Исследование химического состава степных пастбищных растений Бурятии Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

4/2012

УДК 581.9 (571.54)

© Л.Б. Буянтуева, Е.В. Алексеева, Б.Б. Намсараев, Б. Дамдинсурэн

Исследование химического состава степных пастбищных растений Бурятии

Зеленая масса изученных степных фитоценозов соответственно своим биохимическим показателям органических веществ имеет относительно хорошую кормовую ценность. Однако согласно нормам обеспеченности растений макро- и микроэлементами отмечен дефицит фосфора, магния, цинка и частично Си. Поэтому с целью профилактики заболеваний, связанных с дефицитом данных микроэлементов, необходима оптимизация их содержания путем обогащения ими кормовых растений.

Ключевые слова: органические вещества, макро-, микроэлементный состав, живая и мертвая фитомасса, кормовая ценность, протеин, клетчатка.

L.B. Buyantueva, E. V Alekseeva, B.B. Namsaraev, B. Damdinsuren

The Research of Chemical Composition of Steppe Pasture Plants in Buryatia

According to the biochemical parameters of basic organic compounds, the green mass of the researched steppe phytocenoses has a rather good feeding value. However it doesn’t correspond to the norms of provision plants by micro- and microelements because of the deficiency of phosphorus, magnesium, zinc and copper. That is why in order to prevent diseases, associated with lack of these microelements, their number should be optimized by means of their enrichment of forage plants.

Keywords: organic substances, macro- and microelement composition, live and dead phytomass, feeding value, protein, cellular tissue.

Степи Бурятии широко используются под пастбища. Но в настоящее время за счет интенсивного использования пастбищ и аридизации климата 254 тыс. га степных травостоев в Бурятии находится на различной стадии деградации. В результате происходит коренная перестройка экологии степных экосистем, уменьшается продуктивность фитоценозов, снижается питательная ценность травостоя и широко распространяются не поедаемые скотом сорные растения.

Поэтому исследование степных экосистем, особенностей химического состава, несомненно, актуально, в связи с необходимостью сохранения и рационального использования этих уникальных природных экосистем, а также для разработки нормативов сбалансированного кормления сельскохозяйственных животных. Детальное изучение химического состава растительных остатков вызывает большой научный интерес и в связи с их огромной ролью в биогеохимических процессах биосферы.

Основной целью нашей работы было исследование химического состава растительных остатков степных фитоценозов Бурятии.

Объект и методы исследования Для исследования химического состава растительных остатков использовали надземные (живые и мертвые) и подземные части (корни) растений степных фитоценозов: полынно-ковыльно-

разнотравное, полынно-житняково-ковыльно-разнотравное, мятликово-ковыльно-разнотравное, змеевково-полынно-ковыльно-разнотравное, зме-евково-полынно-ковыльно-разнотравное и мят-ликово-змеевково-ковыльно-разнотравное (далее в статье они указаны как участки), расположенных на территории Иволгинского и Мухорши-бирского районов Бурятии.

Сбор растительного материала проводился в период массовой вегетации в 2010-2011 гг. на территории Мухоршибирского и Иволгинского районов Бурятии. Химический анализ включал евопределение органического вещества и элементного состава растительного опада. Целлюлозу определяли по модифицированному методу Кюршнера - Ганека, лигнин - по методу Клас-сон). Содержание протеина рассчитывали по общему азоту умножением на коэффициент 6,25. Сахар, крахмал определяли методом экстракции с антроновым реактивом [1].

Определение содержания Бе, Си, Ъс\. Мп, Со, Сг, Сс1 в полученных минерализатах осуществляли на атомно-абсорбционном спектрофотометре 80ЬААЯ Мб; Са и ]У^ определяли комплексо-нометрическим методом; N - титриметрическим методом по Кьельдалю, Р - фотометрическим ванадиевомолибдатным методом; Ка, К - методом пламенной фотометрии (пламенном фотометре ПФ-1) [1, 2].

