Агробиологические особенности сортов картофеля и их пригодность к возделыванию, хранению и переработке

АГРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ И ИХ ПРИГОДНОСТЬ К ВОЗДЕЛЫВАНИЮ, ХРАНЕНИЮ И ПЕРЕРАБОТКЕ

Э.В. Засорина, доктор сельскохозяйственных наук, доцент, профессор кафедры растениеводства Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова

Картофель - широко распространенная сельскохозяйственная культура, занимающая по значимости четвертое место в мире среди продуктов питания после пшеницы, кукурузы и риса. Клубни картофеля содержат белок высокого качества, углеводы, витамины, незаменимые аминокислоты. В России его справедливо называют «вторым хлебом». Потребление его на душу населения - одно из самых высоких в мире - 120 кг.

Общая площадь картофеля в мировом земледелии составляет 18 млн. га с валовым сбором 265 млн. т. На долю России приходится 13 % мирового сбора картофеля (Анисимов Б.В., 2004). В Курской области картофель возделывается на площади 84 тыс. га. Валовой сбор в среднем за 5 лет (1998-2002) - 927,5 тыс.т. при средней урожайности 7,5 - 14,5 т/га. Практически повсеместно производство картофеля концентрируется в частном секторе - преимущественно в личных подсобных хозяйствах, которые стали основными производителями товарной продукции. В результате постоянного сокращения посевных площадей доля валовых сборов картофеля крупных сельскохозяйственных предприятий в России уменьшилась с 34 % (1990 г.) до 7,3 % (1999 г.), крестьянских (фермерских) хозяйств осталась на уровне 1 %, а ЛПХ населения увеличилась до 91,7 % (Анисимов Б.В., 2000). В Центральном Черноземье доля личных подсобных хозяйств населения в посадках картофеля увеличилась с 89,8 % у до

99.1 % (Федотов В.А., Бутов А.В., Гончаров С.В., 2005). В Курской области она составила

99,7 %.

Одной из важнейших особенностей картофелеводства является не изученность агробиологических свойств современных сортов и их реакции на биологические и технологические приемы возделывания картофеля, направленные на повышение урожайности, качества продукции, условий хранения и переработки. Актуально также применение высокоэффективных препаратов, способных влиять на продукционный процесс, обеспечивая высокий уровень рентабельности и защитные функции картофеля.

Для создания и поддержания достаточных ресурсов картофеля, необходимо более эффективно использовать потенциал всех хозяйств, включая крестьянские (фермерские) и личные подсобные хозяйства и применять агрокомплекс технологических и биологических мероприятий. Разработка приемов должна носить многокритериальный характер и тесно увязываться с происходящими изменениями в производстве. По мнению ряда авторов (Анисимов Б.В., 2000, 2004; Постников А.Н., Постников Д.А., 2002; Федотов В.А., Бутов А.В., Гончаров С.В., 2005), ранее разработанные системы земледелия, обработки почвы, технологии возделывания и защиты растений подлежат тщательному пересмотру с целью повышения их экологической безопасности и рентабельности. Прогрессивная технология малоэффекгивна, если игнорируются потенциальные возможности сорта. Резкое отставание уровня технологии от уровня урожайности сортов - одна из главных причин медленного роста урожайности и недостаточного сырьевого обеспечения перерабатывающих отраслей.

Увеличение производства картофеля возможно только при комплексном дифференциальном, системном подходе к решению проблемы с учетом зонального фактора, уровня развития производства и научно-технического прогресса, организационно - экономических и социальных условий.

Основные исследования проводились нами в 1991-2005 гг. на опытных полях кафедры растениеводства Курской государственной сельскохозяйственной академии (АО «Экосфера»), ООО «Элита» Поныровского района и ЛПХ «Елизарово» Фатежского района Курской области.

На опытном поле КГСХА (темно - серая лесная почва) обеспеченность подвижными формами фосфора средняя (90-104 мг/кг почвы), калия низкая (83-88 мг/кг), азота - средняя (120 - 130 мг/кг почвы). На опытных участках Поныровского и Фатежского районов (чернозем выщелоченный) соответственно подвижными формами фосфора средняя (116-124 мг/кг), калия средняя (126-130 мг/кг), азота

повышенная (128-156 мг/кг почвы). Обеспеченность гумусом 3,3 - 5,2 %. Реакция солевой вытяжки 5,2-6,3 - слабокислая, что благоприятно для возделывания картофеля.

