г. Ижевск, Россия
г. Ижевск, Россия
г. Ижевск, Россия
г. Ижевск, Россия
УДК 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
Цель исследования – анализ биохимического состава сухого вещества надземной биомассы и семян ярового рапса Аккорд для определения их ценности при использовании на корм. Рапс выращивали в 2016–2019 гг. на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве Среднего Предуралья с содержанием гумуса 1,96…2,25 %, подвижного фосфора и калия 166…268 и 175…273 мг/кг соответственно, рНKCl – 5,4…5,7. Метеорологические условия вегетационного периода 2016 г. характеризовались как среднезасушливые и недостаточно влажные (ГТК – 0,51… 0,73), 2017 г. – умеренно теплые и влажные (ГТК – 1,94…2,36), 2018 г. – оптимально увлажненные (ГТК – 1,10…1,70). Анализировали образцы сухого вещества надземной биомассы убранной в период бутонизация – начало цветения, а также семян в фазе полной спелости. Концентрация большинства из 70 оцениваемых химических элементов в семенах, за исключением магния, фосфора, серы, марганца, никеля, меди, цинка, брома, была ниже, чем в надземной биомассе. Из регламентируемых элементов (Hg, Cd, Pb, As, Cu, Xn, Fe, Sb, Se, Ni, Cr, Mo, Co) в сухом веществе зеленой массы и семян, используемых на корм животным, минимально допустимая концентрация не превышала установленных норм для всех элементов. Содержание сырого протеина (22,8 %), кормовых единиц (1,36 в 1 кг), обменной энергии (13,0 МДж/кг) в семенах рапса превышало величины этих показателей в сухом веществе надземной биомассы –11,2 %; 0,75 кормовых единиц и 9,6 МДж соответственно. Содержание аминокислот также имело тенденцию к увеличению в семенах, по сравнению с содержанием в сухом веществе зеленой массы: суммарное содержание 13 аминокислот составляло14,14 % и 6,40 %. Вынос с 1 т сухого вещества надземной биомассы и семян рапс азота был равен соответственно 30,9 и 58,2 кг, фосфора – 6,5 и 25,5 кг, калия – 22,0 и 40,5 кг
рапс (Brassica napus L.), сорт Аккорд, сухое вещество, надземная масса, семена, элементный состав, протеин, аминокислота, нормативный вынос
По объему производства масличного сырья в мире рапс устойчиво занимает третье место, уступая лишь сое и пальмам [1]. Привлекательность этой культуры связана с рядом причин [2]. Во-первых, высокая доходность – выращивание рапса рентабельно уже при урожайности 1,0 т/га. Во-вторых, рынок сбыта маслосемян рапса на сегодняшний день неограничен. В-третьих, особенности корневой системы рапса позволяют назвать его «биологическим плугом», что благоприятно сказывается на свойствах почвы и, соответственно, урожайности культур в севообороте. В-четвертых, возникает возможность более полной загрузки техники в связи с отличиями в сроках прохождения фаз роста и развития растений рапса. В-пятых, корма из семян рапса повышают продуктивность скота и качество молочной продукции [3].
В Удмуртской Республике в 60…70-х гг. прошлого столетия рапс возделывали в основном как кормовую культуру. Сегодня на территории Российской Федерации допущены к использованию только двунулевые (с низким содержанием эруковой кислоты и глюкозинолатов) сорта и гибриды рапса. В 1999–2019 гг. доля посевов яровой формы этой культуры на семена достигала 45…98 % от общей площади масличных культур в Удмуртской Республике. В Среднем Предуралье продолжаются исследования по разработке и совершенствованию приемов возделывания рапса на корм и семена. Эффективность применения макро- и микроудобрений под эту культуру изучена в работах А. О. Хвошнянской [4], И. И. Габбасова [5], Ф. Н. Сафиоллина [6], А. М. Хайруллина [7], приемов обработки почвы и рапса как предшественника – Р. В. Миникаева [8], Г. Р. Хасановой [9], оптимальных параметров посева (срок, способ, норма) – Р. Б. Нурлыгаянова [10], Э. Ф. Вафиной [11], Р. И. Сафина [12], А. А. Селякова [13].
