CC BY
25
Синдирева А. В. Влияние селенсодержащих удобрений на урожайность и качество зеленой массы рапса ярового // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. -№2 (9) апрель - июнь. - URL http://e-journal.omgau.ru/images/issues/2017/2/00359.pdf. - ISSN 2413-4066
УДК 631.95 : [504.054 : 546.23]
Синдирева Анна Владимировна
Доктор биологических наук, профессор ФГБОУВО Омский ГАУ, г.Омск sindireva72 @mail.ru
Влияние селенсодержащих удобрений на урожайность и качество зеленой массы рапса ярового
Аннотация. Изучено влияние селена на основные показатели качества рапса ярового: содержание сухого вещества, протеина, питательную ценность, химический элементный состав.
Ключевые слова: селен, рапс яровой, урожайность, качество, микроэлементы.
Введение
До сих пор не существует однозначного мнения по поводу необходимости селена для растительного организма, и, по мнению многих авторов, эссенциальность его для высших растений не доказана. Однако проведено множество исследований с различными культурами (зерновыми, овощными, кормовыми), показывающих достоверную прибавку урожайности от применения данного микроэлемента [1,3, 5, 6, 7, 9]. Очевидно, положительный эффект достигается с учетом многих действующих факторов: типа почвы, содержание доступного селена в ней, вида химического соединения селена в почве, возделываемой культуры, сорта. В то же время Se обладает узким интервалом между токсичностью и необходимостью для растений, вследствие этого повышенные дозировки микроэлемента отрицательно сказываются на урожайности культур, снижая ее на 10-50 %.
Для получения наибольшего эффекта от применения микроэлементов необходимо выбрать оптимальный способ их внесения: в почву совместно с макроудобрениями; опрыскивание вегетирующих растений (некорневое внесение), предпосевная обработка семян.
Объекты и методы исследований
Наши исследования позволили определить эффективность различных способов применения селенсодержащих удобрений и позволили выявить наиболее оптимальную дозировку их использования, позволяющую повысить урожайность кормовых культур -рапса ярового.
При изучении влияния селена на урожайность и качество зеленой массы рапса ярового использовали три способа применения микроэлемента:
- основное внесение в почву до посева в дозах, рассчитанных исходя из ПДК этих элементов в почве: 0,5 ПДК (11,7 кг/га д.в.), 1 ПДК (23,7 кг/га д.в.), 2 ПДК (47,7 кг/га д.в.) - в качестве вещества, содержащего селен, селенита натрия;
- некорневая подкормка - опрыскивание растений рапса ярового в фазу розетки раствором селенита натрия с концентрацией селена 0,005, 0,01, 0,02 %;
- предпосевная обработка семян - намачивание семян рапса ярового в течение 12 часов в растворе селенита натрия с концентрацией селена 0,005, 0,01, 0,02 %.
Необходимо отметить, что действие любого микроэлемента на рост и развитие может оптимально проявиться только при сбалансированном питании макроэлементами [2]. Поэтому изучение действия селена проводилось на фоне N90 Р90. Фосфор вносили в виде двойного суперфосфата, азот - в виде аммиачной селитры. Содержание селена определяли в НИИ Питания РАМН флуорометрическим методом.
По окончании полевого опыта корма вводили в рацион лабораторных крыс. Животные были разделены на опытные группы согласно вариантам полевого опыта. Проводили биохимическое и гистологическое исследования органов и тканей животных. По окончании исследования результаты подвергали статистической обработке.
Результаты исследований
Несмотря на то, что селен до сих пор не отнесен к необходимым элементам для растений, многие авторы указывают на его участие в важных процессах жизнедеятельности [3, 5, 6, 7, 9]. В наших исследованиях селен, в определенных концентрациях, оказал стимулирующее влияние на биосинтез сухого вещества. В среднем за годы исследования наибольшее накопление сухого вещества отмечено в зеленой массе растений вариантов с некорневой обработкой раствором с концентрацией селена 0,01 % и основным внесением в почву с дозой 23,7 кг/га д.в. и превышало этот показатель по сравнению с растениями фонового варианта на 10,2 и 18,5 % соответственно.
Установлены зависимости урожайности сухого вещества от дозы селена при разных способах его применения, которые позволяют прогнозировать урожайность надземной массы рапса ярового в случае дополнительного обогащения селеном растений (рис. 1).
о
X я о Т=
у = -6127,3х2 + 126,24х + 4,67 П = 0,84
Концентрация селена в растворе,%
0,01
0,015
0,025
£ г
-17964х2 + 418,62х + 4,39 П= 0,79
0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025
Концентрация селена в растворе,%
У
Доза селена, кг/га д.в.
