Influence of urea treated with B.S. Ch-13 on rutin accumulation in different buckwheat varieties grown in agroclimatic conditions of Moscow Oblast

Гречиха — ценная крупяная культура, берущая своё начало с горных районов Восточной Азии. Центр происхождения культуры накладывает определенные биологические особенности на ценные сельскохозяйственные признаки растений. Зерновые продукты играют важную роль в полноценном и здоровом питании человека, поскольку они являются источниками энергии, макро- и микроэлементов, доступных для всех групп населения

Рутин не обнаружен в злаках и псевдозлаках, за исключением гречневой крупы, которая может быть использована в качестве хорошего источника диетического рутина

В России проведены исследования, показывающие, что на уровень накопления рутина в гречихе можно влиять. Например, изучено влияние регуляторов роста Люрастима и Модуса на содержание рутина в крупе и семенных оболочках гречихи посевной сортов Молва и Темп; оба регулятора роста увеличивали содержание рутина

Одним из подходов, повышения урожайности культур является использование бактерий, способствующих росту растений (PGPB), и эта тенденция, несомненно, продолжается, учитывая многочисленные публикации в научных журналах

В литературных источниках нет данных, описывающих влияние B.s. Ч-13 на накопление рутина гречихой во взаимосвязи с внесением различных доз азотных удобрений, в частности карбамида. Исследования Bo Deng (2019 г.) показывают, что доступность азота и последующее изменение внутреннего минерального баланса могут существенно влиять на накопление флавоноидов в растениях, например, у Cyclocarya paliurus

Dacheng Hao в исследовании акцентирует внимание на том, что умеренное внесение N в почву в целом повышает урожайность и содержание фитометаболитов в лекарственных культурах, но чрезмерное внесение N имеет противоположный эффект

Данных исследований штамма Bacillus subtillis на накопление флавоноидов (рутин и др.) растениями гречихи в открытых литературных источниках нет. Выращивание гречихи сокращается во всем мире в течение последних двух-трех десятилетий из-за низкой и неустойчивой урожайности

Таким образом, фокус нашего исследования сосредоточен на способности культуры гречихи накапливать рутин в соломе и лузге под воздействием азотных удобрений в чистом виде, и обработанных культурой B.s. Ч-13. Задачами исследования были определение оптимальных доз азотного удобрения и биомодифицированного азотного удобрения культурой B.s. Ч-13 обеспечивающих максимальное содержание рутина в соломе и лузгой гречихе; определение теоретических зависимостей меду накоплением рутина и динамикой азота, фосфора и калия в соломе и лузге растений гречихи; определение выхода рутина с единицы посевной площади.

Опыты по установлению содержания рутина в сортообразцах гречихи проведены в 2023–2024 гг. в г. Орехово-Зуево, Московская область. Полевые мелкоделяночные опыты заложены на дерново-подзолистой глееватой легкосуглинистой почве. Общая площадь посевов гречихи 0,01 га, учетная площадь делянки 0,95 м2. Повторность опытов четырехкратная.

Основные агрохимические свойства почвы опытного участка (среднее 2023–2024 гг.): рН(сол.) = 6,83 (нейтральные), Нг = 2,86 мг *экв /100 г почвы, S = 7,66 мг*экв /100 г почвы, содержание N-NO3 (0–20 см) = 5,18 мг/кг почвы, N-NH4 = 3,03 мг/кг почвы, подвижного P2O5 (по Кирсанову) = 181 мг/кг почвы (V класс обеспеченности), K2O (по Кирсанову) = 134 мг/кг почвы (IV класс — повышенное содержание), Nобщ. = 0,07%, гумус (по Тюрину в модификации Симакова) — 2,63%, Nщ.г. (по Тюрину и Кононовой) = 32,5 мг/кг (II класс — низкое).

