CC BY
183
УДК 633.1:631.5 (470.333)
ИЗМЕНЕНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА ЗЕРНА ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ И ОВСА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОРТА И ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ
Ториков В.Е., Мельникова О.В., Ториков В.В.
ФГОУ ВПО «Брянский государственный аграрный университет»
Аннотация. Рассмотрено изменение минерального состава зерна различных сортов ярового ячменя, а также содержание макро и микроэлементов в зерне ярового ячменя сорта Эльф и овса сорта Козырь в зависимости от норм высева семян (5,0 и 2,5 млн. шт. всхожих семян на 1га), вносимых минеральных удобрений 04 120, P2О5 - 120, К2О5 -120) и биологической технологии их возделывания, где минеральные удобрения не вносятся, а прослеживается последействие навоза, сидератов горчицы белой и измельченной соломы на удобрение.
Определено содержание микроэлементов в зерне ячменя сорта Эльф, выращенного на вариантах с различным уровнем минерального питания.
Ключевые слова: яровой ячмень, овес, сорт, норма высева семян, минеральные удобрения, биологическая технология, минеральный состав.
Введение
По нашему мнению, в настоящее время к решению проблемы повышения качества зерна, используемого на пищевые и кормовые цели, необходим комплексный подход [4]. Отмечается тенденция отрицательной связи между ростом урожайности и снижением биохимического состава зерна у сортов ярового ячменя и овса интенсивного типа [1-3]. При оценке качества зерна, идущего на промышленную переработку, следует учитывать содержание в нем минеральных элементов, так как они входят в состав всех тканей организма животных и человека. Подобно витаминам, они участвуют в процессах образования энергии, роста и поддержания нормальной жизнедеятельности здоровья организма. Все ферментативные процессы в организме происходят с участием минеральных веществ.
Главными макроэлементами пленчатого зерна ячменя и овса остаются калий, фосфор, кремний, сера и магний. Около 60% золы составляет фосфорный ангидрид и около 30% окись калия. Далее следуют сера, магний и хлор. Кремний содержится только в плодовых
Annotation. Consider the changes of the mineral composition of grain of different breeds of spring barley, as well as the content of macro- and microelements in the grain of spring barley «Elf» and oat «Kozir» cultivars in terms of on seed rate (5.0 and 2.5 million. pcs. of viable seeds per 1 ha), applied mineral fertilizers (N 120, P205 - 120, K205 -120) and biological technology of cultivation, with null mineral fertilizers applied, but aftereffect of barnyard manure, green manure in form of white mustard and chopped straw.
Micronutrient content was defined for spring barley «Efl», grown with different mineral nutrition rates.
Key words: spring barley, oats, breed, seed rate, mineral fertilizers, biological technology, mineral composition.
Материалы и методика исследований
Исследования выполнены на многолетнем стационарном опыте Брянской ГСХА. Содержание макро и микроэлементов определяли во ВНИИ минерального сырья имени Н.М. Федоровского (г. Москва, аналитический центр) с использованием масс-спектрального и атомно-эмиссионного анализа с индуктивно связанной плазмой в зерне ярового ячменя и овса. Отечественные сорта Московский 3, Эльф и сорта селекции Республики Беларусь Зазерский 85 и Прима Белоруссии выращивали на вариантах, где вносили N - 120, Р2О5 - 120, К2О5 -120.
Кроме того, было рассмотрено изменение минерального состава зерна ярового ячменя сорта Эльф и овса сорта Козырь в зависимости от норм высева семян (5,0 и 2,5 млн. шт. всхожих семян на 1га), вносимых минеральных удобрений (4 120, Р2О5 - 120, К2О5 -120) и биологической технологии их возделывания, где минеральные удобрения не вносятся, а прослеживается последействие навоза, сидератов горчицы белой и измельченной соломы на удобрение.
Проведены определения содержания
оболочках (пленках).
