Горчица — однолетнее растение, принадлежащее к семейству капустные (Brassicacеae). В культуре известны три вида горчицы: горчица белая (Sinapis alba L.), n = 12, горчица сарептская (Brassica juncea Czern.), n = 18 и горчица черная (Brassica nigra Koch), n = 8. Встречается еще сорное растение горчица полевая (Sinapis arvensis L.). Из перечисленных видов наиболее широкое распространение в России получили первые два вида [1].
В диком состоянии горчица белая встречается в Средиземноморье. Распространена она почти по всей Европе и как заносное растение — в Сибири, Северной Африке, Китае, Северной Америке. Культивируют ее преимущественно в Швеции, Дании, Голландии. В России разводят с середины XVIII века в Нижнем Поволжье и во влажных районах Нечерноземной зоны РФ [2]. Как культура возможна в Заполярье [3].
Горчица белая на небольших площадях возделывается в Центральном и Центрально-Черноземном регионах, в Зауралье, Западной и Восточной Сибири. Производственное значение горчицы белой определилось в 1932 г. в связи с постановкой вопроса о производстве растительного пищевого масла в северных областях СССР. Площади посева горчицы колеблются по годам от 150 до 250 тыс. га.
Промышленные посевы горчицы белой сосредоточены в Поволжском (73,4%), Северо-Кавказском (5,8%), Западно-Сибирском (6,6%) районах [1].
На 2020 г. допущены к использованию 19 сортов горчицы белой во всех регионах, где возделывается эта культура, из них четыре иностранных, пять сортов заявлены как безэруковые [4–7].
Как член большой семьи Brassica-ceae, горчица белая (Sinapis alba L.) используется как важный генофонд для генетического улучшения товарных культур в Brassicaceae. Филогенетический анализ с использованием 82 видов капустных показал, что S. alba имеет тесную связь с важными видами Brassica и Raphanus; кроме того, вид, вероятно, возник из отдельного эволюционного пути по сравнению с конгенерным Sinapis arvensis. Результаты исследований дают ценную информацию для полного использования генома S. alba в качестве потенциального генетического ресурса для генетического улучшения видов Brassica и Raphanus [8].
Горчица белая обладает несколькими желательными чертами, такими как устойчивость к альтернариозу, тепловому стрессу, насекомым-вредителям и нематодам [9–11].
Получены отдаленные гибридные комбинации рапса ярового с горчицей белой с целью улучшения рапса по целому ряду признаков [12–14]. Так, гибриды между В. juncea и S. аlba, полученные через слияние протопластов, гибридность которых была подтверждена с помощью цитологии и молекулярных маркеров, проявляли некоторые характерные черты родителей и были полностью мужскими и женскими фертильными, а также завязывали семена при обратном скрещивании с родительскими видами. Анализ листьев in vitro и полевые исследования показали, что гибриды обладают высокой устойчивостью к Alternaria brassicae. Кроме того, гибриды завязывали семена при температуре > +38 ºС, когда родители не смогли произвести семена, что указывает на то, что гибриды обладают теплостойкостью. Эти стабильные гибриды обеспечивают надежный генетический ресурс для передачи генов от S. alba в культивируемые виды Brassica [15].
Используя трансгенные растения B. oleracea (CC, 2n = 18) в качестве отцовских и нетрансгенные S. alba (SS, 2n = 24) в качестве материнских растений, методами биотехнологии получили межвидовые гибриды. Гибридность этих растений подтверждалась окраской цветков и другими агрономическими характеристиками, подсчетом хромосом и жизнеспособностью пыльцы. Большинство растений F3 получили достаточную устойчивость к Alternaria brassicae, что имеет большое значение для селекционной программы. Наличие гена bar в этих промежуточных материалах будет способствовать идентификации гибридности и переносу признаков S. alba на целевой генетический фон [16].
Горчица белая — однолетнее яровое растение.
Корень стержневой, корневая система очень похожа на корневую систему рапса, но слабее развита, проникает на глубину 1–
Стебель ребристый, покрытый жесткими, щетинистыми волосками достигает высоты 60–
Листья лировидно-перистонадрезан-ные, нижние длинночерешковые, верхние короткочерешковые, состоят, как правило, из шести боковых и одной верхней лопастей, последняя крупнее боковых. Все листья покрыты жесткими волосками.