Л.Б. Буянтуева, Е.В. Алексеева, Б.Б. Намсараев, Б. Дамдинсурэн. Исследование химического состава степных пастбшц-ных растений Бурятии______________________________________________________________________________________________

Результаты исследования

Одной из важнейших характеристик качества растений является содержание в них основных питательных веществ - протеина и клетчатки. Зеленая масса исследуемых степных сообществ, согласно нормативным требованиям к зеленому корму, обеспечена протеином и клетчаткой достаточно [3]. Содержание их колеблется от 10,0 до 11,7% и 26,1-29,9% соответственно. Исключение составляет 3 участок, где отмечено низкое содержание протеина (8,63%). В мертвой надземной фитомассе и корнях количество белка заметно снижается, а содержание клетчатки, наоборот, увеличивается. Относительно высокое содержание клетчатки (37,9-43,3%) в мертвой фитомассе исследуемых фитоценозов способствует снижению перевариваемости и усвояемости раститель-

ных кормов.

Ценность растительных кормов зависит также от содержания в них легкоусвояемых углеводов (сахара и крахмала). При дефиците данных углеводов в рационе животных интенсивность деятельности микрофлоры снижается, а это, в свою очередь, приводит к снижению переваривания и усвоения ими питательных веществ. В результате снижается уровень и качество молочной и мясной продукции. Содержание сахара и крахмала в растительных образцах надземной живой фитомассы колеблется от 1,42 до 5,50% и от 1,42 до 2,51%, соответственно. В мертвой надземной фитомассе концентрация данных веществ значительно снижается, а в подземной фитомассе отмечены их следовые значения (табл. 1).

Таблица 1

Органические вещества растительного опада степных сообществ Бурятии (в %, в воздушно-сухом веществе)

Растительные образцы Площадки Влажность, % Органические вещества, в % Зола

сахар крахмал сырой протеин сырая клетчатка

Зеленая фитомасса 1 6,6 5,50 2,51 11,7 26,6 4,63

2 8,4 2,43 2,23 10,0 27,8 6,1

3 7,0 5,74 2,23 8,62 29,7 9,1

4 7,6 1,43 1,43 10,0 28,8 6,3

5 8,2 1,42 1,42 10,0 26,1 5,7

Мертвая фитомасса 1 6,2 - - 4,62 38,7 7,6

2 7,6 - - 4,62 43,3 7,7

3 7,6 - - 5,0 37,9 13,2

4 7,0 - - 5,06 40,3 9,6

5 7,2 - - 6,0 37,0 8,2

Корни 1 7,4 - - 0,94 34,2 15,3

2 7,4 - - 5,62 37,4 14,7

3 8,0 - - 5,18 36,1 17,3

4 7,0 - - 6,0 37,4 16,1

5 7,0 - - 6,18 39,1 25,4

По данным химического анализа, показатели элементного химического состава трав исследуемых степных пастбищ Бурятии существенно не отличаются от показателей, приводимых в литературе [4, 5].

Для большинства изученных фитоценозов (исключение составляет 3 участок) содержание сырой золы невысокое и колеблется в пределах 4,63-6,3%. Низкое содержание золы характерно для сухих степей Центрально-Азиатского региона [6].

Элементами-доминантами в зеленой фитомассе исследуемых сообществ являлись 14, К, Са, Р и 1У^, в подземной - N. Са, К, ]У^ Ка и Р. Макроэлементы, содержащиеся в надземной массе

исследуемых сообществ, располагаются следующим образом: N > Са>К > Р> Mg > Ка. Ввиду сходства ботанического состава исследуемых сообществ данные макроэлементы практически не меняли свою последовательность в ряду аккумуляции.

Важным показателем качества кормов является содержание азота. Азот - один из основных химических элементов, играющих наиболее заметную роль в метаболических процессах и синтезе белка растений, а значит и накоплении фитомассы. Содержание азота в живой надземной фитомассе исследуемых сообществ колеблется от 1,38 до 1,87 %.

4/2012

Содержание кальция в надземной фитомассе 3-го и 4-го сообществ соответствует норме, а 2-го и 5-го сообществ слегка повышено. Особенно высокое его содержание (0,91%) наблюдается в растительных остатках участка №1. Содержание магния и фосфора во всех образцах исследуемых фитоценозов недостаточное, за исключением 2 участка, где концентрация магния соответствует норме.

