Агроэкологическая оценка масличных культур семейства Asteraceae

В настоящее время изменения климата, имеющие тенденцию к повышению температур, и переориентация рынков сбыта требуют расширения ассортимента агрокультур и введения более нетрадиционных с широким спектром применения. Среди них можно выделить сафлор красильный, расторопшу пятнистую и гвизоцию абиссинскую как засухоустойчивые и перспективные масличные культуры семейства Asteraceae, урожай которых идет на пищевые, технические, кормовые, лекарственные и другие цели.

Сафлор красильный (Carthamus tinctorius) — перспективная масличная культура, которая по своим биологическим особенностям является одной из самых жаростойких и засухоустойчивых. В его семенах содержится от 25–36% до 45–50% масла и 10–13% белка.

Благодаря высокому содержанию линолевой кислоты (до 80–90%) масло сафлора широко используется в пищевой промышленности. Кроме этого, его используют в технической промышленности для производства красок, линолеума, алкидных смол и покрытий, в качестве биотоплива. Масло, семена и цветки сафлора используются в медицине, в производстве косметических средств и в качестве биологически активной добавки.

С агрономической точки зрения сафлор используется как кормовая культура, способная формировать до 30 т/га зеленой массы, как сидеральная, обладающая фитосанитарным действием, и медоносная культура.

Гвизоция абиссинская, или нуг абиссинский (Guizotia abissinica), — новая масличная и кормовая культура. В семенах гвизоции содержится до 43% приятного на вкус и ароматного масла, основным компонентом жирнокислотного состава которого является линолевая кислота. Масло гвизоции по своему составу схоже с подсолнечным и используется как в пищу, так и на технические цели. Например, в южных странах (Индия, Эфиопия) гвизоция издавна и традиционно возделывается только на пищевое масло.

Кроме этого, в семенах гвизоции содержатся сырой белок (до 20,9%), углеводы (до 17,8%), йод (до 5,6%), большое количество витамина Е, а сами семена используются на корм птицам. Гвизоция является хорошим медоносом и может использоваться как сидеральная и силосная культура, способная формировать до 450 ц/га зеленой массы.

По биологическим свойствам нуг характеризуется устойчивостью к засухе и повышенным температурам, высокой отзывчивостью на дополнительное увлажнение, может возделываться в широком диапазоне агроклиматических условий.

Расторопша пятнистая (Silybum marianum) — одно из интереснейших растений, относится как к масличным, так и к лекарственным культурам. Семена ее содержат от 25 до 32% жирного масла, 15–17% протеина, 26% клетчатки, витамины, микроэлементы, фенольные соединения, в том числе флаволигнаны (2–3%) и другие вещества.

Масло расторопши характеризуется низким кислотным числом и относится к высшему классу. Благодаря своему жирнокислотному составу и большому количеству микро-, макроэлементов и эфирных масел масло ее обладает целебными свойствами и применяется при лечении ряда заболеваний, для укрепления иммунитета и как пищевая биодобавка. Кроме этого, в качестве растительного лекарственного сырья используют и зрелые плоды расторопши, которые содержат от 2 до 3% флаволигнанов. Из них получают экстракты и концентрированные вытяжки фракций силимарина.

Расторопшу можно использовать и как нетрадиционное кормовое растение. Она отличается высокой продуктивностью надземной массы (до 31,7 ц/га), хорошей кормовой ценностью и поедаемостью животными во время вегетации. Поэтому ее рекомендуют вводить в состав травосмесей для повышения питательной ценности.

По биологическим свойствам расторопша относится к неприхотливым растениям. Ее можно возделывать во всех районах, где безморозный период не менее 160–180 дней. Она является засухоустойчивым растением, особенно устойчива к засухе во второй половине вегетации.

В целом данные культуры хорошо адаптированы к возделыванию как в регионах с недостаточной влажностью, так и в районах с достаточным количеством осадков, обладают высоким потенциалом продуктивности и качества маслосемян. Получаемые из них растительные масла составляют, с одной стороны, основу рационального питания человека, а с другой — это необходимое сырье для различных отраслей промышленности.

