Влияние уровня минерального питания на урожайность, накопление и состав масла семян льна масличного в условиях Ленинградской области

Введение. В Ленинградской области основной отраслью сельского хозяйства является животноводство и, как следствие этого, развивается кормопроизводство. Однако некоторые районы области имеют большой почвенно-климатический потенциал для внедрения в производство ценных полевых культур, таких как лен, что позволит увеличить ротацию севооборота.

Лён масличный (Linum usitatissimum L.) является одной из перспективных сельскохозяйственных культур, семена кото- рой широко используются в продовольственных, технических и медицинских целях. Уникальность льняного масла заключается в высоком содержании по-линенасыщенной α-линоленовой кислоты (более 50 %), которая входит в состав практически всех клеточных мембран, является незаменимой жирной кислотой в рационе питания человека, участвует в регенерации органов сердечно-сосудистой системы, в росте и развитии мозга.

Высокое содержание α-линоленовой кислоты способствует быстрому высыханию красок, антикоррозийных покрытий, линолеума, получаемых на основе льняного масла. В то же время для производственного получения пищевого масла необходимо низкое содержание данной кислоты (до 5 %), что уменьшает степень ее окисления и прогоркания масла при хранении [1].

Из-за слаборазвитой корневой системы лён масличный предъявляет повышенные требования к плодородию почвы. Критический период потребления азота приходится на межфазный период «ёлочка» – цветение, фосфора и калия – в течение всей вегетации. Однако повышение азотного питания льна приводит не только к повышению урожаев семян, но и к снижению их масличности. Обусловлено это тем, что по мере повышения доступности азота возрастает содержание белка в семенах, а между белковостью и маслично-стью семян льна наблюдается отрицательная зависимость [2].

Таким образом, в современных условиях выращивание льна масличного должно основываться на использовании сортов, которые будут обладать высокой урожайностью семян и выходом масла с оптимальным (как для промышленного, так и для пищевого использования) жирно-кислотным составом.

В связи с этим наша работа, направленная на изучение отзывчивости льна масличного на разные дозы минеральных удобрений в условиях Ленинградской области, является актуальной и имеет практическое и теоретическое значение.

Материалы и методы. Впервые в условиях северо-запада Нечерноземной зоны были проведены исследования по возделыванию льна масличного, изучены особенности роста и развития, формирования урожая, масличности семян и качества масла в зависимости от уровня минерального питания. Исследования по теме проводились на малом опытном поле кафедры растениеводства СПбГАУ в 2014–2016 гг. Опыт полевой, двухфакторный. Объектом исследований являлись три сорта льна масличного: Северный, ЛМ 98, Norlin (фактор А), на которых испытывали четыре дозы минеральных удобрений – P 40 K 60 (фон), фон + N 30 , фон + N 60 , фон + N 90 (фактор В). В качестве минеральных удобрений использовали мочевину (46 % азота), простой суперфосфат (20 % фосфора) и калийную соль (40 % калия). Полную дозу удобрений на всех вариантах вносили вручную под предпосевную культивацию.

Повторность в опыте четырехкратная. Площадь опытной делянки 1 м2, делянки в опыте размещены систематически, варианты в повторениях – рендомизирован-но. Для снижения краевого эффекта по краям делянок дополнительно высевали защитные ряды.

Почва опытного участка дерново-кар-бонатная выщелоченная среднесуглинистая. Содержание гумуса среднее (2,7– 3,2 %), подвижных форм фосфора – очень высокое (392–423 мг/кг), подвижных форм калия – высокое и очень высокое (188–266 мг/кг), реакция почвенного раствора слабокислая (5,5–5,8).

Содержание гумуса (органического вещества) определяли по методу Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91), содержание подвижного фосфора и обменного калия – по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ Р 54650-2011), обменную кислотность – потенциометрически (ГОСТ 26483-85).

Предшественники – озимая рожь в 2014 г. и картофель в 2015–2016 гг. Агротехника в опыте общепринятая для яровых культур в Ленинградской области. Посев льна проводили вручную: в 2014 г. – 25 апреля, в 2015 и 2016 гг. – 7 мая. Очёс коробочек льна масличного производили вручную в фазе полной спелости (вторая половина августа – первая декада сентября). Норма высева составила 6 млн всхожих семян/га с учётом показателей лабораторной всхожести.

