Урожайность и биохимические характеристики семян сортов горчицы белой в лесостепи Среднего Поволжья

Введение. Глобальная экологизация сферы производства и ориентация индустрии на использование возобновляемых сырьевых ресурсов определяет возрастающий спрос на масличные культуры, и одной из основных в Российской Федерации является подсолнечник, на долю которого приходится свыше 80 % масличного сырья. Весомый вклад в отечественное производство маслосемян вносят масличные капустные культуры, такие как рапс, горчица, сурепица и рыжик, которые выращиваются в промышленных масштабах во многих регионах страны [1; 2]. Разнообразие масличных культур в растениеводческой отрасли сельского хозяйства может привести к значительному изменению структуры их посевных площадей с целью увеличения производства сырья для получения растительных масел, занимающих важное место в питании человека [3]. Поэтому перед агропромышленным комплексом России в числе первоочередных задач стоит наращивание производства семян этих культур [4]. Для большой части населения мира они остаются основными источниками масла, а для животноводства еще и ресурсом белка [5]. К сожалению, за последние три года, согласно статистическим данным, площади посева горчицы снизились. Если в 2023 г. она составляла 431 тыс. га, то в 2024 г. была ниже на 48,8 % – всего лишь 156,24 тыс. га [6–8].

Горчица белая (Sinápis álba L.) – перспективная сельскохозяйственная культура, которая имеет широкий спектр использования [9]. В ее семенах содержится 25–39 % масла, йодное число которого составляет 92–122 [10]. Высокая его ценность также объясняется наличием в нем витаминов А, В6, РР, Д, Е, К, Р. Кроме этого масло отличается самым низким кислотным числом (0,6–4,0 мг KОН/г) и дольше других сохраняет свои вкусовые качества и полезные свойства [11], характеризуется высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот, таких как олеиновая, линолевая, линоленовая, эйкозе-новая и др. [12; 13]. В связи с этим растительное масло широко применяется в пищевой промышленности, где используется в качестве салатного, для приготовления маргарина, майонеза, мороженого, шоколадной массы и других продуктов питания [2]. Семена горчицы являются источником пряных и ароматических специй при изготовлении кондитерских, хлебопекарных изделий, консервировании овощей и рыбы, а также в парфюмерии [14].

Для увеличения энергетической ценности комбикормов, скармливаемых сельскохозяйственным животным, горчичное масло включают в рецептуру кормов, что ведет к улучшению их питательных характеристик, способствует лучшему усвоению полезных веществ и повышению продуктивности животных [15].

Жмых, полученный в процессе производства масла, является ценным концентрированным кормом и удобрением. В 100 кг жмыха горчицы белой содержится 97 кормовых единиц и 20 кг перевари-мого белка. Однако вводить его в рацион животных следует в ограниченных количествах из-за присутствия едких соединений – глюкозидов. Кроме того, жмых служит ценным органическим удобрением, обогащающим почву азотом, фосфором и калием, а также улучшающим её структуру. Горчицу белую, характеризующуюся коротким вегетационным периодом и высокой питательной ценностью, возделывают как пожнивную культуру на зеленый корм, в 100 кг которого содержится 12 кормовых единиц и 1,3 кг перевари-мого белка [16–18].

Запаханная в почву биомасса при средней урожайности 15,0 т/га эквивалентна по содержанию питательных веществ 15,0 т/га навоза, поэтому успешно используется как сидеральная культура. Её корни переводят труднорастворимые питательные вещества в доступную для других растений форму, перемещая их из глубоких слоев почвы в верхние горизонты. Кроме того, она обладает обеззараживающим действием против возбудителей инфекционных болезней [18–20].

С учетом многостороннего использования горчицы белой возникла необходимость в подборе сорта, наиболее адаптированного к гидротермическим условиям лесостепи Среднего Поволжья, способного формировать при оптимальной норме высева стабильную урожайность высококачественных семян.

Материалы и методы. Экспериментальная работа проводилась на коллекционном участке ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ в 2023–2024 гг. на лугово-черноземной почве, пахотный слой которой характеризовался следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса 3,6– 3,7 % (ГОСТ 26213-91), щелочногидролизуемого азота – 79,4–81,1 мг/кг почвы по Корнфилду, подвижного фосфора и обменного калия – 37,3–39,8 и 80,3–82,5 мг/кг почвы соответственно (ГОСТ 26204-91), pH сол. – 5,4–5,5 (ГОСТ 26483-85). Полевой опыт закладывали согласно методическим указаниям Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур [21] и методики проведения полевых и агротехнических опытов с масличными культурами [22].