Стебель горчицы белой прямостоячий, сильно разветвленный, высотой 25–80 см, покрыт жесткими волосками.
Соцветие, как у рапса, снизу до верху отцветающая кисть, которая содержит собранные в головки от 25 до 100 желтых цветков (рис. 1). Отдельный цветок цветет больше двух дней, цветение стеблестоя, в зависимости от погодных условий, до трех–четырех недель. Морфологическое строение цветка позволяет самоопыление, но в посевах горчица белая практически опыляется перекрестно пчелами и ветром. Цветение наступает дружно и привлекает массу пчел и других насекомых. Оно начинается с верхушечной части растения на главном побеге, затем зацветают верхушечные кисти на побегах второго порядка [17].
Рис. 1. Горчица белая, сорт Луговская
Плод горчицы белой — стручок прямой или дугообразный, короче, чем у рапса, бугорчатый, с жесткими волосками, оканчивающийся плоским мечевидным носиком, равным по длине створкам или длиннее их; отходит от оси соцветия под прямым углом. При созревании стручки не раскрываются, но при запаздывании с уборкой семян стручки перестоявшего посева белой горчицы могут отламываться и осыпаться на землю, частично растрескиваясь. В каждом стручке по 4–8 семян, положение которых снаружи обозначено затяжками. Семена шаровидной формы диаметром 1,8–
Горчица белая относится к скороспелой группе ранних яровых культур, период ее вегетации составляет 65–100 дней при относительно небольшой потребности в общей сумме среднесуточных температур — 1000–1300 ºС. Как у растения длинного дня, у белой горчицы с продвижением на север сокращается вегетационный период. Горчица белая чрезвычайно чувствительна к изменению длины дня и температуры во время прохождения световой стадии. В условиях с меньшим количеством осадков, при большей длине дня и более высокой температуре продолжительность фазы цветения горчицы белой сокращается [1]. Урожайность семян — около 1,5–2,2 ц/га. Сравнение различных видов капустных культур (рапса, сурепицы, горчицы белой и сарептской) показало, что горчица белая является в условиях средней полосы России самой скороспелой культурой [20–21].
Требования к влаге у белой горчицы достаточно высокие и на обилие осадков она отзывается быстрым ростом. В то же время она плохо переносит даже краткосрочные майско-июньские засухи, которые бывают в Нечерноземной зоне, рост вегетативной массы прекращается, растения преждевременно зацветают, урожай резко снижается. Всходы появляются на шестой–седьмой день после посева. Цветение — через 30–40 дней после всходов. Прорастает при температуре 1–2 ºС, всходы переносят заморозки до
–6 ºС [17]. Горчица белая устойчива к заморозкам в период цветения (до –2 ºС). В фазе всходов переносит не только кратковременные заморозки, но и длительное похолодание.
Растение имеет короткую стадию яровизации, которая происходит при температуре от 0 до +15 ºС. Горчица белая продолжает свой вегетативный рост при +5 ºС, цветение происходит при +5 ºС, созревание семян — при +10 ºС.
Горчица белая может выращиваться на бедных подзолистых почвах, так как корневая система у нее с высокой усвояющей способностью. Лучшими почвами для горчицы белой являются легкие и средние суглинки. Глинистые почвы непригодны из-за большой их склонности к образованию почвенной корки. Непригодны также и песчаные почвы из-за сухости верхнего слоя и низкого плодородия. Плохо переносит засоленные почвы. Для оптимального роста и развития горчицы белой требуются нейтральные или слабощелочные почвы (рН 6,5–7). Непосредственное внесение извести под горчицу значительно менее эффективно, чем внесение извести под предшествующие культуры [1; 17; 19].
Условия выращивания горчицы оказывают сильное влияние на обмен веществ и химический состав семян, на синтез жиров и белков. При выращивании горчицы в северных и западных районах России количество белка в семенах было меньше, чем при выращивании на юге и востоке.