В небольших количествах накапливаются в зерновках такие микроэлементы, как железо, цинк, марганец, медь, кобальт и другие. Они входят в состав многих ферментов в качестве кофакторов, необходимых для их активности [5-7].
Результаты исследований и их обсуждение
В полевых опытах выращивали отечественные сорта ярового ячменя Московский 3, Эльф и сорта селекции Республики Беларусь Зазерский 85 и Прима Белоруссии на вариантах, где вносили N - 120, Р2О5 - 120, К2О5 -120. На этих
микроэлементов в зерне ячменя сорта Эльф, выращенного вариантах с различным уровнем минерального питания: N 120, Р2О5 - 120, К2О5 -120; N 90, Р2О5 - 90, К2О5 -90; N 60, Р2О5 - 60, К2О5 -60, и биологической технологии.
вариантах достоверных колебаний между сортами по содержанию в зерновках ячменя калия, фосфора, кремния, серы, магния и натрия не отмечено (табл. 1). Больше всего накапливалось серы в зерне сортов Московский 3 и Эльф, а кремния - у сортов Зазерский 85 и Прима Белоруссии.
Таблица 1 - Содержание макроэлементов в зерне ячменя различных сортов, мг/кг
Макроэлементы Сорта
Московский 3 Эльф Зазерский 85 Прима Белоруссии
Фосфор 2100 2000 2100 2100
Калий 3100 2900 3000 3000
Кальций 170 190 190 180
Магний 420 410 440 410
Натрий 17 24 22 18
Сера 670 610 550 590
Кремний 190 210 240 240
В зерне всех изучаемых сортов ячменя содержание таких микроэлементов, как бор, ванадий, селен, никель было незначительное и находилось на одном уровне (табл. 2).
Таблица 2 - Содержание микроэлементов в зерне ячменя различных сортов, мг/кг
Микроэлементы Московский 3 Эльф Зазерский 85 Прима Белоруссии
Железо 25 28 18 17
Молибден 0,76 0,63 0,45 0,98
Медь 4,4 3,2 4,0 3,5
Бор <1 <1 <1 <1
Кобальт 0,017 0,019 0,012 0,012
Марганец 5,7 5,7 5,0 5,4
Ванадий <2 <2 <2 <2
Цинк 22 21 17 18
Селен <0,2 <0,2 <0,2 <0,2
Никель 0,13 0,12 0,10 0,10
Наибольшим накоплением железа, кобальта и марганца отличался сорт Эльф. Зерно отечественных сортов ярового ячменя по сравнению с сортами белорусской селекцией накапливало большее количество железа, молибдена, кобальта, марганца, цинка и никеля.
Существенные различия по содержанию макроэлементов в зерне ячменя сорта Эльф наблюдались в зависимости от элементов технологии его возделывания (табл. 3).
Таблица 3 - Содержание макроэлементов при разных нормах высева, (в среднем за годы опытов) мг/кг
Макроэлементы Технологии
N 120, Р2О5 - 120, К2О5 -120 биологическая
(без применения минеральных удобрений)
норма 5,0 млн. норма 2,5 млн. норма 5,0 млн. норма 2,5 млн.
Фосфор 950 1020 1100 1200
Калий 5800 5400 6600 6300
Кальций 960 1100 1200 1400
Магний 270 230 330 380
Натрий 63 48 39 54
Сера 330 270 500 550
На биологической технологии, где не применяли минеральных удобрений, а сохранялось последействие навоза, зеленых удобрений и измельченной соломы, в зерне накапливалось большее количество фосфора, калия, кальция, магния, натрия и серы, то есть практически всех исследуемых элементов. Это обстоятельство можно объяснить тем, что на биологической технологии почва меньше истощилась, так как здесь был меньший вынос указанных элементов. Они в большей степени потреблялись растениями ячменя на вариантах, где применяли минеральные удобрения в более высоких нормах. Важно отметить, что на фоне N - 120, Р2О5 - 120, К2О5 -120 урожайность ячменя была значительно выше по сравнению с биологической технологией.