а) б) в)
Рис. 1. Связь между дозами селена и урожайностью сухого вещества надземной массы рапса
ярового
при: а) намачивании семян; б) опрыскивании растений; в) основном внесении в почву
При исследовании качества зеленых кормов одним из основных показателей является содержание протеина вследствие исключительной его роли в жизнедеятельности живого организма. Необходимость нормирования протеина обусловлена тем, что содержание его в кормах изменчиво и зависит от многих факторов, в том числе от метеорологических условий года и условий минерального питания растений. В нашей работе получены данные о влиянии селена на содержание протеина в зеленой массе рапса. Выбор этой культуры для исследования обусловлен его ролью в обеспечении кормовыми ресурсами животноводства. Считается, что яровой рапс является одним из важнейших источников кормового протеина Сибири [10].
Связь между содержанием протеина (у) в зеленой массе рапса с дозами поступления селена (х)
Показатель Уравнения регрессии r, П
Предпосевная обработка семян*
Сырой протеин у = -4345,5x2 + 62,1x + 20,4 0,99
Белок у = -4100x2 + 58,7x + 19 0,99
Переваримый протеин у = -3209,1x2 + 45,8x + 15,3 0,99
Некорневая подкормка растений*
Сырой протеин у = -1990,9x2 + 96,2x + 20,2 0,71
Белок у = -1863,6x2 + 89,5x + 18,8 0,71
Наши исследования показали небольшое стимулирующее действие селена на биосинтез белка в зеленой массе кормовых культур, которое зависело от многих факторов, том числе от дозировок микроэлемента, способов его применения, культуры. Неоднозначно влияние селена на биосинтез азотистых соединений в растительном организме. На
сегодняшний ден ь подробно таблица i изучен метаболизм селена в растении, который тесно связан с белковым обменом. Так, Barclay с соавт. установили прямую связь между содержанием белка и селена в зерне некоторых зерновых культур [9]. Ряд авторов считает, что важнейшими продуктами селенового
метаболизма являются белковые и небелковые аминокислоты. Это, очевидно, является одной из причин влияния селена на биосинтез белка в растении. Нашими исследованиями
установлена определенная
взаимосвязь в паре Se-N в рапсе яровом, что также является причиной влияния Se на биосинтез белка. Необходимо отметить, что избыточное поступление микроэлемента в дозах 1 и 2 ПДК снижает содержание протеина в опытах с кормовыми культурами. По результатам многолетних исследований установлены зависимости содержания протеина в кормовых культурах от способа и дозы поступления селена (табл. 1), что позволит моделировать качественные параметры зеленой массы рапса.
Одним из важнейших показателей качества кормовых культур является их элементный химический состав. В общем виде практически для каждого элемента приходится различать четыре уровня концентрации: 1) дефицит элемента, когда организм испытывает недостаток; 2) оптимальное содержание, способствующее хорошему состоянию организма; 3) терпимые концентрации, когда депрессии организма лишь начинают проявляться;
4) губительные для данного организма [1, 2, 8, 9].
С позиций безопасности кормов вызывает практический интерес накопление селена в зеленой массе, поскольку избыточные его концентрации могут быть токсичными для
животных. Нашими
„ ч Таблица 2 исследованиями установлены
Связь между содержанием селена в почве (х) и его накоплением
в надземной массе рапса ярового (у) тесные прямые к°рреляционные
связи между содержанием селена в почве и его накоплением в кормах (табл. 2).
Это позволит управлять накоплением селена в
растениеводческой продукции и разработать параметры
нормирования содержания
микроэлемента в трофических цепях, в частности, прогнозировать предельно-допус-тимое содержание
Форма селена в почве Уравнения регрессии и коэффициенты корреляции
Водорастворимый у = 91,03x-4,3, r=0,89
Валовый Y = 0,25x - 97,95, r=0,9
Таблица 3
Предельное содержание микроэлементов в почве (ПСЭ) для достижения токсичной концентрации в растениях, в мг/кг
Форма селена в почве ПСЭ в почве, необходимое для достижения токсичной концентрации в растениях
Водорастворимый 0,08
Валовый 11,6
селена в почве, при котором будет достигнута токсичная концентрация микроэлемента в растении (табл. 3).
Чтобы располагать точными санитарно-гигиеническими нормативами содержания селена в растениеводческой продукции следует с помощью математического моделирования выявить действие Se в системе почва - растение - животное.
На сегодняшний день ПДК в кормах по селену не установлено, и в литературе часто имеются противоречивые данные об оптимальном уровне селена в растении. В связи с недостатком подвижного селена в почвах многих регионов России актуальным является вопрос дефицита этого микроэлемента в растениеводческой продукции. Большинство исследователей приходит к мнению, что оптимальным уровнем содержания селена в растениях является концентрация 0,1 мг/кг сухого вещества, которая считается безопасной для животных. Ряд авторов полагает, что нормальной концентрацией селена в листьях можно считать 0,1-2,0, токсичной 5-30 мг/кг [9]. Для пастбищных трав нижняя предельная концентрация селена составляет 0,1, а верхняя - 3мг/кг сухого вещества [5].
