось в 2,4-3,5 раза меньше среднемноголетних значений. В августе не было ни одного дождя. В 2020 году количество осадков за вегетационный период было меньше среднемноголетних значений на 30,1%. Основное количество осадков выпало в мае и составило 51,1% от всех осадков, выпавших за вегетацию. В остальные месяцы количество выпавших осадков было существенно меньше среднемноголетних величин. В 2021 году количество осадков за вегетационный период значительно больше среднемноголетних значений на 48,7%. Однако распределение осадков по месяцам вегетационного периода было не равномерным. Основное количество осадков выпало в мае и составило 38,7% от всех осадков, выпавших за вегетацион- ный период. В 3,3 раза превысило среднемноголетние значения количество осадков в июне 2021 года (табл.1).

Результаты и их обсуждение

Вкус плодов арбуза и содержание в них ценных питательных веществ зависят от сорта, погодных условий, предшественника, удобрений, почвы.

Бахчевые культуры, особенно арбуз, требуют большого количества тепла. При недостатке тепла растения арбуза растут и развиваются медленно, удлиняется продолжительность прохождения ими отдельных фаз, продукция получается низкого качества [17, 18].

Применение удобрений в бахчеводстве является перспективным приемом для повышения урожайности бахчевых культур, но необходимо выбрать из них самые продуктивные и безопасные для здоровья потребителей. При использовании новых препаратов для обработки растений арбуза столового возникает необходимость определить оптимальные нормы и способы их применения, которые позволят получать высокий урожай плодов арбуза столового без снижения качества выращенной продукции. Полученные результаты исследований показали, что урожайность при применения изучаемых водорастворимых удобрений для фолиарной обработки растений арбуза увеличилась у сорта Метеор – на 20,548,9%, у сорта Землянин – на 14,8-27,8%, у сорта Холодок – на 9,9-21,4% по сравнению с контролем. Также нами было отмечено увеличение урожайности во всех изучаемых вариантах на 6-31% – у сорта Метеор, на 9,9-22,3% – у сорта Землянин, на 6,5-17,7% – у сорта Холодок по отношении к обработке растений водой. Средняя масса товарного плода у всех исследуемых сортов и во всех вариантах превышала контроль без обработок (табл. 2.).

Таблица 1. Метеорологические показатели за вегетационный период 2019-2021 годы Table 1. Meteorological indicators for the growing season 2019-2021

Месяцы	Осадки, мм				Среднесуточная температура воздуха, oС
	2019 год	2020 год	2021 год	Средне-многолетнее	2019 год	2020 год	2021 год	Средне-многолетнее
Апрель	38,1	17,4	54,9	40,4	11,4	8,0	10,0	12,7
Май	19,2	91,3	147,0	69,0	19,2	15,9	19,6	18,9
Июнь	11,3	35,2	92,6	27,7	24,8	24,0	23,4	23,5
Июль	201,5	29,2	13,1	41,1	22,9	26,6	27,2	25,6
Август	0,0	2,9	4,8	25,2	22,3	22,2	27,2	25,0
Сентябрь	2,5	2,6	67,6	51,8	15,4	17,3	15,1	17,5
Всего	272,6	178,6	380,0	255,2

Таблица 2. Влияние новых видов водорастворимых удобрений на урожайность арбуза столового разных групп спелости (среднее за 3 года)

Table 2. The effect of new types of water-soluble fertilizers on the yield of table watermelon of different maturity groups (average for 3 years)

Варианты опыта	Урожайность, т/га			Средняя масса товарного плода,кг
	Метеор	Землянин	Холодок	Метеор	Землянин	Холодок
1. Контроль (без обработок)	19,0	22,3	25,2	5,9	4,9	7,4
2. Обработка растений водой	21,6	23,3	26,0	7,1	6,3	7,7
3. Хелат Fe (обработка растений)	24,9	25,9	29,5	7,2	6,3	8,1
4. Хелат Zn (обработка растений)	22,9	25,6	27,7	7,2	6,6	8,5
5. Акварин овощной (обработка растений)	28,3	28,5	30,6	7,4	6,2	8,4
НСР 05	1,18	1,82	1,95	0,58	0,33	0,59