Горчица имеет большое народнохозяйственное значение: в семенах горчицы содержится 25–39% масла (йодное число 92–122), в котором имеется постоянная потребность в различных отраслях промышленности (консервная, хлебопекарная и кондитерская, маргариновая, фармацевтическая, текстильная, мыловаренная и др.). Горчичное масло отличается высокими вкусовыми достоинствами. Масло большинства сортов горчицы белой содержит 24–57% эруковой и 15–36% олеиновой кислоты. Так называемые high oleic-сорта, не содержащие эруковой кислоты, содержат 58–62% олеиновой кислоты. Кроме масла, семена содержат 1,5–2,5% синальбина, который при помоле или жевании расщепляется на глюкозу и гидроксибенциловое горчичное (эфирное) масло (0,1–1,1%), которое используется в парфюмерной промышленности [19]. Горчичное масло используется также в косметологии, пищевой и химической промышленности, а жмых — в медицине для производства горчичников.
Болгарскими учеными исследован липидный состав пяти образцов семян горчицы белой. Количество жирного масла в семенах варьировало от 22,4 до 38,9%. Основными компонентами в триацилглицеринах были эруковая (28,0–53,2%), олеиновая (13,7–25,1%), пальмитиновая (3,9–5,2%), гадолевая (9,4–14,2%) и линолевая кислоты (4,9–17,4%). Общее содержание фосфолипидов составило 3,6–6,9%, а основными представителями были фосфатидилхолин, фосфатидилинозитол и фосфатидилэтаноламин. Во фракции стеролов (0,37–0,51%) основным компонентом был бета-ситостерол (51,9–55,9% в свободных стероидах и 52,8–59,7% в сложных эфирах стеролов), за которым следовали кампестерол (19,1–30,5% и 31,1–33,5% соответственно) и брасикастерол (11,9–22,5% и 3,7–8,9%). Жирнокислотный состав сложных эфиров стеролов был сходен с триацилглицеринами, за исключением пальмитиновой кислоты, количество которой оказалось выше в этерифицированных стероидах. Общее содержание токоферола составляло 456–1025 мг/кг, а основными представителями были альфа-токоферол и гамма-токоферол. Окислительная стабильность всех исследованных образцов масла семян Sinapis alba L. составила 14,8–25,1 ч. [22].
Жмых семян горчицы белой — прекрасный высокобелковый корм для скота. Он содержит 35% белковых веществ и 11,8% жира, при неизменном количестве клетчатки — 9,1%. В 100 кг жмыха горчицы содержится 97,5 кг кормовых единиц и 20 кг перевариваемого белка, но кормовая ценность его снижается из-за присутствия в нем гликозидов (едких соединений) [1].
Из жмыха в фанерном производстве с успехом применяют извлеченные белки, заменяющие дорогостоящий казеин.
Силос из горчицы белой содержит: 2,7% протеина, 0,7% жира, 1,6% белка, 4,4% клетчатки, 2,6% золы, 4,9% БЭВ.
В степных районах горчицу часто подсевают осенью к озимым культурам для снегозадержания.
Большинство масличных культур, используемых в производстве пищевого масла, подходят также для получения биодизельного топлива (БД). В средиземноморском климате горчица белая может иметь потенциал в качестве сырья для производства биодизельного топлива. С помощью математических моделей предсказаны важные свойства БД, включенные в стандарт EN 14214. Результаты показали, что горчичное масло может обеспечивать цетановое число выше 60, значение плотности ниже 900 кг/м3 и точку застывания холодного фильтра, пригодную для его использования в умеренном климате, где это растение в основном произрастает. Однако прогнозируемое значение кинематической вязкости было выше максимально допустимого Европейским регулированием (5 мм2/с) (C) [23–25].
Семена горчицы белой используются в медицине: 50%-ные водно-спиртовые экстракты из семян горчицы белой являются эффективными противовоспалительными средствами против острых и хронических воспалительных процессов [26].
Высокое потребление Brassicaceae снижает риск развития нескольких типов рака, вероятно, из-за высокого уровня глюкозинолатов. Экстракты Sinapis nig-ra L. (S. nigra) и Sinapis alba L. (S. alba) были получены из листьев и семян в различных условиях с использованием смесей этанола и воды, поскольку их глюкозинолаты, главным образом sinal-bin в S. alba и sinigrin в S. nigra, хорошо принимаются пищевой промышленностью. Наибольшая антипролиферативная активность как в неопухолевых, так и в опухолевых клеточных линиях была индуцирована экстрактом семян S. alba. Оба экстракта показали хорошую антимикробную активность в дисковых диффузионных тестах и на готовом к употреблению свежем салате. Эти результаты подчеркивают потенциальное влияние горчицы в химиотерапии и сохранении пищевых продуктов [27].
