Понятие качества продуктов растениеводства очень многообразно. Одно и то же растение, но выращиваемое для разных целей, оценивается по разным биохимическим показателям.
В овощных и плодовых культурах определяют содержание углеводов, витаминов, сухого вещества, жира, органических кислот и др. Кроме биохимических показателей, в отдельных случаях должна проводиться экспертиза на остаточные количества пестицидов, радионуклидов, тяжелых металлов. Все эти показатели могут значительно изменяться от применения удобрений.
Оценка качества растениеводческой продукции прежде всего основывается на органолептических методах. Требования ГОСТа сводятся в основном к товарным свойствам: определяются размер, диаметр, форма, цвет, кислотность, стандартность, вкус и т.д. В то же время возникла новая проблема оценки качества продукции, предназначенной для длительного хранения в свежем виде. Возникают противоречия между производителями, которые заинтересованы в получении возможно большего количества продукции и системой заготовок и сбыта. В частности овощи, выращенные по высокому азотному фону, дают больший урожай, но хуже хранятся.
Человек сознательно вмешивается в естественный круговорот минеральных элементов в ландшафте с целью повысить биологическую продуктивность почв. Это вмешательство в основном ограничивалось внесением в почву основных биогенных элементов: N, Р, К, Са. Казалось бы, никакой опасности эти элементы в себе не таят, так как необходимы для жизнедеятельности. Однако неправильное использование минеральных удобрений обычного состава могут не только повлиять на урожайность и качество растений, но и привести сельскохозяйственных животных, а в отдельных случаях и человека к серьезным заболеваниям.
Как же изменяется качество продукции при внесении отдельных удобрений?
Органические удобрения
Для правильной оценки действия удобрений большое значение имеет структура урожая (соотношение вегетативной и продуктивной частей растений). Уровень и соотношение элементов питания часто имеют определяющее значение для структуры урожая, продуктивности и качества овощных растений. Органические удобрения благоприятно влияют на структуру урожая. В частности, они благоприятно сказываются на соотношении вегетативных и продуктивных органов корнеплодов. Органические удобрения обеспечивают меньшую растрескиваемость кочанов капусты, а в сочетании с минеральными удобрениями повышают плотность ее кочанов.
Значительно повышают органические удобрения урожай огурцов, особенно в северных районах на дерново-подзолистых почах, однако качество плодов при этом несколько снижается по сравнению с применением минеральных удобрений – может снижаться содержание сухого вещества и сахаров. Высокие дозы органических удобрений (свыше 40 т/га навоза) ухудшают засолочные качества огурцов. Применение свежего органического удобрения под морковь увеличивает число уродливых, разветвленных корнеплодов.
Минеральные удобрения
Азотные удобрения. Азот весьма влияет на урожайность культур, качество и структуру урожая. При недостатке в почве азота растения слабо развиваются, имеют небольшую листовую поверхность, что приводит, в частности, к снижению крахмала у картофеля, т.к. с отмиранием листьев замедляется поступление углеводов. Значительное преобладание азота над калием в растении приводит к сильному росту листьев и снижению продуктивной части урожая.
Отдельные культуры особо нуждаются в азотных удобрениях, в частности – капусты. У цветной капусты при недостатке азота образуются мелкие, нестандартные головки. Внесение азота значительно увеличивает как среднюю массу, так и размер головок, что улучшает товарные свойства этой культуры. Однако при внесении повышенных доз азотных удобрений на фоне недостаточного орошения и слабой обеспеченности почвы другими элементами питания могут образовываться рассыпчатые головки. Иногда от избытка азота они «зацветают» и становятся непригодными для реализации.
Качество продукции значительно ухудшается из–за растрескивания кочанов белокочанной капусты и корнеплодов. У поздней капусты растрескивание вызывается избыточным питанием растений азотом и калием. Однако оно может проявляться и в жаркую погоду при обильных осадках или поливе. Важный показатель качества кочанов капусты – их плотность. На этот показатель положительно влияют азотные удобрения в повышенных дозах на фосфорно – калийном фоне. Также положительно влияет на плотность кочанов азотно – калийная комбинация, а фосфорные удобрения не влияют на этот показатель. Избыточное азотное питание капусты ухудшает ее хранение, в частности, кочаны поражаются точечным некрозом.