Содержание сухого вещества – один из наиболее важных показателей качества овощной продукции. От него зависит возможность и эффективность различного рода переработки овощей, их сохранность при хранении. Известно, что содержание сухого вещества под влиянием минеральных удобрений часто снижается. Но при благоприятных для данной культуры и сорта соотношениях питательных веществ это снижение может быть наименьшим [19]. Сравнительный анализ результатов проведенных исследований показал, что содержание сухого вещества во всех вариантах варьирует от 10,7% до 11,2% в плодах сорта Метеор, от 10,5% до 11,2% – в плодах сорта Землянин и от 9,6% до 10% – в плодах сорта Холодок. Самое большое содержание сухого вещества было отмечено при использовании препарата хелат цинка на сортах Метеор и Холодок и составило на 0,4-0,5% выше и контроля без обработок, и с обработкой растений водой. Также максимальные показатели сухого вещества были отмечены при применении водорастворимого удобрения Акварин овощной на сортах Землянин, Холодок и превысили контроль без обработки и с обработкой растений водой на 0,4-0,7%. В остальных вариантах на всех изучаемых сортов сухое вещество несущественно превышало контроль без обработки и с обработкой растений водой (рис.1.).

Биохимический состав арбуза столового служит одним из главных показателей качества продукции. В мякоти арбуза содержатся естественные сахара,которые хорошо усваиваются организмом. Плоды бахчевых культур в изобилии содержат органический естественный сахар [20, 21].

Нами был проведен сравнительный анализ влияния различных видов удобрений на содержание общего сахара в плодах арбуза сортов Метеор, Землянин и Холодок. В результате фолиарной обработки растений новыми микроудобрениями показатель общего сахара в плодах сорта Метеор находился на уровне 10,2%-10,5% с максимальными значениями в варианте хелат цинка. Содержание общего сахара в плодах сорта Землянин не превышало контроль без обработки и с обработкой растений водой. В плодах сорта Холодок общий сахар превысил без обработки и с обработкой растений водой на 0,2% . Максимальное значение его было зафиксировано при применении препаратов хелат цинка и Акварин овощной. Наименьшее значение общего сахара у данного сорта было получено при применении препарата хелат железа (рис. 2).

Хелат

Хелат водой

Акварин овощной

Хелат железа

Метеор ■ Землянин в Холодок

□ Метеор ■ Землянин ■ Холодок

Обработка водой

Акварин овощной

Рис.2.Содержание общего сахара в плодах арбуза столового разных групп спелости,% (среднее за 3 года) Fig.2.Totalsugarcontentin table watermelon fruits ofdifferent ripeness groups,% (average for 3 years)

Ранее в исследованиях было установлено, что сахара в арбузе представлены глюкозой, фруктозой и сахарозой, но вкусовая ценность этих сахаров неодинакова. Можно отметить, что фруктоза – наиболее сладкий сахар. Анализ полученных биохимических значений показал, что в результате применения хелатных удобрений для обработки растений арбуза столового содержание фруктозы во всех вариантах у всех сортов превышало контроль без обработок и соответственно обработку растений водой. В плодах раннего сорта Метеор во всех вариантах значения фруктозы превышали на 0,1% контроль без обработок и на 0,7% – вариант с обработкой растений водой. В плодах сорта Землянин среднего срока созревания фруктозы содержалось на 0,1%-0,3% больше контроля без обработки и с обработкой растений водой. Самое наибольшее ее содержание отметилось после применения препарата Акварин овощной. В плодах позднего сорта Холодок содержание фруктозы увеличилось на 0,2-0,6% по отношению к контролю без обработок и на 0,1-0,4% по сравнению с вариантом обработка растений водой. Максимальный показатель фруктозы был получен при использовании удобрения Акварин овощной для обработки растений (рис. 3).