Эфирное масло семян (ЭМС) белой горчицы, состоящее в основном из аллилизотиоцианата и изотиоцианатоциклопропана, по сравнению с озоном, оказывает лучшее усиливающее проникновение лекарств через кожу. Результаты показывают, что ЭМС является безопасным и эффективным натуральным продуктом, который имеет большой потенциал в качестве усилителя проникновения кожи [28].
В то же время сама горчица белая, как и сарептская, содержит аллергены. В дополнение к известным аллергенам горчицы — Sin a 2 (11S глобулины), Sin a 1 и Bra j 1 (2S альбумины) —выявлено наличие других, ранее неизвестных аллергенов, таких как олеозин, бета-глюкозидаза, енолаза и глутатион-s трансферазные белки [29].
В косметике 4-гидроксибензиловый спирт (HBA), полученный из шрота семян Sinapis alba, является потенциально ценным сопутствующим продуктом, который действует в качестве осветляющего агента для кожи. Процедура извлечения HBA из семенной муки является относительно быстрой и не требует сложного оборудования или систем растворителей, что делает ее легко адаптируемой к крупным промышленным перерабатывающим предприятиям. Таким образом, существует потенциал для использования исходного возобновляемого сырья, для производства HBA в качестве природного ингибитора тирозиназы [30].
Горчица белая широко используется в качестве фиторемедианта почв, загрязненных тяжелыми металлами Pb, Zn, Cd, Cu и Pd [31; 32].
Горчица белая может использоваться в качестве эффективного экологически чистого ингибитора коррозии для борьбы с коррозией нержавеющей стали в среде кислоты HCl. Морфологические исследования поверхности подтвердили адсорбцию этого ингибитора на поверхности металла [33].
На основе масла семян белой горчицы разработано новое биополиольное сырье, полученные результаты свидетельствуют о его применимости в качестве альтернативы нефтехимическим полиолам [34].
Горчица белая находит свое применение в борьбе с сорной растительностью. Шроты из семян горчицы могут являться альтернативой обычным гербицидам для органического земледелия [35]. Доказано, что семенная мука из горчицы белой является потенциальным средством борьбы с сорняками. Были выделены и идентифицированы активные ингредиенты в шроте семян горчицы белой, которые демонстрируют фитотоксичность к выращенным в теплице амаранту Пауэлла (Amaranthus powellii) и зеленому лисохвосту (Setaria viridis). Были проведены сопутствующие биотесты с отдельными потенциальными растворами активных ингредиентов, содержащими ионный тиоцианат (SCN-), 4-(гидроксиметил)фенол (4-он) или 2-(4-гидроксифенил)ацетонитрил (нитрил) в концентрациях, приближающихся к таковым в экстракте. Разработка биогербицида на основе экстрагирования и концентрирования SCN- из шрота семян горчицы белой вполне осуществима, особенно если масштабные мероприятия направлены на устранение потребности в спиртовых экстрагентах и получение более высоких продуктов с активными ингредиентами [36].
Разработка альтернативных, экономически обоснованных методов борьбы с вредителями является приоритетной задачей в современном сельском хозяйстве в связи с повышением устойчивости к вредителям и повышением спроса на органические культуры. Оптимизированы условия гидролиза для получения пестицидных соединений из экстрактов горчицы белой (Sinapis alba L.) и горчицы сарептской (Brassica juncea L.). При гидролизе эндогенным ферментом мирозиназой глюкозинолаты синигрин и синалбин, естественно присутствующие в горчице, продуцируют биологически активные 2-пропенил изотиоцианат и SCN- соответственно. Состав гидролизного раствора, время и количество шрота семян горчицы как источника мирозиназы были оптимизированы для получения максимального количества 2-пропенил изотиоцианата из экстрактов B. juncea и SCN- из экстрактов S. alba. Используя оптимизированные условия, высвобождение активных пестицидных соединений из экстракта может быть достигнуто в течение 48 ч. Сформулированные выдержки можно подготовить таким образом, что они будут потенциально пригодны для органической сертификации [37].
