Вплив стрічкового внесення цинку на врожайність та якість цукрових буряків (частина 1)

 

Вплив внесення азоту (N) на врожайність цукрових буряків залежить від багатьох факторів, включаючи компоненти, що контролюють азотний обмін, такі як цинк (Zn). Для перевірки цієї гіпотези було проведено два польові експерименти на ґрунті з середнім вмістом доступного цинку (Zn). Проводилося глибоке стрічкове внесення компоненту у вигляді суспензії ZnO разом із карбамідно-аміачною сумішшю (КАС) (72 кг/га). Zn вносили наступними дозами: 0; 0,5; 1,0; 1,5 та 2,0 кг/га. Зі збільшенням дози внесеного цинку збільшувалася й урожайність буряків. Значне збільшення урожайності (на 14,5% та на 21,8%) було зафіксовано з внесенням Zn в дозах 1,5 та 2,0 кг/га, відповідно. Найкраща якість коренеплодів, а саме вміст цукру, було виявлено при внесенні 0,5 кг Zn/га. Таким чином, завдяки внесенню цинку в дозі 0,5 кг/га значно збільшився вихід цукру з гектару. Вплив внесення цинку на вміст та поглинання поживних речовин залежав від вегетаційного періоду, досліджуваної частини рослини та внесеного елементу. Досліджений фактор суттєво вплинув на вміст Zn у листках та N у корені буряка. Тільки загальне поглинання Zn, незалежно від сезонного фактору, значно залежало від застосованого способу внесення мінеральних добрив.

За матеріалами статті на тему «Вплив стрічкового внесення цинку на врожайність та якість цукрових буряків, поглинання поживних речовин» («Effect of zinc band application on sugar beet yield, quality and nutrient uptake») П. Барлуга, А. Новацької, Р. Блашика, Кафедри агрохімії та біогеохімії навколишнього середовища, Університету наук про життя, Познань, Польща.

Основні принципи правильного внесення добрив на цукрових буряках стосуються, в основному, вмілого поводження з азотом (N). Це пов'язано з тим, що цей компонент найбільшою мірою контролює швидкість росту та поверхню асиміляції рослин, розподіл асимілятів між листям та коренем, а отже, впливає на урожайність та якість цукрових буряків. Ефективності внесення азоту (N) можна збільшити різними способами. Найважливішими з них є оптимізація всіх неживильних факторів росту; збільшення родючості ґрунту, наприклад рівня рН; використання нових рецептур добрив та способів їх внесення; збалансоване внесення азоту. Остання вимога відноситься до збалансування доз азоту зі сполуками, такими як цинк (Zn), які контролюють азотний обмін. До найважливіших біохімічних та фізіологічних функцій цинку в рослині належать: участь у біосинтезі триптофану — попередника ауксинів; контроль карбоангідрази; активація РНК-полімерази; стабілізація цитоплазматичних мембран; контроль оксидативного стресу за допомогою супероксиддисмутази та підвищення стійкості рослин до дефіциту води.

Щодо мікроелементів, цукровий буряк найбільш чутливий до дефіциту бору, марганцю та міді в ґрунті. Порівняно з цими елементами, буряк досить добре поглинає Zn, тому симптоми його дефіциту не дуже поширені. Тим не менш, в літературі зустрічаються дані, які вказують на те, що це може бути фактором, що обмежує врожайність цукрових буряків, зокрема, на лужних ґрунтах. У країнах помірного кліматичного поясу, окрім рН, дефіцит цинку на цукрових буряках може бути викликаний наступними чинниками: відсутністю органічних добрив; високою частотою вирощування чутливих культур; занадто високим вмістом фосфору (Р). Позакореневе застосування цинку рекомендується у зв’язку зі стійким поглинанням іонів Zn2+ у ґрунті. Однак, ці дані не є переконливими і не завжди підкреслюють цілеспрямованість цього застосування. Більше того, дослідження показують, що використання суміші мікроелементів приносить більше користі, ніж їх поодиноке застосування, включаючи Zn. Окрім розкидного внесення мінеральних добрив у ґрунт, альтернативним варіантом внесення цинку може бути рядковий (припосівний) спосіб.