На этом варианте сказался эффект ростового разбавления. Различия в содержании макроэлементов были значительно меньше и носили случайный характер, никаких закономерностей не проявилось. При снижении норм высева несколько увеличивалось количество в зерне фосфора, кальция, натрия на обеих технологиях.
На биологической технологии в зерне ячменя больше содержалось таких микроэлементов, как железа, цинка, меди, ванадия, бора и кобальта (табл. 4).
Таблица 4 - Влияние нормы высева семян на содержание в зерне ячменя микроэлементов, мг/кг
Микроэлементы Технологии
N 120, Р2О5 - 120, К2О5 -120 Биологическая
норма высева 5,0 млн. норма высева 2,5 млн. норма высева 5,0 млн. норма высева 2,5 млн.
Железо 18 21 26 28
Молибден 0,25 0,30 0,16 0,24
Медь 1,2 1,3 1,5 1,6
Бор 1,4 1,8 1,6 1,9
Кобальт 0,06 0,08 0,09 0,13
Марганец 12 21 23 27
Ванадий 0,2 0,2 0,45 0,45
Цинк 5,1 5,4 7,2 7,8
Селен <0,2 <0,4 <0,3 <0,5
Никель <0,3 <0,5 <0,5 <0,6
Изменение нормы высева в сторону уменьшения способствовало обогащению зерна железом, цинком, медью, ванадием, бором, кобальтом и никелем. Такие изменения происходили по причине увеличения площади питания растений, общей кустистости растений и, соответственно, лучше развитой корневой системой с большим количеством всасывающих корневых волосков у продуктивных побегов кущения.
Результаты анализов зерна овса с разных вариантов технологий выращивания дают основания считать, что минеральный состав его был неодинаков. На биологической технологии в зерне отмечено повышение магния, натрия, серы и кремния. По остальным макроэлементам преимущество было на стороне варианта, где применяли N - 120, Р2О5 - 120, К2О5 -120 (табл.
5).
Таблица 5 - Влияние норм высева семян овса сорта Козырь на содержание макроэлементов в необрушенном зерне, мг/кг
Макроэлементы Технологии
N 120, P2О5 - 120, ^О5 -120 Биологическая
норма 5,0 млн. норма 2,5 млн. норма 5,0 млн. норма 2,5 млн.
Фосфор 1500 1650 1400 1580
Калий 9560 10000 9100 9300
Кальций 1300 1400 1100 1240
Магний 368 380 460 485
Натрий 620 628 840 890
Сера 518 520 540 600
Кремний 837 850 875 900
Влияние изменяющихся норм высева семян на содержание макроэлементов в зерне овса было менее выраженное. При снижении норм высева на фоне N 120, P2О5 - 120, ^О5 -120 увеличивалось количество всех исследуемых макроэлементов. Аналогичная картина наблюдалась и на биологической технологии.
Микроэлементарный состав зерна овса Козырь имел свои особенности, связанные с его биологией. В нем накапливалось значительно большее количество марганца, железа, цинка и ванадия (табл. 6).
Таблица 6 - Содержание микроэлементов в зерне овса при разных нормах высева семян, мг/кг
Микроэлементы Технологии
N 120, P2О5 - 120, ^О5 -120 Биологическая
норма семян 5,0 млн. норма семян 2,5 млн. норма семян 5,0 млн. норма семян 2,5 млн.
Железо 31 37 42 46
Молибден 0,14 0,20 0,31 0,52
Медь 1,9 2,8 2,1 2,9
Бор 1,0 1,2 1,4 1,6
Кобальт 0,12 0,14 0,054 0,13
Марганец 89 98 46 83
Ванадий 0,35 0,55 0,20 0,20
Цинк 12 16 10 17
Имелись значительные различия в зависимости от элементов технологии его возделывания. На биологической технологии в зерне овса содержалось больше молибдена, марганца и цинка, но меньшее количество всех других микроэлементов.