Горчица — один из лучших ранних медоносов: сбор меда с 1 га достигает 100 кг [38]. Опыляется горчица дикими насекомыми и медоносными пчелами. На растениях работают 76,5% медоносных пчел и 23,5% диких насекомых. Пчелы способствуют лучшему опылению посевов горчицы белой. Поэтому вывоз пасеки в поле во время цветения горчицы должен являться обязательным приемом, направленным на повышение урожая семян и улучшения их качества. Пчелы посещают цветки горчицы рано утром для сбора пыльцы, а затем до 12–14 часов собирают нектар. Максимальное выделение нектара у горчицы белой происходит в 8–14 часов. В жаркую погоду цветоносность горчицы сильно возрастает, но продолжительность цветения сокращается. Выращивание зернобобовых в смеси с горчицей белой в условиях Орловской области обеспечивает более высокую продуктивность этих культур и позволяет значительно улучшить посещаемость посевов пчелами [39].
В коллекционном питомнике растений НИИ биотехнологии Горского ГАУ изучалась горчица белая, как перспективная нетрадиционная для кормопроизводства культура [40]. Хорошие результаты при возделывании на корм дает горчица белая в смеси с другими культурами: викой яровой, горохом, кукурузой, просом, яровой пшеницей, ячменем, рожью. Возделывание горчицы в смеси с другими культурами повышает урожай не только зеленой массы, но и семян. В смешанных посевах с горчицей ее компоненты меньше повреждаются вредителями, чем в чистых [1].
Производство зеленой массы, а также использование капустных культур в качестве сидерата возможно как в основных, так и в промежуточных пожнивных и поукосных посевах. Промежуточные посевы кормовых культур за счет наиболее полного использования природно-климатических ресурсов позволяют получать в условиях центра России два–три урожая в год и тем самым без расширения площади пашни увеличить сбор кормов. Формируя урожай во второй половине лета, растения увеличивают концентрацию протеина и снижают содержание клетчатки, что повышает питательность полученного корма. Являясь заключительным звеном зеленого конвейера, позволяют продлить осенний период вегетации на 1–1,5 месяца. Во ВНИИ кормов горчица белая при летнем поукосном посеве после вико-овсяной смеси на зеленый корм обеспечивала получение 199 ц/га зеленой массы, 25,7 ц/га сухой массы, 1980 корм. ед. со сбором 5,6 ц протеина с га [41].
Капустные масличные являются отличными предшественниками для других сельскохозяйственных культур, так как оставляют после себя большое количество органического вещества и корневых остатков с узким соотношением углерода и азота. Поступая в почву после уборки, они играют большую роль в повышении плодородия и улучшении физических свойств почвы. В опытах ВНИИ кормов использование поукосных посевов капустных культур в качестве зеленого удобрения обеспечивало поступление в почву 5–8 т/га органического вещества. При промежуточном посеве культуры оставляют в почве до 30–50% синтезируемого органического вещества. При посеве на сидерационные цели поставляют в почву 15–31 т зеленой массы [42–44].
Растения горчицы благоприятно влияют на структуру почвы. В силу значительной растворяющей способности корней они переводят труднорастворимые питательные вещества в формы, доступные для других растений, и способствуют перемещению их из глубоких слоев в верхние. Горчица применяется для биологической очистки почвы, обладая выраженным фитосанитарным действием, она оказывает обеззараживающее действие на возбудителей грибковых и других заболеваний [38]. Косвенным подтверждением этому является тот факт, что в результате высева семян вики мохнатой, подвергшихся обработке штаммами клубеньковых бактерий, отмечалось увеличение полноты всходов этой культуры на 23%. Такой высокий стимулирующий эффект мог быть обусловлен слабой деятельностью местных рас (или их отсутствием), так как на используемом под высев опытном участке до этого, был непосредственный предшественник — однолетние крестоцветные, в том числе горчица белая, которые характеризуются определенным ингибирующим действием на почвенную микрофлору [45].
Промежуточные сидераты оказывают экологическое влияние на баланс органического вещества, агрофизические и другие показатели плодородия почвы, на фитосанитарное состояние посевов, особенно в зерновых севооборотах. Так, при запашке зеленого удобрения горчицы белой в севооборот, насыщенный зерновыми культурами, ежегодно положительный баланс азота увеличивался на 2,8 кг/га [1].