Метою даного дослідження є визначити вплив глибокого стрічкового внесення цинку (ZnO), в поєднанні з карбамідно-аміачною сумішшю, на врожайність та якість цукрових буряків, а також на вміст та поглинання поживних речовин.

Матеріал та методи

Дослідження проводилося у Західній Польщі, на фермі в місті Ракот. Вплив застосування Zn досліджували при різних дозах його внесення: 0; 0,5; 1,0; 1,5 та 2,0 кг Zn/га. Експеримент проводився два роки поспіль на чотирьох хаотично розташованих ділянках площею 54 м2. Цинк застосовувався у формі ZnO. Внесення цинку застосовувалося одночасно з глибоким стрічковим внесенням карбамідно-аміачної суміші (КАС, 28-0-0). Норма КАС становила 72 кг N/га, а добриво з додаванням суспензії ZnO вносилося на відстані 6 см від насіннєвого ряду на глибину посіву. Калійне добриво вносилося під час передпосівного обробітку ґрунту восени в дозі 133 кг K/га.

Середній річний рівень опадів у районі проведення дослідження складав близько 550 мм. Під час досліджень річний рівень опадів склав 458 мм (перший рік) та 581 мм (наступного року). Слід зазначити, що за два ключові місяці для розвитку цукрових буряків (липень та серпень) випало 102 мм (перший рік) та 146 мм (другий рік) опадів. Потреби у воді листя цукрових буряків протягом обох місяців складали приблизно 180 мм. Середня річна температура склала 9,3 °C (першого року) та 9,1 °C (наступного року).

Відповідно до Світової довідкової бази ґрунтових ресурсів (WRB), ґрунти класифікувалися як Лювісолі. Для них характерними є легкі суглинкові текстури. Реакція ґрунту (pH) в орному шарі становила 6,7–6,8 у суспензії 1 моль/л KCl. У перший рік досліджень ґрунт характеризувався дуже високою концентрацією фосфору (139 мг P/кг) та помірним вмістом калію (106 мг K/кг). Через рік вміст фосфору та калію  був дуже високим (111 мг P/кг та 196 мг K/кг). Доступні для рослини Р і К визначалися за допомогою методу DL (метод Шелла). Вміст цинку в ґрунті був на середньому рівні і становив 12,3 та 8,0 мг/кг (1 моль/л HCl, метод Ринькиса).

У якості культури-попередника цукрових буряків сіяли ярий ячмінь. Посівна проводилася у перший рік 8 квітня та 4 квітня наступного року. Було проведено традиційний захист рослин. Цукрові буряки збиралися вручну на стадії технологічної зрілості (49 BBCH) з площі 14,4 м2. Оцінка якісних параметрів цукрових буряків (BY) проводилася за допомогою автоматичного аналізатора Venema IIIG. Вихід білого цукру (WSY) розраховувався за формулою Брунсвіка.

SML = 0.12 (Kq + Naq) + 0.24 AmN + 1.08

WSC = SC – SML

WSY = (BY × WSC)/100

Де: SML — стандартні втрати меляси (%); Kq + Naq — сума калію та натрію (ммоль/100 г); AmNα-аміно-N (ммоль/100 г); SC — вміст цукру (%); BY — урожайність буряків (т/га); WSC — вміст білого цукру (%); WSY — вихід білого цукру (т/га).

Вміст цукру в свіжих коренях визначався за допомогою поляриметрії, Kq і Naq — за допомогою фотометрії полум’я, а вміст AmN аналізували методом флуорометричного ортофталальдегіду (OPA).

Загальний вміст N визначався методом К'єльдаля. Для визначення вмісту інших компонентів відібрані зразки рослин мінералізували (550 °C), а потім розчиняли в розчині HNO3. Катіони визначалися за допомогою атомно-абсорбційної спектрофотометрії, а фосфор — використовуючи колориметричний метод із ванадатом молібдату амонію. Вплив окремих факторів (рік, внесення добрив) та взаємодія між ними оцінювалися за допомогою двохфакторного дисперсійного аналізу. Різниця між середніми значеннями визначалася методом Тьюкі, де рівень достовірності становив α = 0,05. Для статистичного аналізу було використано програмне забезпечення STATISTICA 10 (StatSoft, Inc., Талса, США).

Результати та обговорення

Вегетаційний період та внесення цинку стали основними чинниками, що значно впливали на врожайність цукрових буряків (BY). При цьому, не було відмічено значної взаємозалежності між цими факторами. Зі збільшенням дози внесення цинку збільшувалася й урожайність буряків. Як у перший, так і в другий рік досліджень, найвищий рівень урожайності було отримано при внесенні 2,0 кг Zn/га. У середньому, за два роки досліджень значне збільшення урожайності спостерігалося завдяки внесенню 1,5 та 2,0 кг Zn/га (Таблиця 1). Оптимальна норма Zn, який вноситься традиційним методом у формі ZnSO4, складає приблизно 8-16 кг Zn/га. Залежно від рівня рН ґрунту, ця доза дозволяє збільшити урожайність цукрових буряків на 3-10%. Необхідно відзначити, що дворазове застосування позакореневого підживлення цинком (Zn) збільшує показник урожайності лише на 3,8%. Позакореневе підживлення Zn збільшує площу поверхні листя цукрових буряків, а також вміст хлорофілу та каротиноїдів. За словами відомих дослідників, стрічкове внесення Zn є ефективнішим, на відміну від позакореневого підживлення. Цей спосіб дозволяє збільшити урожайність буряків на 11%, використовуючи лише 2,3 кг Zn/га. У свою чергу, можна зробити висновок, що позакореневе підживлення цинком кукурудзи краще, ніж його внесення у ґрунт. Однак під час дослідження цинк вносили в ґрунт традиційним способом, тобто на поверхню ґрунту. У перший рік досліджень максимальне збільшення урожайності склало 13,%, а наступного року — 30,9%. Вміст цинку в аналізованих пробах ґрунту знаходився в оптимальному діапазоні. Тим не менш, більший приріст урожайності під впливом цинку було досягнуто на ґрунті з біднішим вмістом Zn. pH досліджуваних ґрунтів був близьким до нейтрального, а значить, активність іонів Zn2+ була нижчою, ніж у кислому рН. Крім того, ґрунт характеризувався дуже високою концентрацією фосфору, що безпосередньо знижує доступний рослині вміст Zn. Більше того, в проведеному експерименті не застосовувалося органічне добриво. Це також пояснює високу ефективність збільшення урожайності за допомогою глибокого стрічкового внесення цинку. Нам думку деяких вчених, хороша забезпеченість цинком цукрових буряків на початку вегетаційного періоду забезпечує швидкий ріст буряків. Це можна пояснити збільшенням концентрації індол-3-оцтової-кислоти та ендогенного гібереліну в коренях рослин, удобрених цинком. Швидше змикання рядів означає не тільки більшу площу асиміляції, але  й більш ефективне поглинання води та N з ґрунту.

На відміну від урожайності, вегетаційний період помітно впливав на розвиток листя (LY). Під час внесення цинку спостерігалася тенденція сповільнення розвитку листя. У результаті, зі збільшенням дози внесення Zn середнє значення коефіцієнта листової поверхні зменшилося (Таблиця 1). Отриманий результат доводить, що цей елемент сприятливо впливав на розподіл асимілятів та процес дозрівання рослин.

