The studies were conducted to assess the effect of various backgrounds of mineral nutrition and biopreparations on the growth processes and productivity of spring camelina. Field experiments were carried out on gray forest medium loamy soils. In the soils of the experimental site, the humus content (according to Tyurin) was low - 3.0%, mobile phosphorus and exchangeable potassium (according to Kirsanov) were very high (more than 250 mg/kg) and increased (145 mg/kg), respectively, pHsol. - 6.6. The object of the experiment was crops of spring camelina of Crystal variety, growing in the experimental field of Agrobiotechnopark of Kazan State Agrarian University (2020-2022). The two-factor field experiment included the following variants: mineral nutrition background (factor A) – control (without NPK), NPK background calculated for the planned yield of 1.5 t/ha of oilseeds, NPK background calculated for the planned yield of 2.0 t/ha of oilseeds; plant treatment with biopreparations during vegetation (factor B) – control (without biopreparations), Nodix Premium, 0.3 l/ha, Extrasol, 2 l/ha, Biocomposite-correct, 2 l/ha. The maximum yield indicators in the field experiments were recorded in the NPK background variants of 2.0 t/ha of oilseeds with the application of Extrasol and Biocomposite-correct biopreparations during vegetation (1.95 and 2.12 t/ha, respectively), which is 14.7 and 24.7% higher than the control variant. These variants also had the maximum gross yield of vegetable oil - 766 and 831 kg/ha, which is 12.3 and 22.2 percent higher than the control. The fat content in the seeds in the experiments decreased as the yield increased. Thus, the maximum oil content was in the variant without the introduction of mineral fertilizers and biopreparations - 40.5%, and the minimum was in the variant with NPK background at 2.0 t/ha of oil seeds + Biocomposite-correct, 2 l/ha - 39.2%.
spring camelina (Camelina sativa), yield structure, weight of 1000 seeds, biological yield, oil content, biopreparations, mineral fertilizers.
Яровой рыжик (Camelina sativa) - это однолетнее растение, которое относится к семейству крестоцветных. Растение яровой рыжик широко используется в качестве источника масла, которое получают из семян. Семена ярового рыжика содержат большое количество полезных жирных кислот, таких как линолевая и линоленовая кислоты. Они также богаты витаминами А и Е, а также минералами, такими как кальций, железо и магний [1, 2, 3]. Масло ярового рыжика используется в пищевой промышленности для приготовления различных блюд, а также в косметических и медицинских целях. Оно обладает антиоксидантными свойствами и может использоваться для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, а также для лечения кожных заболеваний [4, 5, 6].
Семена рыжика содержат много белка, жиров и углеводов, что делает его очень питательным кормом для животных. Также он богат витаминами и минералами, которые необходимы для роста и развития животных [7, 8, 9].
Рыжиковое масло имеет большую популярность в качестве биодизельного топлива. Масло рыжика имеет высокую температуру горения, что делает его идеальным для использования в качестве биотоплива. Рыжиковое масло используется в качестве добавки к дизельному топливу, что позволяет снизить выбросы вредных веществ в атмосферу и улучшить экологические показатели двигателя. Кроме того, использование рыжикового масла позволяет снизить затраты на топливо и повысить экономичность двигателя [10, 11, 12].
Стоит отметить, что в настоящее время у данной перспективной масличной сельскохозяйственной культуры в условиях Республики Татарстан отсутствуют массовые вредители и болезни [13, 14, 15]. Данный фактор позволяет возделывать яровой рыжик при минимальном использовании химических пестицидов или применяя лишь биологические препараты, что позволяет получить экологически безопасную продукцию [16, 17, 18].
Но, не смотря на вышеперечисленные преимущества ярового рыжика, в условиях Республики Татарстан урожайность данной культуры остается весьма низкой и требуется разработка адаптированных агротехнологий.
Цель исследования заключалась в оценке влияния различных фонов минерального питания и применения биопрепаратов на ростовые процессы, урожайность и качество семенного масла ярового рыжика сорта Кристалл.
Задачи исследования:
1. Определить оптимальные нормы внесения минеральных удобрений для повышения продуктивности ярового рыжика.
2. Исследовать влияние различных биопрепаратов на рост и развитие растения.