Для определения основных агрохимических показателей почвы использовались стандартные методики: обменной кислотности рН(сол.) по ГОСТ 26483-85, гидролитической кислотности (Нг) по ГОСТ 26212-2021 по методу Каппена в модификации ЦИНАО с помощью 1 н. раствора СН3СООNa, определение суммы поглощенных оснований в почве по Каппену – Гильковицу (ГОСТ 27821-2020), содержание N-NO3 в почве определялось колориметрическим методом с дисульфофеноловой кислотой с использованием коэффициента 0,226 для пересчета содержания нитратов (NO3-) в нитратный азот (N-NO3) в водной вытяжке, определение содержания аммонийного азота в почве осуществлялось колориметрическим методом по Е.В. Аринушкиной с использованием реактива Несслера при рН>7 (0,778 — коэффициент пересчета содержания аммония (NH4) в аммонийный азот (N-NH4), содержание минерального азота (Nмин) – математическим методом как сумму нитратного и аммонийного форм азота. Определение содержания подвижного фосфора и обменного калия в почве по методу Кирсанова, фосфор – колориметрическим методом, калий — пламенно-фотометрическим методом. Содержание общего азота (Nобщ.) по ГОСТ Р 58596-2019. Гумус по методу И.В. Тюрина в модификации В.Н. Симакова с использованием 0,2%-ного раствора фенилантрониловой кислоты (C13H11NO2). Определение легкогидролизуемого азота по Тюрину и Кононовой с обработкой почвы 0,5 н раствором H2SO4. Колориметрическое определение содержания подвижных форм азота осуществлялось на спектрофотометре марки ЭКОВЬЮ В-1200. Определение азота, фосфора и калия в образцах растений (лузга и солома) осуществлялось по стандартным методикам. Азот по методу Кьельдаля, фосфор и калий на пламенном фотометре.

Схема опыта включала два фактора. Фактор А - система удобрения, фактор B — система биомодифицированного удобрения, в качестве фона применялся сульфат калия (K2SO4) в дозе 60 кг/га (К60). В качестве азотного удобрения применялся карбамид (NH2)2CO в следующих концентрациях: N30, N60 и N90. Те же самые дозы карбамида подвергались биомодификации микробным удобрением, содержащим Bacillus subtilis штамм Ч-13 (B.s. Ч-13). Биомодификация (NH2)2CO осуществлялась вручную из расчета 1 мл B.s. Ч-13 на 1 г карбамида. Затем обработанное удобрение подвергалось суточной инкубации в факторостатных условиях при температуре 25 °C и без доступа света. После этого удобрения вручную вносили на опытные участки.

Определение рутина в соломе гречихи проводили после обмолота. Определение содержания рутина в лузге гречихи проводили после обрушения зерна растений гречихи.

Перед проведением анализа соломы и лузги растений закладывался опыт по установлению влажности исследуемого материла. Для этого 2 г. растительного сырья помещали в стеклянный бюкс, предварительно доведенный до постоянной массы, и высушивали в сушильном шкафу при t=105℃. При установлении содержания рутина в соломе и лузге гречихи в качестве объекта исследования выбраны водно-спиртовые вытяжки из растений. Перед определением аналитическую пробу сырья измельчали до размера частиц, проходящих через сито с диаметром отверстий 2 мм. Далее 1 г. растительного сырья помещали в коническую колбу объёмом 250 мл, приливали 70% C2H5OH, присоединяли к холодильнику и нагревали на кипящей водяной бане в течение 30 минут. После охлаждения фильтровали в мерную колбу объёмом 250 мл. Экстракцию повторяли трижды. Экстракты объединяли.

Перед проведением анализа замеряли объем извлечения. Далее 5 мл 70% раствора C2H5OH помещали в пробирку и приливали 3–4 мл исследуемой вытяжки. Раствором сравнения служил 70% этанол. Измеряли оптическую плотность исследуемых растворов на спектрофотометре марки Portlab 511 UV/Vis Spectrophotometer при длине волны 361 нм (λ=361 нм), используя кювету с толщиной слоя 10 мм. Содержание рутина в лузге и соломе гречихи определяли по формуле 1. Полученный результат в % пересчитывали на мг/г вещества.