Из-за недостаточного содержания фосфора и избыточного кальция соотношение данных элементов значительно превышает рекомендуемое (1,5:2,0) в рационах кормов.

Содержание калия и натрия в растительных остатках колеблется - 0,74-1,14% и 0,05-0,10%, соответственно. Дефицит калия в рационах животных наблюдается очень редко ввиду предельно достаточного их содержания в кормах. Калий и натрий - взаимосвязанные макроэлементы, они участвуют в регуляции осмотического давления,

активности ферментов и других процессов. Соотношение калия и натрия в рационах для коров рекомендуется в пределах 5-10:1. Однако высокое потребление животных с кормом калия влечет за собой избыточное выведение натрия с мочой. В связи с этим в пастбищный период животные испытывают повышенную потребность в поваренной соли. Рекомендуется употреблять поваренную соль животным, для которых используются в качестве корма растения 4-го и 5-го фитоценозов, где в соотношении данных элементов отмечены особенно низкие показатели натрия.

Биологические достоинства растительных кормов характеризуются также определенным содержанием микроэлементов. Общие запасы микроэлементов в исследуемых растительных образцах надземной живой фитомассы представлены в таблице 2.

Таблица 2

Элементарный химический состав растительных остатков (в абсолютно сухом веществе) степных фитоценозов Бурятии

Растительные образцы Площад- ка Макроэлементы, в % Микроэлементы, мг/кг

N Р Са Mg К Ыа Си Мп Ъп РЬ са

Зеленая фитомасса 1 1,87 0,16 0,91 0,012 0,74 0,07 5,98 25,43 12,47 1,07 0,043

2 1,60 0,13 0,77 0,21 0,83 0,10 7,13 29,68 11,96 1,39 0,031

3 1,38 0,16 0,57 0,08 0,83 0,07 2,33 19,57 11,49 0,70 0,0003

4 1,60 0,18 0,66 0,06 1,08 0,05 4,30 24,85 12,73 0,85 0,25

5 1,60 0,16 0,81 0,11 1,14 0,06 13,88 31,02 14,14 1,96 0,07

Мертвая фитомасса 1 0,74 0,06 0,68 0,02 0,16 0,05 - - - - -

2 0,74 0,04 0,38 0,06 0,20 0,04 - - - - -

3 0,80 0,07 0,75 0,07 0,29 0.05 - - - - -

4 0,81 0,07 0,97 0,05 0,34 0,05 - - - - -

5 0,96 0,06 0,63 0,09 0,38 0,04 - - - - -

Корень 1 0,15 0,09 1,40 0,05 0,44 0,15 - - - - -

2 0,90 0,08 0,68 0,05 0,46 0,09 - - - - -

3 0,83 0,10 0,54 0,15 0,32 0,15 - - - - -

4 0,94 0,08 0,47 0,11 0,49 0,08 - - - - -

5 0,99 0,07 1,20 0,05 0,42 0,10 - - - - -

Сравнение наших данных о содержании микроэлементов в исследуемых образцах с пороговыми концентрациями данных элементов в кормовых растениях позволило выявить их низкую обеспеченность Ъл [7]. Дефицит цинка в растениях обусловлено, по-видимому, его низким содержанием в почве. Исследуемые фитоценозы произрастают на каштановых почвах, грануло-

метрический состав которых представлен в основном супесью. По литературным данным, в породах легкого гранулометрического состава концентрация цинка значительно ниже, чем в суглинистых отложениях [7]. Цинк влияет на синтез гормона пролактина, поэтому недостаток данного элемента в кормах способствует снижению молокообразования у животных.

В пределах нормы во всех исследуемых образцах выявлено содержание Мп. Данный элемент имеет исключительно важное значение в фотосинтезе и дыхании растений. Не превышают фоновые значения концентрации и особо опасных токсичных тяжелых металлов свинца и кадмия.

Концентрация Си - незаменимого микроэлемента для всех растений - также соответствует нормативным требованиям, за исключением 3-го сообщества, где отмечен незначительный его недостаток.

Литература

1. Методы биохимических исследований растений / под ред. Л.И. Ермакова. - Л.: Агропромиздат, 1987. - С. 161-162.

