В потребительской корзине жителей России кар- тофель располагают вслед за хлебом. Потребление его на  душу  населения  –  одно  из  самых  высоких в  мире  (120  кг).  Причины  такой  «популярности»

– относительная  дешевизна,  высокие  питатель- ные свойства, значительный адаптивный  потенци- ал культуры и традиции русской кухни. Важной задачей современного картофелеводства является достижение не только роста урожая, но и сохране- ние продукции в течение длительного периода хра- нения, в том числе без снижения биохимических показателей клубней. Высокоинтенсивная техно- логия возделывания культуры в современных агро- фирмах предусматривает применение высоких доз минеральных удобрений, интенсивную химизацию защиты растений от вредителей, болезней,  сорня- ков и использование полива. Такие технологические приемы значительно увеличивают урожай клубней. Но они же вызывают острую проблему ухудшения качества, экологической безопасности выращенного урожая и сохранности продукции. Продовольствен- ный картофель, используемый для реализации, хра- нится течение 8–10 месяцев в типовых хранилищах с активной вентиляцией. За такой длительный период биохимические и экологические показатели каче- ства клубней претерпевают существенные измене- ния. Поэтому требуется разработка технологических приемов, позволяющих управлять не только урожа- ем и его качеством, но и сохранностью продукции, биохимическими, экологическими показателями клубней в период хранения.

Цель нашей работы заключалась в разработке оптимальных доз и соотношений минеральных удо- брений при капельном поливе на выщелоченных черноземах ЦЧР по действию не только на величину урожая, но и сохранность клубней с лучшими био- химическими и экологическими показателями в пе- риод хранения.

Обзор литературы. Россия занимает лишь тре- тье место по валовому сбору картофеля после Китая и Индии. Однако урожайность  культуры  в  стра- не и качество ее продукции находится на одном из последних мест среди других стран мира. За пери-

од хранения в нашей стране ежегодно теряется до 25–53 % и более продукции от различных болезней. Это приводит к тому, что Россия вынуждена импор- тировать картофель из-за границы [1].

В регионах недостаточного и не устойчивого ув- лажнения, к которому относится ЦЧР. Главные при- чины низкой урожайности картофеля – недостаток выпадающих осадков в период роста, развития расте- ний и накопления урожая. Во многих регионах стра- ны естественных водных ресурсов для орошаемого земледелия мало. Однако в тех местах, где есть реки и пруды объемов воды для полива культур обычным методом дождевания явно недостаточно [2, 3].

Для повышения урожая картофеля и окупаемо- сти затрат картофелеводческие хозяйства при на- личии естественного водного источника (реки или пруда) стали применять капельное орошение. Это рационально тем, что на капельный полив воды тре- буется в несколько раз меньше, чем при обычном дождевании [4, 5].

Лежкость картофеля зависит от устойчивости клубней к заболеваниям, дыхания, заживления ран и прорастания. Сохранность картофеля, высокое со- держание ценных биохимических показателей, эко- логическая безопасность клубней в значительной мере зависит от рационального подбора доз и соот- ношений минеральных удобрений при его возделы- вании. Недопустимо применять чрезмерно высокие, несбалансированные дозы минеральных удобрений, ухудшающие качество, сохранность картофеля, пригодность его для переработки, иначе неизбежны огромные потери [6].

Потери при хранении можно значительно умень- шить. Поэтому важно находить пути управления и регулирования процессами, обеспечивающие улуч- шение сохранности клубней [7].

Вопросы биохимии клубней картофеля в период хранения представляют исключительный интерес, так как это кладовая питательных веществ. Необхо- димо, чтобы ценный биохимический состав клубней сохранялся в должной мере в течение всего периода хранения. В это время продукция картофеля посту- пает регулярно в торговую сеть для питания населе- ния [6, 8].

Бутов. А. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2019. Т. 49. № 1 С. 127–134

В опытах Л. С. Федотовой, связанных с капель- ным поливом на дерново-подзолистой почве, уста- новлено, что при высоких дозах минеральных удобрений клубни за период хранения к весне те- ряли несравненно больше крахмала и витамина С, чем на вариантах без удобрений и при небольших их дозах [9]. Также при высоких дозах удобрений в уборочных пробах весной в конце хранения клубни картофеля содержали на порядок больше нитратов.