3. Оценить взаимодействие минеральных удобрений и биопрепаратов при выращивании ярового рыжика.
4. Проанализировать качество масла в зависимости от применяемых агротехнологий.
Условия, материалы и методы.
Полевой опыт был проведен в 2020–2022 гг. на базе Агробиотехнопарка, а лабораторные анализы – в Центре агроэкологических исследований Казанского государственного агарного университета.
В почвах опытного участка содержание гумуса (по Тюрину) было низким – 3,0 %, подвижного фосфора и обменного калия (по Кирсанову) очень высокое (более 250 мк/кг) и повышенное (145 мг/кг) соответственно, рНсол. – 6,6.
Объект исследования – посевы ярового рыжика сорта Кристалл. Предмет исследования – влияние фонов минерального питания и биопрепаратов на рост, урожайность и масличность семян.
Сорт рыжика ярового Кристалл выведен в 2013-2016 гг. методом многократного индивидуального отбора из образца мировой коллекции ВНИИР к-6073. Урожайность семян - 15,6 ц/га. Содержание жира в семенах - 40,5%. Вегетационный период - 70 дней.
Нодикс Премиум - микробиологическое удобрение, разработанное ведущими российскими специалистами-микробиологами, Экстрасол – основа штамм ризосферных бактерий Bacillus subtilis Ч-13, Биокомпозит-коррект - представляет собой консорциум ценных штаммов нескольких видов полезных бактерий с общим титром не менее 1∙109 КОЕ/мл.
Повторность опыта 4-х кратная, размещение делянок систематическое. Схема двухфакторного опыта предусматривала следующие варианты: фон питания (фактор А) – без удобрений (контроль), NРК на планируемую урожайность 1,5 т/га маслосемян, NРК на планируемую урожайность 2,0 т/га маслосемян; биопрепараты (фактор В) – без применения биопрепаратов (контроль), опрыскивание посевов в фазе бутонизации ярового рыжика биопрепаратом Нодикс Премиум, 0,3 л/га, опрыскивание посевов в фазе бутонизации ярового рыжика биопрепаратом Экстрасол, 2 л/га, опрыскивание посевов в фазе бутонизации ярового рыжика биопрепаратом Биокомпозит-коррект, 2 л/га. В качестве минеральных удобрений вносили аммиачную селитру, двойной суперфосфат и хлористый калий.
В 2020-2022 гг. агрометеорологические условия были различными, подробные данные по среднесуточным температурам воздуха и осадкам за вегетационный период представлены в рисунках 1 и 2.
Рис.1 Среднесуточная температура воздуха в годы проведения исследований
Рис.2 Осадки в годы проведения исследований
В 2020 году, количество осадков за вегетационный период распределялось неравномерно. Так, максимальное количество осадков выпало в мае и августе – 66 и 98 мм при среднемноголетних данных по этим месяца 41 и 60 мм.
В 2021 г. сложились аномально тёплые условия для Республики Татарстан. Так же ситуация осложнялась дефицитом влаги. С мая по август количество осадков было ниже среднемноголетних показателей на от 42 до 82 %. В связи с данными погодными условиями в 2021 г. была самая минимальная урожайность объекта исследовани.
В 2022 г. температура была на уровне среднемноголетних данных. В июне из-за небольшого количества осадков наблюдалась почвенная засуха.
Результаты и обсуждение.
Параметры структуры урожая ярового рыжика может варьироваться в зависимости от климатических условий, типа почвы и других факторов. Обычно она состоит из следующих элементов: масса 1000 семян; количество ветвей; количество стручков; количество семян в 1 стручке.