Наши исследования показали, что дополнительное поступление селена путем предпосевной обработки и некорневого внесения способствует обогащению этим элементом кормовых культур и достижению его оптимальных уровней, прописанных в литературе. В то же время особую озабоченность вызывают корма, выращенные на вариантах с основным внесением селена в дозах, рассчитанных исходя из ПДК этих элементов в почвах. Наши исследования показали, что при достижении концентрации селена в почве 10 мг/кг, которую большинство российских и зарубежных авторов [1, 3] принимают за ПДК микроэлемента, его уровень в растении превышает критический (свыше 3 мг/кг) и является токсичным для потребляющих эти растения животных. Еще более токсичными являются
корма, выращенные при внесении селена в дозе 2 ПДК (рис. 2).
Для точного определения санитарно-гигиенических градаций уровня селена в растениеводческой продукции следует осуществить оценку её токсичности в опытах с животными, потребляющими её. Нашими исследованиями установлено, что потребление кормов, выращенных с применением селена в дозах 1 и 2 ПДК, лабораторными животными (крысами линии Wistar) приводит к нарушению энергетического обмена в их организме, усилению процессов липопероксидации мембранных структур, и, впоследствии, к разрушению клеток. Проведенные биохимические исследования нашли подтверждение при гистологическом исследовании
Заключение
Таким образом, обогащение микроэлементами растений в необходимых количествах способствует оптимизации элементного состава и устранению дефицита микроэлементов в кормах, связанного с природными особенностями их содержания в почве [11]. В то же время несбалансированное, избыточное поступление элемента вызывает тревогу с позиции экологической безопасности продукции. В связи с этим, необходим интегрированный подход к оценке качества растений с учетом разработанных комплексных параметров в системе почва-растение-животное.
ОДК-
Se 2 ПДК
X
(С 5
а
(С
® Se 1 ПДК
Se 0,5 ПДК
0 1 2 3 4 5 6
Содержание селена, мг/кг сухого ве щества
Рис. 2. Содержание селена в зеленой массе рапса ярового в зависимости от доз внесения под растения
органов животных.
Ссылки на источники:
1. Голубкина Н.А., Папазян Т.Т. Селен в питании: растения, животные, человек. - М.: Печатный город, 2006. - 254 с.
2. Ермохин Ю.И. Экспресс-методы химической диагностики потребности с.-х. культур в удобрениях: учебное пособие. - Омск: Вариат-Омск, 2010. - 118 с.
3. Синдирева А.В. Критерии и параметры действия микроэлементов в системе почва -растение -животное: автореф. дис...докт. биол. наук. - Тюмень, 2012. - 32 с.
4. Профилактика дефицита селена в различных группах населения Омской области: методические рекомендации МР 2.3.7.006 - 07 / Т.А. Баранова и др. ; под общ. ред. проф. И.А. Сохошко ; Управление Роспотребнадзора по Омской области. - Омск, 2007. - 24 с.
5. Серегина Н.И., Ниловская Н.Т. Биологическая роль селена в растениях // Агрохимия. - 2002. - № 10. - С. 76-85.
6. Степанюк В.В. Влияние селена на элементный состав растений горохоовсяной смеси // Агрохимия. - 2003. - № 12. - С. 13-20.
7. Торшин С.П., Удельнова Т.М., Ягодин Б.А. Биогеохимия и агрохимия селена и методы устранения селенодефицита в пищевых продукта и кормах // Агрохимия. - 1996. - № 8. - С. 127-145.
8. Синдирёва А.В. Агроэкологическая оценка действия кадмия, никеля, цинка в системе почва -растение -животное: дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.04. - Омск, 2001. - 199 с.
9. Шеуджен А.Х. Биогеохимия. - Майкоп: ГУРИПП «Адыгея», 2003. - 1028 с.
10. Шмаков П.Ф. Протеиновые ресурсы и их рациональное использование при кормлении сельскохозяйственных животных и птицы / П.Ф. Шмаков, А.П. Булатов, Н.А. Мальцева и др. - Омск: «Вариант-Омск», 2008. - 488 с.
11. Ермохин Ю.И., Бобренко И.А. Оптимизация минерального питания сельскохозяйственных культур (на основе системы «ПРОД»): монография. - Омск: Изд-во ФГОУ ВПО «ОмГАУ», 2005. - 284 с.
Anna Sindireva
Dосtor of Biological Sciences, Professor FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
Influence of Selenium-Containing Fertilizers on the Productivity and Quality of Green
Material of Spring Rape
Abstract. Influence of selenium on the main indicators of quality of spring rape is studied: content of solid, protein, nutritional value, chemical element composition. Keywords: selenium, spring rape, productivity, quality, minerals.
