Технологія «праймінгу» насіння цукрових буряків: вплив на компоненти меляси, вміст та технологічний вихід білого цукру (частина 1)

 

Формування якості та врожайності цукрових буряків — складний процес, що включає багато факторів. На зламі ХХ та ХХІ століть в європейській галузі виробництва цукрових буряків терміни посіву було прискорено приблизно на 10-20 днів із метою подовження тривалості вегетаційного періоду та збільшення врожайності коренеплодів. У 2017 році Pavlů та ін. повідомили, що продовження вегетаційного періоду навесні на 13 днів стимулювало збільшення врожайності цукрових буряків на 10,9%. Але посів насіння цукрових буряків у ґрунт із нижчою температурою потребує покращення його характеристик для забезпечення ефективної, швидкої та рівномірної появи сходів. Вирішенням цього не легкого завдання може стати праймінг, який дозволяє поліпшити всі ці характеристики.

За матеріалами статті на тему «Вплив праймінгу насіння цукрових буряків на компоненти меляси, вміст цукру та технологічний вихід білого цукру» («Impact of sugar beet seed priming on molasses components, sugar content and technological white sugar yield») міжнародного журналу «Рослини, ґрунт та довкілля» («Plant, Soil and Environment») (65) 2019 р.

Праймінг насіння — одна з найважливіших розробок у стимулюванні швидкого та рівномірного проростання та появи сходів, а також підвищення стійкості насіння до несприятливих умов навколишнього середовища, хоча загальні принципи праймінгу варіюються в залежності від виду та якості насіннєвого матеріалу. Праймінг визнано передпосівною обробкою насіння у воді або в осмотичному розчині, що дозволяє насінню увібрати в себе воду, щоб перейти до першої стадії проростання. На прикладі кукурудзи, Harris та ін. (2007) повідомляли, що праймінг насіння призводить до кращого проростання та розвитку сходів, більш раннього цвітіння, крім того збільшується врожайність та стійкість до несприятливих умов навколишнього середовища. Позитивний вплив праймінгу насіння було виявлено на багатьох польових культурах, таких як кукурудза, соняшник, тощо. Rehman та ін. (2011) повідомляли, що праймінг — це економічно вигідна технологія обробки насіння, яка стимулює ріст рослин на ранніх стадіях їх розвитку, що призводить до більш раннього проростання та більш рівномірних сходів із користю для врожаю багатьох польових культур, включаючи олійні культури. Праймінг насіння цукрових буряків стимулює раннє та рівномірне проростання, що зазвичай покращує швидкість проростання, відсоток сходів та їх рівномірність.

Найважливішим критерієм ефективності технології «праймінгу» насіння цукрових буряків є кінцева врожайність коренеплодів та технологічний вихід білого цукру, який, як було вище вказано, збільшився на 5% внаслідок збільшення тривалості періоду вегетації. Це стало можливим завдяки використанню праймованого насіння, яке можна сіяти на 10 днів раніше звичайного насіння (Thomas та ін., 1994). За допомогою використання праймованого насіння британська насіннєва компанія Germain’s змогла скоротити час появи сходів рослин на 50% (Burks, 2008). У Великобританії економічний вплив праймінгу насіння викликав збільшення врожайності коренеплодів на 4%, а технологічного виходу білого цукру — на 5% (Jaggard та ін., 2009). Таким чином, попит на товарне праймоване насіння можна помітити і в інших країнах Європи та в США. Наприклад, у Великобританії 75% від загального обсягу використовуваного насіння складає праймоване насіння, тоді як у Фінляндії цей показник досягає 10%.

На бурякових полях часто спостерігається значна різниця між кінцевою кореневою масою окремих рослин, які разом із густотою рослинного покриву визначають урожайність цього виду. Велика різниця в розмірах окремих коренеплодів на полі вважається серйозною проблемою як через втрати врожаю під час збирання, так і погіршення технологічної цінності сировини, викликане неналежним хімічним складом малих та великих коренів. Корені, які не відповідають встановленим нормам, мають масу менше 200-300 г або більше 1200-1500 г, найкращою технологічною цінністю коренеплодів вважається маса 600-900 г.

Завданням даного дослідження було визначити вплив праймованого та непраймованого насіння одного і того ж сорту цукрових буряків на компоненти якості коренеплодів, технологічний вихід білого цукру та технологічну цінність врожаю.

Матеріал та методи

Для чистоти експерименту було досліджено вплив непраймованого та праймованого насіння одного сорту цукрових буряків на компоненти меляси, вміст та технологічний вихід білого цукру. Дослідження проводилося в 2012-2014 роках на експериментальній станції аналізу та відбору проб Варшавського університету біологічних наук — SGGW у м. Скерневіце в центральному регіоні Польщі. Застосування праймованого насіння призвело до більшого технологічного виходу білого цукру з більшим вмістом цукру та меншим вмістом α-аміноазоту в коренеплодах.