Формула 1. Определение рутина в пересчете на абсолютно-сухое вещество листьев и лузги гречихи, %:

где А — оптическая плотность исследуемого раствора; D — оптическая плотность раствора стандартного образца (216,65), Vизв. — объем извлечения (мл), Vразв. — объём разведения, m — масса навески, W% — влажность растительного материала, Vалик. — объем аликвоты, взятой для проведения анализа.

Объектом исследования выступили два сорта растений гречихи: Дикуль (2001) и Даша (2018), контрастно различающиеся по ряду показателей. Сорт Даша отличается от сорта Дикуль экономным габитусом соцветия и может обеспечивать высокую урожайность без применения удобрений. Вызревшие растения гречихи убирали вручную, раздельными способом при побурении 75% плодов (9 сентября 2023 г., и 10 сентября 2024 г.), урожай учитывали поделяночно. Полученные данные по урожайности культуры обрабатывали методом двухфакторного дисперсионного анализа с повторениями с использованием программы Excel в пересчете на базисную влажность 14%. Методом визуального наблюдения (при появлении у 75% растений качественного признака) фиксировалось наступление фенологических фаз. Отбор образцов листьев проведен во вторую декаду цветения растений.

Проведен корреляционный анализ накопления рутина в соломе (X) в зависимости от содержания NPK в соломе и корреляционный анализ между урожайностью культуры (Х) и накопление рутина в лузге гречихи.

Агроклиматические условия выращивания (2023–2024 гг.) характеризовались как зоны обеспеченного увлажнения. ГТК за тёплый период времени по формуле Г.Т. Селянинова в 2023 г. — 1,3 (зона обеспеченного увлажнения), в 2024 г. — 1,44 (зона обеспеченного увлажнения) (рис. 1). Отметим, что сбор растений проведен 18 июля в годы проведения опытов.

Рисунок 1 - Климатические условия по месяцам в годы проведения исследования

DOI:10.60797/JAE.2025.58.11.1

Количество осадков в мае (2023–2024 гг.) было значительно меньше данных многолетних наблюдений. В 2023 г. количество осадков в июле больше, чем в июне на 62,6 мм. В 2024 г. наоборот количество осадков в июне было больше, чем июне на 9 мм. 18 июля 2023 г. количество осадков 7,1 мм, в 2024 г. 2,1 мм, причем 17 июля осадков не наблюдалось.

Максимальная средняя температура за месяц зафиксирована в 2023 г. и наблюдалась в августе, температура в июле составляла 18,9℃. В 2024 г. максимальная температура в июле — 22,1 ℃, что на 3,2 ℃ больше, чем в аналогичном периоде в 2023 г. 18 июля 2023 г. температура составляла 20,7 ℃, в 2024 г. — 23,7 ℃.

Наблюдения показали, что при применении азотных удобрений в агроклиматических условиях Московской области вегетационный период гречихи увеличивается до 105–106 дней при максимальной дозе (NH2)2CO (90 кг/га) и при обработке карбамида культурой B.S. Ч-13. Стадия цветения гречихи выступает самой продолжительной фенологической фазой в вегетационном периоде растений. Гречиха цветет вплоть до уборки урожая. Именно фаза цветения является критической для гречихи по причине высокой нуждаемости в питательных веществах в почве.

Направленное действие трех факторов: абиотический, биотический и антропогенный – обеспечит более хорошее завязывание плодов и уменьшит количество пустых, засохших завязей. К абиотическому фактору в первую очередь следует отнести количество питательных веществ в почве, а затем погодно-климатические условия и, безусловно, скорость ветра. Ведущим биотическим фактором выступает количество и качество энтомофауны в посевах гречихи, в том числе пораженность посевов вредителями, бактериальными и вирусными болезнями. К антропогенному фактору относится соблюдение агротехники культуры в тех или иных агроклиматических условиях.

