КАРТОФЕЛЬ

Действие удобрений на урожайность и качество семян подсолнечника

Вариант	Урожай семян, Ц/га	Содержание жира, %	Выход жира, ц/га
Без удобрений	20,7	44,8	9,3
60Р	24,2	46,9	11,3
60N60Р	25,3	46,0	11,6
60N60Р20К	27,0	45,4	12,3

 

В этом опыте наиболее оптимально была подобрана доза фосфорного удобрения, при внесении которого повышалась как урожайность, так и масличность семян подсолнечника. От внесения азота несколько повышался сбор семян, но уменьшалось количество жира в семенах, в результате выход жира с единицы площади почти не изменялся. Доза калийного удобрения была недостаточной для обеспечения оптимального уровня питания калием в период налива семян, в результате чего масличность семян снижалась, однако общий выход жира увеличивался вследствие повышения урожая подсолнечника.

При внесении удобрений можно не только повысить накопление жира в семенах, но и улучшить качественный состав масла. В опытах, где проводились наблюдения за изменением состава и качества жира в семенах в зависимости от условий питания растений, выявлена общая закономерность, характерная для всех масличных культур: если в результате действия удобрений (или других факторов) увеличивается накопление в семенах жиров, то оно сопровождается повышением степени непредельности жира, связанного с уменьшением в нём количества насыщенных жирных кислот и кислот с одной двойной связью и возрастанием содержания полиненасыщенных жирных кислот - линолевой и линоленовой.

Ослабление синтеза этих кислот при высоком уровне азотного питания вызвано усилением потребления восстановленных динуклеотидов НАДФ×Н для синтеза азотистых веществ, в результате чего меньше их вкдючается в реакции образования ненасыщенных жирных кислот. Поэтому, правильно регулируя азотное, фосфорное и калийное питание масличных растений, можно создавать оптимальные условия для накопления в семенах высококачественного растительного масла.

Хозяйственная ценность картофеля определяется довольно высо­ким содержанием в его клубнях крахмала, белков, аскорбиновой кислоты и других веществ. На кулинарные свойства картофеля также очень сильное влияние оказывают сахара и небелковые азотистые ве­щества. В связи с тем, что картофель даёт высокий выход полезных веществ с 1 га, эта культура является важным источником возобнов­ляемых природных ресурсов, используемых в качестве сырья для пище­вой и биотехнологической промышленности.

Накопление крахмала и других углеводов. В сырых клубнях кар­тофеля содержание крахмала чаще всего составляет 12-18%, и он представлен двумя полисахаридами - амилозой и амилопектином. В среднем на долю амилозы в клубнях картофеля приходится 20-25% об­щего количества крахмала.

Полисахариды крахмала синтезируются в клубнях из углеводов, поступающих по флоэме из надземных органов, и откладываются в клетках запасающей паренхимы в виде крахмальных зёрен, большая часть которых сконцентрирована в камбиальном слое и внешней части сердцевины, значительно меньше их содержится во внутренних слоях сердцевины.

Величина крахмальных зёрен оказывает влияние на кулинарные свойства картофеля. Установлено, что если крахмальные зёрна имеют диаметр менее 20 мкм, то они при варке картофеля сильнее набухают, вызывая разрыв клеточных стенок, в результате клубни приобретают полужидкую консистенцию.

В начале клубнеобразования, когда происходит интенсивное фор­мирование структурных элементов клеток, скорость синтеза крахмала невелика и его содержание в молодых клубнях не превышает 8-10%. Однако в период интенсивного клубнеобразования синтез крахмала заметно усиливается и его концентрация в клубнях возрастает до 15-20% (рис. 60). На завершающих этапах созревания, когда происходит отмира­ние листьев, количество крахмала в клубнях картофеля может пони­жаться вследствие прекращения притока углеводов из надземных орга­нов и их расхода на дыхание.

В зависимости от интенсивности синтеза крахмала изменяется содержание сахаров, в молодых клубнях их концентрация в несколько раз выше, чем в зрелых.

Количество сахаров заметно повышается при хранении клубней, особенно при пониженной температуре, когда процессы образования крахмала ингибируются сильнее, чем его распад, в результате значи­тельная часть крахмала превращается в сахара и клубни приобретают сладкий вкус.

Повышение концентрации сахаров в клубнях картофеля ухудшает их технологические свойства, так как при тепловой обработке клуб­ней сахара взаимодействуют с аминокислота­ми, вследствие чего образуются тёмноокрашенные продукты - меланои­дины, ухудшающие качество получаемых пищевых продуктов. В целях предотвращения повышения концентрации сахаров рекомендуется хране­ние клубней картофеля при температуре не ниже 3-4⁰С. При более высокой температуре усиливается дыхание клубней и жизнедеятель­ность микроорганизмов, что приводит к быстрой порче картофеля.