Таблиця 1. Вплив глибокого стрічкового внесення цинку на урожайність буряків, розвиток листя та коефіцієнт листової поверхні

     Норма Zn     (кг/га)

Урожайність буряків (т/га) Розвиток листя (т/га) Коефіцієнт листової поверхні
1-ий рік 2-ий рік Середнє значення 1-ий рік 2-ий рік Середнє значення 1-ий рік 2-ий рік Середнє значення
0 57,1 55,6 56,4a 23,5 37,4 30,5 0,41 0,67 0,54a
1,5 60,1 61,4 60,7ab 20,7 32,7 26,7 0,34 0,53 0,44ab
1,0 60,5 63,2 61,9ab 20,9 33,6 27,3 0,35 0,53 0,44ab
1,5 63,0 66,3 64,6bc 20,8 34,7 27,8 0,33 0,52 0,43ab
2,0 64,5 72,8 68,7c 24,6 31,7 28,2 0,38 0,44 0,41b
Середнє значення 61,0 63,9 62,5 22,1 34,0 28,1 0,36 0,53 0,45

Внесення цинку мало суттєвий вплив на якість цукрових буряків. Кожного року спостерігалася тенденція збільшення вмісту цукру (SC) під впливом внесення цинку в дозі 0,5 кг/га. Більші оптимального рівня дози цинку зменшили вміст цукру, що можна пояснити ефектом розбавлення. По відношенню до AmN та Kq, вплив цинку залежав від сезонного фактору (Таблиця 2). За літературними даними, позакореневе підживлення Zn може покращити якість коренеплодів за рахунок збільшення вмісту цукру (приблизно на 0,99%) та зниження концентрації Kq, Naq та AmN. За даними даної статті, застосування цинку також викликало скорочення втрат меляси до 3,66-3,55% і одночасно збільшило вміст білого цукру (на 15,57% → 16,66%). Однак вчені дійшли висновку, що комбіноване застосування чотирьох мікроелементів (B + Mn + Zn + Fe) забезпечує кращу якість буряків, ніж застосування лише одного Zn. У даному дослідженні за значеннями SML та WSC показник оптимальної норми цинку становив 0,5 кг/га. Цей показник кожного року збільшував рівень урожайності буряків. У результаті, середні значення вмісту білого цукру збільшилися залежно від норми внесеного цинку від 17,8-28,9% (Таблиця 2).

Таблиця 2. Вплив глибокого стрічкового внесення цинку на якість буряків та вихід білого цукру

        Норма Zn       (кг/га) Вміст цукру  (%) AmN Kq Naq SML WSC

        WSY         (т/га)

(ммоль/100 г) (%)
Перший рік

0

0,5

1,0

1,5

2,0

18,5

19,7

19,8

19,3

19,3

2,11

1,56

1,64

1,65

1,91

3,94

3,68

3,69

3,75

3,67

0,52

0,47

0,47

0,48

0,53

2,12

1,95

1,97

1,98

2,04

16,3

17,8

17,9

17,4

17,3

9,3

10,7

10,8

10,9

11,2
Другий рік

0

0,5

1,0

1,5

2,0

18,9

20,3

19,6

19,8

19,5

1,74c

1,73bc

1,36ab

1,33ab

1,06a

4,98b

4,39ab

4,05ab

3,99ab

3,75a

0,42

0,39

0,39

0,34

0,34

2,15

2,07

1,94

1.92

1,83

16,8

18,3

17,6

17,9

17,6

9,4

11,2

11,1

11,9

12,8
Середнє значення

0

0,5

1,0

1,5

2,0

18,7a

20,0b

19,7ab

19,6ab

19,4ab

1,93

1,65

1,50

1,49

1,48

4,46b

4,03ab

3,87a

3,87a

3,71a

0,47

0,43

0,43

0,41

0,43

2,13b

2,01ab

1,96a

1,95a

1,93a

16,6a

18,0b

17,7ab

17,6ab

17,5ab

9,3a

10,9b

11,0b

11,4b

12,0b

*AmN — α-аміно-N; Kq — калій; Naq — натрій; WSC — вміст білого цукру; SML — стандартні втрати меляси; WSY — вихід білого цукру.


1380