Отметим, что в годы проведения опытов гречиха не поражалась ни бактериальными, ни вирусными заболеваниями специфическими для культуры. Известно, что флавоноиды участвуют в защите растений от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды: повышенной интенсивности света, низких и высоких температур, тяжелых металлов, водного дефицита

А.Г. Клыков приходит к выводу о том, что роль рутин вместе с другими флавоноидами участвует в приспособлении растений к неблагоприятным условиям произрастания

Азот, фосфор и калий определялись после уборки растений гречихи исследуемых сортов, определение NPK в лузге гречихи производилось после обрушения зерна. Лузга — это побочный продукт, который содержит значительное количество питательных веществ и может быть использован в качестве органического удобрения. Полученные данные о содержании NPK в лузге анализируют и интерпретируют с учётом особенностей исследуемых сортов гречихи и условий их выращивания (табл. 1).

В ходе проведения исследований получены данные, которые показывают влияние азотных удобрений на содержание рутина в изучаемых сортах, в т.ч. удобрений, обработанных культурой B.s. Ч-13. В 2023 г. по сорту Дикуль установлено, что при повышении концентрации азотных удобрений до 60 кг/га наблюдается увеличение содержания рутина в соломе, при дозе 90 кг/га содержание рутина резко падает (-36,7%).

Возможно, при высоких дозах мочевины в почве гречиха теряет способность эффективно противостоять факторам, которые негативно влияют на её жизнедеятельность, что приводит к снижению урожайности культуры, вследствие увеличения вегетативной массы. Более того, отмечено положительное влияние карбамида, обработанного B.s. Ч-13, на содержание рутина в гречихе в дозе 30 кг/га, увеличение относительно контроля составляет 15%. При применении биомодифицированных удобрений наблюдается та же тенденция сокращения концентрации рутина в соломе гречихи сорта Дикуль.

Применение калийных удобрений (K60) в сочетании с различными дозами азотных удобрений (N30, N60, N90) показывает, что эффект от удобрений может варьироваться в зависимости от сорта и агроклиматических условий периода возделывания. Например, у сорта Дикуль добавление N30 к K60 в 2024 году привело к увеличению содержания рутина до 63,8 мг/г, тогда как у сорта Даша при тех же условиях содержание рутина составило 67,9 мг/г. Это указывает на то, что сорта гречихи по-разному накапливают рутин в агроклиматических условиях Московской области.

Варианты с применением B.s.-13 показывают, что модификация доз удобрений (мочевины) может влиять на содержание рутина в соломе гречихи. Например, для сорта Дикуль в варианте K60+N30m в 2024 году содержание рутина составило 68,1 мг/г, что выше, чем в варианте без B.s. Ч-13 (K60+N30 — 63,8 мг/г). Это может указывать на то, что модифицированные удобрения способствуют более высокому накоплению рутина. Для оптимизации содержания рутина важно учитывать как дозы и типы удобрений, так и генетические особенности сортов.

В 2023 г. прослеживается сортоспецифичность накопления рутина в соломе гречихи сорта Даша. При применении биомодифицированных удобрений концентрация кверцетин-3-О-рутинозида в соломе у растений сорта Даша возрастает, в отличие от растений сорта Дикуль. Максимальная концентрация рутина у растений сорта Даша отмечена на варианте опыта с удобрением, обработанным культурой B.s. Ч-13, увеличение относительно контроля составляет 6%. В целом, в годы исследований растения гречихи сорта Даша накапливали рутин больше, чем растения гречиха сорта Дикуль. В агроклиматических условиях 2024 г. обнаружена схожая тенденция по растениям сортов Дикуль и Даша. Влияние азотных удобрений на гречиху специфично, поэтому выяснение механизмов влияния азотного удобрения на растения требует дальнейшей проработки вопроса оптимизации азотного питания культуры.

Применение B.s. Ч-13 может способствовать более эффективному усвоению азота растениями, особенно при высоких дозах азотных удобрений. В вариантах с применением B.s. Ч-13 (K60 + N30m, K60 + N60m, K60 + N90m) наблюдается увеличение содержания азота по сравнению с вариантами без применения B.s. Ч-13. Это может указывать на то, что B.s. Ч-13 способствует более эффективному усвоению азота растениями гречихи (табл. 2).