2. Практикум по агрохимии / под ред. Б.А. Ягодина. -Л.: Агропромиздат, 1987. - С. 143.

3. Методические указания качества и питательности кормов. - М., 2002. - 15 с.

4. Меркушева Г., Убугунов Л.Л., Лаврентьева И.Н. Биопродуктивность и химический состав надземной и подземной фитомассы растительности степных пастбищ Западного Забайкалья // Агрохимия. 2000. №12. С. 36-44

5. Кашин В.К., Иванов Г.М. Содержание микроэлементов в растениях Юго-Западного Забайкалья // Ресурсы растительного покрова Забайкалья и их использование. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 1991. - С. 98-106.

6. Степи Центральной Азии / отв. ред. В.А. Хмелев. - Новосибирск.: Изд-во СО РАН, 2002. - С. 281.

7. Биохимия кормов БурАССР / отв. ред. С.Н. Балдаев, К.Е. Ильин. - Улан-Удэ, 1978. - С. 36.

Буянтуева Любовь Батомункуевна - канд. биол. наук, доцент кафедры экспериментальной биологии биологогеографического факультета Бурятского государственного университета. E-mail: bib [email protected]. Адрес: 670000, Бурятия, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а. Тел 8(3012)211593 (деканат), 8(3012)663992.

Алексеева Елена Валентиновна - канд. биол. наук, доцент кафедры экспериментальной биологии биологогеографического факультета Бурятского государственного университета. E-mail: [email protected]. Адрес: 670000, Бурятия, г. Улан-Удэ, ул. Смолина 24а, раб. тел 8(3012)211593 (деканат), 8(3012)638316.

Намсараев Баир Бадмабазарович - д-р биол. наук, профессор, зав. кафедрой экспериментальной биологии, зав. лабораторией микробиологии ИОЭБ СО РАН. 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6. Тел. (раб.) 8(3012)43-49-02, факс: 8(301)43-30-34, e-mail: bair [email protected].

Б. Дамдинсурэн - научный исследователь Монгольской ассоциации по менеджменту пастбищ. Монголия, Улан-Баатор, район Баянзурх, микрорайон №3. Тел. 976-11-453757, e-mail: [email protected].

Buyantueva Lyubov Batomunkuevna - candidate of biological sciences, associate professor, department of experimental biology, biological-geographical faculty, Buryat State University. 670000, Ulan-Ude, Smolin str. 24a, tel.: 8(3012)211593 (Dean’s office), ph: 8(3012) 663992, e-mail: [email protected].

Alekseeva Elena Valentinovna - candidate of biological sciences, associate professor, department of experimental biology, biological-geographical faculty, Buryat State University. 670000, Ulan-Ude, Smolin str. 24a, tel.: 8(3012)211593 (Dean’s office), 8(3012)638316, e- mail: astragalus65@mailru

Namsaraev Bair Badmabazarovich - professor, doctor of biological sciences, head of the department of experimental biology, head of microbiology laboratory, Institute of General and Experimental Biology SB RAS. tel. 8(3012)43-49-02, E-mail: bair [email protected]

B. Damdinsuren - science researcher, Mongolian Society for Pasture Management. Mongolia, Ulaanbaatar, Bayanzurkh district, micro district №3, tel. 976-98188515, e-mail: [email protected].

УДК 631.417

©О.В. Вишнякова, Г.Д. Чимитдоржиева, А.Н. Балданова Лигнин в растениях криолитозоны Забайкалья

Исследован состав различных типов растительности Еравнинской мерзлотной зоны Забайкалья. Выявлено высокое содержание лигнина в корнях разнотравно-злаковых сообществ.

Ключевые слова: лигнин, растительные остатки, биохимическая трансформация, гумификация, мерзлотные почвы.

Таким образом, зеленая масса изученных степных фитоценозов соответственно своим биохимическим показателям имеет относительно хорошую кормовую ценность. Однако при выпасе животных на зимней ветоши, где наблюдается недостаточность протеина и других важных элементов питания, необходимо подкармливать сеном и концентрированными кормами. С целью профилактики заболеваний, связанных с дефицитом микроэлементов (2п и частично Си), нужна оптимизация их содержания путем обогащения ими кормов.