Снижение нормы высева в составе технологий обеспечивало большее накопления в зерне микроэлементов. На фоне N 120, P2О5 -120, К2О5 -120 увеличивалось количество молибдена, меди, марганца и ванадия, а на биологической технологии - марганца, цинка, молибдена и кобальта.
В зерне ярового ячменя сорта Эльф, выращенного на различных фонах минерального питания, также исследовалось количественное содержание
микроэлементов и тяжелых металлов. Результаты определений представлены в таблице 7. Количество цинка, меди, молибдена, бора, никеля и марганца в зерне было на уровнях, не превышающих предельно допустимых концентраций.
Под влиянием изучаемых различных вариантов технологий содержание
макроэлементов в зерне ячменя изменялась по-разному. В частности, при увеличении вносимых норм минеральных удобрений увеличивалось в зерне количество цинка, молибдена и никеля, но снижалось содержание марганца, меди и бора по сравнению с контрольным вариантом (биологическая технология). Содержание в зерне свинца находилось на одном уровне, что в пределах ПДК (табл. 7).
Таблица 7 - Содержание микроэлементов в зерне ячменя сорта Эльф в зависимости от технологий возделывания, мг/кг
Вариант технологий Микроэлементы
Zn Mo B № Mn Pb
N120, Р2О5 - 120, К2О5 -120 25,8 1,99 1,13 2,86 0,66 67,3 <0.1
N90, Р2О5 - 90, К2О5 -90 24,3 1,98 1,12 2,37 0,63 66,8 <0.1
N60, Р2О5 - 60, К2О5 -60 21,9 1,83 0,97 2,16 0,56 63,5 <0.1
Биологическая технология (без внесения №К) 19,3 2,03 0,83 3,01 0,45 71,5 <0.1
Предельно допустимые концентрации или нормальные диапазоны 0,8-25,0 5,00 2,0 5,0 1,0 150,0 <0.1
Количественные параметры всех изучаемых микроэлементов укладываются в предельно допустимые концентрации или нормальные диапазоны.
Нами отмечено, что с повышением уровня применения минеральных удобрений в зерне повышалось содержание белка, но увеличивался
питания ячменя, овса, при программировании урожайности, а также для комплексной оценки качества зерна, используемого на кормовые и пищевые цели.
Между сортами ярового ячменя Московский 3, Эльф, Зазерский 85 и Прима Белоруссии достоверных колебаний по содержанию в зерне калия, фосфора, кремния, серы, магния и натрия не отмечено. В зерне изучаемых сортов ячменя содержание таких микроэлементов, как бор, ванадий, селен, никель было незначительное и находилось на одном уровне. Зерно отечестве нных сортов ярового ячменя по сравнению с сортами белорусской селекцией накапливало большее количество железа, молибдена, кобальта, марганца, цинка и никеля.
На биологической технологии по сравнению с вариантом, где вносили N - 120, Р2О5 - 120, К2О5 -120 в зерне сорта Эльф накапливалось большее количество макроэлементов - фосфора, калия, кальция, магния, натрия и серы. Различия в содержании макроэлементов были значительно меньше и носили случайный характер, никаких закономерностей не проявилось. При снижении норм высева несколько увеличивалось количество в зерне фосфора, кальция, натрия на обеих технологиях. На биологической технологии в зерне ячменя больше содержалось таких микроэлементов, как железа, цинка, меди, ванадия, бора и кобальта.
На биологической технологии в зерне сорта Козырь отмечено более высокое содержание макроэлементов магния, натрия, серы и кремния. По остальным макроэлементам преимущество было на стороне варианта, где применяли N - 120, Р2О5 - 120, К2О5 -120. На биологической технологии в зерне овса содержалось больше молибдена, марганца и цинка, но меньшее количество всех других микроэлементов.
