Актуальность темы. Сахарную свеклу возделывают в 29 регионах России (70% в Центральном и Южном федеральных округах). В ЦЧР сосредоточено около 48% площадей РФ, занятых сахарной свеклой, и 50% мощностей по ее переработке. В этом регионе производственная себестоимость свекловичного сырья меньше, а рентабельность свекловодства выше, чем в других. При этом в последние годы отмечается значительный рост производства сахарной свеклы и объемов ее заготовки сахарными заводами. Так в 2011 году ее валовые сборы в ЦЧР достигли уровня 42 млн т. В этих условиях особый интерес приобретает вопрос качества выращенного урожая и последующей переработки с максимальным извлечением сахара и минимальными материалозатратами.

Актуальность данного вопроса так же обусловлена тем, что в настоящее время сахарные заводы России получают от поставщиков сырья сахарную свеклу большого числа гибридов в основном зарубежной селекции [Н.М. Сапронов, 2004, 2006]. В 2011 году в государственном реестре сортов и гибридов, разрешенных к использованию на территории РФ, зарегистрировано 217 наименований, из которых 156 относятся к зарубежной селекции и лишь 61 - к отечественной. При этом гибриды зарубежной селекции обладают различной степенью адаптации к конкретным почвенно-климатическим условиям России, что подтверждается не всегда высокими урожайностью и сахаристостью, зачастую высоким процентом поражения болезнями и различной степенью адекватности технологическим процессам переработки на сахарном заводе [О.В. Святова, 2008; С.И. Смуров, 2008; В.В. Спичак, 1995, 1999; Л.И. Беляева, 2007, 2008].

Сахарная свекла, как культура интенсивного типа, весьма требовательная к условиям питания. В состав ее корнеплодов и ботвы входят более 60 элементов, главные из которых: азот, фосфор, калий, кальций, натрий, сера, большое количество микроэлементов. Для нормального роста и развития сахарной свекле требуется до 85 различных элементов [A. D. Hydro, 1993], причем более 80% питательных веществ культура потребляет, начиная с августа - периода интенсивного сахаронакопления. По отзывчивости на внесение органических и минеральных удобрений сахарная свекла занимает первое место среди других культур [С.Н. Слободян, 1992; И.И. Гуреев, 2009, 2011; Н.М. Сапронов, 2004].

Поэтому на сегодняшний день рациональный выбор сорта или гибрида, а так же коррекция минерального питания за счет внесения макро - и микроэлементов, являются важной составной частью интенсивной технологии возделывания сахарной свеклы, позволяющей одновременно при повышении ее продуктивности получить сырье с высокими технологическими качествами, в наибольшей степени отвечающими требованиям переработки.

В связи с этим в условиях сложившегося современного состояния сырьевой базы свеклосахарного комплекса тема диссертации актуальна и своевременна.

Диссертационная работа выполнялась в рамках тематического плана НИР Российского научно-исследовательского института сахарной промышленности по программе фундаментальных и приоритетных прикладных исследований Россельхозакадемии на 2006-2010 гг.

Цель исследований. Цель исследований заключалась в изучении влияния комплексных удобрений ОМУ “Свекловичное”, “Акварин 5" и сортовых особенностей (на примере 15 гибридов сахарной свеклы) на продуктивность, техническую спелость и технологические качества корнеплодов.

Поставленная цель исследований достигалась путем решения следующих основных задач:

1. Изучить влияние комплексных удобрений ОМУ “Свекловичное" и “Акварин 5" на продуктивность и техническую спелость корнеплодов сахарной свеклы.

2. Определить влияние комплексных удобрений ОМУ “Свекловичное" и “Акварин 5" на комплекс фитопатологических, технологических показателей сахарной свеклы.

3. Провести оценку экономической эффективности возделывания и переработки корнеплодов, выращенных с использованием комплексных удобрений.

4. Установить влияние сортовых особенностей на продуктивность и техническую спелость на примере 15 гибридов сахарной свеклы различных типов (сахаристые, урожайно-сахаристые, урожайные).