При этом сведений о химическом составе зеленой массы и семян рапса, выращенного в условиях Среднего Предуралья, очень мало. Так, С. В. Доронин [14] отмечал максимальное содержании сырого протеина (25,6…28,6 %) в зеленой массе в фазе цветения рапса сорта Салют, а также увеличение ее зольности на 2…3 % при внесении полного минерального удобрения в дозе N120…180Р120…180К120…180. По В. А. Куклину [15], в годы с избыточным увлажнением содержание фосфора в зеленой массе рапса было выше, чем в годы с нормальным увлажнением, на 0,10…0,15 %, кальция – на 1,45…1,70 %. В исследованиях Р. Н. Курбангалиева [16] с увеличением нормы высева содержание сырой золы в семенах рапса снижалось на 0,30…0,40 %. По данным А. В. Мокрушиной [17], более высокое содержание сырой золы (4,47 %) и клетчатки (21,02 %) в семенах рапса сорта Ратник зафиксировано при дозе удобрения N90Р60К60, при его возделывании без удобрений величины этих показатели составили 4,10 и 17,52 % соответственно.
Цель исследования – анализ биохимического состава сухого вещества надземной биомассы и семян ярового рапса Аккорд для определения их ценности при использовании на корм.
Для ее достижения решали следующие задачи – определить содержание 70 химических элементов, аминокислот, кормовую питательность сухого вещества надземной биомассы и семян, рассчитать нормативный вынос основных макроэлементов с урожаем.
Условия, материалы и методы исследований. Работу проводили в 2016–2019 гг. на опытном поле АО «Учхоз Июльское ИжГСХА». Материалом для исследования служило сухое вещество надземной биомассы и семена ярового рапса сорта Аккорд.
Метеорологические условия вегетационного периода 2016 г. характеризовались как среднезасушливые и недостаточно влажные (ГТК – 0,51…0,73). Вегетационный период 2017 г. был умеренно теплый и влажный (ГТК – 1,94…2,36), 2018 г. оптимально увлажненный (ГТК – 1,10…1,70).
Рапс высевали после овса на дерново-среднеподзолистой среднесуглинистой почве средней степени окультуренности с содержанием в пахотном слое гумуса (по Тюрину) 1,96…2,25 %, подвижного фосфора и калия (по Кирсанову) – 166…268 и 175…273 мг/кг соответственно, рНKCl – 5,4…5,7 ед.
Посев осуществляли сеялкой СН-16 нормой 3 млн шт./га, рядовым способом на глубину 1…2 см. При выращивании на семена проводили предпосевное протравливание инсектицидом (Табу, ВСК, 6…8 л/т) и обработку семян микроудобрениями (MnSO4 + ZnSO4), макроудобрения вносили на планируемую урожайность 1,5 т/га. При выращивании на зеленый корм минеральные удобрения рассчитывали на уровень урожайности 1,5 т/га сухого вещества. Уход за делянками при возделывании на зеленую массу состоял из краевой обработки инсектицидом Каратэ Зеон, МКС (0,10…0,15 л/га) против крестоцветной блошки в фазе всходов; на семена – против рапсового цветоеда в фазе бутонизации препаратом Каратэ Зеон МКС (0,1…0,3 л/га), а также против однодольных и двудольных сорных растений в фазе розетки рапса гербицидом Галион ВР (0,27…0,31 л/га). Уборку зеленой массы осуществляли в период бутонизация–начало цветения роторной косилкой КРН-1,5, семян – однофазным способом при полной спелости семян комбайном Terrion–2010.
Полевые опыты, наблюдения и учеты, лабораторные исследования по определению биохимического состава сухого вещества и семян выполняли согласно ГОСТ 13496.4-93, ГОСТ 26657-97, ГОСТ 30504-97, ГОСТ 32195-2013 и общепринятым методикам [18, 19].
