Влияние удобрений на урожайность и биохимические показатели качества столовых корнеплодов

Оригинальная статья / Original article

Высокие темпы роста и развития промышленного производства России и связанный с ними рост населения ставят перед сельским хозяйством неотложные задачи увеличения валовых сборов ово-щей,в том числе и моркови,и столовой свёклы.В настоящее время для развития будущего овощеводства необходимо повышать не только урожайность,но и качество продукции,стоит стремиться к повыше- нию продуктивности культур,которая в свою очередь зависит от множества факторов.

Элементы окружающей среды с трудом поддаются контролю,за исключением защищенного земледелия в теплицах,поэтому необходимо улучшить качество корнеплодов путем внесения удобрений [1].

Повсеместное нарастание экологической и социальной нагрузки на человека требует полноценного его питания,а овощи богаты содержанием углеводов,белков,жиров,витаминов,ферментов,гормонов, органических кислот,минеральных и других веществ,а также выступают как богатейший источник природных антиоксидантов (ферментов, бета-каротина,альфа-токоферола,аскорбиновой кислоты,флавони-дов,кумаринов и биологических активных веществ,незаменимых аминокислот и других важных нутриентов,в том числе иммуномодулято-ров,а также минеральных элементов) [2].Природные антиоксиданты нейтрализуют свободные радикалы,канцерогенные вещества,тяжё-лые металлы и радионуклиды,способствуют их выведению из организ-ма,что положительно влияет на здоровье и увеличение продолжительности жизни человека [4,5].

Цель исследования -провести сравнительный анализ влияние различных систем применения удобрений на стандартную урожайность корнеплодов и на их биохимические показатели качества.

Объекты и методы исследования

В ходе опыта возделывались две культуры: свекла столовая сорта Мулатка (Beta vulgaris L.ssp.vulgaris var.conditiva Alef.) и морковь сорта Лосиноостровская 13 ( Daucus carota L.).

Лабораторно-полевые опыты проводились на опытном участке отдела земледелия и агрохимии ВНИИО – филиал ФГБНУ ФНЦО (Раменский район Московской обл.).Почвы опытного массива относятся к типу аллювиальных луговых насыщенных почв.Почвы среднесу-глинистые,окультуренные,имеют высокий уровень естественного пло-дородия,влагоёмкие,глубина пахотного слоя ~ 27 см,глубина залегания грунтовых вод более 2 м.Кислотность 6-6,5 единиц рН,содержа-ние гумуса в пахотном слое до 3,2%,общего азота 0,23-0,28%,нитрат-ного азота (май) 1,4-4,1 мг/100г,подвижного фосфора (по Чирикову) 250-270мг/кг,калия (по Чирикову) – 100-150мг/кг.Гидролитическая кислотность низкая (0,7-1,2 мг-экв/100г),сумма обменных оснований 28-30мг-экв/100г,степень насыщенности основаниями 96–98%.

Опыт закладывали согласно «Методике полевого опыта в овощеводстве» под авторством С.С.Литвинова.Агрохимические анализы проводили по ГОСТ: 26213-91; 34789-2021; 26483-85; 26951-86; 2620491; 26204-91; 26212-2021; 27821 -2020.Биохимические анализы выполнены по следующим ГОСТ: 28561–90; 8756.13–87; 29270–95; 54058-2010.

Схема опыта

• 1    Контроль – без удобрений

• 2    NPK в основное внесение (расчётная доза)

• 3    Биокомпост в основное внесение (фон)

• 4    Биокомпост в основное внесение (фон) + подкормка NPK по анализу черешка листа (растительная диагностика питания)

• 5    Биокомпост в основное внесение (фон) + подкормка NPK по анализу почвы (почвенная диагностика питания)

Расчётные дозы минеральных удобрений составили: для свёклы столовой на получение 50 т/га урожая – N175P75K270, для моркови на 60 т/га урожая – N105K185. Биокомпост применялся в дозе 3 т/га под морковь и 6 т/га под свёклу столовую, что эквивалентно 90-60-60 кг/га д.в. удобрений под морковь и 180-120-120 кг/га д.в. – под свёклу столовую. Однако при этом представляется возможным недостаток питательных веществ, особенно азота, в связи с медленной минерализацией органических компонентов компоста и необходимость применения подкормок легкорастворимыми минеральными удобрениями.