Зависимость может проявляться вследствие того, что рутин может влиять на процессы транспорта веществ в растениях гречихи, включая азота. Например, рутин может изменять проницаемость клеточных мембран или участвовать в метаболических путях, связанных с азотом. Погодные условия, тип почвы, уровень освещённости и другие внешние факторы могут влиять на содержание рутина и азота в соломе гречихи. Например, стресс от засухи или высоких температур может изменить метаболизм рутина и его влияние на содержание азота (табл. 3).

Проведенный корреляционно-регрессионный анализ свидетельствует о слабом влиянии кубической степени содержания рутина на содержание азота в соломе гречихи сорта Дикуль. Это означает, что при значительном увеличении содержания рутина, влияние этого компонента начнет проявляться сильнее, потенциально вызывая увеличение содержания азота. Отрицательное значение при X указывает на то, что при увеличении содержания рутина, влияние квадратичного члена будет снижать содержание азота. Таким образом, доминирующим будет линейное влияние, что приведет к увеличению содержания азота. Например, если содержание рутина в соломе увеличивается с 0 до 10 мг/г, можно ожидать увеличение содержания азота примерно на 5,5 мг/г. Уравнение можно использовать для прогнозирования содержания азота в соломе гречихи на основе содержания рутина (рис. 2).

Рисунок 2 - Зависимость между содержанием азота (Y) и содержанием рутина (X) в траве гречихи

Примечание: среднее 2023 – 2024 гг.

DOI:10.60797/JAE.2025.58.11.5

Коэффициент детерминации (R2) показывает, что модели объясняют около 63% (для сорта гречихи Дикуль) и 65,5% (для сорта Даша) вариации содержания азота, что указывает на умеренную точность моделей. Однако остаётся значительная часть вариации, которая не объясняются моделью, что связано с другими факторами, главным из которых является доза внесенных азотных удобрений. Интересен конечный выход рутина с единицы посевной площади. В уравнении для сорта Дикуль присутствуют члены пятой и четвёртой степени, что указывает на значимость влияния высоких концентраций рутина на содержание азота. Для сорта Даша влияние высоких концентраций также заметно, но оно описывается кубическим уравнением, что свидетельствует о менее сложном характере зависимости. Сорта гречихи, вероятно, имеют различные генетические особенности накопления рутина в зависимости от дозы внесенных удобрений. Генетическая предрасположенность к накоплению определенных веществ может влиять на сложность и характер математической модели, описывающей эти зависимости.

Фосфор является важным компонентом нуклеотидов, которые служат строительными блоками ДНК и РНК. Он также входит в состав АТФ (аденозинтрифосфата) — основного источника энергии в клетках. Фосфор участвует в различных метаболических путях, включая гликолиз, цикл Кребса и окислительное фосфорилирование, которые обеспечивают клетку энергией. Рутин — это флавоноид, который обладает антиоксидантными свойствами и может защищать клетки от окислительного стресса. Метаболические процессы, включая синтез и накопление рутина, зависят от доступности различных элементов, включая фосфор. Понимание метаболизма фосфора может помочь выявить механизмы, влияющие на накопление рутина в растениях гречихи.

Количество рутина в соломе гречихи сорта Дикуль меняется нелинейно в зависимости от уровня фосфора. Это свидетельствует о сложном характере взаимосвязи между содержанием рутина и фосфора в соломе, а также о возможном существовании оптимального количества фосфора, при котором достигается максимальное содержание рутина. Параболическая зависимость с отрицательным коэффициентом при квадратичном члене указывает на существование максимального уровня содержания рутина, который достигается при определенном содержании фосфора. После этого уровня дальнейшее увеличение фосфора приводит к снижению содержания рутина. При малых концентрациях фосфора в соломе гречихи наблюдается положительное влияние на содержание рутина. Это может быть связано с тем, что фосфор играет важную роль в метаболических процессах растений, включая синтез флавоноидов, к которым относится рутин.

Высокие концентрации фосфора могут оказывать негативное влияние на содержание рутина, что может быть связано с нарушением баланса питательных веществ или изменением физиологических процессов в растении. Закономерности подчёркивают сложность взаимосвязи между содержанием фосфора, и рутина в соломе и указывают на необходимость дальнейшего изучения факторов, влияющих на эту зависимость, для оптимизации агротехнических приёмов и повышения содержания полезных веществ в растения (рис. 3). Различия в коэффициентах уравнений могут указывать на генетические и физиологические особенности сортов, влияющих на их реакцию на изменение содержания фосфора.