Для закладки на хранение, а также переработки в различные пи­щевые продукты следует использовать только зрелые клубни, имеющие более низкую концентрацию сахаров.

В полностью вызревших и не подвергнутых хранению клубнях картофеля концентрация сахаров обычно не превышает 0,6-0,9 %, а в процессе хранения может возрастать до 3-4 %. Более половины содержащихся в клубнях сахаров представлены сахарозой.

В кожуре клубней картофеля откладывается много пектиновых веществ и клетчатки. Среднее содержание клетчатки в клубнях составляет около 1 %, пектиновых веществ 0,5-0,7 %. Пектиновые вещества клубней картофеля на 80-90 % представлены протопектинами.

Накопление азотистых веществ. Большая часть азотистых веществ клубней картофеля представлена белками, тогда как на долю небелко­вых форм азота обычно приходится 30-40%. Больше азотистых веществ накапливается в кожуре и сердцевине клубня и значительно меньше в камбиальном слое и периферийной части сердцевины.

Белки клубней на 50-65% состоят из запасных форм - глобули­нов, тогда как альбумины составляют 20-30% и глютелины 15-20% об­щего количества белков. Они довольно хорошо сбалансированы по составу незаменимых аминокислот, вследствие чего имеют высокую би­ологическую ценность (80-85% по сравнению с белками молока или яйца).

Небелковые азотистые вещества клубней картофеля примерно на 90% представлены свободными аминокислотами и их амидами, однако сбалансированность этой фракции по содержанию незаменимых амино­кислот хуже, чем белков. Поэтому в целях улучшения качества клуб­ней при выращивании картофеля желательно добиваться увеличения до­ли белков и снижения концентрации свободных аминокислот, тем бо­лее, что, как указано выше, свободные аминокислоты участвуют в ре­акциях меланоидинообразования, снижающих качество пищевых продук­тов, получаемых при переработке картофеля.

Свободные аминокислоты также могут быть причиной потемнения тканей клубня в результате окисления кислородом воздуха тирозина и фенилаланина под действием фермента тирозиназы. Образующиеся продукты - меланины - представляют со­бой вещества чёрного цвета.

Интенсивность синтеза белков в процессе клубнеобразования постепенно повышается и существенно возрастает на завершающих эта­пах их созревания. Синтезируются белки из аминокислот, поступающих в клетки клубней из корней и листьев растений.

Концентрация в клубнях белков оказывает заметное влияние на формирование кулинарных свойств картофеля, при этом важное значе­ние имеет соотношение белков и крахмала. При чрезмерном повышении белковости клубней они после варки имеют очень вязкую консистен­цию, тогда как при слишком высокой концентрации крахмала клубни при варке растрескиваются. Выяснено, что хорошие кулинарные ка­чества имеет картофель, у которого отношение крахмал/белки нахо­дится в пределах 12-16.

На практике для оценки количества белков и общего содержания азотистых веществ в клубнях картофеля используется показатель - сырой протеин. Среднее содержание сырого протеина в картофеле обычно составляет 1,5-2% сырой массы клубней.

Динамика других соединений. Кроме белков и углеводов пита­тельную и кормовую ценность клубней картофеля определяют также ор­ганические кислоты, липиды, витамины, гликоалкалоиды.

Содержание органических кислот в картофеле достигает 1-1,5% сырой массы клубней, преобладающими являются лимонная и яблочная. В процессе созревания клубней концентрация в них кислот постепенно понижается.

Количество липидов в клубнях в среднем составляет 0,1%, боль­ше их накапливается в перидерме и меньше в сердцевине. В составе липидов ненасыщенные и насыщенные кислоты находятся примерно по­ровну, однако при хранении клубней доля ненасыщенных жирных кислот возрастает, что улучшает биологическую ценность липи­дов. В процессе созревания количество липидов в клубнях почти не изменяется.

Картофель - важный источник аскорбиновой кислоты, содержание которой в зрелых клубнях составляет 15-25 мг%, а в молодых может достигать 40 мг%. В процессе созревания клубней содержание в них аскорбиновой кислоты снижается, увеличивается доля её дегидрофор­мы. Особенно заметно понижается концентрация этого витамина при хранении (за зимний период в 2-3 раза).

Содержание в картофеле других витаминов изменяется меньше и в среднем составляет, мг%: В₁ и В₂ - 0,05-0,1, В₆ - 0,2-0,9, РР - 0.5-1.5, пантотеновой кислоты - 0,2-0,4, К₁- 0,05-0,1, фолиевой кислоты - 0,05-0,1.

Пищевая пригодность клубней картофеля зависит от содержания в них гликоалкалоидов, молекулы которых построены из остатков мо­носахаридов (глюкозы, галактозы, рамнозы) и стероидного алкалоида соланидина (см. стр. …). В зависимости от состава сахаров различают две группы гликоалкалоидов - соланины и чаконины, обладающие токсическим действием на организм человека и животных.