5. Выявить закономерности изменения фитопатологических и технологических показателей корнеплодов сахарной свеклы различных типов продуктивности.

6. Дать оценку экономической эффективности возделывания и переработки корнеплодов сахарной свеклы различных типов продуктивности с точки зрения влияния их технологических качеств на выход готовой продукции.

Научная новизна. Впервые экспериментально установлен уровень влияния комплексных удобрений ОМУ “Свекловичное" и “Акварин 5”, сортовых особенностей (на примере 15 гибридов сахарной свеклы различных типов продуктивности) на продуктивность, техническую спелость, комплекс технологических качеств и структуру компонентов углеводного комплекса корнеплодов сахарной свеклы. Дана оценка экономической эффективности выращивания и переработки корнеплодов сахарной свеклы, при установленном уровне влияния изучаемых факторов на технологические качества и выход готовой продукции.

Защищаемые положения:

1) Внесение ОМУ “Свекловичное" под предпосевную культивацию в дозе 150 кг/га совместно с некорневой подкормкой “Акварин 5" два раза по 1,5 кг/га позволяет интенсифицировать физиологические процессы роста и развития свеклы, за счет чего ускорить сроки созревания, увеличить урожайность на 9,2 т/га и получить сырье с высокими технологическими качествами.

2) Совместное использование ОМУ “Свекловичное" и “Акварин 5" способствует улучшению технологических качеств и формированию структуры компонентов углеводного комплекса корнеплодов сахарной свеклы, наиболее предпочтительной для переработки.

3) Гибриды сахарной свеклы урожайного типа продуктивности позволяют получить наибольшую урожайность, сбор сахара с гектара и формируют при вегетации наиболее предпочтительный состав компонентов углеводного комплекса.

4) Гибриды сахаристого типа способствуют при ранних сроках уборки достижению наибольшей сахаристости и при минимальном содержании мелассообразователей обеспечивают более высокий расчетный выход сахара.

Практическая значимость работы. Использование в качестве корректоров минерального питания при возделывании сахарной свеклы комплексных удобрений ОМУ “Свекловичное" и “Акварин 5" позволяет получить следующие практически значимые результаты:

достичь технической спелости в более ранние сроки, что позволяет раньше начинать уборочные работы, увеличить урожайность корнеплодов на 1,8 %, сбор сахара на 2,0 т/га;

способствует увеличению естественной устойчивости корнеплодов сахарной свеклы за счет интенсификации механизмов эндогенной защиты растительных тканей, что приводит к улучшению фитопатологического состояния корнеплодов при вегетации без дополнительного применения средств химической защиты растений;

и получить сырье с высокими технологическими качествами и составом компонентов углеводного комплекса, наиболее предпочтительным для переработки.

удобрение минеральное сахарная свекла гибрид

Рациональный подбор гибридов различного направления (урожайные, урожайно-сахаристые, сахаристые) в структуре посевов сахарной свеклы позволяет получить следующие практически значимые результаты:

возделывание гибридов урожайного типа позволит увеличить урожайность корнеплодов сахарной свеклы на 28,7 % по сравнению с сахаристым типом и получить наиболее предпочтительный состав углеводного комплекса;

возделывание гибридов сахаристого типа, по сравнению с урожайным, способствует увеличению расчетного выхода сахара на 4,8 % за счет большей сахаристости и меньшего содержания мелассообразователей.

Апробация. Результаты исследований прошли производственную проверку на полях ООО “Льговагроинвест”.

Основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на заседаниях ученого совета Российского НИИ сахарной промышленности, всероссийских и международных научно-практических конференциях и конкурсах: “Современные методы направленного изменения физико-химических и технологических свойств сельскохозяйственного сырья для производства продуктов здорового питания" (Москва, 2011); “Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов" (Углич, 2011); “Инновации в технологии сахара как основа снижения ресурсозатрат в производстве” (Курск, 2009); “Модернизация сахарных заводов. Современные технологии и оборудование” (Курск, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК, в которых отражено основное содержание диссертационной работы.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, предложений производству общим объемом 127 страниц компьютерного текста. Она содержит 19 таблиц, 8 рисунков, 24 приложения. Список использованной литературы включает 193 наименования, в том числе 29 иностранных источников.