Дозы подкормок были рассчитаны с помощью растительной и почвенной диагностики минерального питания по методикам Церлинг В.В. (1990) и Магницкого К.П. (1972) в фазу начала образования корнеплодов (I декада июля) [6, 7]. Для моркови доза подкормки по почвенной диагностике составила N52K14, по результатам растительной – N17. Для свеклы столовой доза удобрений по почвенной диагностике составила N65K45, а по анализу черешка листа - N54K30 [8].

Результаты и их обсуждение

В опыте достигнута общая урожайность моркови от 51,2 до 63,9 т/га со 87-94% стандартной продукции (табл.1).Прибавка к контрольному варианту составила от 5 до 25%.При основном внесении расчётной дозы N105K185 прибавка урожайности составила 11,4 т/га (22%),на варианте основного внесения биокомпоста в дозе 3 т/га – 2,6т/га (5%); дополнительная корневая подкормка дозой N17 по анализу черешка листа обеспечила 8,5 т/га прибавки (17%),а лучший в опыте эффект получен при корневой подкормке по анализу почвы N52K14 на фоне биокомпоста – 12,7 т/га прибавки (25%),при этом достоверного отличия (учитывая НСР05) от варианта с расчётной дозой N105K185 не выявлено.

Установка доз подкормок минеральными удобрениями по результатам питания растений в системе агротехнических мероприятий при выращивании сельскохозяйственных культур позволяет добиться тонкой коррекции процессов роста,развития и формирования хозяйственно-ценной части урожая [8].

По результатам исследований морковь проявляет себя как культура преимущественно минерального типа питания,а именно -наиболее высокая урожайность была получена при использовании минеральных удобрений и при использовании их в сочетании с органическими удобрениями.

Положительное влияние на стандартность корнеплодов моркови оказывали минеральные удобрения и органические в сочетании с

Таблица 1. Урожайность моркови сорт Лосиноостровская 13 при минеральной и органической системах удобрения за три года (2021-2023 годы)

Table 1. Yield of carrots of the Losinoostrovskaya 13 variety with mineral and organic fertilization systems for three years (2021-2023)

Вариант	Урожайность общая, т/га	% от контроля	Урожайность стандартная, т/га	% от контроля	% от общей урожайности
Без удобрений (к.)	51,2	100,0	44,7	100,0	87,4
N105K185 (60 т/га)	62,6	122,4	58,8	131,5	93,9
Биокомпост 3 т/га	53,8	105,1	48,7	108,9	90,6
Б/к + подкормка по анализу листа	59,7	116,6	55,0	123,0	92,2
Б/к + подкормка по анализу почвы	63,9	124,9	60,4	135,1	94,6
НСР 05	2,2	3,8	3,3	7,4	-

(к.)                                  по анализу по анализу листа почвы

□ Урожайность общая, т/га Урожайность стандартная, т/га

Рис. 1. Общая и стандартная урожайность моркови сорт Лосиноостровская 13 Fig. 1. General and standard yield of carrot variety Losinoostrovskaya 13

ние питательных веществ немногим превышало контрольный вариант. Также это может свидетельствовать о том,что содержание питательных элементов в органическом удобрении недостаточно для нормального роста и развития столовой свеклы,а также о том,что данная система не подходит для эффективного земледелия и следует сочетать разные системы удобрений для полноценного питания культуры.

Стандартность корнеплодов свеклы столовой коррелировала с величиной урожайности,соответственно наилучший вариант был при внесении расчетной дозы минеральных удобрений,а также при подкормке по анализу почвы (составила она 90,9% и 92,3%).