Избыточно увлажненными годами были 1991, 1997 и 2000 (ГТК 1,9-3,3), наиболее благоприятными - 1993, 1998, 2001 и 2003 годы. Для них характерны значения ГТК в пределах 1,3-1,6 во все периоды развития. 1999 год характеризовался как засушливый (ГТК - 0,7). Слабо засушливыми были 1994 и 2002, а средними по ГТК и урожайности картофеля -1992,1995,1996 и 2005 годы.

При проведении опытов применялись лабораторные, полевые и производственные методы исследований. Картофель размещался после озимой пшеницы. Площадь посадочной делянки в опытах составляла 100 м 2 (4 х 25), учетной - 80 м 2 . Повторность трехкратная. Общая площадь под опытами около 6 га. Агротехника возделывания картофеля общепринятая для Центрального Черноземья. Под картофель вносили 20 т/га навоза (осенью под зяблевую вспашку); 3,5 ц/га нитроаммофоски (весной под культивацию). Глубина заделки семенных клубней 6-8 см. Посадку проводили в третью декаду апреля или первую декаду мая, а уборку в последнюю декаду августа или первую декаду сентября.

За период проведения опытов осуществлялись следующие сопутствующие наблюдения: фенологические наблюдения за развитием картофеля проводились по методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. Коэффициент размножения по массе рассчитывался как отношение массы клубневого гнезда к массе посадочного клубня (65 г -средняя фракция 50-80 г). Коэффициент размножения по клубням равен числу клубней в клубневом гнезде за минусом мелких нетоварных клубней. Товарность клубней выражалась процентным содержанием числа крупных и средних клубней в клубневом гнезде куста (для округло-овальных клубней в диаметре боле 35 мм. а для удлиненных клубней более 25 мм по наименьшему диаметру). Определение площади листьев проводилось «палеточным» способом, установление чистой продуктивности фотосинтеза по А.А. Пичипоровичу. Крахмал определялся на рефрактометре, редуцирующие сахара в лаборатории Курской биофабрики, нитраты - потенциометрическим способом на ионометре ЭВ-74.

Пами были изучены параметры вегетативной массы, структуры урожая, урожайные, товарные и технологические качества 85 сортов. Среди них: 39 сортов раннеспелых, 19 среднераннеспелых, 15 среднеспелых, 7 среднепозднеспелых и 5 позднеспелых сортов. Из изученных сортов 41 внесен в государственный реестр по 1ДЧР (5 регион), 17 сортов не районировано, но возделывается, 15 перспективных, 12 народной селекции; 37 отечественной и 48 сортов зарубежной селекции (из них 19 - ближнего зарубежья).

В наших исследованиях средние, срсдне-поздние и поздние сорта, обладая мощным фо-тосинтетическим потенциалом (ФПГІ) листового аппарата (2,6-3,9 млн. м2сутки на темно -серой лесной почве и 5,0-8,1 млн. м2сугки на черноземе выщелоченном), дали меньший урожай клубней по сравнению с ранними и среднеранними сортами (табл. 1) из-за затемнения нижних ярусов листьев. Самые высокие значения чистой продуктивности фотосинтеза (ЧИФ) отмечены для ранних (4,0 - 4,4 г/м сутки) и среднеранних (2,7 - 4,2 г/ м 2сутки) сортов картофеля. Причем ЧПФ на темно - серой лесной почве выше, чем на черноземе выщелоченном.

1. Показатели фотосинтетической деятельности посева и урожайности сортов картофеля

Г руппы спелости сортов ФПП млн. м2/га сутки ЧПФ. г/м2 сумки Урожайность сортов, т/га

среднее по 85 сортам отечест- венные сорта зару- бежные сорта мест- ные copra

Темно - се рая лесная почва

Раннеспе- лые 1,3 4.4 24,3 25,2 24.9 17,0

Средне- раннис 1,9 4.2 22.8 23,0 22,3 14,6

Среднеспе- лые 2,6 4,1 19,3 23.9 22.4 17.9

Средне- поздние 3,2 3,9 16,5 20,0 17,1 9.6

Позднеспе- лые 3.9 3,6 16,4 17,3 10.9 10.7

Чернозем выщелоченный

Раннеспе- лые 2,2 4,0 29,7 33.4 30.8 18.3

Средне- ранние 3.5 2.7 29,2 30.1 28,1 19,9

Среднеспе- лые 5,0 2,5 25,9 29,7 27.6 25,3

Средне- поздние 6,2 2,3 22,0 24.6 20,3 11.5

Позднеспе- лые 8.1 1,9 22,8 25,5 13,0 11.4

Следует отметить, что урожайность всех сортов в среднем за 15 лет исследования на черноземе выщелоченном (22,0 - 29,7 т/га) вы-

ше, чем на темно - серой лесной почве (16,5 -24,3 т/га). По группам спелости наиболее урожайны ранние (24,3 - 29,7 т/га) и среднераннеспелые (22,8 - 29,3 т/га) сорта. Лучшие результаты показали селекционные отечественные сорта - 17,3 - 33,4 т/га против 10,9 -

30,8 т/га по иностранным сортам.