Объектом исследований являлась горчица белая ( Sinapis alba L.) . Схема опыта включает два фактора: фактор А – сорт: Люция (контроль), Бэлла и Омега; фактор В – норма высева: 2,0 (контроль), 1,0; 1,5; 2,5 и 3,0 млн всхожих семян на гектар. Изучаемые сорта включены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в разных регионах России, начиная с 2016, 2018 и 2020 гг. соответственно. Повторность опыта шестикратная, размещение делянок систематическое. Площадь делянки 4,0 м².

Посев горчицы проводили одновременно с ранними яровыми культурами рядовым способом с заделкой семян на глубину 2–3 см. Все технологические операции по возделыванию культуры выполнялись в рекомендованные агротехнические сроки. В период вегетации сортов проводились инсектицидные обработки против крестоцветных блошек, для борьбы с которыми применялся препарат Борей, СК с нормой расхода 0,1 л/га при расходе рабочей жидкости 200 л/га. В годы проведения эксперимента признаков болезней на растениях отмечено не было. Учет урожая семян осуществляли по мере созревания сортов. В первый год исследований уборка сорта Бэлла проводилась 6 августа, на четыре дня позже убирали сорт Омега и 16 августа сорт Люция. Во второй год исследований продолжительность вегетационного периода была короче на 28– 33 сут., созревание семян отмечали уже в третьей декаде июля, когда и была проведена их уборка – 21, 22 и 26 числа соответственно.

Содержание сырого протеина определяли по Кьельдалю, масличность семян – методом обезжиренного остатка на аппарате Сокслета согласно ГОСТ 10857-64 [23; 24] в лаборатории интродукции редких масличных культур ФГБНУ «Федеральный научный центр лубяных культур».

Результаты и обсуждение. Температурный и водный режимы в годы проведения исследований различались, но в целом они соответствовали условиям неустойчивого увлажнения, характерным для лесостепи Среднего Поволжья. За вегетационный период сортов горчицы в 2023 г. выпало 230,8–274,8 мм осадков при сумме активных температур 1631,6– 1875,0 °С. Гидротермический коэффициент (ГТК) по Г.Т. Селянинову (1930) составил 1,4–1,5, что соответствует достаточному увлажнению. Второй год проведения эксперимента характеризовался очень засушливыми условиями (ГТК 0,2–0,3). В зависимости от сорта количество выпавших осадков за вегетацию составило 34,4–38,7 мм, что ниже нормы в 2,9–3,3 раза, сумма активных температур воздуха – 1404,8,0–1520,0 °С.

Высокую семенную продуктивность (2,15 т/га) обеспечил агроценоз горчицы в 2023 г., когда наблюдались оптимальные гидротермические условия (рис. 1).

НСР 05 , А

НСР 05 , В, АВ

НСР 05 , Частные различия

2023 г. 0,02 0,10 0,16

2024 г. 0,06 0,07 0,13

Рисунок 1 – Урожайность семян сортов горчицы белой Fig.1 – Seed yield of white mustard varieties

Практически отсутствие осадков в фазы «всходы – розетка листьев» и «стеблевание – бутонизация» не повлияли на снижение урожайности горчицы, поскольку растения использовали почвенные запасы влаги, сохранившиеся от предыдущих периодов. В критические фазы роста и развития культуры – бутонизацию и цветение – сумма осадков составила 150,6 мм, что позволило сформироваться достаточно большому количеству крупных цветков и соответственно стручков (68,0 шт/раст.), в каждом из которых завязалось по пять выполненных семян с массой 1000 шт. 5,55 г.

Наибольшую урожайность семян – 2,46 т/га, в этом году сформировал сорт Бэлла, наименьшую – 1,85 т/га, обеспечил сорт Омега. Вторым по семенной продуктивности был сорт Люция, урожайность которого по отношению к первому снизилась на 0,32 т/га, но превышала сорт Омега на 0,29 т/га. Независимо от сорта снижение урожайности семян наблюдали на разреженных (1,0 млн) и загущенных (3,0 млн) посевах – до 1,64 и 2,26 т/га соответственно против 2,34 и 2,46 т/га при нормах высева 2,0 и 2,5 млн/га. Увеличение количества высеваемых семян до наибольшей нормы высева привело к снижению урожайности на 0,20 т/га относительно нормы 2,5 млн, что связано с уменьшением числа и размеров генеративных органов на растении. При выращивании горчицы с пониженной нормой высева формируются мощные, хорошо развитые растения с интенсивным ветвлением и повышенным количеством стручков. Однако индивидуальная продуктивность каждого растения не компенсирует сильную изреженность агроценозов на единице площади. Сбор семян снизился на 0,84 т/га.