Масличность семян определяли на кафедре химии древесины, физической и коллоидной химии СПбГЛТУ им. Кирова согласно ГОСТ 10857-64. Определение жирно-кислотного состава осуществлялось методом газохроматографического анализа метиловых эфиров жирных кислот на хроматографе «Хроматэк-Кристалл 5000.1».

Математическую оценку урожайных данных проводили методом дисперсионного анализа [3].

Результаты и обсуждение. Анализ метеорологических данных за три года показал, что сложившиеся погодные условия вегетационного периода (апрель – сентябрь) были благоприятными для роста и развития льна масличного и отличались по годам исследований.

В 2014 г. температура воздуха по всем месяцам вегетации льна была выше на 1,8–2,9 оС среднемноголетнего значения, осадки поступали и распределялись неравномерно.

Вегетационный период культуры 2015 г. характеризовался более прохладным летом по сравнению с предыдущим годом. Температура воздуха была чуть выше нормы – на 0,6–2,3 оС, что повлияло на дату уборки культуры. Дефицит влаги наблюдался по всем месяцам роста и развития культуры, исключением был июль, когда выпало 108,7 мм осадков, что на 49 % выше нормы.

В 2016 г. температура воздуха по всем месяцам практически совпадала со среднемноголетними данными, превышая их на 1 оС, а поступление осадков было аномальным. В мае осадков выпало в три раза меньше по сравнению с нормой, а в июне – июле, наоборот, в 2,3–3,2 раза больше нормы – 233,7 и 167,6 мм соответственно. Сложившиеся погодные условия неблагоприятно сказались на посевах льна масличного. В вариантах с применением азотных удобрений растения полегли, от повышенной влажности в коробочках начали прорастать семена, что привело к затруднению уборки и потере части урожая.

Анализ данных за три года исследований показал, что на урожайность семян льна масличного большее влияние оказывали погодные условия, складывающиеся в вегетационный период культуры, чем изучаемые дозы азотных удобрений и сортовые особенности (табл. 1).

Таблица 1

Урожайность семян льна масличного в зависимости от доз минеральных удобрений, т/га

Сорт (фактор А)	Доза удобрений (фактор В)	Урожайность по годам, т/га			Средняя урожайность за 3 года (т/га) по
		2014	2015	2016	вариантам	фактору А	фактору В
Северный	P 40 K 60 (фон)	2,12	3,29	1,19	2,20	2,36	2,27
	N 30 + фон	1,83	3,86	1,43	2,37		2,47
	N 60 + фон	1,78	3,52	2,01	2,44		2,52
	N 90 + фон	1,85	3,92	1,49	2,42		2,39
ЛМ 98	P 40 K 60 (фон)	2,55	3,19	1,18	2,31	2,40
	N 30 + фон	2,10	3,55	1,56	2,40
	N 60 + фон	2,25	3,62	1,74	2,54
	N 90 + фон	2,10	3,29	1,61	2,33
Norlin	P 40 K 60 (фон)	2,28	3,11	1,52	2,28	2,49
	N 30 + фон	2,51	3,51	1,89	2,51
	N 60 + фон	2,11	3,63	2,00	2,11
	N 90 + фон	2,45	3,12	1,71	2,45
НСР 05	вариантов	0,22	0,31	0,18	0,24
	фактора А	0,11	0,15	0,09		0,12
	фактора В	0,13	0,18	0,10			0,14

Наибольшая урожайность семян льна масличного на уровне 3,0–4,0 т/га получена в 2015 г., что в 1,3–2,1 и 1,8–2,7 раза больше по сравнению с 2014 и 2016 гг. проведения эксперимента соответственно. Это обусловлено более равномерным поступлением и распределением осадков в течение вегетации культуры. Макси- мальная урожайность в этом году получена на сорте Северный в вариантах с внесением на фоне P40K60 азотных удобрений в дозах N30 и N90 – 3,86–3,92 т/га, которая достоверно превышала урожайность по сравнению с другими вариантами. У сортов ЛМ 98 и Norlin наибольшая урожайность отмечена в вариантах с внесением N30 и N60, составившая 3,51– 3,63 т/га при НСР05 0,31 т/га.

В 2014 г. средняя урожайность семян льна масличного варьировала от 1,78 до 2,55 т/га, что объясняется дефицитом влаги во второй период вегетации, который не позволил растениям в полной мере использовать азот удобрений. Поэтому наибольшая урожайность у отечественных сортов Северный и ЛМ 98 сформировалась на фосфорно-калийном фоне (P 40 K 60 ) – 2,12 и 2,55 т/га соответственно. У сорта канадской селекции Norlin лучший показатель урожайности семян на уровне 2,51 и 2,45 т/га отмечен в вариантах с внесением азотных удобрений в дозе N 30 и N 90 , что на 0,13 и 0,40 т/га выше по сравнению с другими вариантами, при НСР 05 0,22 т/га.