Содержание работы

Условия, программа и методика проведения исследований

Исследования проводились в ОАО “Льговагроинвест” Льговского района Курской области в 2008…2010 году. В полевом опыте изучались следующие варианты технологии выращивания сахарной свеклы:

1. Контроль (интенсивная технология возделывания, включающая внесение основного удобрения в дозе N₁₈₀P₂₂₀K₁₈₀ кг д. в. /га).

2. Внесение ОМУ “Свекловичное" под предпосевную культивацию в дозе 150 кг/га на фоне основного удобрения N₁₈₀P₂₂₀K₁₈₀ кг д. в. /га.

3. Некорневая подкормка “Акварин 5" два раза по 1,5 кг/га удобрения в физическом весе в баковой смеси с гербицидами на фоне основного удобрения N₁₈₀P₂₂₀K₁₈₀ кг д. в. /га.

4. Совместное применение ОМУ “Свекловичное" и “Акварин 5" на фоне основного удобрения N₁₈₀P₂₂₀K₁₈₀ кг д. в. /га.

Опытное поле размещалось в зернопропашном севообороте: черный пар, озимая пшеница, сахарная свекла, яровой ячмень. Делянки располагались рендомизированным методом в трехкратной повторности. Для посева использовали семена гибрида отечественной селекции ЛМС 94.

Для определения влияния сортовых особенностей сахарной свеклы на формирование и изменение технологических качеств и нативного углеводного комплекса при хранении изучались следующие варианты опыта:

1 - урожайный тип (ХМ 1820, Балтика, Флорес);

2 - урожайно-сахаристый тип (Геракл, Кампай, ХИ 0569, Промета, Маша, Победа);

3 - сахаристый тип (Скудо, Калинка, Урази, ХИ 0437, ФД 0609).

Опытное поле размещалось в зернопропашном севообороте: черный пар, озимая пшеница, сахарная свекла, яровой ячмень. Делянки располагались рендомизированным методом в трехкратной повторности. В качестве контроля использовался стандарт отечественной селекции - урожайно-сахаристый гибрид ЛМС 94.

Опытное поле с относительно ровным рельефом и крутизной склона до 3 градусов. Почвы участка - слабомощный выщелоченный чернозем с содержанием гумуса в пахотном слое 3,5 %, подвижного фосфора - 13,5 мг и обменного калия - 15,5 мг на 100 г почвы, рН солевой вытяжки - 5,1.

Метеорологические условия в годы исследований отличались от среднемноголетних как по количеству осадков, так и по термическому режиму. Отмечались как засушливые периоды (с 20 июня по 1 сентября 2010 года), так и с избыточным увлажнением (июль 2008 и 2009 года). В целом выращивание зерновых культур проведено в контрастных погодных условиях, характерных природно-климатической зоне, что позволило дать объективную оценку изучаемым факторам.

Результаты исследований

1. Влияние комплексных удобрений на технологические качества корнеплодов сахарной свеклы

1.1 Влияние комплексных удобрений на техническую спелость и продуктивность сахарной свеклы

Установлено положительное влияние ОМУ “Свекловичное" и “Акварин 5" на урожайность, сбор сахара и состояние технической спелости сахарной свеклы (рисунок 1).

Рисунок 1 - Влияние комплексных удобрений на продуктивность и техническую спелость сахарной свеклы

Совместное использование ОМУ “Свекловичное" и “Акварин 5" в качестве корректоров минерального питания, за счет содержания необходимого количества питательных веществ, в том числе макро - и микроэлементов, позволяет получить наибольшую прибавку урожайности корнеплодов сахарной свеклы, а также достичь уровня технической спелости сырья и увеличить сбор сахара с единицы посевной площади.

1.2 Влияние комплексных удобрений на технологические качества корнеплодов

Как показали результаты исследований, комплексные удобрения оказывают существенное влияние на технологические качества корнеплодов сахарной свеклы (таблица 1).