Ухудшение биохимических показателей  клуб- ней в период хранения от высоких доз удобрений при капельном поливе в условиях Среднего Урала выявила Е. П. Шанина, в Астраханской области – А. Ф. Туманян [10, 11].

Значительную опасность для здоровья людей и теплокровных представляют  нитраты, из которых в желудочно-кишечном тракте человека и живот- ных образуются нитриты [12]. Именно нитриты, а также вторичные амины и нитрозамины вызывают заболевания людей и животных из-за образования в крови метгемоглобина, который блокирует перенос кислорода клеткам организма. Особенно это опас- но для детей. Образующие в организме человека из нитратов нитрозамины и нитрозамиды обладают выраженными  канцерогенными,  мутагенными     и

ственник картофеля – озимая пшеница. Весной по- сле разбивки опытов разбрасывали минеральные удобрения по вариантам под предпосадочную обра- ботку почвы. В опытах при возделывании картофе- ля использовали элементы голландской технологии. Во время вегетации культуры с помощью капель- ного орошения поддерживали влажность почвы под растениями не ниже 75 % от предельной полевой влагоемкости (ППВ). Это означает, что при уста- новленной нами на опытном участке ППВ равной 32,4 % полив посадок возобновляли при относитель- ной влажности почвы в пахотном слое менее 24,5 %. К уборке опытов приступали в первой декаде сен- тября. За 12 дней до уборки проводили скашивание ботвы. Для уборки картофеля использовали 2-х рядковый картофелекопатель PYRUS Z−653 с под- бором клубней и взвешиванием с учетной площади делянки. С каждого варианта опыта для исследо- вания сохранности, биохимических показателей и содержания нитратов в период хранения картофеля отбирали по 10 кг клубней в трех повторностях и укладывали в сетки. Отобранные пробы в сетках за- кладывали в хранилище с активной вентиляцией в насыпе на глубине 0,5 м.

эмбриотоксическими свойствами [13, 14]. При повы-

деляли  интенсивность  дыхания  (мг  СО

кг/ч),  со-

шении нитратов уменьшается содержание витамина C и незаменимых аминокислот в клубнях. В резуль- тате чего продукция становится биологически не ка- чественной, отрицательно действующей на организм человека [14].

Объекты и методы исследования

Исследования проводили в полевых опытах в 2011–2013 гг. и в периоды хранения в типовых храни- лищах в 2011–2014 гг. в агрофирме «ЗАО Аненское» (Воронежская область) в лесостепной подзоне. Почва

– выщелоченный среднесуглинистый чернозем, по гранулометрическому составу − средний суглинок. Подпочвенный горизонт – лёссовидные глины. Ре-

держание витамина C (мг%), крахмала (%), сухих веществ (%) и нитратов (мг/кг). К концу экспери- мента в апреле определяли отходы, которые образо- вались в результате поражения клубней болезнями, естественную убыль массы, ростки и общие потери. Все биохимические анализы выполнены по методике ВНИИКХ [15]. В том числе определение содержания крахмала в клубнях поляриметрическим методом по Эверсу, витамина C по С. М. Прокошеву, сухих ве- ществ весовым методом, дыхания клубней по методу Бойсен-Иенсена [15]. Определение нитратов в карто- феле проводили по методике [16] на приборе pH-метр- иономер «Эксперт-001» анализатор жидкости.

Математическую обработку данных по урожаю,

– 6,1).

биохимическим показателям качества и содержанию

Содержание гумуса (по И. Тюрину и М. Кононовой) в пахотном слое (0–30 см) повышенное – 7,1–7,4 %.

нитратов  проводили  методом  дисперсионного  ана- лиза по Б. А. Доспехову [17].

– высокая (88,5 %). Забор воды для капельного поли- ва осуществляли из крупного водоисточника (пруда) с объемом запаса воды в зависимости от весеннего

Результаты и их обсуждение

В наших опытах эффективность минеральных удобрений в условиях капельного орошения была высокой. С увеличением доз от 0 (без удобрений) до

паводка от 130 до 145 тыс. м3.