Избыточные атмосферные осадки 2016 г. неблагоприятно сказались на урожайности семян льна масличного. Частые ливневые дожди способствовали повторному цветению, полеганию растений льна, прорастанию семян в коробочках, что привело к неравномерному созреванию, формированию щуплых и невыполненных семян, осыпанию перезревших коробочек во время уборки. Все это обусловило получение наименьшей урожайности семян культуры за годы проведения исследований. Достоверно лучшие показатели урожайности семян на уровне 2,00–2,01 т/га отмечены при внесении N 60 на фоне P 40 K 60 на сортах Северный и Norlin. На сорте ЛМ 98 в этом варианте урожайность была ниже на 0,26–0,27 т/га при НСР 05 0,18 т/га.

В среднем за три года исследований урожайность семян льна масличного по вариантам опыта варьировала в диапазоне от 2,20 до 2,64 т/га при НСР 05 0,24 т/га.

Наибольшая отзывчивость на внесение удобрений отмечена у сорта канадской селекции Norlin при внесении N 30 и N 60 на фоне P 40 K 60 , где была сформирована урожайность семян на уровне 2,64 и 2,58 т/га. У отечественных сортов наибольший показатель урожайности был при внесении N 60 – 2,44 и 2,54 т/га соответственно.

В среднем по фактору А урожайность сорта Norlin составила 2,49 т/га, или на 0,09 и 0,13 т/га выше, чем у сортов Северный и ЛМ 98. В среднем по фактору В урожайность изучаемых сортов от внесения N 90 на фоне P 40 K 60 увеличивалась на 0,12 т/га, N 30 – на 0,20 т/га и N 60 – на 0,25 т/га, при НСР 05 0,14 т/га.

За три года исследований у сорта льна Северный отмечена самая высокая мас-личность, средний показатель содержания масла находился на уровне 40,7 % (табл. 2). Наиболее благоприятным по погодным условиям для накопления масла для этого сорта оказался засушливый 2014 г., когда этот показатель в среднем составил 42,3 %, что на 4,2–6,4 % больше, по сравнению с другими сортами.

Таблица 2

Содержание масла в семенах льна масличного в зависимости от доз минеральных удобрений

Сорт	Доза удобрений (фактор В)	Масличность семян по годам, %			Средняя за 3 года масличность семян, %, по
		2014	2015	2016	вариантам	фактору А	фактору В
Северный	P 40 K 60 (фон)	42,0	41,8	37,8	40,5	40,7	37,2
	Фон + N 30	42,2	41,8	39,1	41,0		37,9
	Фон + N 60	42,5	41,1	38,6	40,7		37,5
	Фон + N 90	42,5	40,3	38,9	40,6		36,9
ЛМ 98	P 40 K 60 (фон)	37,9	39,9	34,9	37,6	37,4
	Фон + N 30	39,3	40,2	35,2	38,2
	Фон + N 60	38,4	38,9	34,7	37,3
	Фон + N 90	36,9	36,8	35,2	36,3
Norlin	P 40 K 60 (фон)	34,5	34,0	32,3	33,6	34,1
	Фон + N 30	34,6	35,0	34,0	34,5
	Фон + N 60	33,9	35,5	34,5	34,6
	Фон + N 90	32,7	34,7	34,0	33,8

Погодные условия 2015 г. оказались более благоприятными для накопления масла в семенах отечественного сорта ЛМ 98 – на уровне 36,8–40,2 %, и сорта канадской селекции Norlin – 34,0–35,5 %. Эти показатели были выше по сравнению с 2014 г. в среднем на 0,9 %. Следует от-67

метить, что у сорта Северный маслич-ность семян, наоборот, уменьшилась на 1,0 %.

Избыточное атмосферное увлажнение в течение вегетационного периода льна масличного в 2016 г. способствовало снижению масличности в среднем до 38,6 % у сорта Северный, до 35,0 % – у ЛМ 98 и до 33,7 % – у Norlin.

В среднем за три года по фактору А масличность семян у сорта Северный достигала 40,7 % и превышала показатель у сорта ЛМ 98 на 3,3 % и сорта Norlin на 6,6 %. В среднем по вариантам фактора В внесение на фоне P 40 K 60 азота в дозах N 30 , N 60 и N 90 не оказало значительного влияния на масличность семян.