Таблица 1 - Влияние внекорневых подкормок на технологические качества корнеплодов сахарной свеклы

При этом наиболее существенное и достоверное влияние на технологические качества корнеплодов сахарной свеклы оказывает совместное использование ОМУ “Свекловичное" и “Акварин 5”. Данный вариант опыта за счет более ранних сроков созревания способствует меньшему накоплению несахаров, в частности уменьшению растворимой золы на 0,11 %, и как следствие увеличению расчетного выхода сахара на 1,1 %.

1.3 Влияние комплексных удобрений на структуру углеводного комплекса корнеплодов сахарной свеклы

Исследованиями установлено, что применение ОМУ “Свекловичное" в качестве корректоров питания, по сравнению с контрольным вариантом, привело к достоверному снижению содержания редуцирующих веществ - на 0,006 %; раффинозы на - на 0,007 %; клетчатки и гемицеллюлозы - на 0,07 % к массе свеклы. При этом данный вариант опыта не оказал существенного влияния на содержание растворимых и нерастворимых форм пектина (таблица 2).

В свою очередь “Акварин 5" в большей степени, чем ОМУ “Свекловичное" оказал влияние на ряд компонентов углеводного комплекса. Так данный вариант способствовал снижению содержания редуцирующих веществ - на 0,008 %; раффинозы на - на 0,005 %; клетчатки и гемицеллюлозы - на 0,26 %. Влияние на растворимые и нерастворимые формы пектина, так же, как и при использовании ОМУ “Свекловичное" было несущественным.

Таблица 2 - Изменение углеводного комплекса сахарной свеклы в зависимости от применения комплексных удобрений

Наиболее эффективным с точки зрения влияния на все компоненты углеводного комплекса оказался вариант с совместным применением ОМУ “Свекловичное" и “Акварин 5”. Так совместное использование изучаемых удобрений позволило значительно снизить к моменту уборки содержание сопутствующих сахарозе компонентов: редуцирующих веществ - на 0,016 %; раффинозы на - на 0,015 %; клетчатки и гемицеллюлозы - на 0,41 %; растворимых и нерастворимых форм пектина - на 0,004 % и на 0,02 % соответственно.

Оптимальное с точки зрения переработки сырья соотношение компонентов углеводного комплекса наблюдалось в варианте при совместном использовании ОМУ “Свекловичное" и “Акварин 5”, где соотношение сахарозы и сопутствующих углеводов составляло 79,6: 20,4 при соотношении на контроле 77,4: 22,6.

1.4 Экономическая эффективность выращивания и переработки корнеплодов сахарной свеклы

Как показали расчеты, наибольшая себестоимость сахарной свеклы отмечена в контрольном варианте, где она составила 1,34 тыс. руб. В вариантах с раздельным и совместным использованием комплексных удобрений данный показатель был ниже и достиг значения 1,19 тыс. руб за 1т в варианте с ОМУ “Свекловичное”+“Акварин 5" (таблица 3).

Таблица 3 ? Экономическая оценка возделывания и переработки сахарной свеклы (2008-2010 гг.)

При этом прибыль в выше указанном варианте оказалась в 1,75 раза выше, чем в контрольном, что позволило получить уровень рентабельности производства сахарной свеклы 56,6 %. Полученный уровень превышает варианты с раздельным внесением ОМУ “Свекловичное”, “Акварин 5" и контрольный на 4,3 %, 3,6 % и 20,3 % соответственно.

Экономическая эффективность переработки корнеплодов, выращенных с использованием данного агротехнического приема, показывает, при одинаковых затратах на переработку корнеплодов в варианте с ОМУ “Свекловичное”, по сравнению с контрольным вариантом, позволяет получить на 27,2 млн руб. больше прибыли при снижении себестоимости 1 т сахара на 600 руб. Как следствие уровень рентабельности в данном варианте увеличился на 3,3 %.