, в среднем за 2011–2013 гг., урожайность

Полевые       опыты       закладывали       в       общем

клубней повысилась с 23,4 до 43,7 т/га. При внесе-

массиве             орошаемого        картофеля.              Культура

нии N  P  K

урожай составил 28,2 т/га, N  P   K

30   90     30

60   120     90

возделывалась в 3-х польном севообороте с чередо-

• 34,1 т/га, N  P   K

• 37,8 т/га, N   P   K

– 41,5 т/

га, N

210

180

– 43,7 т/га, против 23,4 т/га на контро-

мые (пшеница) – картофель. Схема опыта включала

ле без удобрений (рис. 1). С повышением доз удобре-

12  вариантов  различных  доз  и  соотношений  ми-

ний, особенно выше уровня N  P   K

, отмечается

90   150

120

неральных удобрений: 1) без удобрений (0-0-0), 2)

снижение качества клубней, ухудшение их ценности

N  P  K

3) N  P

K  , 4) N  P   K

, 5) N   P   K

, 6)

по содержанию нитратов и сохранности продукции.

30    90

30,

60   120     90

90   150

120

120

180

150

N   P   K

, 7) N

P  K  , 8) N  P

К  , 9) N  P  K

, 10)

Различия  в  потерях  массы  картофеля  в  пери-

150

210

180

120    90     60

30   180    60

30    90

150

N   P   K

, 11) N   P  K

, 12) N  P   K

). Сорт кар-

од  хранения  связаны  в  большей  мере  с  дыханием

120

180    60

120   90

150

30   180

150

тофеля  –  среднепоздний  Пикассо.  Площадь  опыт-

ной делянки – 81 м2, учетной − 54 м2, повторность вариантов – 4-х кратная. Густота посадки клубней 54–55 тыс./га,  схема  посадки  25×75  см.    Предше-

129

клубней (рис. 1, табл.1). Это происходит за счет ис-

парения воды при дыхании. При этом установлено относительно не высокое снижение (на 1,1–2,0 %) со- держания сухих веществ.

Butov A.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2019, vol. 49, no. 1, pp. 127–134

Рисунок 1 – Взаимосвязь показателей урожайности, качества и сохранности картофеля в зависимости от доз минеральных удобрений при капельном поливе (2011–2014 гг.)

Figure 1 – Interrelation of indicators of yield, quality, and safety of potatoes, depending on the doses of mineral fertilizers during drip irrigation (2011–2014)

Интенсивность  дыхания  была  максимальной  в первые сроки хранения клубней картофеля (в сен-

шее снижение витамина (в 3,4 раза) отмечено на ва- рианте  выращивания  картофеля  с  максимальной

тябре-ноябре), особенно в вариантах с применением

дозой  внесения  удобрений  N

. Умеренные

(N  P

K  ) и небольшие (N  P

K  ) дозы минераль-

60   120     90

30    90     60

связано с происходящими физиолого-биохимически-

ми процессами в клубнях. Такие процессы направле- ны на дозревание и заживлением ран, полученных от неизбежных механических повреждений кожуры при комбайновой уборке. В декабре интенсивность дыхания снижалась почти в 2 раза, а в середине зимы (февраль)  достигала  минимума.  Это  связано с наступлением физиологического покоя клубней. Весной (апрель) активность дыхания резко возраста- ла в связи с началом периода прорастания клубней. Активность дыхания увеличивалась с повышением уровня минерального питания. Особенно интенсив- ной она была в вариантах опыта, на которых клубни выращены с применением высоких доз минеральных

ных удобрений способствовали повышению или поддержанию содержания витамина C на уровне контрольного варианта.

В Центрально-Черноземном регионе РФ пробле- ма получения экологически чистого и безопасного картофеля очень актуальна. Установлено, что при- сутствие в картофеле повышенных количеств нитра- тов (наряду с пестицидами, тяжелыми металлами) приводит ко многим тяжелым заболеваниям, в том числе канцерогенного характера [18, 20].