Цель исследований — агроэкологическая оценка продуктивности и качества семян масличных культур семейства астровых в агроклиматических условиях лесостепи Среднего Поволжья.

Материалы и методы исследования

Экспериментальную работу по оценке продуктивности масличных культур проводили в 2021–2023 годах на опытном поле Федерального научного центра лубяных культур обособленное подразделение (Пензенская область, р. п. Лунино).

Объектами исследований являлись: сафлор красильный Александрит, гвизоция абиссинская Медея, расторопша пятнистая Аврора.

Закладку опытов, оценку урожайности и анализ структуры урожая проводили согласно методическим рекомендациям по масличным культурам. Математическую обработку экспериментальных данных проводили методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову.

Протеин определяли методом Кьельдаля, масличность семян — методом Сокслета, влажность — по ГОСТ 57059, массу 1000 семян — по ГОСТ 12042, жирнокислотный состав — методом газожидкостной хроматографии на хроматографе «Кристалл 5000» (Россия) согласно ГОСТ 31663.

Посев культур проводился в оптимально-ранние сроки (I декада мая). Норма высева, рекомендованная для каждой культуры: сафлора — 0,3 млн всхожих семян на 1 га, расторопша — 0,5 млн всхожих семян на 1 га, гвизоция — 2,5 млн всхожих семян на 1 га. Способ посева — рядовой согласно существующим рекомендациям. Повторность опыта — 3-кратная.

Климат лесостепи Среднего Поволжья, куда территориально относится Пензенский НИИСХ, умеренно континентальный. Сумма эффективных температур за период вегетации культур — от 1850 до 2450 °С, сумма годовых осадков — от 350 до 750 мм.

В 2021 году вегетационный период культуры характеризовался как умеренно увлажненный, ГТК составил 0,96. В 2022 и 2023 годах рост и развитие культур происходили в умеренно засушливых условиях (ГТК 0,86 и ГТК 0,83).

Почвы опытного участка представлены среднемощными выщелоченными черноземами с содержанием гумуса 5,8%.

Экологические условия, наблюдавшиеся в период вегетации культур в годы исследований, характеризовались как умеренно засушливые, о чем свидетельствуют значения гидротермического коэффициента — 0,86–0,94.

Результаты и обсуждение

Урожайность выступает как интегральный показатель и отражает весь комплекс биологических свойств и адаптивные возможности культуры при различных климатических условиях.

Исследования показали, что в условиях Пензенского НИИСХ урожайность сафлора была достаточно высокой и составила в среднем 1,46 т/га. Наиболее высокий урожай (1,65 т/га) был получен в 2021 году.

Одним из важных критериев оценки засухоустойчивости культуры является коэффициент засухожароустойчивости (КЗУ), который определяется как выраженное в процентах отношение оценок урожайности культур в условиях засухи к величинам их урожаев при хорошей влагообеспеченности, как это принято в исследованиях Р. Sagar.

Наиболее высокая урожайность получена у гвизоции, уровень которой достигал 1,59 т/га. Расторопша сформировала самую низкую продуктивность относительно других культур — 1,37 т/га (табл. 1).

Однако масличность семян расторопши была наибольшей по сравнению с сафлором и составила 27,1% и 23,7% соответственно. Максимальное содержание жира отмечено в семенах гвизоции — 40,6%. При этом содержание протеина у всех культур было высоким: от 18,9% у расторопши до 21,9% у гвизоции.

За годы исследований отмечена низкая вариабельность урожайности культур, коэффициент вариации составил 4,9–6,8%. Это говорит о стабильном проявлении признака урожайности за годы изучения и показывает достаточно высокую биологическую стойкость культур в отношении действия климатических факторов (засухи), так как все три года изучения данных культур оказались засушливыми.

Все культуры отличались высоким критерием засухоустойчивости. Наиболее высокий показатель отмечен у гвизоции — 78,5%. У сафлора и расторопши коэффициент засухоустойчивости был ниже — на 4,2% и 6,4%, параметры которого составили 72,1% и 74,3% соответственно.