Самые низкие результаты получены в 1999 году (засушливый и неблагоприятный для развития картофеля). Наиболее значительные урожаи отмечены в благоприятные годы: 1993, 1996, 2000, 2003 и 2005.

Максимальные результаты по урожайности отмечены среди раннеспелых сортов: Беллароза (45,0 т/га), Ароза (43,2 т/га), Загадка Питера (43,5 т/га), Розалинд (42,3 т/га), Юбилей Жукова (41,4 т/га), Снегирь (41,9 т/га), Розара (39,7 т/га), Планта (36,0 т/га), Красноярский ранний (37,6 т/га). Из средне-раннеспелых сортов следует выделить: Ромула (48,0 т/га), Русалка (40,7 т/га), Памир (37,0 т/га), Чародей (35,0 т/га). Хорошие результаты показали: из среднеспелых - Луговской (35,9 т/га), Лена (35,0 т/га), Дымок (34,1 т/га), Сокольский (29,1 т/га); из средне-позднеспелых - Симфония (26,0 т/га), Астерикс (23,5 т/га), а из позднеспелых сортов

- Ласунак (34,1 т/га) и Богатырь (24,5 т/га).

Независимо от погодных условий, почвенной разности в Центральном Черноземье тенденция преобладания урожая ранних и среднеранних сортов над средними, среднепоздними и поздними сортами сохраняется.

Коэффициент размножения по клубням (табл.2) выше у позднеспелых, среднепозднеспелых и средних сортов, чем раннеспелых и средне-раннеспелых (8,0 - 10,9 против 7,3

- 9,3). Это связано с накоплением во время вегетации числа клубней в клубневом гнезде. Для раннеспелых и средне-раннеспелых сортов число клубней под кустом практически не меняется, а только растет их масса.

Коэффициент по массе клубневого гнезда имеет обратную тенденцию. Он наибольший у раннеспелых и средне-раннеспелых сортов и уменьшается в группах среднеспелых, среднепозднеспелых и позднеспелых сортов (7,8 -

10,2 против 7,3 - 10,0).

Наибольшей товарностью отличаются раннеспелые (77-83 %) и средне-раннеспслые (77-82 %) сорта, а наименьшей - позднеспелые сорта (74 - 75 %), что связано, прежде всего, с ростом мелких клубней под кустом к концу вегетации.

2. Товарные и технологические качества сортов картофеля

Группа спелости Товар- ность, % Коэффициент размножения по клубням | массе Содержание крахмала, % Выход крах- мала. т/га Нитра- ты, мг/кг N0,

Темно серая лесная почва

Ранне- спелые 77,1 7,3 8,3 15,3 3,7 62,8

Средне- раннеспе- лые 76,5 7.8 7,8 15,8 3,6 59.9

Средне- спелые 74,1 8,0 7,4 16,9 3,3 47,4

Средне- позднес- пелые 73,8 8,5 7,3 17,7 2.9 47,3

Позднес- пелые 73,6 8,9 8,4 19,2 3,2 45.1

Чернозем выщелоченный

Ранне- спелые 82,5 8,8 ю, 2 15,9 4,7 58.9

Средне- раннсспс- лые 81,5 9,3 ю, 0 16,7 4,9 57,4

Средне- спелые 79,4 9,5 ю, 0 17,8 4,6 45,1

Средне- позднес- пелые 78,4 10,1 9,7 18,9 4,2 45,0

Позднес- пелые 75,3 10,9 П, 8 21.3 4.9 43,1

Максимальное накопление крахмала в клубнях отмечено на черноземе выщелоченном (15,9-21,3 % против 15,3 - 19,2 % в клубнях на темно - серой лесной почве). По группам спелости выше показатели у поздних сортов (19,2-21,3 %), затем среднепоздних (17,7- 18,9 %), среднеспелых (16,9 - 17,8 %), среднсранних (15,8 - 16,7 %) и ранних (15,3 - 15,9 %). Наиболее крахмалистыми являются следующие сорта: Ласунак (20,9 %), Аспия (20,1%), Осень (17,4 %), Бородянский розовый (16,9 %) и Зарево (16,8%).