В России утверждены пределы допустимых кон- центраций (ПДК) для взрослого населения − 250 мг/ кг и для детей − 80 мг/кг в сырых клубнях [19]. Од-

удобрений – N   P   K

и N   P

K   . Однако суще-

120

180

150

150

210

180

ственная разница в скорости дыхания по вариантам опыта отмечена осенью (ноябрь) – 1,1–2,9 % и весной (апрель) – 1,3–2,6 %, против 0,3–0,5 и 0,1–0,2 % в пе- риод физиологического покоя.

Установлено, что в период хранения картофеля происходит распад витамина C (аскорбиновой кис- лоты) (табл. 2). Наибольшее снижение данного пока- зателя выявлено в осенний период и в начале зимы. В ноябре содержание витамина C  уменьшилось  в 1,8 раза по отношению к первоначальным замерам во время уборки клубней.

Менее значительное снижение витамина в клуб- нях установлено в середине и конце срока хранения. За годы исследований (2012–2014) в период хранения этот показатель снизился в 3,0–3,4 раза. Наиболь-

Таблица 1 – Изменение интенсивности дыхания клубней

Бутов. А. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2019. Т. 49. № 1 С. 127–134

Таблица 2 – Изменение содержания аскорбиновой кислоты и нитратов в период хранения в зависимости от срока определения и условий выращивания.

Table 2 – Changes in the content of ascorbic acid and nitrates during the storage period, depending on the determination period and growing conditions

нако в развитых странах ЕС предельно допустимые

При     высоких      дозах     минеральных     удобре-

концентрации для детского питания установлены в

ний   N

120-150

содержание   нитратов   в

пределах 3 мг% (30 мг/кг) [13].

Внесение различных доз минеральных удо- брений при капельном поливе оказало значитель- ное  влияние  на  содержание  нитратов  в  клубнях

клубнях снизилось в апреле  до  61,3–94,4  мг/кг при  уборке  или  в  2,7–2,5  раза   соответствен- но.   В   марте   содержание   нитратов   в   клубнях

на    вариантах    с    высокими    дозами    удобрений

(табл. 2). Так, в уборочных пробах их содержание

(N         P        K

) уменьшилось в 1,3 раза. В то же

возросло с 15,7 мг/кг на контрольном варианте (без

120-150

180-210

150-180

удобрений) до 234,8 мг/кг при внесении наибольшей

время на вариантах с меньшими дозами азота 30,

60, 90 кг/га в полном минеральном удобрении ко-

личество нитратов  в марте уменьшилось в 1,8; 1,6;

пенно уменьшалось. Наиболее значительное сниже- ние нитратов произошло в апреле. В условиях зоны исследования это период начала прорастания клуб- ней. Нитратные соединения расходуются на образо- вание (построение) массы ростков.

За период хранения (сентябрь–апрель) содер- жание нитратов в клубнях на  контрольном  ва- рианте без удобрений снизилось в 3,7 раза. На вариантах  с  использованием  небольших  и  умерен-

1,4 раза. Полученные нами данные свидетельству- ют, что при капельном орошении на выщелоченных черноземах ЦЧР увеличение доз удобрения  свы- ше N P K кг/га д.в. на 1 га приводит к резкому ухудшению биохимических показателей клубней и более значительному накоплению  в  них  нитратов. С социально-экологической и экономической точек зрения эта доза удобрений является более оптималь- ной. Она обеспечивает получение урожая картофеля

ных доз (N  P

K  , N  P

K  ) в 3,3–3,2 раза, а  в опы-

до 37,8 т/га, хорошую сохранность клубней − 92,5 %

30   90    60

60   120     90

те  с  повышенной  дозой  минеральных  удобрений

(потери 7,5 %), безопасность продукции по содер-

N  P   K

− в 2,9 раза.

жанию нитратов – 107 мг/кг при уборке и 37 мг/кг в

90   150

120

Таблица 3 – Динамика содержания сухих веществ и крахмала за период хранения,  2012–2014 гг.

Table 3 – Changes in the solids and starch content during storage, 2012–2014

Butov A.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2019, vol. 49, no. 1, pp. 127–134

конце хранения клубней. Для получения более высо- кого урожая картофеля допустимо вносить под кар-

тимальных  соотношений  элементов  питания  под картофель. Правильный подбор доз и соотношений

элементов  удобрения  позволяет  значительно  сни-

кг/га д.в. при условии, что выращенный  при  та- кой дозе  удобрений  картофель  будет  засыпаться в хранилище отдельно. Чтобы использовать его в последующем для поставки в торговую сеть в мар- те–апреле, когда нитратов в продукции становится значительно меньше допустимой нормы.