Таблица 1 – Структура урожая рыжика ярового при использовании биопрепаратов, в среднем за 2020-2022 гг.
|
Фон питания (Фактор А) |
Биопрепараты (Фактор В) |
Количество стручков, шт./раст. |
Семян в стручке, шт. |
Масса 1000 семян, г |
Биологическая урожайность, т/га
|
|
Контроль (без NPK) |
Контроль (без биопрепаратов) |
68,5 |
5 |
1,25 |
0,81 |
|
Нодикс Премиум, 0,3 л/га |
74,5 |
5 |
1,30 |
0,93 |
|
|
Экстрасол, 2 л/га |
77,5 |
5 |
1,34 |
1,01 |
|
|
Биокомпозит-коррект, 2 л/га |
79,5 |
5,5 |
1,34 |
1,16 |
|
|
Фон NPK на 1,5 т/га маслосемян |
Контроль (без биопрепаратов) |
94 |
6 |
1,33 |
1,44 |
|
Нодикс Премиум, 0,3 л/га |
96 |
6 |
1,36 |
1,55 |
|
|
Экстрасол, 2 л/га |
100 |
6 |
1,35 |
1,62 |
|
|
Биокомпозит-коррект, 2 л/га |
103,5 |
6 |
1,37 |
1,69 |
|
|
Фон NPK на 2,0 т/га маслосемян |
Контроль (без биопрепаратов) |
107,5 |
6 |
1,38 |
1,82 |
|
Нодикс Премиум, 0,3 л/га |
113 |
6 |
1,39 |
1,94 |
|
|
Экстрасол, 2 л/га |
112,5 |
6,5 |
1,40 |
2,15 |
|
|
Биокомпозит-коррект, 2 л/га |
113,5 |
7 |
1,4 |
2,33 |
|
|
НСР (А) |
|
4,22 |
0,85 |
0,04 |
|
|
НСР (В) |
|
4,88 |
0,98 |
0,04 |
|
|
НСР (АВ) |
|
1,48 |
0,66 |
0,05 |
|
Самые высокие показатели структуры урожая были в посевах ярового рыжика на вариантах с применением биопрепарата Экстрасол, 2 л/га + Фон NPK на 2,0 т/га маслосемян и Биокомпозит-коррект, 2 л/га + Фон NPK на 2,0 т/га маслосемян. Количество семян было наивысшим на варианте с применением препарата Биокомпозит-коррект, 2 л/га + Фон NPK на 2,0 т/га маслосемян - 7 штук в одном стручке, на контрольном варианте - 5 штук. На данном же варианте было и наибольшее количество стручков на 1 растении – 113,5 штук, что выше контроля на 5,5 % (табл. 1).
Таблица 2 – Урожайность ярового рыжика сорта Кристалл по годам исследований
|
Фон питания (Фактор А) |
Биопрепараты (Фактор В) |
Урожайность, т/га |
|||
|
2020 г. |
2021 г. |
2022 г. |
Среднее |
||
|
Контроль (без NPK) |
Контроль (без биопрепаратов) |
0,80 |
0,50 |
0,71 |
0,67 |
|
Нодикс Премиум, 0,3 л/га (без NPK) |
0,92 |
0,65 |
0,84 |
0,80 |
|
|
Экстрасол, 2 л/га (без NPK) |
0,97 |
0,74 |
0,86 |
0,86 |
|
|
Биокомпозит-коррект, 2 л/га (без NPK) |
1,08 |
0,76 |
0,86 |
0,90 |
|
|
Фон NPK на 1,5 т/га маслосемян |
Контроль (без биопрепаратов) |
1,51 |
1,11 |
1,32 |
1,31 |
|
Нодикс Премиум, 0,3 л/га |
1,60 |
1,25 |
1,46 |
1,44 |
|
|
Экстрасол, 2 л/га |
1,67 |
1,33 |
1,50 |
1,50 |
|
|
Биокомпозит-коррект, 2 л/га |
1,79 |
1,39 |
1,55 |
1,58 |
|
|
Фон NPK на 2,0 т/га маслосемян |
Контроль (без биопрепаратов) |
1,96 |
1,52 |
1,62 |
1,70 |
|
Нодикс Премиум, 0,3 л/га |
2,02 |
1,66 |
1,85 |
1,84 |
|
|
Экстрасол, 2 л/га |
2,12 |
1,82 |
1,90 |
1,95 |
|
|
Биокомпозит-коррект, 2 л/га |
2,25 |
1,96 |
2,14 |
2,12 |
|
|
НСР (А) |
|
0,04 |
0,04 |
0,02 |
0,02 |
|
НСР (В) |
|
0,05 |
0,04 |
0,02 |
0,03 |
|
НСР (АВ) |
|
0,20 |
0,20 |
0,15 |
0,15 |
Максимальная урожайность, по годам исследований (2020-2022 гг.), была на фоне NPK на 2,0 т/га маслосемян с применением препарата Биокомпозит-коррект, 2 л/га (2,12 т/га), что на 24,7 % выше контроля. Минимальные показатели урожайности отмечены на контрольном варианте без NPK и биопрепаратов (0,67 т/га) и на делянках с препаратом Нодикс Премиум, 0,3 л/га (без NPK) (0,80 т/га) (табл. 2).