Элементный состав определяли в аналитическом сертификационном испытательном центре Всероссийского научно-исследовательского института минерального сырья имени Н. М. Федоровского масс-спектральным методом с индуктивно-связанной плазмой и атомно-эмиссионным методом с индуктивно-связанной плазмой. Повторность – четырехкратная, площадь делянки при возделывании на зеленую массу – 10 м2, на семена –25 м2.
Результаты и обсуждение. Концентрация большинства из определявшихся 70 химических элементов имела тенденцию к снижению в семенах, относительно содержания в надземной биомассе (табл. 1). Исключение составляли магний, фосфор, сера, марганец, никель, медь, цинк, бром. Из всего перечня выявленных в результате анализа элементов необходимо выделить те, содержание которых нормированы временным максимально допустимым уровнем (МДУ) – хром, железо, кобальт, никель, медь, цинк, молибден, мышьяк, селен, кадмий, сурьма, ртуть, свинец. В их отношении (кроме никеля) также прослеживается уменьшение содержания в семенах по сравнению с концентрацией в сухом веществе надземной биомассы в период бутонизации–
начала цветения. Эти данные согласуются с результатами других исследований [20, 21].
Надземную биомассу рапса в период бутонизация–начало цветения используют в качестве зеленого корма и к ней применимы регламенты МДУ для грубого и сочного корма. Сухое вещество рапса Аккорд по содержанию ртути (<0,005 мкг/г), кадмия (0,065 мкг/г), свинца (0,074 мкг/г), мышьяка (<0,4 мкг/г), меди (2,51 мкг/г), цинка (8,23 мкг/г), железа (100 мкг/г), сурьмы (<0,03 мкг/г), никеля (1,00 мкг/г), селена (<0,4 мкг/г), хрома (0,50 мкг/г), молибдена (0,54 мкг/г), кобальта (0,069 мкг/г) соответствовало эти нормам. Их концентрация в семенах также не превышала МДУ.
Согласно производственной и ботанико-биологической группировке полевых культур Г. С. Посыпанова рапс отнесен к масличным культурам, однако ее используют и на корм. Концентрация сырого протеина в сухом веществе вегетативной массы в период бутонизация–начало цветения рапса составила 11,2 % (табл. 2), питательность 1 кг такого корма была равна 0,75 кормовых единиц или 9,6 МДж обменной энергии (ОЭ).
В семенах рапса содержание сырого протеина было в два раза больше, чем в сухом веществе зеленой массы, клетчатки в пять раз меньше, питательность 1 кг – 1,36 кормовых единиц и 13,0 МДж ОЭ. Фосфора в семенах было больше, чем в надземной массе (на 1,09 % на сухое вещество), калия – в надземной биомассе, чем в семенах (на 1,19 % на сухое вещество), что связано с физиологической ролью этих элементов в жизни растений [22].
Концентрация незаменимых аминокислот в сухом веществе зеленой массы составила 3,14 %, или 49 % от всех определенных четырнадцати аминокислот (см. рисунок). В семенах доля незаменимых аминокислот была выше – 9,01 %, или 64 % от проанализированных. В целом содержание аминокислот в семенах было больше, чем в надземной биомассе, на 0,16…1,14 % на сухое вещество. Исключением был пролин, содержание которого, наоборот, было выше в надземной биомассе, по сравнению с семенами, на 0,72 % на сухое вещество. Количественное содержание того или иного вещества в органах растения зависит, в том числе, от скорости его оттока от места синтеза к месту накопления (в нашем случае от листьев к семенам) [23]. В отношении пролина установлено, что эта аминокислота участвует в таком оттоке довольно слабо.
На основе отмеченной в опыте урожайности и определения химического состава семян и соломы был рассчитан хозяйственный вынос элементов питания. На формирование 1 т сухого вещества надземной биомассы рапс Аккорд выносил 30,9 кг азота, 6,5 кг фосфора и 22,0 кг калия, на 1 т семян и соответствующее количество соломы – 58,2 кг азота, 25,5 кг фосфора и 40,5 кг калия.
