1. Введение

Сахарное сорго можно отнести к биоэнергетическим культурам благодаря способности накапливать большое количество водорастворимых сахаров в стебле и формировать высокий урожай биомассы в различных агроклиматических условиях и производственных системах с минимальными затратами [1]. Растительное сырье из этой культуры может быть переработано как в биотопливо, так и сахаросодержащие продукты. Сахарное сорго может заменить сахарный тростник, сахарную свеклу, кукурузу и пшеницу в регионах с экстремальными климатическими условиями [2].

В литературе отмечено, что накопление и распределение сахаров в стебле связано с прекращением роста междоузлий, которое совпадает с фазой цветения растений [3], [4]. При этом, самая высокая концентрация растворимых сухих веществ, сахаров в соке, урожайности сухой биомассы наблюдалась на стадии полного созревания растений сорго [1], [5]. Так, у большинства образцов сахарного сорго интенсивное накопление сахаров в соке стебля начинается с фазы цветения и увеличивается до созревания семян: от выхода в трубку до цветения количество сахаров увеличилось на 2,4%; от цветения до молочной спелости — на 3,8%; от молочной спелости до восковой на 3,6%; от восковой до полной спелости на 2,7% [5]. Согласно другому источнику литературы, сбор стеблей сахарного сорго в фазе полной спелости зерна позволяет в среднем на 3,2% повысить общее содержание сахаров в соке [6].

Подбор определенной фазы для сбора урожая имеет решающее значение для производственных посевов сахарного сорго и продления периода дальнейшей переработки. Учитывание динамики накопления сахаров и формирования урожая биомассы позволит целесообразно использовать сорта и гибриды в производстве [5]. Поэтому целью данного исследования было оценка образцов сахарного сорго на основе динамики накопления водорастворимых сахаров и сухой биомассы с учетом различных методов производства и фенологических стадий развития растений.

2. Методы и принципы исследования

Объектами исследований являются сортообразцы из коллекции ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова» (к-164, к-50), селекционные линии (Л-21 и Л-3), сорта Капитал и Волжское 51 (st) селекции ФГБНУ РосНИИСК «Россорго». Так, в течение 2024–2025 гг. изучение динамики накопления сахаров осуществляли у 6 образцов сахарного сорго.

Агротехника выращивания зональная, разработанная научными учреждениями Нижнего Поволжья. Закладка делянок осуществлена согласно рекомендациям А.Н. Шепеля [8]: площадь делянок составила 7,7 м²; повторность трехкратная, размещение рандомизированное. Густоту стояния растений корректировали до 100–150 тыс. раст/га. Сок, выделенный из стеблей, анализировали в лаборатории института методом ВЭЖХ с рефрактометрическим детектированием, позволяющим оценить качественный и количественный состав сахаров.

Обработка экспериментальных данных выполнена методом дисперсионного анализа с помощью программы Агрос 2.09.

Климатические условия проведения опыта характеризовались следующими гидротермическими показателями: ГТК составил 0,83 в 2024 г. и 0,61 в 2025 г.

3. Основные результаты и обсуждение

Сахарное сорго генетически очень разнообразно, и его агрономические параметры сильно различаются по сравнению с другими культурами [5]. В этой связи динамику накопления сахаров изучали на 6 образцах с высоким содержанием сахаров в соке стебля, различающихся по таким селекционно-ценным признакам как продолжительность вегетационного периода, высота растений, облиственность, урожайность стеблей и биомассы, диаметр стебля [9].

В литературе отмечено, что содержание сахарозы в общей доле водорастворимых сахаров возрастает от фазы выметывания до полной спелости зерна [10]. В наших исследованиях эта тенденция сохраняется у всех образцов на протяжении всего опыта. Однако наблюдаются генотипические особенности и влияние средового фактора.

Выявлено, что в течение вегетационного периода у коллекционного сортообразца к-164 и селекционной линии Л-21 последовательное накопление сахаров в соке стебля составило от 12,65–13,03% до 17,66–20,92%; сорт Волжское 51 и линия Л-3 характеризовались более стабильным синтезом водорастворимых сахаров: общее количество сахаров варьировало в интервале 19,18–22,94% и 18,34–20,39%, т.е. амплитуда изменчивости признака составила 3,76 и 2,05%, соответственно; у сортообразца к-50 наибольшая концентрация наблюдалась в фазу молочной спелости 23,27%. Далее, отмечено резкое снижение синтеза сахаров (17,16–17,77%) и к полной спелости опять увеличение до 20,39%; у сорта Капитал выявлена неравномерность в накоплении общего содержания сахаров: в фазу молочной спелости наблюдалось снижение до 14,18%, а затем опять увеличение до 20,86% в фазу молочно-восковой спелости зерна (рис. 1). Так, в 2024 г. динамика накопления общего содержания водорастворимых сахаров в соке главного стебля шести образцов сорго также показала тенденцию к увеличению показателей к концу вегетации от 16,62 до 20,03%. Однако различия между фазами по синтезу водорастворимых сахаров оказались незначимыми (рис. 1).

