В исследовании, проведенным учеными из Университета Эрджиес; Университета Чанаккале Онсекиз Март; Университета Биледжика им. Шейха Эдебали; Университета им. Омера Халисдемира и Высшего университета передовых технологий (KGUT), было установлено, как различные уровни орошения и нормы внесения азотных удобрений влияют на урожайность и на питательные качества зерен сорго.
Поскольку глобальные проблемы продовольственной безопасности растут, а экологическая устойчивость становится все более актуальной, понимание того, как оптимизировать производство сельскохозяйственных культур с минимальным воздействием на окружающую среду, имеет важное значение. Это исследование предлагает фермерам практические идеи, связывая точные внесения воды и удобрений с более высокими урожаями и улучшенным качеством зерна.
Исследование было сосредоточено на применении трех уровней орошения - 50%, 75% и 100% от эталонного показателя эвапотранспирации, суммарного показателя испарения влаги с почвы и поверхности растения (рассчитанного с использованием испарения из поддона) - в сочетании с четырьмя дозами азота (0, 90, 180 и 270 кг на гектар). Систематически изменяя эти два фактора, ученые отслеживали несколько важных параметров сорго, включая высоту растения, характеристики зерна (такие как вес тысячи зерен, количество зерен на метелку, вес зерна на метелку), общую урожайность зерна и ключевые питательные свойства, такие как содержание масла, белка, крахмала и минералов.
Одним из основных выводов стало то, что увеличение как уровня орошения, так и уровня азота в целом улучшило большинство параметров роста и урожайности.
Например, наивысшая достигнутая урожайность зерна, 7120 кг на га, зафиксирована при 100% орошении с 180 кг на га азота.
Помимо улучшения урожайности, более тонкие детали питательных свойств зерна тоже показали значительную вариабельность.
Содержание белка было самым высоким при максимальном уровне орошения в сочетании с самыми высокими дозами азота, достигая 11,85%, в то время как содержание масла, наоборот, снижалось при увеличении азотного удобрения, даже когда орошение было максимальным.
Это расхождение подчеркивает, что в то время как некоторые питательные свойства выигрывают от более высокого внесения удобрений, другие могут быть затронуты неблагоприятно.
Общее содержание крахмала и содержание фитиновой кислоты (соединения, известного своими свойствами связывания питательных веществ и потенциалом для снижения доступности минералов в рационе) оба увеличивались с более высокими уровнями орошения и дозами азота. При 270 кг на га азота сорго достигало максимального уровня крахмала в 77,29%, а фитиновая кислота достигала 1,83%. Также примечательно, что соотношение резистентного крахмала (форма крахмала, которая устойчива к перевариванию и действует подобно пищевым волокнам) было выше при более низких уровнях орошения (50% орошения) с низкими поступлениями азота. Это предполагает обратную зависимость между общим синтезом крахмала и развитием резистентного крахмала в данных условиях.
Далее, жирнокислотный состав зерна был затронут обработкой. В частности, линолевая кислота, которая является одним из основных полиненасыщенных жиров, увеличивалась с более высоким уровнем орошения, в то время как олеиновая кислота, мононенасыщенный жир, связанный с сердечно-сосудистыми преимуществами, увеличился при азотном удобрении.
Кроме того, были изменены концентрации нескольких важных минералов. Более высокое орошение повысило уровень калия, магния, железа, фосфора и цинка, в то время как уровень кальция и марганца снизился.
Модель показывает, что доступность воды является ключевым фактором в поглощении и распределении питательных веществ внутри растения, а уровень азота в целом положительно влиял на содержание микроэлементов, особенно магния, железа и цинка, когда поступление азота составляло от 180 до 270 кг на га.
Эти выводы о питании важны не только с точки зрения сельского хозяйства, но и для пищевой промышленности и науки о питании. Они обеспечивают четкую основу для управления ресурсами для достижения конкретных производственных и питательных целей.
Ранее аналогичные исследования по кукурузе показали, что манипулирование водными и азотными удобрениями может существенно влиять на состав зерна, включая свойства крахмала и содержание фитиновой кислоты. В исследовании кукурузы определенные комбинации уменьшенного орошения и увеличенного азота производили более высокое содержание крахмала и измененные соотношения амилозы и амилопектина, которые являются ключевыми факторами в переработке продуктов питания и качестве питания.
Хотя тип культуры отличается, оба исследования указывают на тонкий баланс между доступностью воды, ростом растений и накоплением питательных веществ, демонстрируя, что методы точного земледелия должны учитывать эти взаимодействия для оптимизации результатов урожая.
Методология, примененная в этом исследовании сорго, была простой, но эффективной. Устанавливая контролируемые уровни орошения относительно условий окружающей среды, измеряемых с помощью поддона, и применяя градуированные дозы азота, исследователи создали ряд групп обработки, которые позволили провести четкие сравнения между различными стратегиями управления.
Измерения параметров роста и качества зерна проводились на ключевых стадиях развития, гарантируя, что результаты точно отражают влияние этих обработок в полевых условиях.
Общий вывод заключается в том, что для сорго полный уровень орошения в сочетании с дозами азота от 180 до 270 кг на га, является оптимальным как для максимизации урожайности, так и для улучшения желаемых питательных характеристик.
Эта информация может быть особенно полезна в регионах, где дефицит воды или плодородие почвы являются ограничивающими факторами, обеспечивая индивидуальный подход, который помогает синхронизировать цели урожайности и качество зерна.
Источник: journals.plos.org. doi.org/10.1371/journal.pone.0323901
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