Оптимальные нормы высева 2,0– 2,5 млн обеспечивают максимальную урожайность у сорта Бэлла – 2,65– 2,75 т/га, у сорта Люция она снижалась до 2,30–2,43 и у сорта Омега – до 2,08– 2,19 т/га.

Во второй год исследований по всем вариантам опыта зафиксировано падение урожайности, которая варьировала от 0,71

до 1,52 т/га, на 30–45%. Наибольшую продуктивность (1,38 т/га) в этих условиях обеспечил сорт Бэлла, превышающий урожайность сорта Люция в 1,2 раза, а сорта Омега – в 1,6 раза. Независимо от сортовой принадлежности оптимальные условия для формирования максимального урожая семян горчицы (1,21 и 1,29 т/га) создавались также при нормах 2,0–2,5 млн всхожих семян на гектар.

В среднем за два года максимальную семенную продуктивность (1,92 т/га) обеспечил сорт Бэлла. Сорт Люция уступал ему на 0,28 т/га. Менее урожайным был сорт Омега – 1,36 т/га. Продуктивность горчицы в значительной степени зависела от густоты растений на единице площади, и у сорта Бэлла при норме 2,5 млн семян на гектар она была наибольшей – 2,13 т/га. Снижение нормы до 1,0 млн и её увеличение до 3,0 млн привело к уменьшению выхода семян на 0,50 и 0,19 т/га соответственно. При посеве с нормой высева 2,0 млн семян/га урожайность снизилась до 2,04 т/га. Тенденция по формированию урожайности семян сортами Омега и Люция в зависимости от количества высеваемых семян сохранилась, как и у первого сорта, но она была ниже и при норме 2,5 млн составила 1,62 и 1,86 т/га соответственно, при норме 2,0 млн – 1,51 и 1,78 т/га.

Гидротермические условия года оказывают влияние не только на выход семян, но и на их качество, где основными показателями являются содержание масла и белка в семенах. Наиболее оптимальные условия для синтеза масла складывались в 2023 г. Максимальное его количество – 31,18 %, содержали семена сорта Омега, на 1,37 % уступал ему сорт Бэлла, сорт Люция – на 5,02 %.

Маслонакопление в семенах на разреженных посевах происходило лучше. При норме высева 1,0 млн всхожих семян/га их масличность составила 29,67 %, превышая количество жира в урожае с загущенных посевов на 1,17 %. Содержание масла при нормах 2,0 и 2,5 млн составило 29,03 и 28,77 % соответственно.

Во второй год в период вегетации сортов горчицы наблюдался острый дефицит осадков (ГТК 0,2–0,3), которые практически отсутствовали в фазе цветение – налив семян, что в дальнейшем отразилось на выполненности семян и накоплении масла в них. В пределах одинаковых значений синтезировалось масло в сортах Бэлла и Омега, масличность семян в среднем составила 25,74 и 25,89 %. Менее интенсивно синтез масла происходил у сорта Люция, его количество не превышало 23,02 %. При повышенной солнечной инсоляции в агроценозах горчицы с нормами высева 1,0 и 1,5 млн содержание жира в семенах было наибольшим – 25,26 и 25,10 %. При увеличении густоты стояния растений маслич-ность семян падала до 24,84–24,50 %.

В среднем за два года наибольшим содержанием масла (28,54 %) отличались семена сорта Омега. Масличность семян сорта Бэлла была ниже на 0,77 %, а сорта Люция – на 3,95 %. По мере снижения нормы высева прослеживалась тенденция увеличения маслонакопления в семенах с 26,50 до 27,47 %.

Основным фактором, определяющим выход масла с единицы площади, является урожайность семян. Масличность также играет существенную роль, но не является решающим показателем. В среднем по опыту наибольшее количество масла (0,62 т/га) получено в 2023 г., и максимальный выход (0,73 т/га) обеспечил сорт Бэлла (рис. 2). Несмотря на высокое содержание жира в семенах сорта Омега (31,18 %), при самой низкой его урожайности среди изучаемых сортов, выход масла составил 0,58 т/га. Низкими показателями по маслопродуктивности характеризовался сорт Люция с выходом масла 0,56 т/га независимо от достаточно высокой урожайности семян (2,14 т/га). При урожайности семян сорта Бэлла 2,75 т/га с нормой высева 2,5 млн выход масла с гектара был наибольшим – 0,81 т.