В то же время по всем изучаемым сортам отмечена тенденция снижения содержания масла в семенах с увеличением вносимой дозы азотных удобрений до N 90 . Наилучший эффект достигался при применении азота в дозе N 30 , дальнейшее увеличение дозы до N 90 приводило к снижению масличности семян.

Оптимальный жирно-кислотный состав растительных масел определяется не только питательной ценностью той или иной жирной кислоты, но и пригодностью масла для хранения и переработки. В состав льняного масла входит пять основных жирных кислот: пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая и α-линоленовая. Полезные нутрицевтические свойства льняного масла обусловлены высоким содержанием в нем моно- и полиненасыщенных жирных кислот, в особенности уровнем α-линоленовой кислоты [1].

Однако в настоящее время активно ведутся исследования по созданию и внедрению в производство низколинолено-вых сортов льна масличного для использования в пищевых целях. Данное масло содержит около 2 % линоленовой кислоты и приближается по своему составу к подсолнечному, что обусловливает увеличение срока хранения продукта без потери вкусовых качеств [4].

В наших исследованиях мы изучали два стандартных по жирно-кислотному 68

составу сорта льна масличного (Северный и Norlin) и один низколиноленовый сорт ЛМ 98. Жирно-кислотный состав льняного масла варьировал по годам исследования (рисунок).

Рисунок – Жирно-кислотный состав масла семян различных сортов льна масличного в зависимости от фона минеральных удобрений, % от суммы (среднее за 2014–2016 гг.)

В прохладном 2015 г. у сортов Северный и Norlin в масле сформировалось наибольшее количество ненасыщенной α-линоленовой кислоты – от 56,9 до 60,7 %, а также наименьшее количество насыщенных пальмитиновой и стеариновой кислот – 4,0–5,1 и 2,0–3, 2 % соответственно. Избыток влаги в 2016 г. привел к увеличению содержания линолевой кислоты на 1–2 % у данных сортов. Засушливый вегетационный период 2014 г. способствовал максимальному накоплению олеиновой кислоты – до 22–29 %, по сравнению с 16–21 % в 2015 г. и 14–1 5 % в 2016 г.

У сорта ЛМ 98 в 2015 г. отмечено наибольшее содержание в масле линолевой кислоты – 74,5–76,6 %, наименьшее количество олеиновой (13,3–14,7 %) и насыщенных пальмитиновой (4,9–5,2 %), стеариновой (2,3–2,4 %) кислот. Количество α-линоленовой кислоты было на одном уровне с показателем в 2016 г. (2,6– 4,1 %), что в 2 раза выше по сравнению с показателем в 2014 г.

За три года проведения эксперимента на жирно-кислотный состав масла льна масличного в большей степени оказывали влияние сортовые особенности и в меньшей степени применение минеральных удобрений. Наибольшее содержание α-линоленовой кислоты отмечено у сорта Северный – на уровне 56–57 %, что на 2 % больше по сравнению с сортом Norlin. Сорт ЛМ 98 характеризовался высоким содержанием линолевой кислоты – 72–74 %. По всем изучаемым сортам доля насыщенных жирных кислот не превышает 10 %.

Выводы. В условиях Ленинградской области на дерново-карбонатной почве при естественном увлажнении и внесении минеральных удобрений в дозе N 30 P 40 K 60 ежегодно можно получать семена льна масличного с урожайностью 2,2–2,6 т/га.

Самым высокомасличным сортом в области является Северный с показателем содержания масла 41 %, что выше на 3– 7 % по сравнению с другими изучаемыми сортами. Масличность у сортов ЛМ 98 и Norlin находилась на уровне 36–38 и 34– 35 % соответственно.

Внесение минерального азота в дозе N 30 способствует увеличению на 0,5– 0,9 % масличности у всех изучаемых сортов льна масличного. Дальнейшее увеличение дозы азота до N 90 приводит к незначительному снижению масличности, и этот фактор не зависит от сортовых особенностей.

Показатели качества масла подвержены изменениям в зависимости от погодных условий. Наибольшее содержание ненасыщенной α-линоленовой кислоты отмечено у сорта льна Северный – на уровне 56–57 %, что на 2 % больше по сравнению с сортом Norlin. Сорт ЛМ 98 характеризуется высоким содержанием (72–74 %) линолевой кислоты и может использоваться на пищевые цели.