вынос отдельных элементов минерального питания. По содержанию макроэлементов минеральный состав зерна овса был более стабильным, чем ячменя.
Полученные нами данные могут быть использованы для диагностики условий минерального
Accumulation of macronutrient phosphorus, potassium, calcium, magnesium, sodium and sulfur in grain of spring barley Elf was higher on biological technology than N - 120, P205 - 120, K205 -120 variant. The differences in the content of macronutrients were much smaller and were accidental, common factors were not evident. Phosphorus, calcium, sodium were increased with lower seeding rates on both types of technology. Content of iron, zinc, copper, vanadium, boron and cobalt were higher in barley grain of biological technology.
Content of macronutrients such as magnesium, sodium, sulfur and silicon for oat grain of «Kozir» cultivar were higher in biological technology. All other macronutrients levels were higher in N - 120, P2O5 - 120, K2O5 -120 variant. Also much molybdenum, manganese and zinc in oats grain were in biological technology, but all other microelements were short.
Lower seeding rate affect to increase of microelements accumulation in the grain. Variant of N 120, P2O5 - 120, K2O5 -120 increased amount of molybdenum, copper, manganese and vanadium, and biological technologies - manganese, zinc, molybdenum and cobalt.
Литература
1. Ториков, В.Е. Влияние удобрений, норм высева семян и сорта на кормовую ценность и минеральный состав зерна ярового ячменя. В.Е. Ториков, О.В. Мельникова, Ториков В.В. //Вестник Брянской ГСХА. 2009. № 1. С. 4-11.
2. Ториков, В.Е. Урожайность ярового ячменя и овса в условиях длительного стационарного опыта. В.Е. Ториков, А.Е. Сорокин //Аграрный вестник Урала. 2011. № 4. С. 12-14.
3. Ториков, В.Е. Биологизация земледелия как основа развития современного сельского хозяйства. В.Е. Ториков, А.Е. Сорокин //Аграрный вестник Урала. 2011. № 5. С. 18-21.
Снижение нормы высева в составе технологий обеспечивало большее накопления в зерне микроэлементов. На фоне N 120, Р2О5 -120, К2О5 -120 увеличивалось количество молибдена, меди, марганца и ванадия, а на биологической технологии - марганца, цинка, молибдена и кобальта.
В зерне ярового ячменя сорта Эльф, выращенного на различных фонах минерального питания, количество цинка, меди, молибдена, бора, никеля и марганца в зерне было на уровнях, не превышающих предельно допустимых концентраций.
There were not identified reliable variation of potassium, phosphorus, silicon, sulfur, magnesium or sodium content of spring barley breeds: «Moskovsky 3», «Elf», «Zazersky 85», «Prima of Belarus».
Content of boron, vanadium, selenium, nickel were small and at the same level. Domestic breeds of spring barley accumulate more iron, molybdenum, cobalt, manganese, zinc and nickel compared to Belarusian selection.
4. Ториков, В.Е. Урожайность, кормовая ценность и минеральный состав зерна сортов ярового ячменя. В.Е. Ториков, О.В. Мельникова, В.В. Ториков //Зерновое хозяйство России. 2012. № 1. С. 14-24.
5. Кретович, В.Л. Биохимия зерна. В.Л. Кретович.- М.: Наука, 1981. - 151 с.
6. Духанина, М. А. Влияние несимбиотического азотфиксатора на урожай и качество ячменя Московский-2 на дерново-подзолистой песчаной почве / М. А. Духанина, Ф. В. Моисеенко, Н. М. Белоус // Бюллетень ВИУА, № 110. - М.: Изд-во ВИУА, 1997. - С. 14.
7. Белоус, Н. М. Влияние ассоциативных азотфиксаторов на урожайность ячменя / Н. М. Белоус, Л. А. Воробьева, Ф. В. Моисеенко // Бюллетень ВИУА, № 110. - М.: Изд-во ВИУА, 1997. - С. 18.