Они предохраняют почву от эрозии, способствуют охране окружающей среды и обеспечивают устойчивое экологическое равновесие и получение экологически чистой продукции [46–49]. При пожнивном посеве в первой декаде августа эта культура к началу октября дает в среднем 2,32 т/га абсолютно сухого вещества, а в отдельные годы — 4–4,5 т/га. При запашке этого сидерата с 1 т сухого вещества в почву поступает в среднем 386 кг С, 31 кг N, 11 кг Р2О5, 19 кг K2О. Соотношение C : N в органической массе — в пределах (8–12) : 1. Лучшими предшественниками пожнивной горчицы оказались озимая пшеница и озимая рожь. Длительное использование пожнивной горчицы и соломы в севообороте усиливает биологическую активность дерново-подзолистой почвы до 68%, что несколько выше, чем в плодосменном севообороте. Ускоряя разложение растительных остатков — носителей почвенных фитопатогенов, зеленое удобрение в несколько раз повышает биологическую активность сапрофитной микрофлоры, которая служит антагонистом почвенных грибов, возбудителей многих болезней культурных растений. В результате поражение ячменя корневыми гнилями снижается в 1,5–2 раза. Активизацию почвенной биоты подтверждает увеличение количества дождевых червей в пахотном слое дерново-подзолистой почвы в 1,5–2 раза. Экологическая функция пожнивной сидерации проявляется и в связи с уменьшением после нее засоренности посевов основных культур севооборота. В ряде случаев это снимает вопрос о необходимости применения гербицидов — другого экономически опасного средства производства современного интенсивного земледелия [50]. Применение пожнивного сидерата в чистом виде и совместно с соломой снижало заболевание до 18 и 10% соответственно.
Изучение размеров использования озимой пшеницей азота биомассы горчицы белой, выращиваемой в качестве сидерата, на черноземе типичном показало, что поступающий в почву азот горчицы белой сразу же вовлекается во внутрипочвенный цикл этого элемента, изменяя интенсивность трансформации почвенного азота. При внесении биомассы горчицы, меченной N15, в почву озимая пшеница использовала этот азот на 27% меньше, чем азот мочевины, при этом его потери были ниже на 57%, а закрепление в почве — на 76% больше. При совместном внесении биомассы горчицы и мочевины использование озимой пшеницей азота горчицы и его газообразные потери повышались, а закрепление в почве снижалось. Продуктивность озимой пшеницы при заделке биомассы горчицы возрастала по сравнению с фоном (Р60K60) в 2 раза, в случае ее совместного применения с мочевиной — в 2,3 раза, при внесении мочевины — в 2,6 раза [51]. В условиях Чувашской Республики горчица белая в качестве предшественника-сидерата яровой пшеницы, оказывая комплексное воздействие на физико-химические показатели плодородия почвы, является важным элементом воспроизводства плодородия почвы [52].
После запашки горчицы в 1 кг почвы накапливается до 13–16 мг обменного калия. В результате на фоне горчицы без внесения минерального калия урожайность кукурузы на зерно оказалась на 0,5–0,7 т/га выше, чем на фоне полных минеральных удобрений, но без сидерации. Крестоцветные яровые культуры в пожнивных посевах оказывают ингибирующее влияние на сорную растительность.
Выращивание горчицы белой как предшественника льна на зеленый корм и промежуточной поукосной культуры на зеленое удобрение способствует снижению засоренности посевов льна и увеличивает урожайность льноволокна на 39%, выход льноволокна до 4%, качество волокна возрастает на 0,7–1,1 номера [53–54].
Использование горчицы белой в качестве сидеральной культуры позволяет не только компенсировать потребность растений льна в питательных веществах, но и снизить зараженность почвы, а также накопление в семенах тяжелых металлов, что важно с точки зрения производства экологически безопасной продукции [55].
Горчица белая широко используется на сидерат в междурядьях плодовых деревьев и на полях. Так, в СПК «Вязовая дубрава» (Ливенский район Орловской области) уже давно используется такой агрономический прием: ранней весной по едва оттаявшей почве рассеивают семена горчицы. По мере вырастания сидеральная культура запахивается [38].
Большие перспективы имеет использование этой культуры в качестве парозанимающей. Паровое поле, занятое горчицей, очищается от сорняков, в нем улучшается структура почвы.