Для технологии переработки наибольшее значение имеет крупнозернистый картофельный крахмал. Он легко отделяется, быстро осаждается и имеет прекрасный блеск (люстр), а также легче осахаривается. Крупные крахмалистые зерна имеют сорта Розара, Приор, Зарево, Аспия и Ласунак При достаточной влаго-обеспеченности растений в период клубнеобра-зования накапливается крахмал с зернами повышенной крупности. Условия возделывания в значительной мерс влияют не только на содержание крахмала, но и могут изменять характерное для сорта количество редуцирующих сахаров. Содержание их, прежде всего, зависит от степени зрелости клубней. К моменту уборки

доля крахмала возрастает, а редуцирующих сахаров снижается. На темно - серых лесных почвах с тяжелосуглинистым характером, склонных к заиливанию и образованию почвенной корки, процесс и темп крахмалообразо-вания снижается, а отсюда ниже выход крахмала (29,3 - 37,1 ц/га против 41,7 - 48,8 ц/га на черноземе выщелоченном). Максимальный выход крахмала отмечен для ранних и среднеранних сортов (за счет высокого урожая), а также для поздних сортов (за счет высокого содержания крахмала в клубнях). В исследованных сортах картофеля содержится 13- 18 % крахмала и 0,6 - 1,2 % редуцирующих сахаров в расчете на сухое вещество.

В условиях пониженных температур в клубнях происходит распад крахмала и накопление сахаров. Накопление сахаров является следствием трех реакций: распада крахмала до сахаров, ресинтез крахмала из сахаров, окисление сахаров в процессе дыхания. Скорость всех трех реакций при пониженной температуре хранения снижается, а при повышенной - увеличивается, но скорость торможения или ускорения у каждой реакции своя. При понижении температуры сильнее всего подавляется ресинтез крахмала. В результате в условиях хранения при пониженной температуре в клубнях происходит накопление сахара.

Во время хранения при низких температурах в наших исследованиях происходило снижение крахмала до 8-15 % (через 16 недель) и до 6-12 % (через 30 недель). Соответственно шло накопление редуцирующих сахаров до 1,04 - 3,82 % (через 16 недель) и до 3,82 - 7,54 % (через 30 недель). 11ри повышенной температуре хранения преобладает ресинтез крахмала, меньше накапливается редуцирующих сахаров и картофель более длительное время пригоден к переработке. В условиях хранения ингибиторы нами не применялись. В результате произошло резкое падение содержания крахмала и накопление редуцирующих сахаров, что было связано с переходом крахмала в сахар и расходом его на прорастание и развитие ростков клубней картофеля.

О кулинарных качествах картофеля принято судить на основании его текстуры, окраски мякоти после кулинарной обработки, вкуса, запаха. Европейской ассоциацией по изучению картофеля создана система оценки признаков столовою картофеля. Выделены 4 основных типа: тип А - винегретный (салатный) со связной мякотью, тип В - пригодный для чипсов, тип С -

мучнистый, пригодный на пюре, тип Д - сильно разваривающийся - для приготовления спирта. Мы провели оценку качества клубней раннеспелых сортов картофеля после варки и жарки. Сорта Жуковский ранний и Розара отнесены нами к группе А, сорт Красноярский ранний к группе С, а Латона, Планта и Зикура к группе

В.

Хранение картофеля существенно повлияло на качество клубней. После 30 недельного хранения при низкой температуре снизили свои свойства Жуковский ранний и Розара. Хранение при высокой температуре без ингибиторов роста еще более ухудшило свойства картофеля. Из всех сортов только Планта и Латона были пригодны на чипсы, а остальные сорта только на салаты. Причем после варки многие сорта характеризовались потемнением мякоти. Это объясняется ферментативным окислением полифенолов и взаимодействием железа с хпоро-геновой кислотой. Появление темной окраски у чипсов было вызвано реакцией между сахарами и аминокислотами с образованием меланоиди-нов. Они же придавали чипсам горький вкус.

Следовательно, режим хранения картофеля и его длительность должны обязательно учитываться при переработке сортов картофеля.

Экологическая оценка показала, что содержание нитратов в клубнях на момент уборки не превышало допустимых концентраций (45 -63 мг/кг на темно - серой лесной почве и 43-59 мг/кг на черноземе выщелоченном). Низкое содержание нитратов в условиях Центрального Черноземья связано с высокой солнечной инсоляцией, которая способствует интенсивному фотосинтезу и накоплению углеводов.