Рисунок 3 - Зависимость между содержанием фосфора (X) и содержанием рутина (Y) в траве гречихи

Примечание: среднее 2023 – 2024 гг.

DOI:10.60797/JAE.2025.58.11.6

Коэффициент при x2 (-3613) по сорту Даша значительно больше по модулю, чем у сорта Дикуль (-2299,1), что может указывать на то, что превышение оптимального уровня фосфора оказывает более сильное негативное влияние на содержание рутина в соломе гречихи сорта Даша. По гречихе сорта Даша коэффициент при Х (3026,9) больше, чем у сорта Дикуль (2039,6), что говорит о более сильном положительном влиянии фосфора на содержание рутина при малых концентрациях фосфора. По гречихе сорта Дикуль наблюдается меньшая чувствительность к синтезу рутина в связи с повышением уровня фосфора в соломе, а также меньший начальный уровень влияния фосфора на накопление рутина. Для обоих сортов существует оптимальный уровень содержания фосфора, при котором достигается максимальное содержание рутина. Однако этот уровень и реакция на его превышение различаются из-за генетических и физиологических особенностей сортов. В работах А.Г. Клыкова (2017 г.), Ф.Ф. Магафурова, и др. (2022 г.) отмечено, что антоциановая окраска стеблей, цветков, корневой системы выступает внутривидовой изменчивость гречихи, и указывает на накопление рутина в растениях

[7]

,

[10]

. Окрас растений может служить визуальной диагностикой приспособительных реакций растений к изменяющимся условиям окружающей среды.

Наблюдается слабая связь между содержанием калия и рутина по сорту растений гречихи Дикуль и Даша. Низкий коэффициент детерминации говорит о том, что существует множество других факторов, которые оказывают значительное влияние на содержание рутина в соломе гречихи. Хотя калий не может быть основным фактором, влияющим на содержание рутина, он всё же играет важную роль в физиологических процессах. Содержание рутина может зависеть не только от калия, но и от других элементов, таких как фосфор, азот, магний и т. д. Их взаимодействие и баланс могут оказывать более значительное влияние на накопление рутина, чем уровень калия в отдельности (рис. 4).

Рисунок 4 - Зависимость между содержанием калия (X) и содержанием рутина (Y) в траве гречихи

Примечание: среднее 2023 – 2024 гг.

DOI:10.60797/JAE.2025.58.11.7

Полученные коэффициенты корреляции (R2=0,13 - 0,16) между содержанием рутина и каждого из элементов NPK в лузге имеет низкое значение. Изменения содержании рутина в лузге гречихи слабо связано с изменениями содержания NPK. Слабая зависимость означает, что содержание рутина в лузге гречихи мало зависит от количества азота, фосфора и калия в плодовых оболочках. На накопление рутина в лузге влияют другие факторы, такие как генетические особенности сорта, условия выращивания (свет, температура, влажность), наличие других микроэлементов, урожайностью зерна.

Главным показателем количества и качества применяемых удобрений является урожайность культуры. Урожайность гречихи в условиях Московской области не стабильна и зависит от множества факторов; основные факторы — свет, тепло и минеральное питание. Ввиду того, что агроклиматические условия вегетационных периодов 2023 г. и 2024 г. различны, различается и урожайность культуры, но некоторые общие тенденции возможно проследить.

Максимальная урожайность гречихи сорта Дикуль в 2023 г. составляет 15,9 ц/га на варианте опыта K60+N60m. Отметим, что при повышении дозы (NH2)2CO уменьшается урожайность культуры, эффект от B.s. Ч-13 не значителен. По сорту Даша наблюдается схожая тенденция, что и по сорту Дикуль, максимальная урожайность зафиксирована на варианте опыта K60+N30m. В 2024 г. урожайность культуры в целом ниже, чем в 2023 г. В 2024 г. по сорту Дикуль и Даша наблюдается максимальная урожайность на варианте опыта K60+N60m. Увеличение относительно контроля 47,3% по сорту Дикуль, 59,3% по сорту Даша. Урожайность гречихи сорта Дикуль была лучше, чем урожайность гречихи сорта Даша в годы проведения исследований (рис. 5).