Средиземноморские оливковые рощи находятся под угрозой потери почвы. Перспективно возделывание горчицы белой, поскольку в среднем она производит 6171 кг/га остатков против 4839 кг/га (естественный почвенный покров) и защищает почву от эрозии до тех пор, пока не будет выращен новый покров. Это способствует разработке более эффективных методов ведения природоохранного сельского хозяйства, предотвращению деградации земель и обеспечению устойчивости [56].
Горчица белая является хорошей поддерживающей культурой в смешанных посевах с викой посевной, горохом, чиной и другими зернобобовыми культурами с полегающим стеблем. Зерновая продуктивность повышается на 33% [19; 57].
На черноземных почвах подсев горчицы, выполняющей роль поддерживающей культуры, способствовал увеличению высоты растений чины на 1,6–8,9%, вики — на 15,0–30,2%, гороха — на 5,5–22,0% по сравнению с контролем. При этом семенная продуктивность у чины возрастала на 15,8%, у вики — на 3,6–25,0%, у гороха — на 12,5–78,1% к контролю. Максимальная в опыте урожайность чины (6,0 т/га) и вики (1,3 т/га) отмечена в варианте с 1% горчицы белой. Наибольшая урожайность гороха (2,4 и 2,5 т/га) формировалась в вариантах с 3 и 20% горчицы соответственно. Максимальное в эксперименте положительное влияние на показатели роста и развития растений гороха отмечено в варианте с 3% горчицы [39].
Благодаря своим биологическим особенностям горчица белая в производственных условиях может эффективно использоваться как предшественник в севооборотах, в смешанных посевах в качестве опорной культуры для вики посевной при ее возделывании на семена, а также покровной культуры для многолетних трав.
Проведена энергетическая и экономическая оценка применения зеленого удобрения в виде горчицы белой на дерново-подзолистых почвах Московской области [58].
Одним из факторов, определяющих продуктивность смешанных агрофитоценозов как в целом, так и отдельных ее компонентов, является аллелопатические взаимодействия культур [59]. При совместном высеве различных культур уже в фазу прорастания семян происходит физиолого-биохимическое их взаимодействие, что связано с взаимовлиянием физиологически активных выделений прорастающими семенами, а в дальнейшем корневыми выделениями, обладающими высокой физиологической активностью. Оценка аллелопатического взаимовлияния растений разных видов по степени изменения силы роста при совместном проращивании различных культур показала, что горчица белая сорта Луговская является комплементарным компонентом для посева с викой посевной сорта Луговская 98 [57; 58].
В лабораторных условиях изучен аллелопатический эффект совместного прорастания Sorgum vulgare и Sinapis alba L. Доказано как ингибирующее, так и стимулирующее действие прорастания семян Sinapis alba L. на прорастание семян технического сорго [59].
Для формирования менее полегающих травостоев вику посевную в производственных условиях высевают с различными опорными культурами. В большей степени распространены посевы вики с овсом, что, в первую очередь, обусловлено хозяйственной целесообразностью. Однако по сравнению с другими яровыми зерновыми овес для вики является более сильным конкурентом. Кроме того, для новых сортов вики среднеспелого и среднераннего типа, районированных в Нечерноземье в последние десятилетия, овес менее подходящая по срокам созревания культура [60–65]. Предпочтительнее использование в качестве опорной культуры горчицы белой [65; 66].
С учетом разных биометрических показателей семян овес и горчица белая наиболее технологичные для вики посевной опорные культуры, позволяющие произвести полное разделение вороха на составляющие его компоненты при сортировке на типовых семяочистительных машинах. Причем, если для разделения вико-овсяной зерносмеси на сортировальных машинах Петкус-Гигант дополнительно к решетам необходим подбор триеров с соответствующим размером ячеек, то для отделения семян вики от горчицы достаточно использования только одних решет [67; 68].
Горчица белая, благодаря биологическим особенностям строения ее стебля и обусловленной этим повышенной устойчивостью к полеганию, является одной из лучших опорных культур для вики посевной при ее возделывании на семена. Стебли горчицы имеют жесткость 26,9 кг/см2, сопротивление изгибу 26,3 кг/см2, сопротивление излому 1,45 кг/см2, что, соответственно, выше на 65, 30 и 45% по сравнению с овсом.