Большая часть гликоалкалоидов локализована в кожуре и значи­тельно меньше их содержится в запасающей ткани. При созревании клубней количество гликоалкалоидов в них понижается в 2-3 раза и в зрелых клубнях не превышает 4-5 мг%. Картофель, содержащий свыше 20 мг% соланинов и чаконинов, не пригоден для употребления в пищу и на корм скоту. Концентрация гликоалкалоидов резко возрастает при позелении клубней.

Влияние внешних условий. В зависимости от условий выращивания содержание крахмала и азотистых веществ в клубнях картофеля может изменяться в 1.5-2 раза. Как уже отмечалось в предшествующих раз­делах, при относительно низкой влажности и высокой температуре в растениях усиливается синтез азотистых веществ и снижается накоп­ление углеводов, что характерно и для картофеля. Однако в таких условиях также возрастает доля крахмала в общем углеводном комп­лексе клубней.

При повышении влажности и снижении среднесуточных температур интенсивность синтеза крахмала в картофеле понижается, а концент­рация сахаров возрастает, уменьшается также содержание сырого протеина и доля белковых веществ. Вместе с тем недостаток влаги в пе­риод клубнеобразования, хотя и повышает накопление в клубнях крах­мала, значительно понижает урожайность картофеля, поэтому общий выход крахмала с 1 га уменьшается. В условиях переувлажнения, как правило, снижается как урожайность картофеля, так и накопление в клубнях крахмала.

Примерно такие же изменения химического состава картофеля наблюдаются под воздействием природно-климатических факторов. В северных и северо-западных регионах, отличающихся повышенной влаж­ностью и более низкими температурами, в клубнях картофеля меньше накапливается крахмала и белков, но возрастает концентрация саха­ров и свободных аминокислот. При продвижении на юг накопление в клубнях крахмала и белков увеличивается вследствие того, что воз­растает интенсивность солнечной радиации, вызывая снижение влаж­ности и повышение среднесуточных температур.

Под воздействием внешних факторов происходят существенные из­менения в углеводном и белковом комплексе картофеля. При снижении влажности и повышении температуры в составе крахмала возрастает доля амилопектина, а в составе белков - глобулинов.

Оптимизация питания. Картофель предъявляет повышенные требо­вания к режиму питания. Для получения высоких урожаев этой культу­ры с оптимальным химическим составом клубней необходимо учитывать ряд особенностей, связанных с действием элементов питания на раз­витие растений и процесс клубнеобразования.

Как установлено, азот стимулирует интенсивный синтез азо­тистых веществ и образование вегетативной массы, однако удлиняет сроки вегетации растений и задерживает образование клубней. При усилении азотного питания в клубнях повышается содержание азотистых веществ и снижается накопление крахмала.

Фосфор ускоряет развитие растений и процесс клубнеобразова­ния, улучшает кулинарные качества картофеля и повышает накопление в клубнях крахмала и аскорбиновой кислоты.

Калий активирует процессы углеводного обмена и превращение сахаров в крахмал, в результате чего в клубнях повышается накопле­ние крахмала. В то же время при внесении хлористых калийных удоб­рений может происходить значительное ухудшение качества клубней, связанное с действием хлора, являющегося активатором гидролити­ческих ферментов, которые катализируют распад крахмала.

23. Влияние различных форм калийных удобрений на урожай

и качество клубней картофеля

Вариант опыта	Урожай, т/га	Крахмал, %	Сбор крахмала, ц/га
Без удобрений	19,6	13,2	25,8
N90P60	21,1	13,3	28,1
N90P60K60 (KCl)	28,4	12,4	35,2
N90P60K60 (K2SO4)	27,7	13,4	37,1
N90P60K60 (30%-ная калийная соль)	26,5	11,6	30,8
N90P60K60 (сильвинит)	25,4	11,8	29,9

 

В опыте Панникова В.Д и Минеева В,Г., проведенном на дерново-подзолистой почве было показано, что увеличение содержания хлора в удобрении несколько снижало урожай клубней картофеля, в результате сбор крахмала с единицы площади понижался на 17-19 % по сравнению с оптимальным вариантом, в котором вносили в качестве удобрения сульфат калия (табл. 23).

Следовательно, при выращивании картофеля в первой половине вегетации в целях усиления ростовых процессов необходимо обеспечи­вать высокий уровень как азотного, так и фосфорно-калийного пита­ния, а в период клубнеобразования уровень азотного питания должен быть существенно снижен.

При культивировании кормового картофеля одной из важных задач является повышение содержания в клубнях белковых веществ, в связи с чем, необходимо усиление режима азотного питания. Наряду с этим в целях повышения содержания белков в клубнях картофеля проводятся молекулярно-биохимические исследования, направленные на изучение генетической системы растений картофеля и выявления возможности регуляторных сдвигов, приводящих к усилению синтеза запасных бел­ков.