Рис.3.Содержание фруктозы в плодах арбуза столового разных групп спелости,% (среднее за 3 года) Fig.3.Fructose contentin table watermelon fruits ofdifferentripeness groups,% (average for 3 years)

наибольшими показателями в вариантах хелат железа и хелат цинка, в плодах сорта Холодок – 9,4-10,1 мг% с самым большим содержанием в варианте Акварин овощной. Во всех исследуемых вариантах и сортах значения аскорбиновой кислоты превышали контроль без обработок и с обработкой растений водой (рис. 4).

О Метеор ■ Землянин ■ Холодок

Рис.4.Содержание аскорбиновой кислоты в плодах арбуза столового разных групп спелости,мг% (среднее за 3 года)

Fig.4.Ascorbicacid contentin table watermelon fruits ofdifferentripeness groups,mg% (average for 3 years)

Нитраты обладают высокой токсичностью для человека. Установлено, что нитраты могут угнетать активность иммунной системы организма, снижать устойчивость организма к отрицательному воздействию факторов окружающей среды [25]. Нитраты уменьшают содержание витаминов в пище, которые входят в состав многих ферментов, а через них влияют на все виды обмена веществ. Поэтому при использовании в технологии возделывания бахчевых культур различных видов удобрений, необходимо проверять качество полученной продукции. Чистота производимой продукции определяется количеством нитратов в плодах.

В результате изучения установлено, что во всех изучаемых вариантах и на всех сортах показатели нитратов в плодах находятся в пределах допустимой концентрации (ПДК – 60 мг/кг) (рис. 5).

Витамин С является одним из важных химических соединений для организма человека. В организме человека аскорбиновая кислота не образуется, но так как она участвует во многих биохимических реакциях, существует постоянная потребность в её поступлении с пищей [22, 23].

Аскорбиновая кислота повышает активность защитных сил организма, стимулирует лейкоциты и их антибактериальную активность и фагоциты. В то же время она способствует выработке противовоспалительных веществ и обладает противоаллергическим действием [24].

Плоды арбуза обладают необходимым количеством аскорбиновой кислоты, которой достаточно для жизнедеятельности человека. Сравнительный анализ содержания витамина С в плодах арбуза под влиянием новых водорастворимых удобрений показал, что в плодах сорта Метеор его содержится 8-10 мг% с максимальными значениями в вариантах хелат железа и Акварин овощной, в плодах сорта Землянин – 10,2-11,3 мг% с

Рис.5.Содержание нитратов в плодах арбуза столового разных групп спелости,мг/кг (среднее за 3 года) Fig.5.Nitrate contentin table watermelon fruits ofdifferent ripeness groups,mg/kg (average for 3 years)

Заключение

Проведенные исследования по изучению влияния хелатных микроудобрений на количественные и качественные показатели плодов арбуза столового разных групп спелости позволили установить положительный эффект на урожайность, содержание саха-ров,аскорбиновой кислоты и содержание нитратов. Установлено, что в результате применения изучаемых видов удобрений наблюдается увеличение сухого вещества, общего сахара, фруктозы. Кроме того, применение водорастворимых удобрений оказывает положительное влияние на увеличение аскорбиновой кислоты в зависимости от сорта на 0,7–1,5 мг% по сравнению с контролем без обработок и с обработкой растений водой. Выявлено, что содержание нитратов в плодах арбуза столового разных сроков созревания не превышает ПДК, что говорит о безопасности выращенной продукции. Полученные результаты исследований можно использовать в технологии возделывания бахчевых культур.

(03)00033-0

Об авторах:

Elena A. Galichkina – Senior Researcher, ,

Sergey M. Nadezhkin – Dr. Sci. (Biology), , SPIN-code: 1564-1159,

ISSN 2618-7132 (Online) Овощи России №3 2024      [ 65 ] Vegetable crops of Russia №3 2024 ISSN 2072-9146 (Print)