Качественная характеристика клубней картофеля в зависимости от применения минеральных удобрений

Введение . Полезным продуктом питания для человека, в том числе одним из основных источников биологически активных веществ, является картофель [1]. Картофель относится к важнейшим продовольственным культурам, его называют «вторым хлебом». Клубни картофеля – источник продуктов переработки для жизнеобеспечения населения (глюкозы, крахмала [2–4], аминокислот, этанола и других веществ).

Все более проявляется интерес сельхозпроизводителей к альтернативным системам земледелия, основанным на применении органических удобрений и полном отказе от использования минеральных удобрений. Однако следует отметить, что из почвы с одной тонной картофеля и количеством ботвы выносится: азота – 5–6 кг; фосфора – 1,5–2,0 кг; калия – 7–10 кг [5, 6]. Поэтому актуальным является исследование влияния минеральных удобрений на качество продукции картофелеводства.

Для нормальной жизнедеятельности человеку необходимы биологически активные вещества, которые он получает с пищей, в частности с овощами и картофелем [7–10]. В клубнях картофеля аккумулируются гликемические углеводы (крахмал и сахара), которые снабжают клетки тела человека глюкозой. Содержанием крахмала, накапливаемого в клубнях картофеля, определяют технологические свойства картофеля. Витамин С ( аскорбиновая кислота) обладает фармакологической активностью. Содержание сухого вещества в клубнях картофеля является важной качественной характеристикой как при их продаже в свежем виде, так и при переработке. Наличием средних и крупных клубней в гнезде картофеля определяет его товарность. Раннеспелые клубни картофеля, к которым относится сорт Изора, отличаются большей товарностью с связи с содержанием крахмала, накапливаемого в клубнях.

Цель исследования . Определить влияние минеральных удобрений на качество клубней картофеля сорта Изора в Сибирском регионе.

Задачи исследования : определить влияние минеральных удобрений на качественные характеристики клубней картофеля сорта Изора; оценить влияние азотных удобрений в нормах 60, 120 на фоне P 60 K 60 на качество клубней картофеля.

Объекты и методы исследования . Объектами исследования являются клубни картофеля сорта Изора.

Картофель ( Solanum tuberosum L.) – клубнеплодное крахмалоносное растение семейства Пасленовые ( Solanaceae ).

Сорт картофеля Изора (solanum tuberosum Izora) – ранний, раннеспелый, столового назначения. Клубни белые, кожура гладкая, короткоовальные, мякоть белая.

Использованы методы агроэкологического мониторинга [11]; комплекс лабораторно-аналитических методов исследования: определение содержания биологически активных веществ, количественное определение содержания крахмала в картофеле и качества продукции [12]; содержания аскорбиновой кислоты [13], определение содержания сухого вещества в ботве и клубнях картофеля [14]; биохимический анализ клубней картофеля, содержания нитратов [11, 15].

Применяли методы дисперсионного и корреляционного анализа с использованием программы Exsel 2000 для статистической оценки экспериментальных данных [16–18].

Исследования выполнены в Инновационной лаборатории «Экологический мониторинг сельскохозяйственных и лесных культур» ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ.

Результаты исследования и их обсуждение . Крахмал в клубнях картофеля является основным питательным веществом. Картофель отрицательно реагирует на недостаток фосфорного и калийного питания.

Все формы фосфорных удобрений возможно применять под картофель. Фосфор способствует улучшению качества клубней и их быстрому созреванию. Под влиянием фосфора возрастает содержание крахмала. Фосфор принимает активное участие в фотосинтезе и от его снабжения растений зависит крахмалистость клубней картофеля. Также внесение фосфора улучшает кулинарные качества картофеля. Фосфорные удобрения снижают содержание моносахаридов, что является показателем высокого качества картофеля. В результате потемнение мякоти картофеля будет минимальным или отсутствовать совсем.

Картофель – калиелюбивая культура [5, 6]. Формой калийного удобрения определяется его действие на крахмалистость картофеля. Под картофель лучше применять безхлорные калийные удобрения, которые благоприятно влияют на урожай, повышают крахмалистость клубней и улучшают качество клубней картофеля. Также калийные удобрения улучшают биологическую ценность белков картофеля, уменьшая содержание восстанавливающихся сахаров [6], снижают ферментативное потемнение, что улучшает вид клубней картофеля и их кулинарное качество.

Хорошая обеспеченность азотом растений, особенно на ранних этапах вегетации, способствует формированию вегетативной массы и лучшему формированию урожая клубней. Однако одностороннее внесение азотных удобрений снижает содержание крахмала в клубнях картофеля. Это объясняется оттоком веществ из клубней картофеля и снижением интенсивности накопления крахмала.