Оптимальное управление внесением удобрений имеет решающее значение не только для урожайности корнеплодов, но и для качества сельскохозяйственных культур. Поступление основных элементов (азота N, фосфора P и калия K) напрямую влияет на качество растений [9].

Таблица 2. Урожайность свёклы столовой сорт Мулатка при минеральной и органической системах удобрения за три года (2021-2023 годы)

Table 2. Yield of table beet variety Mulatka with mineral and organic fertilization systems for three years (2021-2023)

Вариант Урожайность общая, т/га % от контроля Урожайность стандартная, т/га % от контроля % от общей урожайности Без удобрений (к.) 41,7 100,0 33,7 100,0 80,7 N175P75K270 (50 т/га) 52,7 126,3 47,9 142,1 90,9 Биокомпост 6 т/га 46,8 112,2 41,9 124,3 89,7 Б/к + подкормка по анализу листа 51,6 123,7 46,0 136,5 89,2 Б/к + подкормка по анализу почвы 54,2 130,0 50,0 148,4 92,3 НСР05 1,9 3,9 2,3 6,8 - минеральными при дробном внесении.Наибольший процент стандартности продукции от общей получен на варианте с подкормкой по почвенной диагностике – 94,6%.

Общая урожайность свёклы столовой составила 41,7-54,2 т/га со стандартной продукцией 81-92% (табл.2).Прибавка к контрольному варианту составила от 5,1 до 12,5 т/га (12-30%).Основное применение расчётной дозы N175P75K270позволило получить 52,7 т/га стандартной продукции,в т.ч.42,6т/га отборной (5-10см в диаметре).

Применение подкормки по анализу листа N54K30и анализу почвы N65K45 в фазу начала образования корнеплодов благоприятно отразилось на развитии растений свёклы,общая урожайность составила 51,6 и 54,2 т/га,стандартная 46,0и 50,0т/га,в т.ч.отборная 38,2 и 40,9 т/га.

Свекла столовая проявила себя в опыте как культура отзывчивая, как к минеральному,так и к органическому питанию.Прибавки урожая, по сравнению с контролем,в процентном отношении были более высо-кие,чем у моркови.Можно отметить,что такие элементы питания,как азот и калий имеют весомое влияние на повышение урожайности свеклы столовой.При внесении подкормки этими элементами на фоне биокомпоста урожайность возрастает на 23,7-30,0%.

Внесение биокомпоста в дозе 6т/га дало минимальную прибавку уро-жайности,сказалась нехватка питательных веществ в почве,что подтверждается данными анализа почвы и черешков листьев,где содержа-

□ Урожайность общая, т/га    □ Урожайность стандартная, т/га

Рис. 2. Общая и стандартная урожайность свеклы столовой сорт Мулатка

Fig. 2. General and standard yield of table beet variety Mulatka

Наблюдая за биохимическими процессами и тем как накапливаются органические соединения в растениях,можно проанализировать их обеспеченность питательными веществами,и не просто определить количественное содержание неорганического соединения или отдельного элемента,требующегося для процессов жизнедеятельности растения,а увидеть точную потребность по завершению метаболического процесса.

По результатам проведённых биохимических исследований в период уборки урожая установлено,что содержание сухого вещества в корнеплодах моркови находилось в пределах 11,4-12,3%,сахаров 7,26-8,29%,каротина 6,38-8,16мг%,нитратов 73-172 мг/кг; в корнеплодах свёклы столовой соответственно 13,1-15,0% сухого вещества,10,12-11,68% сахаров,112,1-156,2 мг% бетанина,507-969 мг/кг нитратов (табл.3).