	2023 г.	2024 г.
НСР 05 , А	0,07	0,07
НСР 05 , В, АВ	0,08	0,08
НСР 05 , Частные различия	0,14	0,28

Рисунок 2 – Выход масла Fig. 2 – Oil yield

Маслопродуктивность семян горчицы в 2024 г. была ниже, чем в предыдущем, в 2,2 раза и составила 0,28 т/га. Это связано со снижением урожайности и маслично-сти семян, однако закономерность по выходу масла сохранилась. Синтез масла интенсивнее проходил в семенах сорта Омега, но сорт Бэлла формировал более высокую урожайность семян, что и обеспечило наибольший выход масла – 0,36 т/га, причем максимальное количество жира – 0,37 и 0,39 т/га, получили при нормах высева 2,0 и 2,5 млн семян.

Наибольшую продуктивность в среднем за два года показал сорт Бэлла, обеспечив выход масла 0,54 т/га, превышая на 0,14 и 0,13 т/га сбор масла в семенах сортов Омега и Люция.

Одновременно с жиром происходит накопление белка. Многие авторы утверждают, что чем больше синтезируется масла, тем меньше накапливается белка в семенах [25]. Данные сведения подтверждаются и нашими исследованиями. Белковость семян сортов горчицы в 2023 г. была ниже на 0,37–1,69 %, чем во второй год проведения эксперимента, и находилась на уровне 25,33 %. Если при снижении нормы высева масличность возрастает, то по накоплению белка отмечается обратная закономерность, то есть его содержание уменьшается. Так, по сорту Бэлла количество белка падает с 25,82 % с нормой высева 3,0 млн до 24,92 % с нормой 1,0 млн, по сорту Омега – с 25,55 до 25,15 %, по сорту Люция – с 25,34 до 25,05 %.

Количество белка в семенах горчицы в 2024 г. в среднем составило 26,51 %. Причем максимальное его содержание (27,10 %) было в семенах сорта Бэлла. В семенах сорта Омега белка синтезировалось на 0,26 % меньше, сорта Люция – на 1,51 %. По накоплению белка в горчице в зависимости от нормы высева проявилась та же тенденция, что и в предыдущем году.

Сбор белка с единицы площади посева в 2023 г. оказался выше на 0,25 т/га, чем во второй год исследований, не смотря на более низкое его содержание в семенах (рис. 3).

	2023 г.	2024 г.
НСР 05 , А	0,07	0,06
НСР 05 , В, АВ	0,06	0,07
НСР 05 , Частные различия	0,09	0,10

Рисунок 3 – Выход белка

Fig. 3 – Protein yield

В среднем за два года исследований с каждого гектара посевов сорта Бэлла получено 0,50 т белка, а максимальное его количество – 0,53 и 0,56 т, при нормах высева 2,0 и 2,5 млн. Невысокий выход белка 0,35 т/га по сорту Омега связан со снижением урожайности семян до 1,36 т/га. При самой низкой белковости семян сорта Люция (25,41 %), но с большей урожайностью (1,64 т/га) сбор белка увеличился до 0,41 т/га.

Заключение. При возделывании сортов горчицы белой на лугово-черноземной почве в условиях лесостепи Среднего Поволжья максимальную семенную продуктивность (1,92 т/га) обеспечил сорт Бэлла. Сорт Люция уступал ему на 0,28 т/га. Менее урожайным был сорт Омега – 1,36 т/га. При посеве первого с нормой 2,5 млн семян на гектар урожайность была наибольшей – 2,13 т/га, снижение нормы до 1,0 млн и её увеличение до 3,0 млн привело к уменьшению выхода семян на 0,50 и 0,19 т/га соответственно. Наибольшим содержанием масла (28,54 %) отличались семена сорта Омега. Масличность семян сорта Бэлла была ниже на 0,77 %, а сорта Люция – на 3,95 %. Тенденция увеличения маслонакопления в семенах с 26,50 до 27,47 % прослеживалась по мере снижения нормы высева. Наибольший выход масла – 0,54 т/га – обеспечил сорт Бэлла, превышая на 0,14 и 0,13 т/га сорта Омега и Люция. С каждого гектара посевов сорта Бэлла получено 0,50 т белка, а максимальное его количество – 0,53 и 0,56 т, при нормах высева 2,0 и 2,5 млн. Невысокий выход белка (0,35 т/га) у сорта Омега связан со снижением урожайности семян до 1,36 т/га. При самой низкой белковости семян сорта Люция (25,41 %), но с большей урожайностью (1,64 т/га) сбор белка увеличился до 0,41 т/га.