Рис. 3 Урожайность ярового рыжика сорта Кристалл, т/га
Наиболее высокая средняя урожайность в годы исследования была при применении биопрепаратов Экстрасол (1,95 т/га) и Биокомпозит-коррект (2,12 т/га).
Таблица 3 – Содержание жира валовой сбор растительного масла ярового рыжика в зависимости от фонов питания и применяемых биопрепаратов (среднее 2020-2022 гг.)
|
Фон питания (Фактор А) |
Биопрепараты (Фактор В ) |
Содержание жира в семенах, % |
Валовой сбор растительного масла, кг/га |
Прибавка |
|
|
кг/га |
% |
||||
|
Контроль (без NPK) |
Контроль (без биопрепаратов) |
40,5 |
271 |
- |
- |
|
Нодикс Премиум, 0,3 л/га (без NPK) |
40,2 |
322 |
51 |
18,8 |
|
|
Экстрасол, 2 л/га (без NPK) |
40,2 |
346 |
75 |
27,6 |
|
|
Биокомпозит-коррект, 2 л/га (без NPK) |
40,0 |
376 |
105 |
38,7 |
|
|
Фон NPK на 1,5 т/га маслосемян |
Контроль (без биопрепаратов) |
40,0 |
524 |
- |
- |
|
Нодикс Премиум, 0,3 л/га |
40,0 |
576 |
52 |
9,9 |
|
|
Экстрасол, 2 л/га |
39,8 |
597 |
73 |
13,9 |
|
|
Биокомпозит-коррект, 2 л/га |
39,7 |
627 |
103 |
19,6 |
|
|
Фон NPK на 2,0 т/га маслосемян |
Контроль (без биопрепаратов) |
40,0 |
680 |
- |
- |
|
Нодикс Премиум, 0,3 л/га |
39,5 |
727 |
53 |
6,9 |
|
|
Экстрасол, 2 л/га |
39,3 |
766 |
86 |
12,6 |
|
|
Биокомпозит-коррект, 2 л/га |
39,2 |
831 |
151 |
22,2 |
|
Как видно из таблицы 3, изучаемые факторы незначительно повлияли на содержание жира в семенах ярового рыжика. Стоит отметить, что максимальная масличность была на варианте без внесения минеральных удобрений и биопрепаратов - 40,5 %. По мере роста урожайности наблюдалось снижение содержания жира в семенах ярового рыжика. Так при максимальной урожайности 2,12 т/га (Фон NPK на 2 т/га маслосемян + Биокомпозит-коррект, 2 л/га) была минимальная масличность - 39,2 %. Что касается валового сбора растительного масла, то максимальные показатели были на вариантах внесения изучаемых биопрепаратов на фоне NPK на 2,0 т/га маслосемян. На данных вариантах валовой сбор растительного масла колебался от 727 до 831 кг/га.
1. Pershakov AYu, Demin EA, Volkova NA. [Productivity and oil content of camelina cultivated in the forest-steppe zone of the Urals]. Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2023; 3(74). 41-46 p.
2. Evtishina EV, Lupova EI. [Productivity of spring camelina varieties with different levels of mineral nutrition in the Non-Black earth region]. Agrokhimicheskiy vestnik. 2020; 6. 35-37 p. doi:https://doi.org/10.24411/1029-2551-2020-10082.
3. Gulidova VA. [Study of elements of spring camelina technology in the forest-steppe of the Central Black earth region]. Agrarnyy vestnik Urala. 2021; 2(205). 33-40 p. doi:https://doi.org/10.32417/1997-4868-2021-205-02-33-40.