Содержание сухого вещества и сахаров. Общее содержание сухого вещества является одним из основных биохимических показателей качества овощной продукции.Эта величина отражает суммарное содержание клетчатки,углеводов,минеральных солей,азотистых соединений. Уровень содержания сухих веществ в корнеплодах является комплексным показателем,характеризующим степень их вызревания и лежкоспособности.Наряду с общим содержанием сухих веществ содержание сахаров является важным биохимическим пока-зателем,определяющим органолептические свойства овощной про-дукции,ее технологические свойства и лежкоспособность.Как и на содержание сухих веществ на эту величину оказывает влияние комплекс факторов,среди которых не последнее место занимает система удобрений.

Обнаружена тенденция корреляционной зависимости между накоплением сухого вещества и сахаров в корнеплодах.

Анализируя результаты проведенного опыта,можно отметить,что на содержание в корнеплодах сухого вещества и сахаров заметное положительное влияние оказывают органические удобрения,как в отдельном применении,так и в сочетании с минеральными подкормками по результатам диагностики питания [10].

На вариантах с внесением биокомпоста содержание сухого вещества моркови составило 12%,а свеклы 12,9%.При внесении подкормок

Таблица 3. Влияние удобрений на биохимические показатели качества столовых корнеплодов (2021-2023 годы) Table 3. Effect of fertilizers on biochemical quality indicators of table root crops (2021-2023)

Вариант	Сухое вещество, %		Сахара, %			Витамины*, мг%	NO 3- , мг/кг
			моно-	ди-	∑
Морковь, сорт Лосиноостровская 13
Без удобрений (к.)	11,4		1,64	5,62	7,26	6,38	73
N105K185 (60 т/га)	11,6		1,42	6,67	8,09	8,16	172
Биокомпост 3 т/га	12,0		2,24	5,62	7,86	6,12	79
Б/к + подкормка по анализу листа	12,3		1,92	6,35	8,27	7,48	111
Б/к + подкормка по анализу почвы	12,1		1,88	6,41	8,29	7,26	127
НСР 05	0,4		0,62	1,23	2,41	0,12	14,8
Свёкла столовая, сорт Мулатка
Без удобрений (к.)	13,1		0,21	10,03	10,24	112,1	507
N 175 P 75 K 270 (50 т/га)	12,1		0,20	9,92	10,12	156,2	969
Биокомпост 3 т/га	15,0		0,25	11,43	11,68	130,3	652
Б/к + подкормка по анализу листа	13,8		0,23	11,03	11,26	149,7	808
Б/к + подкормка по анализу почвы	13,5		0,21	10,91	11,12	142,8	768
НСР 05	1,5		0,11	1,80	1,85	1,2	19,4

*В моркови каротиноиды, в свёкле столовой бетанин

по анализам листа и почвы его содержание возросло,в сравнении с контролем,в моркови на 7,9% (лист) – 6,1% (почва),а в свекле на 5,3% (лист) – 3,0% (почва).

На вариантах с внесением биокомпоста содержание суммы сахаров в моркови составила 8,0%,в свёкле 11,7%.При внесении подкормок по анализам листа и почвы,их содержание возросло по сравнению с конт-ролем,в моркови на 13,2% (лист) – 12,1% (почва),а в свёкле на 10,0% (лист) – 8,6% (почва) [11].

Наибольшее содержание сахаров в свёкле столовой зафиксировано на чисто органической системе удобрения,однако,такая повышенная сахаристость может свидетельствовать о недостаточном питании этой культуры,при котором наступает более ускоренное вызревание в ущерб урожайности,и сопровождается повышенным содержанием сахаров [12].

Только минеральное питание улучшало либо незначительно,либо ухудшало качественные показатели продукции.В моркови содержание сухого вещества на этом варианте было выше контроля всего на всего на 1,8%,а в свёкле – на 7,6% ниже. Содержание суммы сахаров,по сравнению с контролем,в моркови было выше на 8,5%,а в свёкле – ниже на 1,2%.