Рисунок 5 - Урожайность гречихи в условиях Московской области

DOI:10.60797/JAE.2025.58.11.8

Основным отходом от производства крупы гречихи является лузга. По мнению В.Н. Клинцкевич, Е.А. Флюрик (2020), наиболее перспективным использование лузги гречихи является вовлечение этого вторичного сырья в биотехнологический оборот в качестве дополнительного сырьевого ресурса фармацевтической промышленности с целью получения рутина и других флавоноидов

[5]

. С точки зрения агрохимического исследования интересно влияние азотных удобрений и культуры B.s. Ч-13 на накопление рутина плодовыми оболочками гречихи (табл. 4).

В целом в плодовых оболочках гречихи сорта Даша содержится больше рутина, чем в плодовых оболочка гречихи сорта Дикуль. Максимальное накопление рутина плодовыми оболочками по сорту Дикуль зафиксировано в 2023 г. на варианте опыта с применением биомодифицированного карбамида (K60+N60m). Растения гречихи сорта Даша максимально накапливают рутин на варианте опыта K60+N90m. В 2024 г. плодовые оболочки сорта Дикуль накапливали рутин по аналогичной тенденции с 2023 г., а по сорту Даша максимальное накопление наблюдалось на варианте опыта без применения B.s. Ч-13. Накопление рутина плодовыми оболочками гречихи может находиться во взаимосвязи с урожайностью зерна (рис. 6).

Рисунок 6 - Зависимость между урожайностью зерна (Х) и содержанием рутина в плодовых оболочках гречихи

DOI:10.60797/JAE.2025.58.11.10

Зависимость между урожайностью зерна (Х) и содержание рутина в плодовых оболочках гречихи сорта Дикуль в 2023 г. описывается полиноминальной регрессией — y = 0,0723x4 - 2,9656x3 + 43,955x2 - 277,92x + 645,15, R2 = 0,9467, по сорту Даша y = -0,0037x6 + 0,3429x5 - 12,994x4 + 255,49x3 -2753,5x2+15445x-35263, R² = 0,861. Полиноминальная зависимость четвертой степени предполагает, что график функции будет иметь несколько экстремумов, что указывает на сложную зависимость между урожайностью зерна и содержанием рутина в плодовых оболочках. Это означает, что увеличение урожайности зерна не всегда будет приводить к пропорциональному увеличению содержания рутина в плодовых оболочках. Урожайность зерна и содержание рутина в плодовых оболочках регулируется множеством факторов, которые могут воздействовать независимо друг от друга, что объясняет отсутствие прямой пропорциональной зависимости между двумя параметрами.

Полиномиальное уравнение шестой степени, описывающее зависимость между урожайностью зерна и содержание рутина в плодовых оболочках гречихи по сорту Даша, показывает, что увеличение урожайности не всегда приводит к пропорциональному увеличению содержания рутина. Вероятно, здесь большое значение приобретает генетический фактор накопления рутина в различных частях растения, поэтому разработка сортов гречихи с высоким содержанием рутина является перспективным направлением для исследований.

Урожайность соломы в зависимости от дозы азотных удобрений возрастает, соответственно, при учете густоты стояния растений получаем конечный выход рутина в единицы посевной площади (табл. 5). Варианты с биомодифицированными удобрениями (K60+N30m, K60+N60m, K60+N90m) показывают различные результаты по выходу рутина. В некоторых случаях (K60+N30m) выход рутина выше, чем в вариантах с обычными удобрениями, что может указывать на положительный эффект от биомодификации. Однако в других случаях (K60+N90m) эффект не так выражен.

