Видові та сортові особливості формування врожаю гірчиці та його якості в умовах Лівобережного Лісостепу України

Abstract

Обґрунтування вибору теми дослідження. Олійно-жировий комплекс є головним сегментом агропромислового комплексу України. З огляду на перенасичення орних земель соняшником упровадження нових видів олійних культур, зокрема гірчиці, на часі. За сучасних змін кліматичних умов визначення особливостей реалізації біологічного потенціалу видів та сортів в умовах конкретного регіону є важливим завданням. Також якість продукції гірчиці залежить як від виповненості насіння, так і від хімічного складу. Слід зазначити, що видові та сортові особливості гірчиці (біла, сиза та чорта) в умовах Лівобережного Лісостепу України не вивчалися. Водночас посилення уваги до здорового харчування все більше переконує людство в необхідності споживання не тільки високоенергетичних продуктів, а й з певним складом жирних кислот та вітамінів. Поліненасичені жирні кислоти гірчиці мають високу біологічну цінність. Організм людини не здатний їх синтезувати, тому їх називають незамінними (есенціальними) жирними кислотами, що підкреслює важливість та актуальність вивчення джерел їх отримання, зокрема видів та сортів гірчиці. Уперше досліджено видові та сортові особливості формування асиміляційної поверхні та продуктивності рослин гірчиці в умовах Лівобережного Лісостепу України. Визначено показники якості отриманого насіння та його жирнокислотний склад. Оптимізовано технологію вирощування гірчиці за рахунок підбору видів та сортів, здатних реалізовувати біологічний потенціал в умовах Лівобережного Лісостепу України. Набули подальшого розвитку питання впливу погодних факторів на формування морфологічних параметрів, структуру врожаю та його якість залежно від видових та сортових особливостей. Обґрунтовано економічну та енергетичну ефективність вирощування гірчиці за використання різних видів та сортів. Практичне значення одержаних результатів. Аграрним формуванням Лівобережного Лісостепу України рекомендовано види та сорти гірчиці, які забезпечили реалізацію біологічного потенціалу: гірчиці білої − 1,59 до 1,85 т/га; гірчиці сарептської − 1,30−1,67 т/га; гірчиці чорної − 1,33−1,45 т/га. Рекомендовані види та сорти гірчиці вирощували у виробничих умовах Лівобережного Лісостепу України, зокрема у ФГ «СК-11» (Сумська область) та ФГ «Родина» (Полтавська область) на загальній площі 64 га. Підтверджено їх економічну ефективність, а саме прибуток – 25320 та 27320 грн/га, та рентабельність 85−88 %. У дисертаційній роботі представлено теоретичне узагальнення та вирішення наукового завдання щодо оптимізації вирощування гірчиці шляхом підбору видів та сортів для умов Лівобережного Лісостепу України. Досліджувались особливості формування показників структури врожаю насіння та його якості залежно від виду та сорту гірчиці в умовах Лівобережного Лісостепу України. Проведено аналіз вітчизняних та світових джерел щодо напрямків використання та перспектив вирощування гірчиці у світі та Україні. Також охарактеризовано сучасні види та сорти гірчиці. Розкрито особливості технології вирощування та тенденції селекційної роботи з гірчицею. Підтверджено, що багатовекторність використання гірчиці та продуктів її переробки забезпечує сталий попит сировини на внутрішньому та зовнішньому ринках агропродукції. За останні десять років світові посівні площі під гірчицею змінилися в межах від 0,7 до 1,1 млн га. Інтерес виробничників до гірчиці характеризується нестабільністю, однак останніми роками почала спостерігатися певна сталість. Зростання попиту на насіння гірчиці також пов’язане з епідемією коронавірусної хвороби, спричиненою COVID-19. Доведено, що стабільний попит на гірчичне зерно з боку європейських експортерів та внутрішніх споживачів продуктів переробки дозволив їй зайняти важливе місце у структурі олійних культур. Частка українського виробництва насіння гірчиці становить 4 % світового обсягу. Підтверджено, що ґрунтово-кліматичні умови місця проведення