Ещё одним существенным показателем,характеризующим качество корнеплодов,степень их вызревания,является соотношение между дисахарами и моносахарами,полимерных и мономерных форм сахаров.По мере вызревания идёт образование сложных форм саха-ров,служащих естественными антисептиками в период хранения,а также источником энергии для дифференциации и прорастания верхушечной почки.В молодых корнеплодах содержится значительно меньше сахаров,чем в зрелых,и представлены они в мономерной форме, поэтому отношение в них количества сахарозы к содержанию моносахаридов обычно находится на очень низком уровне.Обычно раннеспелые корнеплоды характеризуются более низким содержанием сахара [8].В процессе роста и развития общее содержание сахаров в корнеплодах увеличивается,при этом происходит значительное усиление биосинтетических реакций,связанных с синтезом сахарозы,в результате чего отношение сахарозы к моносахарам постоянно увеличивает-ся.По всем вариантам нашего опыта с морковью и свёклой этот показатель превышал 1,что свидетельствует о достаточной степени вызревания корнеплодов.Наибольшая величина этого соотношения у моркови была на варианте с внесением расчётной дозы минеральных удоб-рений,а у свёклы столовой при внесении органических удобрений.

Каротин в корнеплодах моркови. Особенностью обмена веществ моркови является накопление большого количества каротиноидов, которые определяют качество и питательные свойства моркови.По своему строению они представляют собой ненасыщенные углеводороды терпенового ряда.Их физиологическая роль связана скорее всего с защитой молекул хлорофилла от разрушительного воздействия синефиолетовых лучей спектра и использование их энергии в процессе фотосинтеза [13].

По накоплению каротиноидов в продукции воздействие органических и органоминеральных удобрений уступало минеральным.При использовании азотнокалийных удобрений содержание каротиноидов было на 28% выше,чем на контроле,а при внесении биокомпоста уменьшалось на 4%.Минеральная подкормка по результатам листовой и почвенной диагностики на фоне биокомпоста давала увеличение содержания каротиноидов на 17% (лист) и 14% (почва).Chevalier W.et al.(2022) также описывают в своем опыте положительное влияние внесения подкормок на накопление каротиноидов,однако на фоне фос-форно-калийных минеральных удобрений,а не органических [14].По данным Marco E.Mng’ong’o et alполученных в 2024 году для повышения содержания каротиноидов внесение азотных удобрений имеет решающее значение [15].Такая же закономерность есть и в работах Razzaq M.et al.(2017) [16].

Бетанин в корнеплодах свёклы столовой. Бетанины – это растительные пигменты,которые являются поглотителями свободных ради-калов.Они предотвращают активное кислородно-индуцированное и опосредованное свободными радикалами окисление биологических молекул.

Существует корреляционная зависимость между синтезом бетанинов и содержанием в почве ионов аммония и нитрат-ионов [17]. Наибольшее содержание бетанина наблюдалось в корнеплодах свёклы при использовании минеральной системы удобрения. Использование подкормок также положительно повлияло на накопление бетанинов.Зарубежные авторы описывают случае накопления бетацианинов в корнеплодах свеклы при длительном азотном питании и регулярном внесении подкормок [18].

Содержание нитратов. Одним из биохимических показателей качества овощной продукции,определяемых системой удобрения, является содержание нитратов.Этот показатель определяет пригодность овощной продукции для детского и диетического питания [11].

Наибольшее количество нитратов как в моркови,так и в свёкле, наблюдалось при применении минеральной системы удобрения; наименьшее – при органической.Столовая свёкла,в силу своих биологических особенностей,отличается повышенной способностью накапливать нитраты.В варианте с расчётной дозой минеральных удобрений содержание в ней нитратов составило 969 мг/кг,в моркови -172 мг/кг; в варианте с биокомпостом -652 мг/кг в свёкле,79 мг/кг – в мор-кови.Подкормки минеральными удобрениями на фоне органических, несколько увеличивали содержание нитратов в продукции.Однако превышения ПДК по нитратам (1400мг/кг для свёклы,250мг/кг для моркови) ни в одном из вариантов опыта не наблюдалось.