Продуктивность и структура смешанных травостоев определяется биологическими особенностями развития как вики, так и опорных культур. Сравнительная оценка эффективности использования различных видов опорных культур — горчицы белой, фацелии пижмолистной, горчицы сарептской показала, что более высоким числом бобов характеризовались травостои вики в смеси с горчицей белой сорта Луговская и фацелией с 50% нормами высева от полных, 715–724 боба/м2. В посевах вики с горчицей сорта Луговская в расчете на одно растение количество бобов составляло 8,2–8,6 шт. против 8,3 шт. в одновидовом, 7,1–7,7 шт. с фацелией и 8,2 шт. в посевах с овсом [66; 69; 70].
Горчица белая сорта Луговская по сравнению с горчицей сарептской обеспечивает формирование менее полеглых семенных травостоев, степень полегания соответственно была 43–46% и 59–66%. В результате более благоприятных условий развития растений вики в смеси с горчицей белой в зависимости от нормы высева капустного компонента масса ее 1000 семян составила 74,7–77,2 г против 68,4 г в одновидовом посеве и 68,9–69,7 г с горчицей сарептской [69].
Наиболее высокая биологическая урожайность семян вики формировалась в одновидовом посеве, а также в смеси с горчицей белой сорта Луговская — 294,7–290,2 г/м2. Однако из-за сильного полегания (72%) полнота сбора семян с одновидового травостоя вики была самой низкой в опыте и составила всего 24% от биологической, или 0,7 т/га. Посев же с горчицей белой сорта Луговская, вследствие меньшего полегания травостоя обеспечил получение самой большой урожайности семян вики в опыте — 1,4 т/га [70].
Многолетние травы традиционно подсеваются под покров яровых зерновых на зерно (ячмень, пшеница, овес) или однолетних мешанок на зеленый корм (вико-овсяные, горохо-овсяные смеси), реже практикуется подсев под озимые зерновые. В то же время известно, что подпокровные посевы трав могут снижать урожайность семян в первый год пользования на 30–60% [71; 72]. Это требует поиска новых видов покровных культур для многолетних трав.
При изучении эффективности посева овсяницы луговой на семена при подпокровном способе ее возделывания было установлено, что покровные культуры по-разному влияли на рост и развитие всходов тетраплоидной овсяницы луговой. Наиболее высокая гибель растений овсяницы, 34–43%, отмечалась при возделывании под покровом райграса однолетнего и вико-овсяной смеси (1 : 1). Лучшая сохранность растений подсеянной овсяницы луговой была под покровом ячменя, пшеницы, вико-овсяной смеси (1 : 3), фацелии и горчицы белой, от 87 до 82% [73].
При условии достаточной влагообеспеченности главной причиной угнетенного развития многолетних трав под покровом является недостаток света. По сравнению с зерновыми злаками, вико-овсяной смесью на зеленый корм или райграсом однолетним лучший режим освещенности овсяницы, 19–90% по фазам развития, был под покровом горчицы белой сорта Луговская. В результате разных условий развития в подпокровный период в первый год пользования травостоя по последействию покровных культур наиболее высокую урожайность семян — 752–814 кг/га обеспечили посевы овсяницы луговой, вышедшие из-под горчицы белой сорта Луговская и вико-овсяной смеси (1 : 3). Урожайность семян овсяницы после пшеницы была меньше и составила 725 кг/га, что обусловлено меньшей обсемененностью соцветий [74; 75].
Сорт горчицы белой Луговская (рис. 2) создан для использования на кормовые и сидерационные цели как в основных, так и в промежуточных (поукосных и пожнивных) посевах методом многократного отбора из популяции Лунинская местная. Вегетационный период в условиях Центра Нечерноземной зоны от 78 (
Урожай семян за годы испытаний составил от 1,94 до 2,35 т/га, что выше стандарта ВНИИМК 518 на 15%. В семенах содержится 28,2–34,1% белка, 30,3–34,2% жира. Урожайность зеленой массы при посеве весной от 19,9 (2003 г.) до 23,4 (2004 г.) т/га, сухого вещества — от 2,5 до 3,9 т/га, что выше стандарта соответственно на 10,5 и 13%. При посеве в качестве промежуточной культуры растения горчицы белой в фазе начала цветения содержат в сухом веществе 21–25% протеина, 24–27% клетчатки; питательность
Рис. 2. Горчица белая Луговская в конкурсном испытании, 2018 г.