досліджень є сприятливими для вирощування гірчиці білої, гірчиці сарептської, гірчиці чорної. За результатами розрахунку гідротермічного коефіцієнта було виявлено, що періоди вегетації 2020 та 2021 рр. слід класифікувати як нормальні (ГТК=1,02–1,03), а 2022 р. (ГТК=1,32) як вологий. Розвиток вегетативної сфери залежав від видових та сортових особливостей. Більш високорослими формувались особини гірчиці сарептської озимої. Меншими показниками відзначалися ярі сорти гірчиці білої (136,2 см) та гірчиці сизої (135,8 см). Розподіл сортів за висотою мав таку послідовність: Романтика (155,0 см); Талісман (147,1 см); Ослава (146,6 см); Біла принцеса (143,9 см); Ретро (145,7 см). Дисперсійний аналіз виявив, що на висоту рослин впливали сортові особливості найбільшою мірою – 58 %; а фактор «погода» – 32 %. Найбільш розвинену площу асиміляційної поверхні відмічено у сортів гірчиці білої (38,2 тис. м2/га). Дещо менші значення отримали на посівах гірчиці сарептської (34,7 тис. м2/га) та гірчиці чорної (31,7 тис. м2/га). У розрізі сортів цей показник ранжувався від Біла принцеса – 40,9 тис. м2/га; Ослава – 39,6 тис. м2/га; Запоріжанка – 38,2 тис. м2/га; Талісман та Феліція – 37,9 тис. м2/га і найнижчим він був у сорту Пріма – 37,8 тис. м2/га. Дисперсійний аналіз підтвердив, що максимальний вплив на площу асиміляційної поверхні мали видові та сортові особливості – 88 %, тоді як «погодні умови» – 9 %, а інші фактори – лише 3 %. Індивідуальна продуктивність рослин є головним складником формування майбутнього врожаю. Серед ярих форм у міру зниження показника сорти ранжувалися: Біла принцеса – 1,32 г; Ослава – 1,25 г; Запоріжанка – 1,2 г; Феліція – 1,2 г; Талісман та Пріма – 1,18 г. Суттєвий недобір індивідуальної продуктивності отримано у сортів Росава – 0,98 г; Вікторія – 0,95 г; Чорнява – 0,93 г. Середні значення маси насіння з однієї рослини визначено у сортів: Росава – 1,0 г; Софія – 1,04 г; Деметра та Підпечерецька –1,13 г; Ретро – 1,15 г. Вихід продукції з одного гектара є важливим чинником визначення рівня реалізації біологічного потенціалу виду чи сорту в конкретних ґрунтово-кліматичних умовах. За результатами досліджень найвищу врожайність отримано у сортів гірчиці білої від 1,59 до 1,85 т/га (у середньому 1,69 т/га). У розрізі досліджуваних сортів: Біла принцеса (1,85 т/га); Романтика та Ослава (1,75 т/га); Запоріжанка (1,68 т/га); Феліція (1,67 т/га); Пріма (1,66 т/га), Талісман (1,65 т/га). Зазначимо, що в розрізі досліджуваних видів реалізація біологічного потенціалу від погодних умов різнилась. Так, найвищі рівні врожайності сортів гірчиці білої (1,77 т/га) було отримано у вологий 2022 рік. Сорти гірчиці сарептської та гірчиці чорної реалізували себе в нормальний за зволоженням 2021 рік (1,6 та 1,44 т/га відповідно). До основних показників якості насіння відносять масу 1000 шт. насінин, вміст олії та жирнокислотний склад. Нами виявлено найвищий показник маси 1000 насінин у Білої принцеси та Запоріжанки (4,9 г), Талісман (4,8 г). Суттєво менші показники отримано у сортів гірчиці чорної (3,8 г) та гірчиці сарептської (3,2 г). Доведено, що умови вологого 2022 року сприяли формуванню більш виповненого насіння (4,8 г) гірчиці білої, ніж у сухі 2020 та 2021 роки (4,3−4,6 г). Для гірчиці сарептської та гірчиці чорної більш сприятливим виявився посушливий 2021 рік (маса 1000 насінин 3,3 та 4,0 г відповідно). Лабораторні дослідження на спектрофотометрі ULAB 102 виявили, що більший вміст протеїну було сформовано в насінні гірчиці чорної (32,3 %) та гірчиці білої (32,4 %). Максимальні значення (понад 33,0 %) отримано у сортів Запоріжанка, Підпечерецька та Еталон. Мінімальний вміст білка розраховано у гірчиці сарептської (у середньому по сортах – 28,0 %). Максимальний показник вмісту жиру отримано в гірчиці сарептської (38,0 %). Істотно менші середні значення розраховано у гірчиці чорної (30,5 %) та гірчиці білої (28,2 %). У розрізі досліджуваних сортів найвищу олійність мало насіння сортів Пріма та Ретро (понад 40,0 %). За