CC BY
66
УДК 631.81.033:633.39:631.559
А.В. Синдирева, Е.А. Скудаева, М.Н. Кожевина, Н.К. Трубина
НИКЕЛЬ И КАЧЕСТВО УРОЖАЯ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР
Представлены данные многолетних исследований по влиянию никеля на важнейшие показатели качества урожая кормовых культур - биосинтезы сухого вещества и белка.
Ключевые слова: никель, суданская трава, рапс яровой.
Введение
Никель является одним из элементов, которому в последнее время уделяется большое внимание исследователей. Биохимическая роль металла зависит от его концентрации в среде обитания: при дефиците содержания для живых организмов его рассматривают как микроэлемент, при избытке - как тяжелый металл.
Несмотря на то, что необходимость в никеле растений до настоящего времени считается недоказанной, в установленном диапазоне низких концентраций он стимулирует определенные физиологические процессы. В микродозах положительно влияет на рост и ферментативную активность растений, а также необходим для нормальной жизнедеятельности организма животных [1-3]. При нефитотоксичных уровнях, согласно экспериментальным данным ряда авторов, никель способен увеличивать урожай многих культур. Его дефицит в почве вызывает специфические заболевания растений, снижает урожай, ухудшает его качество [4-7].
Механизм токсичного действия никеля изучен пока недостаточно. При его избытке снижается абсорбция питательных веществ, тормозится рост растений и нарушается метаболизм. Повышение концентрации элемента в листьях резко сокращает содержание хлорофилла, подавляя процесс фотосинтеза.
Объекты и методы
Исследовали влияние никеля на качество урожая кормовых культур на опытном поле Омского государственного аграрного университета им. П.А. Столыпина и в лаборатории диагностики питания растений кафедры агрохимии. Закладку опытов с микроудобрениями, учет, наблюдения и отбор растительных и почвенных образцов проводили по общепринятым методикам [8]. Определяли сухое вещество в целых растениях весовым методом в трехкратной повторности. Общее содержание азота в сухих образцах устанавливали, пользуясь стандартными методами (по Кьельдалю).
Объектами исследований являлись суданская трава, рапс яровой, никель.
Результаты исследований
Никель и биосинтез сухого вещества.
Растения накапливают сухие вещества за счет углекислоты из воздуха, воды и минеральных солей из почвы. При изучении состава сухих веществ многих сельскохозяйственных культур установлено: в среднем углерода в них - 45%, кислорода - 42% и водорода - 7%, а остальных элементов, входящих в состав растения - лишь 6%. Оказалось, что интенсивность накопления сухих веществ и высота урожая в большинстве случаев зависят от обеспеченности растений этими и остальными элементами, которые они поглощают из почвы [9].
Количество заготовленных кормов должно отражаться только через сухое вещество и концентрацию в сухом веществе обменной энергии и сырого протеина, от которых зависит эффект кормления [10]. Поэтому особый интерес представляет определение содержания сухого вещества в растении как одного из важнейших показателей качества растениеводческой продукции.
© Синдирева А.В., Скудаева Е.А., Кожевина М.Н., Трубина Н.К., 2015
Урожайность сухого вещества рапса при внесении различных дозировок никеля представлена на рисунке. Наибольший выход сухого вещества отмечен при применении никеля в дозе 3,6 кг/га (выше уровня контроля соответственно на 21,0 и 19,7%).
о 5
о
к л
> о "Р 4,5
.0 н о о X и т н о о 4
>5 ? о 3,5
О т
а
3
0 10 20 Доза никеля, кг/га д. в.
Зависимость урожайности сухого вещества надземной массы рапса ярового от доз внесения в почву никеля
Согласно данным рисунка между дозами микроэлементов и выходом сухого вещества рапса с 1 гектара существует квадратичная зависимость. До определенной дозировки микроэлемент стимулирует биосинтез сухого вещества, с превышением оптимальной дозы - угнетает. Уравнение 1 позволяет прогнозировать урожайность сухого вещества рапса в случае поступления № в почву.
у = - 0,005х2 + 0,06х + 3,99 (1)
П = 0,69
Установленные зависимости влияния никеля на биосинтез сухого вещества, характеризующиеся высокой степенью связи, позволили в зоне оптимальных дозировок определить нормативный показатель - коэффициент интенсивности действия («6») единицы внесенного № на урожайность сухого вещества, равный 0,75.
Разработанные нормативные характеристики связи в системе «удобрения - урожай» позволяют прогнозировать биосинтез сухого вещества в растениях и выход урожая с единицы площади в зависимости от доз никеля.
Исследования, проведенные в течение четырех лет, показали зависимость содержания сухого вещества суданской травы от периода вегетации, метеорологических условий года, а также от изменения условий питания растений благодаря внесению в почву различных доз никеля (табл. 1).
Таблица 1
Содержание сухого вещества в растениях суданской травы в зависимости от фазы развития и применяемых доз никеля (средние данные за годы исследования)
Вариант Фаза развития Уборка
Кущение Колошение Цветение
0 (контроль) 17,4 25,0 19,5 33,7
№4 17,0 / -2,3 25,8 / +3,2 20,4 / +4,6 32,8 / -2,7
17,5 / +0,6 25,4 / +1,6 23,4 / +20,0 36,6 / +8,6
16,2 / -6,9 22,1 / -11,6 22,8 / +16,9 34,6 / +2,7
N112 17,3 / -0,6 21,6 / -13,6 21,8 / +11,8 34,9 / +3,6
Примечание. В числителе - содержание сухого вещества (%), в знаменателе - изменения по сравнению с контролем (%).
На основании данных (табл. 1) можно сделать вывод: внесение никеля в почву в дозе 8 кг/га оказывает положительное влияние на биохимический процесс образования сухого вещества в растениях суданской травы, улучшая качество кормовой культуры.
Никель и биосинтез белка.
Основной показатель питательной ценности кормовых трав - содержание белка и переваримого протеина. Связано это с тем, что биологические функции белков крайне разнообразны. Они выполняют каталитические (ферменты), регуляторные (гормоны), структурные (коллаген, фиброин), двигательные (миозин), транспортные (гемоглобин, миоглобин), защитные (иммуноглобулины, интерферон), запасные (казеин, альбумин, глиадин, зеин) и другие функции. Среди белков встречаются антибиотики и вещества, оказывающие токсическое действие. Белки составляют основу биомембран - важнейшей составной части клетки и ее компонентов [11]. В работе [12] указывается, что повышение продуктивности животноводства нередко сдерживается не столько недостатком кормов, сколько дефицитом белка, незаменимых кислот и витаминов. Потребность животных в кормовом белке до 95% обеспечивают растительные корма.
Влияние микроэлементов - металлов на биосинтез белковых соединений в условиях Западной Сибири изучено мало. Однако в регионах с довольно развитым сельскохозяйственным производством, с одной стороны, и возрастающим техногенным воздействием на агро-ландшафты, с другой, такие исследования необходимы.
Рассчитанные математические зависимости, полученные при обобщении многолетних исследований рапса ярового, позволят осуществить с разной степенью вероятности прогноз содержания протеина (у) в зависимости от дозы антропогенного поступления никеля (х) (табл. 2, уравнения (2)-(4)).
Таблица 2
Математические модели содержания протеина в рапсе в зависимости от применения микроэлементов
Показатель Уравнения регрессии и коэффициенты корреляции (п)
Сырой протеин у = -0,03х2 + 0,42х + 19,74 (2) 0,56
Белок у = -0,03х2 + 0,4х + 18,35 (3) 0,56
Переваримый протеин у = -0,024х2 + 0,31х + 14,81 (4) 0,56
В целом, судя по опыту, микроэлемент никель оказал стимулирующее влияние на биосинтез протеина, что объясняется синергизмом азота с № при поступлении в организм [13]. По результатам исследований установлено, что существует полиномиальная зависимость между содержанием микроэлементов и азота в зеленой массе рапса. Аналогичная взаимосвязь установлена между дозами микроэлементов и содержанием азотистых соединений (сырого, переваримого протеина и белка). Математические модели положительной связи этих показателей наблюдаются до определенной дозировки элемента: № в дозе 3,6 кг/га.
Наибольшей питательной ценностью (по количеству кормовых единиц) обладают корма, выращенные с внесением в почву никеля в дозе 3,6 кг/га.
В диапазоне оптимальных дозировок получены коэффициенты «Ь» интенсивности действия микроэлементов на содержание протеина и кормовых единиц в растениях, что позволяет нормировать и прогнозировать качество корма при поступлении микроэлементов в растения (табл. 3).
Данные табл. 3 показывают, на сколько увеличиваются содержание протеина и питательная ценность в кормовых культурах при внесении в почву 1 кг/га №.
Таблица 3
Коэффициенты интенсивности («Ь») действия микроэлементов на содержание протеина
и кормовых единиц в растениях
Показатель Коэффициент «Ъ»
Сырой протеин, % 1,18
Белок, % 1,16
Переваримый протеин, % 1,11
Питательная ценность, т.к.ед/га 0,61
Содержание белка, сырого и переваримого протеина в суданской траве представлено в табл. 4. В результатах исследований зафиксировано: с увеличением поступления никеля в
почву до 10 кг/га происходит повышение содержание в них белка, протеина и общего азота. В среднем за четыре года исследований в варианте №10 содержание белка в растениях увеличилось на 25% по отношению к контрольным растениям. Дальнейшее увеличение содержания никеля в почве до №12 резко снизило данные показатели в растениях (70,1% к контролю).
Рост биосинтеза белка и сырого протеина при внесении в почву солей никеля можно объяснить стимулирующим влиянием № на накопление нитратного азота в почве и как следствие увеличением обеспеченности растений азотом.
Таблица 4
Влияние никеля на биосинтез белка растений суданской травы (средние данные за годы исследования)
Вариант Содержание, % сухой массы Содержание в 1 кг зеленой массы, г Переваримый протеин, г
Белок Сырой протеин Белок Перевар. протеин на 1 корм. ед. на 1 МДж ОЭ
0 (контроль) 10,62 11,42 35,86 28,93 111,3 9,27
№4 12,08 12,99 39,38 31,76 132,3 10,73
N18 12,85 13,81 45,00 36,29 129,6 10,80
N110 13,28 14,28 44,98 36,27 139,5 11,66
N112 7,44 8,00 25,46 20,53 76,0 6,42
Известно, что для удовлетворения потребности животных в белках рационы должны содержать в расчете на 1 кормовую единицу не менее 105-110 г переваримого протеина [14]. В наших исследованиях на одну кормовую единицу приходилось переваримого протеина (на контроле) 111,3 г. Максимально увеличивает содержание протеина на 1 кормовую единицу внесение никеля в дозе №10 (139,5 г), дальнейшее увеличение дозы никеля до 12 кг/га приводит к отрицательному результату.
Заключение
Качество урожая любой сельскохозяйственной культуры характеризуется, прежде всего, содержанием главных компонентов, присущих данному виду. Наши исследования показали, что наряду с такими важными факторами, как условия произрастания, сорт, фаза развития, при которой произведена уборка, способ уборки, условия хранения и т.д., состав и питательность растений во многом зависят от содержания в почве и поступления химических элементов, в частности никеля.
Список литературы
1. Никель в растениях / И.В. Андреева [и др.] // Агрохимия. - 2001. - № 3. - С. 82-94.
2. Синдирева, А.В. Эколого-агрохимическая оценка действия кадмия, никеля и цинка в системе почва -растение - животное / А.В. Синдирева // Вестн. Ом. гос. аграр. ун-та. 2003. - № 2. - С. 42.
3. Скудаева, Е.А. Биохимический состав растений суданской травы в зависимости от содержания никеля и фосфора в почве / Е.А. Скудаева // Ом. науч. вестн. - 2006. - № 10 (50). - С. 24-28.
4. Тома, С.И. Микроэлементы и урожай / С.И. Тома, И.З. Рабинович, С.Г. Великсар. - Кишинев, 1980. -
110 с.
5. Ермохин, Ю.И. Агроэкологическая оценка действия кадмия, никеля, цинка в системе почва - растение - животное / Ю.И. Ермохин, А.В. Синдирева, Н.К. Трубина. - Омск, 2002. - 117 с.
6. Кашин, В.К. Никель в растениях агроландшафтов Забайкалья / В.К. Кашин // Агрохимия. - 1992. -№ 11. - С. 98-106.
7. Сингх, С.П. Изучение токсического действия кадмия, меди и никеля на яровую пшеницу / С.П. Сингх, Н.Г. Ракипов // Интенсификация возделывания полевых культур и морфологические основы устойчивости растений. - М., 1987. - С. 56-59.
8. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. - М. : Агропромиздат, 1985. - 351 с.
9. Агрохимия / под ред. В.М. Клечковского, А.В. Петербургского - М., 1964. - 527 с.
10. Первоклассные корма - главный резерв укрепления кормовой базы / Н.А. Артемов [и др.] // Кормопроизводство. - 2001. - № 12. - С. 26-32.
11. Нечаев, А.П. Органическая химия / А.П. Нечаев, Т.В. Еременко. - М., 1985. - 463 с.
12. Ермохин, Ю.И. Оптимизация минерального питания сорговых культур / Ю.И. Ермохин, И.А. Боб-ренко. - Омск, 2000. - 118 с.
13. Володин, А.Б. Потенциальные возможности сахарного сорго / А.Б. Володин, М.П. Жукова // Кормопроизводство. - 2002. - № 4. - С. 11-15.
14. Синдирева, А.В. Взаимодействие никеля с микроэлементами в растениях овощных и кормовых культур / А.В. Синдирева, Е.А. Скудаева // Вестн. Ом. гос. аграр. ун-та. - 2014. - № 1 (13). - С. 31-36.
SUMMARY E.A. Skudaeva, A. V. Sindireva, M.N. Kozhevina
Nickel and quality of fooder crops
The result of the years research shows the effect of nickel on the important characteristics of fodder crops quality: the biosynthesis of dry-matter yield and protein biosynthesis.
Keywords: nickel, sudanese sorghum plants, spring rape.
УДК 633.88:631.81095.337
Н.В. Шах, Ю.И. Ермохин, Н.Н. Тищенко
ВЛИЯНИЕ РАСЧЕТНЫХ ДОЗ ЦИНКОВЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ
ТЫСЯЧЕЛИСТНИКА ОБЫКНОВЕННОГО (ACHILLEA MILLEFOLIUM L.)
И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМНОЙ ПОЧВЫ
Представлено влияние расчетных доз цинка на фоне оптимального азотно-фосфорно-калийного питания на урожайность лекарственной культуры - тысячелистника обыкновенного и химический состав лугово-черноземной почвы.
Ключевые слова: тысячелистник обыкновенный, цинковые удобрения, лугово-черноземная почва, урожайность.
Введение
Конкретные рекомендации по удобрению тысячелистника обыкновенного с целью получения высоких урожаев с качеством, соответствующим ГОСТу, отсутствуют. Кроме того, выращивание лекарственных растений в культуре позволяет расширить сырьевую базу для медицинских нужд.
Цель исследований - установить влияние расчетных доз цинка на фоне оптимального азотно-фосфорно-калийного питания на урожайность и качество тысячелистника обыкновенного на лугово-черноземной почве.
Объекты и методы
Начало полевого опыта - май 2012 г. на опытном поле ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина на лугово-черноземной почве. Предшественником тысячелистника обыкновенного был чистый пар. Полевой опыт с цинком закладывали по схеме: 1. Без удобрений (контроль); 2. Фон (N135P45K45); 3. Фон + 0,25 ПДК Zn; 4. Фон + 0,5 ПДК Zn; 5. Фон + 0,75 ПДК Zn; 6. Фон + ПДК Zn. Дозы цинка в вариантах опыта (3-4-5-6) в действующем веществе (далее - д. в.): 20, 40, 60 и 80 кг/га.
Проводимый опыт - однофакторный. Определяющим величину урожая фактором были различные дозы цинка. Опыт был заложен в четырехкратной повторности. Размещение вариантов - систематическое. Общая площадь делянки 14 м2, учетная 5,0 х 2,0 м.
© Шах Н.В., Ермохин Ю.И., Тищенко Н.Н., 2015