Основными элементами структуры урожая, из которых складывается урожайность данных масличных культур, являются количество корзинок на одном растении, число выполненных семян в одной корзинке, масса семян с одного растения и масса 1000 семян. Число корзинок (в среднем за три года) у сафлора составило 19,8, у гвизоции — 127,3, у расторопши — 8,6 на одном растении, при этом отмечена высокая вариабельность данного показателя (табл. 2).

Количество семян в одной корзинке у сафлора по годам исследования изменялось незначительно, размах вариации — от 31,1 до 38,1 шт. Наибольшего варьирования данный признак достигал у расторопши пятнистой, где минимальное число выполненных семян в одной корзинке составило 91,8 шт., максимальное — 134,3. У гвизоции вариабельность данного признака была средней, число семян в корзинке изменялось от 43,7 до 54,5 шт.

Продуктивность одного растения гвизоции колеблется от 10,5 до 12,8 г, у расторопши и сафлора данный признак варьирует в более широких пределах, масса семян с одного растения которых составляет 5,9–9,9 г и 8,2–15,2 г соответственно.

Масса 1000 семян является одним из сортовых признаков и в меньшей степени изменяется под влиянием метеорологических условий. Масса 1000 семян сафлора в среднем составила 38,2 г, с варьированием по годам от 31,8 до 40,1 г, у расторопши изменялась от 25,4 до 30,2 г. У гвизоции за годы изучения минимальное значение данного показателя составило 3,3 г, максимальное — 3,8 г.

Содержание масла в семенах — один из основных показателей, характеризующих ценность той или иной масличной культуры, а наиболее важной качественной характеристикой является его жирнокислотный состав, который у изучаемых культур был практически идентичным.

Семена гвизоции и сафлора характеризуются очень высоким содержанием линолевой кислоты — 73,34% и 80,91%, при этом количество линоленовой кислоты у гвизоции и расторопши составило, соответственно, 0,23% и 0,26%, а в семенах сафлора уровень данной кислоты достигал 0,40% (табл. 3).

Меньшее содержание линолевой кислоты (50,34%) отмечено у расторопши пятнистой, причем содержание мононенасыщенной олеиновой кислоты было наиболее высоким — 31,05%. Содержание олеиновой кислоты у сафлора составило 10,94%, минимальное ее содержание было в семенах гвизоции — 9,35%.

Сумма насыщенных кислот (пальмитиновой и стеариновой) составила 6,55–15,45%, где наибольшая доля приходится на пальмитиновую кислоту, максимум содержания которой отмечен у гвизоции (8,32%) и минимум — у сафлора (4,62%). Содержание стеариновой кислоты варьирует по культурам в диапазоне от 1,93% (у сафлора) до 7,13% (у гвизоции).

В семенах расторопши отмечено достаточно высокое содержание арахиновой (3,28%) и гондоиновой (1,12%) кислот, тогда как содержание данных кислот у гвизоции составляет всего 0,43% и 0,07%, у сафлора — 0,36% и 0,17% соответственно.

Выводы

Таким образом, все изучаемые масличные культуры семейства астровых сочетают в себе высокую продуктивность и качество семян, при этом каждая в отдельности имеет свою ценность и перспективность, что благоприятствует их распространению именно в климатических условиях лесостепи Среднего Поволжья.

Гвизоция абиссинская отличалась высоким уровнем урожайности (1,59 т/га) и содержанием сырого жира в семенах (40,6%). Коэффициент засухоустойчивости составил 78,5%.

Установлено, что изучаемый сорт сафлор красильный отличался засухоустойчивостью, показатель КЗУ составил 74,3%, при этом продуктивность семян в среднем — 1,46 т/га при масличности 23,7%.

В эксперименте расторопша пятнистая отличалась высоким содержанием мононенасыщенной олеиновой кислоты (31,05%), содержанием масла (до 27,1%) и уровнем продуктивности семян (до 1,37 т/га).

Об авторах

Татьяна Яковлевна Прахова; доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник

http://orcid.org/ 0000-0002-7063-4784; prakhova.tanya@yandex.ru

Владимир Александрович Прахов; инженер-исследователь

Федеральный научный центр лубяных культур, Комсомольский пр-т, 17/56, Тверь, 170041, Россия

УДК 633.85:631:526.32
DOI: 10.32634/0869-8155-2024-388-11-129-133