Загальноприйнято вважати, що показореневі обробки рослин кремнієм у вигляді стабілізованої ортокремнієвої кислоти забезпечують найкращий ефект. Проведені дослідження показують, що позакореневі обробки буряків морським кальцитом, сумішшю ортокремнієвої та полікремнієвої кислот, силікатом калію або наночастинками кремнезему дають хороші результати.

Метою даного дослідження є визначення ефективності позакореневого підживлення буряків кремнієвмісними продуктами у вигляді ортокремнієвої кислоти, суміші ортокремнієвої та полікремнієвої кислот, силікату кальцію та їх вплив на врожайність, технологічну якість буряків, біологічний та чистий вихід цукру.

Була висунута така гіпотеза дослідження: позакореневе внесення різних форм кремнію у вирощуванні цукрових буряків має різний вплив на врожайність та технологічну якість коренеплодів, а також біологічний і чистий вихід цукру.

Матеріали та методи

Експеримент проводився у 2017-2019 роках у південно-східному регіоні Польщі. Тип ґрунту — кальцієвий чорнозем (Aric, Siltic) (глинистий суглинок: глина — 34%; пісок — 14%; мул — 52%). Хімічні аналізи проводилися на хімічній та сільськогосподарській станціях у Варшаві. Властивості ґрунту представлені в Таблиці 1.

У 2018 році лише за період із квітня по жовтень кількість опадів була вищою за довгостроковий середній рівень (Рис. 1). Найбільший дефіцит опадів було зареєстровано в червні 2017 року, у липні 2019 року та в серпні 2017-2018 років. У 2018 році середня температура кожного місяця була вищою, в порівнянні з середнім історичним рівнем; у 2017 році — в червні, серпні-жовтні; в 2019 році — в квітні, червні-серпні та жовтні.

Восени вносили добриво Polifoska 6 (6% N у формі амонію, 8,7% P у вигляді моно- і діамонійфосфату, 24,9% K у вигляді хлориду калію та 2,8% S у вигляді сульфату) у дозі 400 кг/га^-1 та хлорид калію (49,8% К) у дозі 300 кг/га^-1. Навесні вносили Saletrzak Standard 27 з бором (13,5% N в амонійній формі і 13,5% N в нітратній формі, 1,4% Ca, 2,4% Mg, 0,2% B) у дозі 500 кг/га^-1, які зразу ж перемішувалися з ґрунтом за допомогою культиватора. Загалом у даному досліді в ґрунт (кг/га^-1) було внесено: N—159; Р—34,8; К—249; S—11,2; Ca—7; Mg—12 і B—1. Безпосередньо перед посівною буряків проводилася неглибока обробка ґрунту культиватором.  

У зв’язку з різними кліматичними умовами цукрові буряки висівалися в різні терміни: у 2017 році — 31 березня; у 2018 році — 11 квітня; у 2019 року — 30 березня. Відстань між насінням у рядку – 18 см, ширина міжрядь – 45 см, глибина посіву – 2-2,5 см. В експерименті використовували сорт Toleranza KWS (селекційна компанія: KWS SAAT SE & Co. (Einbeck, Німеччина)) — диплоїдний сорт нормального типу (N), який було внесено до Національного реєстру Польщі у 2015 році. Даний сорт характеризується високою врожайністю коренеплодів та виходом цукру. Технологічна якість буряків висока; цукристість трохи вища стандартної; вміст альфа-аміноазоту досить низький; вміст калію досить високий; вміст натрію досить низький. Стійкість до Cercospora beticola є досить високою. Стійкість до бурякової нематоди заявлена селекціонером.

У 2017 році цукрові буряки збирали 12 жовтня; у 2018 році — 6 жовтня; у 2019 році — 26 вересня.

Позакореневе підживлення мікродобривами з бором (2 × 300 г/га^-1 В) проводилося на стадії розвитку шести листочків цукрових буряків (BBCH 16) і через 14 днів після цього. Стандартний захист від бур’янів, хвороб та шкідників проводили згідно з рекомендаціями Кафедри захисту рослин Національного науково-дослідного інституту м. Познань.

В експерименті використовувалися три продукти з кремнієм: ZumSil (Si — 88,1 г/л^-1 у вигляді ортокремнієвої кислоти, pH 9), Optysil (Si — 94 г/л^-1; Fe — 24 г/л^-1; суміш ортокремнієвої та полікремнієвої кислот, нейтральний pH) і Barrier Si-Ca (силікат кальцію; SiO₂ — 336 г /л^-1; Ca — 207 г/л^-1; pH 9,5-11,0) (Таблиця 2). У кожній обробці було використано 250 л води на га^-1. У варіанті №1 і 2 концентрація робочої рідини становила 0,2%, а у варіанті №3 — 0,4%.

У значеннях індексу врожаю та коефіцієнта листя не було виявлено значних відмінностей.

Вплив досліджуваних позакореневих обробок на вміст цукру в буряках був різним. Обробка №1 викликала його значне збільшення, а обробка №2 значно зменшила його, порівняно з контрольним зразком. З іншого боку, обробка №3 не мала значного впливу.

Вплив досліджуваних обробок на вміст мелясоутворюючих компонентів у коренеплодах також був різним.

Вміст альфа-аміноазоту по відношенню до контрольного зразка значно збільшився лише у випадку обробки №1, вміст калію збільшився після обробок №1 і 3, а натрію — після обробки №1.

Обробка №1 значно збільшила втрати меляси та виходу цукру, але зменшила вміст рафінованого цукру та продуктивність цукру. З іншого боку, обробка №2 значно підвищила вміст рафінованого цукру, а обробка №3 — коефіцієнт лужності.

Відмінності в урожайності буряків, біологічному та чистому виході цукру між позакореневими обробками та контрольним зразком в окремі роки були незначними (Рис. 2). У 2017 році в результаті обробки №3 вміст цукру в коренеплодах був меншим, порівняно з контрольним зразком (аналогічно до обробки №1 у 2019 році). У 2018 році обробки №2 і 3 показали значно вищий вміст цукру, порівняно з контрольним зразком.

Серед досліджених ознак найбільшу мінливість мав коефіцієнт листя (CV = 37,4%), а найменшу –  продуктивність цукру (CV = 1,38 %) (Таблиця 5).

Обговорення

Погодні умови мають значний вплив на врожайність цукрових буряків. У даних дослідженнях найвищу врожайність буряків та вихід цукру було отримано в 2017 та 2019 роках, урожайність виявилася значно меншою в 2018 році, який характеризувався вищою температурою протягом усього вегетаційного періоду, порівняно із середнім історичним рівнем.

Тривалість вегетаційного періоду визначається строками сівби та збирання врожаю. Термін посіву залежить від погодних умов ранньою весною. У даних дослідженнях тривалість вегетаційного періоду становила 195 днів у 2017 році, 178 днів у 2018 році та 180 днів у 2019 році. Зміна термінів збирання врожаю була спричинена погодними умовами в цей період.

Кінцевою характеристикою виробництва цукрових буряків є чистий вихід цукру, який залежить насамперед від урожайності буряків, вмісту цукру (позитивний ефект) та мелясоутворюючих компонентів (негативний ефект). При однаковій густоті рослин під час збирання врожаю врожайність буряків, а отже, і чистий вихід цукру визначаються свіжою масою коренеплодів. Дані дослідження підтвердили сприятливий вплив позакореневого внесення досліджуваних форм кремнію на свіжу масу та врожайність буряків.

У літературних джерелах є лише кілька публікацій про застосування позакореневих обробок кремнієм та їх вплив на цукрові буряки. Прирости врожайності цукрових буряків, отримані в даних дослідженнях у результаті застосування позакореневих підживлень кремнієвмісними добривами, були нижчими, ніж у попередніх дослідженнях (Таблиця 6). Збільшення врожайності буряків після внесення силікату кальцію суперечить деяким думкам про те, що силікати, застосовані на листі, лише зменшують зараження і не впливають на врожайність. У випадку біологічного та чистого виходу цукру спостережувані прирости були нижчими, ніж у попередніх дослідженнях, за деякими винятками. Сприятливий вплив нано-Si на підвищення стійкості цукрових буряків до посухи залежить від вибору відповідної концентрації, оскільки занадто висока концентрація може бути токсичною для рослин, які піддаються сильному стресу від посухи. Попередні дослідження показали, що позакореневі обробки різними формами кремнію вигідні для виробників цукрових буряків.

Вміст цукру є основною ознакою технологічної якості цукрових буряків. У даних дослідженнях цей показник збільшився після позакореневої обробки ортокремнієвою кислотою, зменшився після використання суміші ортокремнієвої та полікремнієвої кислот і суттєво не змінився в результаті застосування силікату кальцію. Це підтверджують результати попередніх досліджень, в яких вплив позакореневих підживлень кремнієвмісними добривами також різнився (Таблиця 6).

Серед мелясоутворюючих компонентів найбільш шкідливим є альфа-аміноазот, який найбільше обмежує вилучення цукру з коренеплодів і збільшує його втрати. У даних дослідженнях лише позакореневе підживлення ортокремнієвою кислотою призвело до значного збільшення вмісту цього компонента. У попередніх дослідженнях позакореневі підживлення буряків кремнієм, незалежно від його форми та вмісту інших компонентів у листкових добривах та стимуляторах, викликали незначні зміни вмісту альфа-аміноазоту в цукрових буряках.

Різний вплив позакореневих підживлень буряків кремнієм може бути результатом різних погодних умов протягом вегетаційного періоду в окремі роки досліджень. Загалом, чим менш сприятливі умови для росту і розвитку рослин, тим більш вираженими є наслідки.

Результати дослідження дозволили відкинути дослідницьку гіпотезу про те, що різні форми кремнію, застосовувані в позакореневому підживленні буряків, по-різному впливають на врожайність та технологічну якість коренеплодів, а також біологічний та чистий вихід цукру.

Висновки

Практичні наслідки дослідження

Можна зробити висновок, що всі три досліджувані форми кремнію можна використовувати в сільськогосподарській практиці. Неможливо вказати, яка з них має найбільш сприятливий вплив. Але це вигідно для фермерів, оскільки гарантує широкий спектр продуктів, які можна використовувати на практиці.

Наведені результати досліджень доводять, що позакореневе застосування кремнію, незалежно від його форми, позитивно впливає урожайність буряків, біологічний та чистий вихід цукру. Ефект від застосування кремнію залежить від погодних умов, а також від взаємодії погодних умов та досліджуваних обробок.

Подальші дослідження необхідно зосередити на визначенні оптимального терміну позакореневого підживлення цукрових буряків добривами з кремнієм залежно від впливу погодних умов. На жаль, такі дослідження важко проводити в польових умовах; їх можна виконувати в контрольованих лабораторних умовах, але отримані таким чином результати часто не підтверджуються на практиці.