метрологічних умов 2021 року отримано вищий вміст жиру: гірчиці білої − 28,6 %; гірчиці сарептської – 39,5 %. У гірчиці чорної максимальна олійність (31,1 %) сформувалася в умовах найбільш посушливого 2020 року. За збором олії серед досліджуваних видів найбільші показники отримано на посівах гірчиці сарептської як ярих, так і озимої форми (0,58 т/га). Дещо менше середнє значення було отримано в сортів гірчиці білої (0,48 т/га). Мінімальний збір олії розраховано в сортів гірчиці чорної (0,42 т/га). У розрізі досліджуваних сортів максимальний біологічний збір олії забезпечили: Пріма (0,67 т/га); Ретро (0,65 т/га); Феліція (0,63 т/га) та Мрія (0,61 т/га). Гірчична олія складається з ненасичених та насичених жирних кислот. Домінуючою кислотою є олеїнова кислота (що належить до групи Омега - 9). Основними есенціальними кислотами є: лінолева кислота (С18Н32О2), що належить до групи Омега – 6, та ліноленова кислота (С18Н30О2), аналогічна за своєю дією на організм людини до поліненасичених кислот Омега – 3, що містяться в риб’ячому жиру та лляній олії. Найбільшим вмістом олеїнової кислоти характеризувалось насіння гірчиці чорної (48,7 %). Менші частки припадали на олеїнову кислоту в гірчиці білої (41,1 %) та сарептської (38,6 %). Озимий сорт Романтика накопичував у насінні 42,2 % олеїнової кислоти. За вмістом лінолевої кислоти вищі показники отримали в насінні гірчиці сарептської (21,4 %). Істотно менший вміст лінолевої кислоти мало насіння гірчиці чорної (15,8 %) та гірчиці білої (14,9 %). Серед досліджуваних сортів максимальні значення (більше 23,0 %) були в гірчиці сарептської сортів Феліція, Пріма та Роксолана. Вміст ліноленової кислоти був вищим у сортів гірчиці сарептської (12,0 %). Істотно нижчі рівні вмісту ліноленової кислоти визначили в отриманому насінні видів гірчиці білої (7,1 %) та гірчиці чорної (8,1 %). Максимальну кількість виявили в насінні сортів: Роксолана та Феліція (12,2 %), Пріма (12,4 %), Мрія (12,8 %), Ретро (13,1 %). За вмістом у насінні пальмітинової кислоти виявлена така динаміка: гірчиця чорна 4,1 %; гірчиця біла 3,8 %; гірчиці яра сарептська (3,6 %), озимий сорт Романтика сформував 4,0 %. Установлено, що вміст стеаринової кислоти був мінімальним і становив: у сортів гірчиці ярої сарептської – 1,1 %; гірчиці білої та гірчиці озимої сарептської – 1,6 %; гірчиці чорної 1,8 %. Виявлено підвищення ерукової кислоти у сортів гірчиці сарептської (0,7 %) порівняно з середнім по досліду (0,57 %) та НІР0,05 (0,19 %). Меншими значеннями характеризувались сорти гірчиці білої, де вміст ерукової кислоти варіював від 0,43 до 0,55 %. Мінімальну кількість ерукової кислоти виявили в насінні гірчиці чорної (0,39 %). Установлено, що вирощування гірчиці залежно від виду та сорту в умовах Лівобережного Лісостепу України є економічно та енергетично вигідним. Про це свідчать отримані показники рентабельності, маси прибутків та коефіцієнти економічної ефективності. Проведений аналіз економічної ефективності свідчить, що найвищий прибуток (30 953 грн/га) та рентабельність (97 %) отримано за вирощування гірчиці сарептської озимої Романтика. Максимальні значення коефіцієнта енергетичної ефективності (Кее = 2,65) було зафіксовано за вирощування гірчиці білої сорту Біла принцеса. Оскільки сорт мав найвищу врожайність, то й вихід з урожаєм був максимальним, що, як наслідок, знизило енергетичну собівартість одиниці виробленої продукції. З метою реалізації біологічного потенціалу в умовах Лівобережного Лісостепу України доцільно вирощувати сорти Біла принцеса (1,85 т/га); Романтика та Ослава (1,75 т/га); Запоріжанка (1,68 т/га); Феліція (1,67 т/га); Пріма (1,66 т/га), Талісман (1,65 т/га). Для отримання максимального виходу високоякісної олії з високими показниками незамінних (есенціальних) кислот Омега - 3 та Омега - 6 доцільно вирощувати сорти гірчиці сарептської (Феліція, Пріма, Роксолана). Для отримання олії для консервної промисловості з найвищими вмістом Омега - 9 доцільно вирощувати сорт гірчиці чорної (Вікторія).