Мы считаем, что установленные в РФ предель- но допустимые концентрации нитратов в картофе- ле в пределах 250 мг/га для взрослого населения и 80 мг/кг для детей являются завышенными, чем в стандартах развитых стран ЕС (80 мг/кг и 30 мг/кг). Поскольку нитраты поступают в организм человека еще с овощами, плодами, копченостями, молочны- ми продуктами, питьевой водой, то в сумме могут достигать предельных суточных значений. Из выше сказанного следует, что, в связи происходящими снижениями нитратов в клубнях в период хранения, можно реализовывать занитраченные свыше ПДК партии картофеля в марте, апреле, мае.

За период хранения изменяется содержание су- хих веществ и крахмала в клубнях картофеля. По данным Е. П. Шаниной распад крахмала в клубнях при хранении зависит от сорта, места, сроков и ус- ловий выращивания картофеля [10]. Оно может ва- рьировать от 0,8 до 4,5 %. В наших исследованиях содержание крахмала за период хранения умень- шалось в зависимости от применяемых доз мине- ральных удобрений на 0,7−1,8 %, сухих веществ на 1,1−2,0 % (табл. 3). Изменение содержания сухих ве- ществ и крахмала при хранении зависело от интен- сивности дыхания. С повышением уровня внесения удобрений возрастала активность дыхания и более существенно увеличивались потери крахмала и су- хих веществ (табл. 1, 3). Наибольшие потери крах- мала и сухого вещества выявлены при значительном одностороннем повышении азотного и азотно-ка- лийного питания и при максимальной в опыте дозе удобрений.

Усиление  фосфорного  или  одновременно  фос-

зить  отрицательное  воздействие  усиленного  мине-

120   180     150

рального питания на биохимические показатели и содержание нитратов в клубнях. При возделывании картофеля в условиях капельного полива рекомен- дуется система удобрений, при которой фосфор- ные и фосфорно-калийные туки превышают уровень азота. Такое положение достигается при исполь- зовании минеральных удобрения в соотношениях N:P:K = 1:1,5–1,7:1,3. Это позволит даже на вариан- тах с повышенными дозами их внесения (N  P  K  , N  P  K  )  получать  высокую  урожайность (37,8–41,5 т/га) с хорошими или удовлетворитель- ными биохимическими показателями в период хра- нения. Однако, принимая во внимание наиболее важный показатель − содержание нитратов в клуб- нях в период хранения,  ориентируясь  на  стандар- ты ПДК в развитых странах ЕС, не целесообразно применять дозу азота свыше 90 кг/га д.в. На вари-

анте N90P150K120 урожайность с учетом потерь при хранении составила 35,0 т/га, содержание крахмала 15,1 %, сухих веществ 22,5 %, нитратов 36,6 мг/кг

(при ПДК = 250 мг/кг). С учетом приведенных пока- зателей данный вариант удобрений можно считать оптимальным для рекомендаций производству.

 

Выводы

1. В Центрально-Черноземном регионе РФ в усло- виях капельного орошения картофеля при внесении повышенных (или высоких) доз минеральных удо- брений необходимо строго соблюдать соотношение элементов питания – N:P:K не менее как 1:1,5–1,7:1,3. Не допускать применения удобрений с односторон- ним усиленным азотным и азотно-калийным пита- нием.
2. Для получения высокого урожая (37,8 т/га), хороших биохимических показателей и  значитель- но меньшим ПДК содержанием нитратов в клуб- нях в период хранения вносить под картофель при капельном поливе азота 90, фосфора  150  и  калия 120 кг/га действующего вещества.

форно-калийного   питания   (N  P

К  ,   N  P   K   )

3. Допустимо  применять  более  высокую  дозу

30   180    60

30   180

150

способствовало оптимизации размеров потерь крах-

удобрений   N120

при  условии  засыпки  кар-