Заключение

Урожайность моркови составила 51,2-63,9 т/га с выходом стандартной продукции 87,4-94,6%,урожайность свёклы столовой 41,7-54,2 т/га, с выходом стандартной продукции 80,7-92,3%.Минимальная урожайность получена на контроле,а также при основном внесении биокомпо-ста.Подкормки по результатам почвенной диагностики питания позволили повысить урожайность до 24,9% у моркови (N52K14) и до 30% у свёклы (N65K45) в сравнении с вариантом биокомпост в основное вне-сение.Подкормка по анализу черешков листьев также обеспечила улучшение питательного режима почвы и растений,что дало прибавку урожая моркови 16,6%,свёклы 23,7% к фону с внесением биокомпоста.

По результатам проведённых биохимических исследований в период уборки урожая установлено, что содержание сухого вещества в корнеплодах моркови находилось в пределах 11,4-12,3%, сахаров 7,26-8,2%, каротина 6,38-8,16 мг%, нитратов 73-172 мг/кг; в корнеплодах свёклы столовой соответственно 13,1 – 15,0% сухого вещества, 10,12-11,68% сахаров, 112,1-156,2 мг% бетанина, 507-969 мг/кг нитратов.

Установлено,что применение биокомпоста (органическая система удобрения) повышало содержание сухого вещества на 3,4 и 5,3%, сахаров на 1,8 и 15,4%,соответственно,в моркови и в свёкле столовой. При применении минеральной системы удобрения (расчётная доза NPK) возрастало содержание каротиноидов в моркови на 27,9%,и бетанина в свёкле столовой на 39,3%.

Внесение подкормок по диагностике питания в целом незначительно сказалось на биохимии корнеплодов; можно выделить тенденцию к повышению сухого вещества, сахаров, витаминов и нитратов.Однако почвенная и растительная диагностика питания растений позволяет установить способность изучаемых культур усваивать питательные вещества из почвы и корректировать дозы минеральных удобрений в качестве подкормок. Исходя из этого достигается эффективное и экологически безопасное использование минеральных удобрений, так как не вносятся большие дозы основного удобрения, которые не всегда полностью используются растениями за весь период вегетации.

• • References

  • 2.    Litvinov S.S. Scientific bases of modern vegetable growing. RASKHN - VNIIO, 2008. 776 p. (in Russ.)

  • 3.    Litvinov S.S. Methodology of field experiment in vegetable growing. M.: RASKHN - VNIIO, 2011. 650 p. (in Russ.)

  • 7.    Magnitsky K.P. Diagnostics of plant needs in fertilisers. Moscow, «Moskovsky Rabochiy», 1972. 272 p. (in Russ.)

  • 8.    Borisov V.A., System of fertilisation of vegetable crops. Moscow: FGBNU «Rosinformagroteh», 2016. 392 p. (in Russ.)

• 11.    Borisov V.A., Yanchenko E.V., Uspenskaya O.N. Effect of fertilizers on the preservation of vegetables and changes in their quality during storage. Agrohimia. 2022;(12):7-13. (in Russ.)

• 12.    Borisov V.A., Romanova A.V., Maslovsky S.A., Andrianov S.A. et al. Technology of cultivation and storage of new varieties and hybrids of vegetable crops (Recommendations). М., 2004. 45 p. (in Russ.)

Об авторе:

SPIN-код: 1527-5452, ,

Researcher ID: J-4718-2018, Scopus ID: 57213419483

Valery А. Borisov – Dr. Sci. (Agriculture), Chief Researcher

,

Researcher ID: J-4718-2018, Scopus ID: 57213419483

Sergei M. Nadezhkin – Dr. Sci. (Biology), Head of Laboratory Analytical Centre

,

Researcher ID: U-4126-2018, Scopus ID: 57193556462

SPIN-code: 4808-9461, ,

ResearcherID: MSZ-6272-2025

ISSN 2618-7132 (Online) Овощи России №3 2025

[ 99 ]

Vegetable crops of Russia №3 2025 ISSN 2072-9146 (Print)