Погодні та ґрунтові умови кожного вегетаційного періоду експерименту були описані в роботі Michalska-Klimczak та ін. (2018). Озима пшениця була попередником цукрових буряків у кожному році експерименту. Після збирання врожаю озимої пшениці проводилося лущення стерні та боронування. Удобрення ґрунту гноєм ВРХ (35 т/га), а також внесення фосфору та калію (35,2 кг P/га, 132,8 кг K/га) виконувалося разом із осінньою оранкою на глибині 25-30 см.

Дослідження було однофакторним із 4 повторами. Диверсифікація посівного матеріалу вважалася експериментальним фактором, який передбачав один сорт цукрових буряків «Janosik». Для посіву використовувалося праймоване та звичайне, стандартно підготовлене, непраймоване насіння. Постачальником використаного в дослідженні сорту «Janosik» стала польська компанія Kutno Sugar Beet Breeding Ltd. Насіння було стійкими до ризоманії і являло собою нормальний (N) тип, що характеризується високою врожайністю коренеплодів та технологічним виходом білого цукру з низьким вмістом компонентів меляси в коренеплодах. Праймоване насіння було отримано за допомогою праймінгу матрицею твердої речовини (SMP, також відомого як природна пористість). Цей метод запатентований та використовується постачальником насіння. Насіннєвий матеріал доступний під найменуванням продавця як «швидкий буряк». Праймінг дозволяє контролювати поглинання води — під час процедури насіння змішується з матрицею твердої нерозчинної речовини та водою. У результаті чого насіння досягає оптимального рівня гідратації. Дражування як праймованого, так і непраймованого насіння проводилося відповідно до вказівок компанії Kutno Sugar Beet Breeding Ltd.

Всього в дослідженні налічувалося 8 експериментальних ділянок. Кожна ділянка включала 6 рядків, довжиною 16 м, площею 43,2 м2. Крайові смуги по 0,5 м включалися у зовнішні рядки ділянок 1 і 6. Посівна площа складала 21,6 м2. Розмір праймованих та непраймованих насінин цукрових буряків знаходився в межах 3,5-4,75 мм. Насіння висівалося у рядки з інтервалом 17,2 см.

Під час збирання врожаю на кожній ділянці цукрові буряки зважувалися та поділялися на масові частини ≤ 300 г, 301-600 г, 601-900 г, 901-1200 г та > 1200 г. Це дозволило визначити такі характеристики, як густоту рослинного покриву, середню масу кореня, урожайність та структуру кореня. Відібрані навмання зразки коренів з окремих ділянок, окремо від праймованих та непраймованих насіннєвих ділянок, аналізувалися за допомогою автоматичної системи аналізу цукрових буряків у компанії Kutno Sugar Beet Breeding Ltd. Це дозволило визначити вміст натрію, калію, α-аміно-N та сахарози, гарантуючи можливість визначення якості коренеплодів, а також розрахування технологічного виходу білого цукру (т/га). Проводилося порівняння технологічної цінності буряків, отриманих із праймованого та непраймованого насіння.

Статистичний аналіз отриманих результатів виконувався за допомогою комп'ютерного програмного забезпечення Statgraphics 4.1 (Варрентон, США) та MS Excel 2016 (Редмонд, США). Аналіз відхилень та багаторазові порівняння з використанням тестового підходу Тукі були реалізовані для визначення ступеня впливу експериментального фактору на досліджувані ознаки. Усі середні показники порівнювалися, припускаючи рівень значущості α = 0,05.

Таблиця 1. Вміст сахарози, α-аміноазоту (N), натрію та калію в 2012-2014 рр.

Спосіб обробки насіння 2012 2013 2014 2012-2014

Вміст сахарози (%)

Непраймоване

Праймоване

Сер. зн-ня

LSD0,05

 

17,6

18,1

17,9

ns

 

18,6

18,4

18,5

ns

 

16,0

16,9

16,5

0,55*

 

17,4

17,8

17,6

0,21*

Вміст α-аміно-N (ммоль/кг)

Непраймоване

Праймоване

Сер. зн-ня

LSD0,05

 

33,5

29,4

31,5

ns

 

11,5

13,8

12,7

ns

 

30,3

28,3

29,3

ns

 

25,1

23,8

24,5

ns

Вміст натрію (ммоль/кг)

Непраймоване

Праймоване

Сер. зн-ня

LSD0,05

 

3,9

3,6

3,8

ns

 

2,2

2,0

2,1

ns

 

2,4

3,0

2,7

ns

 

2,8

2,9

2,9

ns

Вміст калію (ммоль/кг)

Непраймоване

Праймоване

Сер. зн-ня

LSD0,05

 

41,5

39,5

40,5

ns

 

36,1

37,0

36,6

ns

 

37,9

42,0

40,0

ns

 

38,5

39,5

39,0

ns

* Значна середня різниця на рівні α = 0,05; ns — незначна середня різниця на рівні α = 0,05; LSD — мінімальна суттєва різниця.


1892