Использование “Акварин 5" также положительно повлияло на экономические показатели переработки корнеплодов. Так себестоимость 1 т сахара по сравнению с контрольным вариантом уменьшилась на 1000 руб. и при увеличении прибыли на 43,8 млн руб. получена прибавка уровня рентабельности - 5,3 %.

Наиболее эффективным с точки зрения как производственных, так и экономических показателей оказался вариант с совместным ОМУ “Свекловичное" и “Акварин 5”. Прибыль в данном варианте, за счет реализации дополнительно полученного сахара составила 222,3 млн руб., что на 57,4 млн руб. больше, чем в контрольном. При этом себестоимость производства 1 т сахара, снизилась на 1200 руб., а уровень рентабельности оказался выше на 6,7 %.

2. Влияние сортовых особенностей на технологические качества корнеплодов сахарной свеклы

2.1 Влияние сортовых особенностей на техническую спелость и продуктивность сахарной свеклы

В полевых опытах были получены данные по продуктивности и состоянию технической спелости корнеплодов сахарной свеклы, которые представлены в таблице 4.

Таблица 4 Средние значения показателей продуктивности и технической спелости гибридов сахарной свеклы различных типов (2008-2010 гг.)

Наиболее высокая биологическая урожайность наблюдалась у гибридов урожайного типа, которые превосходили урожайно-сахаристые и сахаристые в среднем на 7,7 и 15,8 т/га соответственно. Самое высокое значение этого показателя среди урожайных гибридов отмечено у ХМ 1820 - 59,0 т/га. Среди урожайно-сахаристого типа наибольшая урожайность отмечена у ХИ 0569 - 53,4 т/га; Геракл - 48,7 т/га и Промета - 48,4 т/га. У сахаристого типа наибольшую урожайность показал гибрид Калинка 42,3 т/га. При этом отечественный гибрид позволил получить урожайность всего 30,6 т/га.

При определении показателя МВ-фактор, характеризующего техническую спелость корнеплодов, установлено, что гибриды сахаристого типа к концу учетного периода обладают более высоким значением, чем другие, что позволяет характеризовать данные гибриды как раннеспелые. Так МВ-фактор у данного типа гибридов был ниже, чем у урожайно-сахаристого и сахаристого на 5,9 и 9,3 соответственно.

Сбор сахара с гектара является интегральным показателем продуктивности сахарной свеклы. При этом средний сбор сахара с гектара у гибридов урожайного типа превышал сбор у урожайно-сахаристого и сахаристого на 0,5 т/га и 1,1 т/га соответственно. Наиболее высокие значения показателя наблюдались у таких гибридов как ХМ 1820 и ХИ 0569, которые позволили более 9,0 т/га, что превышает значение данного показателя у контрольного варианта (ЛМС 94) на 4,0 и 4,2 т/га соответственно. Отечественный гибрид отличался крайне низким значением показателя, которое в 1,7 раза меньше, чем у урожайного типа и в 1,6 и 1,5 раза меньше, чем у урожайно-сахаристого и сахаристого.

2.2 Влияние сортовых особенностей на технологические качества корнеплодов

Помимо продуктивности в опыте определяли такие технологические показатели как сахаристость, чистота свекловичного сока, содержание растворимой золы, б-аминного азота, расчетный выход сахара (рисунок 2).

Рисунок 2 - Сахаристость и расчетный выход сахара по группам гибридов

При определении сахаристости вариантов опыта установлено, что среднее содержание сахарозы у гибридов сахаристого типа составило 18,9 %, что на 2,0 % больше среднего значения показателя урожайно-сахаристого типа, на 3,3 % больше чем, у урожайного и на 2,4 % больше по сравнению с контролем.

Одним из существенных показателей, характеризующих качество корнеплодов сахарной свеклы, является чистота свекловичного сока. Данный показатель характеризует отношение содержания сахарозы к сущим веществам свекловичного сока.

Как показали результаты исследований, более высоким качеством отличались корнеплоды сахаристого типа, у которых данный показатель составил в среднем по вариантам 86,7 %, что на 2,2 % выше по сравнению с урожайно-сахаристым и на 3,9 % по сравнению с урожайным типами. При этом максимальное значение показателя получено в вариантах с гибридами Калинка и ХИ 0437, которые превышали контрольный вариант (ЛМС 94) на 4,8 % и 5,2 % соответственно.