Таким образом, оптимальная доза азота 30 кг/га, биомодифицированные удобрения эффективнее при высоких дозах мочевины. Калийное удобрение в дозе 60 кг/га положительно влияет на выход рутина. Существует обратная зависимость между дозой азота и содержанием рутина. Обратная зависимость между дозой (NH2)2CO и содержанием рутина означает, что с увеличением дозы азота содержание рутина в биомассе растений снижается. В варианте К60+N30 (доза азота — N30) содержание рутина составляет 67,9 мг/г. В варианте К60+N60 (доза азота увеличена до N60) содержание рутина снижается до 58,0 мг/г. В варианте К60+N90 (ещё большая доза азота — N90) содержание рутина снова составляет 66,8 мг/г, что ниже, чем в варианте с меньшей дозой азота (К60+N30). Эти данные подтверждают, что увеличение дозы азота может приводить к снижению содержания рутина в сухой биомассе растений гречихи.

Варианты с более высокими дозами азота (N60 и N90) показывают меньшую эффективность по сравнению с N30. Это может свидетельствовать о том, что превышение оптимальной дозы азота не только не приносит дополнительного увеличения выхода рутина, но и может снижать его содержание в биомассе, что подтверждается обратной зависимостью между дозой азота и содержанием рутина. Данные таблицы подтверждают положительное влияние удобрений на урожайность и содержание рутина в гречихе, но также указывают на сложность и неоднозначность этих зависимостей, зависящих от дозы удобрений, их типа и сорта растения.

Таким образом, в ходе проведенного исследования можем говорить о влиянии биомодифицированного азотного удобрения на накопление рутина в соломе и лузге гречихи.

Увеличение конечного выхода рутозида из растительного сырья гречихи сорта Дикуль и Даша связано с увеличением развитием вегетативных органов растений гречихи при применении азотных удобрений и культуры B.s. Ч-13, что определяется генетическими факторами, регулирующие формирование вегетативного аппарата. В растениях гречихи фосфор необходим для синтеза флавоноидов, поэтому и обнаруживается более тесная корреляционная связь между содержание P2O5 и рутина в соломе гречихи.

Определение уровня рутина в растениях помогает оценить состояние посевов и обнаружить возможные проблемы в их росте и развитии. Максимальный выход рутина у гречихи сорта Дикуль в 2023 и 2024 гг. наблюдается на варианте опыта с применением карбамида, обработанного B.s. Ч-13, в дозе 90 кг/га, аналогично и по гречихе сорта Даша. В условиях Центрального Нечерноземного региона России накопление рутина в соломе гречихи сорта Дикуль составляет 44,3 … 77,8 мг/г, у сорта Даша 55,8 … 72,8 мг/г. Исследование содержания рутина в плодовых оболочках гречихи позволяет рассматривать лузгу как перспективное сырье для фармацевтического производства препаратов на основе рутозида.

В 2023 году при использовании варианта K60+N30m содержание рутина составило 6,3 кг/га для сорта Дикуль, что выше, чем при использовании K60+N30 (5,5 кг/га). Однако для сорта Даша содержание рутина было ниже — 3,9 кг/га по сравнению с 5,8 кг/га при использовании K60+N30. В 2024 году для сорта Дикуль при применении K60+N30m содержание рутина составило 3,9 кг/га, что ниже, чем 5,9 кг/га при использовании K60+N30. Для сорта Даша содержание рутина при использовании K60+N30m также было ниже (4,2 кг/га) по сравнению с K60+N30 (5,8 кг/га). Процентные колебания содержания рутина при применении B.s. Ч-13 варьируются в широком диапазоне: от снижения на 33,9% до увеличения на 41,5% (K60+N90m). Это подчёркивает сложность и многообразие факторов, влияющих на эффективность применения биомодифицированного (NH2)2CO. Например, для растений гречихи сорта Дикуль в 2024 году на варианте опыта K60+N30m привела к снижению содержания рутина на 33,9%, в то время как для растений гречихи сорта Даша в том же году модификация K60+N90m увеличила содержание рутина на 16,7%.

Влияние различных доз карбамида на содержание рутина неоднозначно: увеличение дозы (NH2)2CO не всегда приводит к пропорциональному увеличению содержания рутина. В некоторых случаях высокие дозы азота приводят к снижению содержания рутина.