4. Turina EL, Efimenko SG, Turin EN. [Productivity and quality of spring camelina oil depending on sowing dates and seeding rates in Crimea]. Tavricheskiy vestnik agrarnoy nauki. 2022; 1(29). 155-165 p.
5. Prakhov VA, Batryakova LP. [Influence of fertilizers on the yield properties of spring camelina in the conditions of Volga region]. Surskiy vestnik. 2018; 2(2). 20-23 p.
6. Tulkubaeva SA. [Features of spring camelina cultivation in the north of Kazakhstan]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2017; Vol.31. 8. 35-37 p.
7. Tulkubaeva SA, Vasin VG. [Formation of yield and quality of spring camelina seeds using growth regulators]. Izvestiya Samarskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii. 2017; 2. 3-7 p. doi:https://doi.org/10.12737/article_58f0bad25edb01.10070911.
8. Kuznetsova GN, Polyakova RS. [Rape and camelina - early maturing oilseeds]. Mezhdunarodnuy selskokhozyaystvennuy zhurnal. 2017; 3. 44-46 p.
9. Vinogradov DV, Mazhayskiy YuA, Evtishina EV, Lupova EI. [Methods for increasing the productivity of camelina (Camelina sativa (L.) Crantz) in the conditions of the Non-Chernozem zone of Russia]. Rossiyskaya selskokhozyaystvennaya nauka. 2019; 4. 18-21 p. doi:https://doi.org/10.31857/S2500-26272019418-21.
10. Sotnikov BA, Kravchenko VA. [Development of camelina cultivating technology based on the study of the adaptability of varieties in the conditions of the formation of sod-podzolic soils]. International Agricultural Journal. 2022; Vol.65. 4. DOI:https://doi.org/10.55186/25876740_2022_6_4_23.
11. Prakhova TYa, Velmiseva LE. [Effect of fertilizers on camelina productivity]. Zernovoe khozyaystvo Rossii. 2015; 5. 27-30 p.
12. Musunov KM, Arinov BK, Abysheva GT. [The productivity of camelina seeds depending on the use of various preparations and sowing dates in the north of Kazakhstan]. Sibirskiy vestnik selskokhozyaystvennoy nauki. 2022; Vol.52. 2. 105-112 p. doi:https://doi.org/10.26898/0370-8799-2022-2-12.
13. Pluzhnikova II, Prakhova TYa. [Effect of fungicides on the incidence of diseases of camelina winter]. Mezhdunarodnuy selskokhozyaystvennuy zhurnal. 2021; 6(384). 38-41 p. doi:https://doi.org/10.24412/2587-6740-2021-6-38-41.
14. Prakhova TYa, Turina EL. [Influence of climatic conditions on the oil content and quality of winter camelina oil seeds]. Agrarnuy nauchnuy zhurnal. 2023; 2. 48-53 p. doi:https://doi.org/10.28983/asj.y2022i2pp48-53.
15. Akhmetzyanov AA, Karimov AZ, Safiollin FN, Suleymanov SR. [Influence of white mustard nutrition backgrounds on the physicochemical properties of chernozems and the yield of the subsequent crop of field crop rotation in the Republic of Tatarstan]. Plodorodie. 2020; 3(114). 32-34 p. doi:https://doi.org/10.25680/S19948603.2020.114.10.
16. Mussynov KM, Abysheva GT. Yield and quality of spring camelina seeds in the conditions of northern Kazakhstan. Herald of Science of S.Seifullin Kazakh Agrotechnical University. 2022; No.4-1(115). 4-11 p. DOI:https://doi.org/10.51452/kazatu.2022.4.1199.
17. Utelbayev YA, Abysheva GT, Bazarbaev BB. Development and spread of diseases in spring camelina (Camelina sativa (L.) Grantz) when using various treatments. OnLine Journal of Biological Sciences. 2021; Vol.21. No.4. 288-298 p. DOI:https://doi.org/10.3844/ojbsci.2021.288.298.
18. Wang Ya, Gao JYuYa. Agronomic evaluation of shade tolerance of 16 spring camelina (Camelina sativa (L.) Grantz) genotypes under different artificial shade levels using a modified membership function. Frontiers in Plant Science. 2022; Vol.13. DOI:https://doi.org/10.3389/fpls.2022.978932.