Качественная ценность клубней картофеля зависит от применения минеральных удобрений и доз внесения активного вещества (табл., рис. 1).

Качественная характеристика клубней картофеля сорта Изора (среднее значение)

Вариант	Сухое вещество, %	Крахмал, %	Аскорбиновая кислота, мг/100 г	Нитраты, мг/кг	Товарность, %
1. Без удобрений (контроль)	20,24	13,44	12,95	33,92	68,47
2. С применением удобрений N 60 P 60 K 60	23,15	15,03	19,45	67,3	74,70
3. С применением удобрений N 120 P 60 K 60	23,30	15,08	22,03	159,7	81,35

Анализ таблицы и рисунка 1 показал, что при совместном внесении удобрений, как в варианте 2 (N 60 P 60 K 60 ); так и в варианте 3 (N 120 P 60 K 60 ), наблюдается увеличение содержания сухого вещества, крахмала, аскорбиновой кислоты.

Для всех изученных показателей отмечено превышение вариантов 2 и 3 над контролем. В зависимости от показателя для варианта 2 превышение над контролем составило от 9,1 до 98,4 %, для варианта 3 – от 12,2 до 370,8 %.

Непараметрический дисперсионный анализ Фридмана, проведенный по всему набору показателей, подтвердил значимость различий меж- ду вариантами опыта на уровне p <0,01. Коэффициент конкордации Кендалла равен 1,000, что говорит об однотипной реакции всех показателей на внесение удобрений.

Парный тест Уилкоксона продемонстрировал, что по набору исследуемых показателей варианты 2 и 3 отличаются от контроля (p < 0,05), а также различаются между собой (p < 0,05).

Содержание сухого вещества является существенным показателем качества клубней картофеля (рис. 2). Крахмал в клубнях картофеля является важнейшим углеводом, а также основным показателем качества продукции.

Рис. 2. Связь между содержанием сухого вещества и крахмала в клубнях картофеля

Анализ рисунка 2 показал, что выявлена высокая линейная связь между содержанием сухого вещества и крахмала (коэффициент детерминации R2 = 0,9997, коэффициент корреляции R = 0,9999, значимость регрессии p = 0,01).

Содержание нитратов в клубнях картофеля является показателем, способным оказать негативные последствия на качество продукции. В варианте 3 содержание нитратов составляет 159,7 мг/кг, что превышает контроль (вариант опыта 1). Однако содержание нитратов в варианте опыта 3 является допустимым, так как ПДК для продовольственного картофеля – 250 мг/кг.

Между дозой азота и содержанием нитратов обнаружена статистически значимая экспоненциальная связь (коэффициент детерминации R2 = 0,9956, коэффициент множественной корреляции R = 0,9978, значимость регрессии p < 0,05) (рис. 3).

При совместном внесении в варианте 2 уровень нитратного азота в клубнях картофеля ниже, чем при индивидуальном внесении N60. Наибольшее количество товарных клубней, а также наибольший выход товарной продукции отмечался в варианте 3. Однако увеличение дозы азота до N120 увеличивает присутствие нитратов в клубнях картофеля до 159,7 мг/кг. При совместном внесении уровень нитратного азота в клубнях и их количество равнозначны этим показателям при индивидуальном внесении N60.

Наличием средних и крупных клубней в гнезде картофеля определяется товарность. Раннеспелые клубни картофеля отличаются большей товарностью благодаря наличию крахмала, накапливаемого в клубнях. Связь между дозой азота и товарностью клубней картофеля представлена на рисунке 4.

Рис. 3. Связь между дозой азота и содержанием нитратов в клубнях картофеля

Рис. 4. Связь между дозой азота и товарностью клубней картофеля

Анализ рисунка 4 показал, что между дозой азота и товарностью обнаружена статистически значимая линейная связь (коэффициент детерминации R2 = 0,9996, коэффициент корреляции R = 0,9998, значимость регрессии p = 0,01). Прослеживается положительная связь между увеличением дозы азота в вариантах 2, 3 и выходом товарных клубней картофеля по сравнению с контролем (вариант 1) сорта Изора.

Выводы

• 1.    Увеличение содержания сухого вещества, крахмала, аскорбиновой кислоты и товарности клубней картофеля показывает положительное влияние минеральных удобрений (в вариантах 2 и 3) на качественные характеристики клубней картофеля сорта Изора.

• 2.    При применении азотных удобрений в дозах N 60 , N 120 на фоне P 60 K 60 прослеживается положительная связь между увеличением дозы азота и выходом товарных клубней картофеля.