Наибольший синтез сахарозы отмечен в фазу молочная спелость у сортообразца к-50 (19,75%), затем показатель снижается до 14,44–14,59% и в фазу полной спелости повышается до 17,82%. Снижение накопления сахарозы до 15,42% в фазу молочной спелости зерна установлено и у селекционной линии Л-3. У сорта Капитал высокое содержание сахарозы отмечено в фазу молочно-восковой спелости 20,64% (рис. 1). В среднем по образцам установлено увеличение сахарозы от 12,97% в фазу цветения до 19,30% в фазу полной спелости семян. Причем содержание сахарозы в цветение и молочной спелости существенно отличалось от ее количества в полную спелось семян (рис. 1).

В 2025 г. у коллекционных сортообразцов к-164, к-50 и сорта Капитал наибольшее содержание водорастворимых сахаров синтезировалось в фазы молочно-восковой и восковой спелости 18,6–20,2%. Причем у коллекционных сортообразцов количество сахаров оказалось постоянным в данные фазы: к-50 18,6%, к-164 18,7%. В фазу полной спелости содержание сахаров снизилось до 17,3–18,8% (рис. 2). Сорт Волжское 51 и селекционные линии Л-3, Л-21 накапливали сахара в соке стебля постепенно и к концу вегетации их количество составило 16,5–19,3%. Линия Л-3 и сорт Волжское 51 в фазы молочно-восковой и восковой спелости синтезировали практически одинаковое количество сахаров 16,3––16,6 и 15,7%, соответственно. В среднем по сортообразцам, отмечено увеличение содержание общего количества сахаров от фазы цветение до молочной спелости на 2,22%; от молочной спелости до молочно-восковой 3,50%; от молочно-восковой о восковой спелости 0,47%; от восковой до полной спелости 0,26% (рис. 2).

Сорта Капитал и Волжское 51 выделились максимальным накоплением сахарозы в фазу восковая спелость 19,79 и 13,97%, соответственно. У коллекционных сортообразцов и селекционных линий высокое количество сахарозы установлено в полную спелость 16,43–17,93 и 16,44–18,33%, соответственно (рис. 2).

Расчет средних значений по изучаемым образцам сахарного сорго показал увеличение содержания количества сахарозы от 8,92 до 16,82%. Причем, от фазы цветение до молочной спелости прирост сахарозы составил 2,69%; от молочной спелости до молочно-восковой — 3,4%; от молочно-восковой о восковой спелости — 1,13%; от восковой до полной спелости — 0,68% (рис. 2).

Следует отметить, что в условиях 2025 г. динамика накопления сахаров отличалось от 2024 г. в фазы цветение и молочной спелости. Очевидно, низкий синтез сахаров в эти фазы связан с выпадением осадков в июле и августе — 34,9 и 35,9 мм, соответственно (рис. 3). В сентябре количество осадков составило всего 4,1 мм, и как следствие синтез сахаров в соке стебля значительно вырос. Таким образом, подтверждается тенденция интенсивности накопления сахаров у растений сахарного сорго, произрастающих в более засушливых условиях.

Согласно литературным данным, более интенсивный синтез сахаров происходит в периоды от цветения до восковой спелости, и в целом возрастает к полной спелости [6]. Полученные сведения о синтезе дисахаров также согласуются с результатами, полученными другими исследователями и подтверждают тенденцию возрастания количества сахарозы в общей доле водорастворимых сахаров к фазе полной спелости зерна [10]. В среднем за 2024–2025 гг. большинство изученных нами образцов соответствовали этой закономерности (рис. 4). Сорт Капитал накапливал максимальное количество водорастворимых сахаров уже в фазу молочно-восковой спелости (20,08%). В среднем по сортообразцам более интенсивный синтез общего количества сахаров наблюдался между фазами цветение-молочно-восковая спелость 1,83–2,15%; в дальнейшие фазы вегетации 0,35–0,60% (рис. 4). Очевидно, биоклиматический потенциал Саратовской области отражается на накоплении сахаров в последние фазы вегетации, что необходимо учитывать при подборе сортов для выращивания на технические и пищевые цели.

Расчет уравнения линейной регрессии показал, что накопление водорастворимых сахаров на 76% зависит от количества сахарозы в соке стебля, что свидетельствует о тесной корреляционной связи между этими показателями (r=0,87). Так, при увеличении сахарозы на 1% уровень общего содержания сахаров увеличивался на 0,65%. Отрицательная взаимосвязь общего содержания сахаров с синтезом моносахаров оказалась несущественной: коэффициент детерминации составил 0,03–0,08.

4. Заключение

1. Выявлена общая закономерность синтеза водорастворимых сахаров и в том числе сахарозы от фазы цветения до полной спелости. Более интенсивный синтез углеводов установлен в период от цветения до молочно-восковой спелости (амплитуда изменчивости общего количества сахаров составила 1,83–2,15%), сахарозы от цветения до восковой спелости (амплитуда изменчивости количества сахарозы 1,36–2,63%).

2. К уборке сырья для переработки на технические и пищевые цели рекомендуется образцы с максимальным накоплением сахаров в определенную фазу: с фазы молочно-восковой спелости сорт Капитал; с фазы восковой спелости к-164; с фазы полной спелости Л-3, Л-21 и к-50, Волжское 51.

3. Согласно уравнению линейной регрессии, накопление водорастворимых сахаров зависит от количества сахарозы в соке стебля: коэффициент корреляции равен 0,87.

The additional file for this article can be found as follows: