CC BY
101
5. Викторов, П.И. Методика и организация зоотехнических опытов / П.И. Викторов, В.К. Менькин. - М.: Агропромиздат, 1991. - С. 38
6. Иванов, В.П. Программа для статистической обработки результатов зоотехнических, физиологических и биохимических исследований / В.П. Иванов, И.А. Крапивин // Новые формы и методы обучения студентов. - Кострома, 1994. - ч. 2. - С. 90-91
7. Зарипова, Л.П. Научные основы рационального использования протеина в животноводстве / Л.П. Зарипова. - Казань: Фэн, 2002. - 233 с.
8. Калашников, А.П. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных / А.П. Калашников, В.И. Фисинин, В.В. Щеглов, Н.И. Клеймёнов. - Справочное пособие. 3-е издание переработанное и дополненное. - Москва. - 2003. - 456 с.
9. Кондрахин, И.П. Методы ветеринарной клинической лабораторной диагностики / И.П. Кондрахин., А.В. Архипов., В.И. Левченко и др. - М.: КолосС. - 2004. - 520 с.
10. Новиков, JI.B. Использование рапса в кормлении крупного рогатого скота: Обзорная информация / Л.В.Новиков. - М.; 1991. - 61 с.
11. Рядчиков, В. Г. Аминокислотное питание свиней: Рекомендации / В.Г. Рядчиков, М.О. Омаров, Н.П. Морозов и др. - 2000. - 46 с.
12. Такунов, И.П. Люпин в земледелии России / И.П. Такунов. - Брянск, 1996. -С. 175-198.
13. Фадеева, А.Н. Особенности возделования гороха / А.Н. Фадеева // Слагаемые эффективного агробизнеса обобщение опыта и рекомендации, часть 1 земледелие и растениеводство. Казань, 2005. — С. 198-205.
14. Huisman, I. Performance and organ weights of piglets, rat s and chickens fed diets containing pisum sativan / I. Huisman, A. Poel // J. Fnim Physiol. Fnim. Nutrit. 1990. - № 1. - P. 273-279.
15. Campbell, R.G. Energy and protein metabolism in the pig / R.G.Campbell // Manipulating pig nutrition. Proc.Inaugural Conf.APSA. Werribee, Victoria, Australia, 1987.-p.86-93.
УДК 581.133.12
ВЛИЯНИЕ ПОСЕВНЫХ СООТНОШЕНИЙ СЕМЯН В СМЕШАННЫХ ПОСЕВАХ НА ПРОЦЕСС СИНТЕЗА БЕЛКА И КРАХМАЛА У ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
The effect of sowing ratios of seeds in the mixed crops on the synthesis of protein and starch in spring wheat
Кононов1 А.С., доктор с.-х. наук, профессор
2 3
Шкотова О.Н., соискатель, Шкотов А.Н., магистр Kononov А.С., Shkotova O.N., Shkotov A.N.
1Брянский филиал Российского университета кооперации Bryansk branch of the Russian university of cooperation ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» Bryansk State Agricultural University ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского» Bryansk state university of a name of the academician I. G. Petrovsky
Для стимуляции синтеза белка и крахмала у яровой пшеницы, конструируют бобово-злаковый смешанный агроценоз с соотношением 50-100 штук бобовых растений и 100-200 штук злаковых растений на 1 м2 при общей плотности 150-300 штук растений на 1м2. На
каждые 100 га при этом способе посева товаропроизводитель экономит 35-40 т аммиачной селитры. Регуляторный ответ смешанных посевов повышает в 1,48 раза выход белка с урожаем в различных погодных условиях, по сравнению со средней суммой выхода белка с од-новидовых посевов культур-компонентов. Содержание белка в зерне злака увеличивается на 3,0-3,5%, что эквивалентно сокращению затрат времени на селекцию высокобелковых сортов равному 40-50 годам.
To stimulate the synthesis of protein and starch in spring wheat, design legume-grass agroce-nosis with mixed ratio of50-100 pieces of legumes and 100-200 pieces of cereal plants on 1 m2 with an overall density of 150-300 units of plants per 1 m2. For every 100 hectares in this method of sowing the producer saves 35 to 40 tons of ammonium nitrate. Regulatory response intercropping increases in 1.48 times the yield of protein crops in various weather conditions, compared to the average amount of yield of protein from single-species crops of crop components. The protein content in grain of cereals increased by 3.0-3.5%, equivalent to a reduction of time for selection of high protein cultivars is 40-50 years.
Ключевые слова: белок, крахмал, смешанный посев, минеральное питание, азот.
The key words: rotein, starch, mixed crops, mineral nutrition, nitrogen.
Основная часть сельскохозяйственных угодий Российской Федерации находится в зонах рискованного земледелия с такими лимитирующими природными факторами, как длительность безморозного периода, сумма активных температур воздуха и количество осадков в период вегетации, что в комплексе с недостаточной устойчивостью растений к действию абиотических и биотических стрессоров позволяет реализовать потенциальную урожайность сортов и гибридов лишь на 25 - 40%. Основой для перехода к адаптивному развитию АПК должна стать биологизация и экологизация интенсификационных процессов растениеводства [1].
Расширение посевных площадей зернобобовых культур - это одно из направлений развития полевого кормопроизводства России [2]. При этом следует принимать во внимание то, что смешанные посевы бобовых и злаковых культур решают проблему производства высокобелковых, энергонасыщенных объемистых кормов при значительной экономии азотных удобрений [3].
Н.М. Белоус, В.Е. Ториков и В.Ф. Шаповалов считают, что такие посевы разумно сочетают в себе преимущества обоих семейств, позволяют не только получать высокие и стабильные урожаи без внесения азотных удобрений с высокой кормовой и питательной ценностью, но и продлить их функциональное долголетие [4,5]. Установлено, что злаковые авто-трофы для синтеза белка используют минеральный азот почв, а бобовые молекулярный азот воздуха 70-80% и 20-30% азот почв. Для увеличения содержания белка и крахмала в зерне злаковых культур необходимо вносить высокие дозы азотных минеральных удобрений [6].
Внесение больших доз минерального азота под злаковые зерновые культуры затратно экономически для товаропроизводителей растительного белка и экологически опасно. Недостатками этого способа повышения синтеза белка у злаковых автотрофов является гибель в почвах полезных микроорганизмов от высоких доз минеральных аммонийных и нитратных азотных удобрений. Закисление почв при внесении физиологически кислых азотсодержащих солей минеральных удобрений. Повышение заболеваемости корней фузариозом в результате снижения иммунитета растений, вытягивание в длину клеток стебля и снижение прочности соломины, полегание злаковых растений, затруднение уборки посевов, ухудшение урожайных свойств и посевных качеств семян. Таким образом, высокие дозы минерального азота увеличивают себестоимость производства белка, так как доля затрат на минеральные азот-
ные удобрения составляет более одной трети от стоимости зерна[7,8].
Известно, что увеличение содержания белка у злаковых культур может быть достигнуто за счет селекционного выведения новых сортов с повышенной белковостью зерна. Однако процесс создания сорта с повышенной всего на 1 % белковостью зерна длится 10-15 лет и более, что требует значительных временных и материальных затрат на селекционную работу. Кроме того, при несоответствии почвенно-климатических условий выращивания высокобелковых сортов злаковых автотрофов их биологии наблюдается, в практике сельского хозяйства, значительное снижение содержания белка и клейковины в зерне, что понижает фуражную ценность и хлебопекарные качества зерна [7].
Цель исследований - определение влияния смешанных бобово-злаковых посевов на процесс синтеза белка и крахмала у яровой пшеницы.
Материалы и методы. Опыты по данной теме исследования мы проводили на опытном участке БГУ в 2012-2014 году. Почва участка серая лесная, легкосуглинистая по механическому составу, со средним уровнем плодородия. Оценивали эффективность смешанных посевов включающих в себя злаковый и бобовый компонент. Фенологические наблюдения проводили по методике Госсортоиспытания (1985) [9]. Определение общего азота выполнено титрометрическим методом по Кьельдалю в соответствии с ГОСТ 13496.4-93 [10], при пересчёте на сырой протеин использовали коэффициент 6,25 [11]. Математическую обработку данных по Б.А. Доспехову (1985) [12].
Результаты и их обсуждение. Проведенные исследования показали, что у яровой пшеницы значительное увеличение содержания белка, крахмала в зерне и зеленой массе может быть достигнуто при выращивании в смеси совместно с бобовыми культурами в соотношении 50-100 штук бобовых растений и 100-200 штук злаковых растений на 1 м2 при общей плотности 150-300 штук растений на 1м2 без внесения минерального азота, при этом содержание белка в зерне увеличивается на 2,5-3,5% по сравнению с одновидовым посевом злака (табл. 2,3). При этом внесение минеральных азотных удобрений, необходимых для увеличения белка в зерне и зеленой биомассе заменяют молекулярным азотом воздуха.
Для физиологической регуляции процесса увеличения синтеза белка, получения экологически безопасного зерна и зеленой биомассы с высокими содержанием белка при общем уменьшении материальных, трудовых и энергетических затрат на выращивание у яровой пшеницы, высевают в смешанных посевах совместно с бобовыми растениями отличающимися по биологии роста и физиологии превращения азота с корневыми системами в доступные соединения для синтеза белка в клетках растения. Изучение физиологии этих процессов показало, что азот воздуха восстанавливается до аммиака в клубеньковых бактериях, живущих на корнях бобового растения связывается, органическими кислотами и в форме амидов и аминокислот в результате экзоосмоса выделяется в ризосферу, обеспечивая легкодоступным азотом яровую пшеницу.
При выращивании растений в бобово-злаковой смешанной биосистеме минеральный азот не вносят, заменяя его для растений пшеницы экологически безопасным симбиотическим азотом, который образуется в клубеньковых бактериях корней бобовых растений за счет микробиологического восстановления молекулярного азота воздуха до аммиака. Расчеты показывают, что экзоосмос азотистых веществ корней бобового растения в смешанной биосистеме обеспечивает, для яровой пшеницы более 25% азота от всего объема поглощенного ей азота (табл. 1).
Таблица 1 - Влияние посевных соотношений бобово-злаковых компонентов на поглощение азота в биомассе, т/га (в среднем 2012-2014 гг.)
Поглощено азота в биомассе растений, в т/га Коэффициент
Вид фитоценоза Количество растений, в шт. /м2 Молекулярного азота воздуха Минерального азота почв Всего азота поглощения симбиотического азота биомассой растений, в %
Одновидовой
фитоценоз-бобовая культура 75 20,02 6,51 26,53 75,5
Одновидовой
фитоценоз- 264 0,00 24,37 24,37 0,0
злаковая культура
Смешанный
фитоценоз-бобовая культура 70 7,59 5,81 13,40 56,6
Смешанный
фитоценоз- 130 6,06 17,94 24,00 25,3
злаковая культура
Дополнительное азотное питание легкодоступным азотом создает регуляторный сдвиг физиологических процессов в сторону усиления синтеза белка у яровой пшеницы. Кроме того дополнительный азот эффективно стимулирует процесс фотосинтеза путем усиление нагрузки на единицу листового аппарата за счет роста на 23-27% площади светопотребляю-щих органов. Это улучшает обеспечение энергией АТФ НАДФ процесса синтеза белка.
Установлено, что в смешанном посеве возрастает на 30-35% поглощение СО2 по сравнению со средней суммой интенсивности фотосинтеза у культур-компонентов в одновидо-вых посевах, что дает бобовому растению дополнительную энергию на процесс восстановления молекулярного азота воздуха. Корневые системы яровой пшеницы и бобового растения в смешанном посеве образуют единый пул корневых систем и корневых выделений. Корневая система пшеницы за счет химической аллелопатии быстро поглощает легкодоступные амиды и азотсодержащие аминокислоты, выделенные в почву бобовым растением, которые в злаковом растении без промежуточных превращений сразу вступают в процесс синтеза белка, что увеличивает его производство в смешанной системе. Новый способ усиления синтеза белка у яровой пшеницы позволяет в различных почвенно-климатических условиях поддерживать стабильный и высокий уровень содержания белка и клейковины в зерне без затрат на минеральные азотные удобрения.
Таблица 2 - Влияние посевных соотношений бобово-злаковых компонентов на качество зерна, в % (в среднем 2012-2014 гг.)
Вид фитоценоза Количество растений, в шт /м2 Содержание в зерне, в %
белка крахмала
Одновидовой фитоценоз - бобовая культура 75 37,0 -
Одновидовой фитоценоз -злаковая культура 264 12,2 48,9
Смешанный фитоценоз -бобовая культура 70 36,5 -
Смешанный фитоценоз -злаковая культура 130 15,7 42,1
В смешанной бобово-злаковой системе у яровой пшеницы в результате стресса возникает регуляторный ответ как реакция на поглощение азота. Изменяется соотношение погло-
щенного аммонийного и нитратного азота. Возрастает доля легкодоступного симбиотическо-го азота, который в форме азотсодержащих амидов и аминокислот напрямую участвует в синтезе белка. У яровой пшеницы в смешанном посеве изменяется соотношение процесса синтеза белка и крахмала. Химические анализы показали, что в одновидовых посевах содержание белка может составлять 8,0-12%, тогда как в смешанном бобово-злаковом посеве у яровой пшеницы содержание белка в зерне возрастает до 13-16% и более, а содержание крахмала при этом снижается с 49 до 42% (табл. 2,3).
Таблица 3 - Влияние посевных соотношений бобово-злаковых компонентов на содержание белка, в г/м2 (в среднем 2012-2014 гг.)
Вид фитоценоза Количество растений, в шт. /м2 Выход белка, в г/м2 Выход белка, в г/м2 к средней сумме выхода белка одновидовых фитоценозов
в зерне в вегетативной массе всего в биомассе
всего в среднем %
Одновидовой фитоценоз -бобовая культура 75 81,6 132,0 213,6 181,0 100
Одновидовой фитоценоз -злаковая культура 264 37,4 111,1 148,5
Смешанный фитоценоз -бобовая культура 70 46,2 63,1 109,3 262,6 145,0
Смешанный фитоценоз -злаковая культура 130 42,0 111,4 153,3
Заключение. Исследования показали, что физиологический регуляторный ответ смешанного посева у яровой пшеницы различного пути использования азота на процесс синтеза белка и углеводов состоит в использовании экзоосмотических корневых выделений бобового растения в форме легкодоступных азотсодержащих амидов и аминокислот, которые составляют более 25% от всего поглощенного азота злаковым автотрофом, что повышает синтез белка в зерносмеси. Вариация сборов белка в смешанных посевах у яровой пшеницы за 3 года составила 4%, тогда как в одновидовых посевах она была в среднем около 15%. В смешанном посеве снижается заболеваемость бобовых, уменьшается поражение вредителями и полегаемость растений в экстремальных условиях. Совместное выращивание яровой пшеницы с бобовыми культурами позволяет заменить внесение минеральных азотных удобрений бесплатным молекулярным азотом воздуха, образующимся в ризосфере бобового растения в процессе симбиотической фиксации азота воздуха. На каждые 100 га при этом способе посева товаропроизводитель экономит 35-40 т аммиачной селитры. В результате физиологических процессов регуляторный ответ смешанных посевов повышает в 1,48 раза выход белка с урожаем в различных погодных условиях, по сравнению со средней суммой выхода белка с одновидовых посевов культур-компонентов.
Регуляторный ответ смешанных посевов у яровой пшеницы различного пути использования азота существенно увеличивает синтез белка в зерне на 3,0-3,5%, а увеличение его содержания эквивалентно сокращению затрат времени на создание новых высокобелковых сортов злаков селекционным путем на 45-50 лет, при этом в три раза сокращаются материальные затраты на энергоносители, так как не требуется внесения азотных минеральных удобрений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Завалин, А.А. Применение биопрепаратов и биологический азот в земледелии Нечерноземья/ А.А. Завалин, Н.С. Алметов. - М .: 2009. - 151с.
2. Косолапов, В.М., Трофимов, И.А., Трофимов, Л.С. Кормопроизводство в сельском хозяйстве, экологии и рациональном природопользовании (теория и практика). - М.: ГНУ ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса, 2014. - 135с.
3. Харьков Г.Д. Полевое травосеяние - основа устойчивой кормовой базы и биологиза-ции земледелия / Сборник научных трудов «Кормопроизводство: проблемы и пути решения». - М., 2007. - С.157-164.
4. Белоус Н.М., Ториков В.Е., Моисеенко И.Я., Мельникова О.В. Многолетние бобовые и злаковые травы: биология и технология возделывания (монография). - Брянск: Издательство Брянской ГСХА, 2010. - 150с.
5. Шаповалов В.Ф., Харкевич Л.П., Белоус И.Н. Влияние многолетнего злакового ценоза на агрохимические показатели почвы и баланс элементов питания // Агрохимический вестник, 2012, № 5. - С. 28-29.
6. Аникот, Л.М. Удобрение яровой пшеницы /Л.М. Аникот. - М., 1986. - 142 с.
7. Дорофеев, В.Ф. и др. Пшеницы мира. Видовой состав, достижения селекции, современные проблемы и исходный материал/ В.Ф. Дорофеев и др. - Л., 1987. - 560 с.
8. Кононов, А.С. Люпин: технология возделывания в России / А.С. Кононов. - Брянск, 2003. -212 с.
9. Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Вып. I / Под ред. М.А. Федина. - М.,1985. -269с.
10. ГОСТ 13496.4-93 Межгосударственный стандарт. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина. Издание официальное. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. - Минск.1993. -13с.
11. Ермаков, А.И. и др. Методы биохимического исследования растений / А.И. Ермаков и др. - Л.: Агропромиздат, 1987. - 430 с.
12. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
УДК 338.436 (470.333)
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ИТОГИ РАБОТЫ АПК БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ В 2015 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ГОДУ
Preliminary results of the work of agro-industrial complex of the Bryansk region in 2015
Бельченко С.А., доктор с.-х. наук, профессор Белоус И.Н., кандидат с.- х. н., Бычкова К.Ю., аспирантка Belchenko S.A., Belous I.N., Bychkova K. Yu.
ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» FGBOU VPO "Bryansk state agricultural Academy"
Реферат. Предварительные итоги работы АПК Брянской области отражены в двух наиболее значимых отраслях сельскохозяйственного производства: растениеводства и жи-