С целью определения закономерности каждого фактора (урожайные, товарные и технологические) в формировании урожая картофеля определенной группы спелости выведены коэффициенты парной корреляции.

Наиболее тесная связь отмечена для числа стеблей и облиственности (К = 0,817- 0,861), облиственности и массы сырой ботвы (К =

0,388 - 0,468).Математические зависимости, апроксимированные уравнениями множественной регрессии, получены нами для сортов всех групп спелости:

1. Для раннеспелых сортов:

У = 233,26 + 5,83Х, + 2,14 Х2- 0,09 Х3 + 1,74 Х4 - 82,06 Х5,

Р= 2,001

2. Для средне-раннеспелых сортов:

У = 162,45 + 4,0 IX, - 3,39Х2 + 0,05Х3 -2,9 8Х4 + 132,93Х5,

Р= 6,595

3. Для среднеспелых, средне-

позднеспелых и позднеспелых сортов:

У = - 62,49 + 3,05Х, + 1,42Х2 - 0,1 Х3 + 0,84X4- 1 1,99X5,

Р= 1,401;

г де У - урожайность, ц/га;

X) - высота стеблей, см;

Х2 - облиственность, шт. /куст;

Х3- масса сырой ботвы, г.

Х4 — площадь среднего листа, см2;

Х5-ФПП, млн. м 2/га, сутки.

Данные уравнения подтверждают, что показатели вегетативной массы (за исключением высоты стеблей - сортовой признак) не оказывают большого влияния на формирование урожая сортов всех групп спелости. Значения облиственное! и, массы сырой ботвы и ФГТП могут в равной степени (как положительно, так и отрицательно) влиять на урожайность. Их чрезмерное развитие тормозит формирование урожая.

Иные зависимости парных коэффициентов корреляции и апроксимированных уравнений получены нами для урожайности и структуры урожая.

Очень гесная связь отмечена для урожайности и массы клубней в гнезде (Я= 0,978 -1,000); и коэффициента размножения (И.= -0.967- 1,000).

1. Для раннеспелых сортов:

У = - 57,41 + 8,3 IX, + 0,29 Х2 + 0,75Х3-0,04Х4 +2,5X5,

?= 132,609

2. Для средне-раннеспелых сортов:

У = - 31,01 + 3,95Х, - 1,72Х2 + 0,73Х3 -

0,05Х4+ 132,48X5,

¥= 100,713

3. Для среднеспелых, средне-позднеспелых и позднеспелых сортов:

У = 2,63 - 1,57Х, + 0,4 Х2- 7,78Х3 - 4,05Х4-2,85Х5,

Р=2,125;

Где У - урожайность, ц/га;

Х|- клубней всего, шт.;

Х2 - масса клубней под кустом, г;

Х3 - масса среднего клубня, г; Х4 - товарность, %;

Х5 -коэффициент размножения.

Точность этих уравнений довольно высока (Я2 = 0,96 - 1). Для ранних сортов структура урожая и коэффициент размножения определяют урожайность. Для среднеспелых она может снижаться с формированием незначительного количества клубней с высокой массой и товарностью. Для поздних сортов только масса клубней в клубневом гнезде определяет урожай, а рост коэффициента размножения и числа мелких клубней из-за их позднеспелости и погодных условий снижают урожайность.

В целом следует отметить, что испытанные сорта разных групп спелости в условиях темно

- серых лесных почв и черноземов выщелоченных Центрального Черноземья показали хорошие результаты и могут быть рекомендованы для успешного возделывания и получения хороших стабильных урожаев. Качественные и количественные характеристики клубней свидетельствуют о высоких возможностях использования данных сортов в семеноводстве картофеля.

Литература

1. Анисимов Б.В. Картофелеводство России: производство, рынок, проблемы семеноводства // Совершенствование технологии возделывания картофеля (Всероссийский семинар). - Пенза, 2000, - С.3-12.

2. Анисимов Б.В. Сортовые ресурсы и передовой опыт семеноводства картофеля. М.: ФГНУ «Росинформагротех», - 2004, - 151 с.

3. Постников А.Н., Постников Д.А. Картофель (сорта, болезни, вредители, сорняки и меры борьбы; экологические приемы современного производства). - М.: МСХА, - 2002, -75 с.

4. Федотов В.А., Бутов А.В., Гончаров

С.В. Картофель в черноземной лесостепи. -Воронеж: Изд-во ВГУ, - 2005, - 312 с.