Определение одного из основных мелассообразователей - б-аминного азота показало, что гибриды урожайного типа отличаются более высоким значением этого показателя (0,049 %), достоверно превышающим урожайно-сахаристые и сахаристые на 0,007 % и на 0,02 % соответственно. При этом следует отметить, что наименьшее содержание б-амминного азота имеют сахаристые гибриды Калинка (0,023 %) и ХИ 0437 (0,026 %), а контрольный вариант (ЛМС 94) отличался крайне высоким его содержанием - 0,066 %.

Результаты определения другого не менее важного показателя мелассообразования - растворимой золы позволили установить, что наибольшее содержание также имеют гибриды урожайного типа: в среднем 0,48, что превышает урожайно-сахаристые и сахаристые на 0,14 % и на 0,2 % соответственно.

2.3 Влияние сортовых особенностей на структуру углеводного комплекса корнеплодов сахарной свеклы

В ходе проведенных исследований установлено, что гибриды различных типов продуктивности формируют в процессе вегетации различную структуру компонентов углеводного комплекса (таблица 5).

Минимальное содержание редуцирующих веществ, раффинозы, растворимых и нерастворимых форм пектина отмечено у гибридов урожайного типа. Так, например, среднее содержание редуцирующих веществ по группе гибридов данного типа было меньше на 0,016 % по сравнению с урожайно-сахаристым и на 0,034 % по сравнению с сахаристым типом, а количество раффинозы на 0,01 % и 0,022 % соответственно. В меньшей степени данная тенденция нашла свое отражение на количестве растворимого и нерастворимого пектина. Однако по количеству клетчатки и гемицеллюлозы гибриды урожайного типа опережали два других в среднем на 0,28…0,39 %.

Таблица 5 - Углеводный комплекс корнеплодов сахарной свеклы различных типов продуктивности

Соотношение сахарозы и сопутствующих компонентов углеводного комплекса после уборки корнеплодов было следующим: у свеклы урожайного типа - 79,5: 20,5, урожайно-сахаристого - 79,3: 20,7, сахаристого - 78,4: 21,6. То есть у свеклы сахаристого направления содержание сопутствующих сахарозе компонентов углеводного комплекса было выше, чем у двух других типов гибридов.

2.4 Экономическая эффективность выращивания и переработки гибридов сахарной свеклы различных типов продуктивности

Как показывают результаты расчета экономической эффективности возделывания сахарной свеклы, меньшие всего затрат на 1 га посевной площади отмечены в варианте с ЛМС 94. Это связано с низкой стоимостью семян, которая в 2…2,5 раза ниже стоимости зарубежных гибридов.

Несмотря на высокие затраты на производство, отмеченные у гибридов зарубежной селекции, данные варианты опыта отличались более высокими показателями экономической эффективности выращивания сахарной свеклы, полученные за счет большей урожайности. Так гибриды урожайного типа позволили получить на 24,4 тыс. руб. больше прибыли, снизить себестоимость на 470 руб. по сравнению с ЛМС 94 и получить уровень рентабельности, равный 65,1 % (таблица 6).

Гибриды сахаристого типа не смотря на более высокое содержание несахаров в структуре углеводного комплекса к концу вегетационного периода имеют более высокую сахаристость.

Таблица 6 ? Экономическая оценка возделывания и переработки сахарной свеклы (2008-2010 гг.)

За счет этого прибыль при переработке корнеплодов данного варианта за счет реализации дополнительно полученного сахара и мелассы была выше на 216,8 млн руб. по сравнению с отечественным гибридом, на 186,6 млн руб. по сравнению с урожайным и на 120,2 млн руб. по сравнению с урожайно-сахаристым. Себестоимость данного варианта опыта так же оказалась наименьшей (17,6 тыс. руб. за 1 т сахара), а рентабельность достигла 28,8 %.

Выводы