Применение высоких доз азотных удобрений на богатых азотом пойменных почвах и торфяниках под морковь часто приводит к избыточному разрастанию вегетативной массы. Сердцевина корнеплодов из-за чрезмерного развития клеток ксилемы приобретает рыхлое сложение, а иногда и дуплистость. Также при избытке азота корнеплоды моркови накапливают много небелкового азота, который является благоприятной пищей для грибов и бактерий. Вследствие этого корнеплоды в большей мере подвержены различным заболеваниям. Сохранность их в зимнее время сокращается, они способны к сильному прорастанию. Даже в умеренных дозах азотные удобрения повышают содержание нитратов в корнеплодах моркови, хотя эта культура, как правило, не накапливает чрезмерно высокого количества нитратов. Азотные удобрения снижают содержание сахаров в корнеплодах моркови при уборке на пучковую продукцию как при одностороннем внесении, так и на фосфорно – калийном фоне. В то же время азотные удобрения положительно влияют на синтез каротина, увеличивая его содержание примерно в полтора раза. Лучшие формы азотных удобрений под морковь – сульфат аммония, мочевина и, особенно, мочевино – формальдегидное удобрение (МФУ). Селитры увеличивают содержание нитратов в корнеплодах.
Столовая свекла отличается высоким содержанием сухого вещества и дисахаров, однако избыток азотного питания приводит к снижению содержания этих веществ и увеличению количества нитратов в корнеплодах. Для получения свеклы хорошего качества ее следует возделывать при достаточном уровне азотного питания и повышенном фоне фосфорно – калийных удобрений. Избыток азота снижает лежкость корнеплодов свеклы, равно как и других корнеплодов.
У томатов обильное азотное питание способствует хорошему росту, растения формируют обильный листовой аппарат. Как правило, азотные удобрения улучшают качество плодов томатов – содержание сухого вещества, аскорбиновой кислоты и сахаров. Из форм азотных удобрений под томаты на лугово – черноземной почве лучшей считается сульфат аммония, а на черноземах и пойменных почвах все формы азотных удобрений примерно равноценны. В целом следует отметить, что формы азотных удобрений, несмотря на их некоторое физиологическое различие, практически равноценны как источник минерального питания. Однако при орошении или избыточном увлажнении предпочтительны аммонийные формы азота, а в условиях, когда необходимо быстро обеспечить растения азотной подкормкой, используются селитры.
Следует отметить, что азотные удобрения, как получаемые на основе синтетического аммиака из атмосферного воздуха (аммиачная селитра, мочевина, водный и безводный аммиак) не имеют естественных примесей тяжелых металлов и не могут явиться источником случайного загрязнения почвы и растениеводческой продукции нежелательными элементами. Но в сельское хозяйство поступает сульфат аммония, являющийся побочным продуктом коксохимической промышленности, а также хлористый аммоний, продукт содовой промышленности. Удобрения, являющиеся побочными продуктами других производств, могут иногда содержать различные примеси, в том числе и вредные.
Фосфорные удобрения. Высокие дозы хорошо растворимых фосфорных удобрений способствуют ускорению развития растений и, в противовес азотным удобрениям, сокращают сроки вегетации. Это, видимо, связано не только с огромным значением фосфора как источника энергии, необходимой при синтезе органического вещества, но и примесями естественно — радиоактивных элементов в их составе, которые также влияют на сокращение сроков развития растений.
Большинство фосфорных удобрений в настоящее время получают прямой обработкой фосфатов концентрированными кислотами, поэтому все примеси, которые содержались в сырье, остаются в удобрениях и вместе с ними поступают в почву. Этими примесями могут являться фтор, стронций, уран, радий, торий, кадмий. Все эти примеси при внесении фосфорных удобрений в почву поглощаются растениями и включаются в пищевые цепочки. С другой стороны, установлена и положительная роль фосфора при загрязнении растений свинцом. Очевидно это связано с тем, что в почве образуются труднорастворимые соединения ортофосфорной кислоты со свинцом, который тем самым становится менее подвижным.
Фосфорные удобрения, как и азотные, повышают урожайность капусты и по – разному влияют на качество ее кочанов. В большинстве случаев фосфорные удобрения повышают содержание сухого вещества, сахаров и аскорбиновой кислоты. На накопление каротина в моркови фосфорные удобрения влияют меньше, чем азотные удобрения.
Очень чувствительны к недостатку фосфора томаты, особенно в первый период развития. Низкий уровень фосфора в почве в период всходов снижает содержание сахаров, сухого вещества и не может в полной мере быть компенсирован последующим внесением фосфорных удобрений.
Калийные удобрения. Трудно переоценить значение для растений калия. Это один из основных элементов питания, существенно влияющий на углеводный и белковый обмен и другие физиологические процессы. В частности, он необходим для образования клубней картофеля и играет большую роль в передвижении крахмала из листьев в растущие клубни.
Серьезным фактором, снижающим качество сырого и вареного картофеля, является потемнение мякоти. Одной из причин потемнения считают наличие свободного тирозина. Установлено, что содержание свободного тирозина в клубнях возрастает при возделывании картофеля на почвах с низким содержанием подвижного калия. Так, картофель, возделываемый на торфянистых почвах, темнеет более интенсивно, чем при выращивании на минеральной почве. Повышенные дозы калийных удобрений на торфяниках снижают интенсивность потемнения клубней.
При недостатке калия в почве значительно ухудшались физические свойства и товарность томатов – почти в два раза увеличивается число плодов с трещинами, окраска плодов становится неравномерной. Значение калия особенно возрастает при применении высоких доз азотных удобрений – он нейтрализует отрицательное действие азота на накопление сахаров и других углеводов. Есть предположение, что особое значение калия в обмене веществ связано с его природной радиоактивностью.
Для сибирских условий большое значение имеет способность калия придавать растениям устойчивость к заморозкам. Обычно надземная часть картофеля (стебель и листья) погибает при заморозках -1,-30 С, которые нередко бывают уже в августе, в то время как после первого заморозка может продолжительное время сохраняться хорошая погода. Поэтому предотвращение полной или частичной гибели ботвы картофеля от первых осенних заморозков путем внесения калийных удобрений имеет большое значение в повышении урожайности и качества клубней. Эта способность калийных удобрений придавать растениям некоторую устойчивость к заморозками важна и при выращивании других овощных культур. А внесение калия под плодовые и ягодные культуры способствуют их морозостойкости.
Агрономическая ценность калийных удобрений и влияние их на качество сельскохозяйственной продукции зависит от анионного состава солей. Наиболее ценными являются сульфат, карбонат и нитрат калия, однако самым дешевым и распространенным является хлористый калий. Хлор, входящий в состав КСl, подавляет синтез крахмала в картофеле, отрицательно сказывается на фиксации азота из атмосферы.
Калийные удобрения, получаемые путем флотации, часто имеют многочисленные примеси – натрия, рубидия, лития, иногда – тория. Особо следует обращать внимание на выбор форм калийных удобрений в случае, когда на качество продукции обращают особое внимание (детское, диетическое питание).
Для регулирования химического состава растений на практике можно успешно использовать явления антагонизма и синергизма ионов. Это следует учитывать при использовании удобрений под ту или иную культуру. В частности, при внесении азота в аммонийной форме затрудняется использование калия растениями, (аммоний выступает антагонистом калия). Поэтому для высокого качества овощей при использовании аммонийных удобрений следует дополнительно калийные удобрения, даже если этого элемента в почве содержится достаточное количество. Можно снижать содержание нитратов, применяя хлорсодержащие удобрения и наоборот.
Микроэлементы. Качество овощной продукции зависит и от микроэлементов. Очень многие микроэлементы поступают с растениями, что имеет огромное значение для человека. Они активно участвуют в жизненных процессах организма – это йод, бор, железо, магний, марганец, медь и др. Многие патологические изменения в организме человека и животных связаны с недостатком или избытком микроэлементов.
Под влиянием отдельных микроэлементов усиливается фотосинтез и цветение капусты, ускоряется созревание ее кочанов, что способствует росту урожайности этой культуры, повышению содержания сухого вещества, суммы сахаров, белка и витамина С. В опытах на лугово-черноземных почвах содержание сахаров в кочанах капусты наиболее сильно повышалось под влиянием молибдена, а содержание витамина С – под влиянием цинка.
Применение микроэлементов при выращивании моркови положительно влияет на сохраняемость корнеплодов при хранении. Обработка семян микроэлементами, особенно бором (0,02% Н3ВО2), повышает сохраняемость продукции на 7-14%. Намачивание семян моркови в растворах сернокислой меди и янтарной кислоты способствует существенному уменьшению числа корнеплодов, загнивших в период хранения.
В опытах Лихомановой Л.М. со столовой свеклой на черноземных и лугово-черноземных почвах Омской области борные и марганцевые удобрения оказывали положительное влияние на содержание общего сахара в корнеплодах. Это улучшает их сохраняемость и предохраняет от болезней.
Микроэлементы усиливают фотосинтез и повышают количество витаминов в томатах, влияют на передвижение углеводов и синтез белка. Под действием микроэлементов снижается поражаемость растений болезнями, возрастает устойчивость томатов к неблагоприятным внешним условиям. В опытах на лугово-черноземных почвах борная кислота, сернокислый цинк, сернокислый марганец и молибдат аммония повышали урожай и качество плодов томатов.
Очень мощным приемом, оказывающим комплексное влияние на растения и почву, является известкование кислых почв. Известь резко изменяет физико – химические свойства почв, снижая подвижность токсичных количеств алюминия и марганца. В то же время следует помнить, что интенсивное известкование кислых почв порождает проблему микроэлементов, что в результате сказывается на качестве продукции.