Выводы. Содержание химических элементов (за исключением Mg, P, S, Mn, Ni, Cu, Zn, Br) в сухом веществе надземной биомассы в период бутонизация–начало цветения в рапсе выше, чем в семенах в фазе полной спелости. Концентрация химических элементов в сухом веществе надземной биомассы и семян, используемых на корм животным, а также в семенах, используемых в качестве масличного сырья, не превышало установленных допустимых норм. В семенах рапса содержание сырого протеина (22,8 %) и фосфора (1,74 %), а также питательно (1,36 кормовых единиц/кг и 13,0 МДж/кг обменной энергии) было бóльше, чем в сухом веществе надземной массы (11,2 %, 0,65 %, 0,75 кормовых единиц, 9,6 МДж/кг соответственно). Клетчаткой (на 23,9 %) и калием (на 1,19 %) более богата надземная биомасса. В фазе полной спелости в семенах накапливалось больше аминокислот (14,14 % на сухое вещество), чем в вегетативной массе, убранной в период бутонизация–начало цветения (6,38 % на сухое вещество). При выращивании рапса на корм вынос азота, фосфора, калия составил 30,9; 6,5; 22,0 кг/т, при возделывании на семена – 58,2; 25,5; 40,5 кг/т соответственно.
1. Сельскохозяйственные рынки России. Аналитический обзор I квартал 2018. Режим доступа: URL: http://ac.gov.ru/files/publication/a/16591.pdf (дата обращения 02.02.2020).
2. Левин И. Ф. Рапс - культура 21 века. Казань: ООО «Издательско-полиграфический центр Экс-пресс-плюс», 2007. 124 с.
3. Influence of using seeds of flax and raps in cow rates on the quality of milk and dairy products / E. Kislyakova, G. Berezkina, S. Vorobyeva, et al. // Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2019. Vol. 25. No. 1. Pp. 129-133.
4. Хвошнянская А. О., Фатыхов И. Ш., Вафина Э. Ф. Реакция ярового рапса Галант на предпосевную обработку семян микроэлементами // Вестник Елабужского государственного педагогического университета. 2009. № 2. С. 120-122.
5. Габбасов И. И., Низамов Р. М., Сулейманов С. Р. Влияние удобрений марки Изагри на ростовые процессы и продуктивность ярового рапса // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 3. № 5. С. 34-38.
6. Современные биоагенты и адаптогенные препараты - основа повышения эффективности расчетных норм минеральных удобрений на посевах ярового рапса / Ф. Н. Сафиоллин, М. В. Панасюк, С. Р. Сулейманов и др. // Вестник Казанского ГАУ. 2019. Т. 55. № 4. С. 102-108.
7. Формирование урожайности маслосемян рапса ярового при обработке посевного материала микроудобрениями / А. М. Хайруллин, Р. Р. Гайфуллин, В. С. Сергеев и др. // Аграрная наука. 2020. № 1. С. 62-65.
8. Миникаев Р. В., Сайфиева Г. С., Манюкова И. Г. Фитосанитарное состояние посевов в звене севооборота в зависимости от способов основной обработки серой лесной почвы // Зерновое хозяйство России. 2017. Т. 50. № 2. С. 47-51.
9. Хасанова Г. Р., Сафин Х. М., Ямалов С. М. Оценка уровня засоренности агрофитоценозов при системе нулевой обработки почв (no-till) // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 11. С. 26-30.
10. Нурлыгаянов Р. Б., Карома А. Зависимость урожайности семян сортов ярового рапса от норм высева // Главный агроном. 2016. № 11. С. 29-31.
11. Vafina E. F., Fatykhov I. Sh. Effects of pre-sowing seed treatment with an insecticide and seeding time on nutrient removal by spring rape (Brassica napus L.) in the middle cis-ural region // Проблемы агрохимии и экологии. 2018. № 3. С. 41-44.
12. The influence of spring barley extracts on pseudomonas putida PCL1760 / R. I. Safin, L. Z. Karimova, F. N. Safiollin, et al. // E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 91. Pp. 185-193.
13. Селяков А. А., Богатырева А. С., Акманаев Э. Д. Влияние приемов посева на урожайность и биохимический состав маслосемян сортов ярового рапса в Среднем Предуралье // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14. № 2. С. 47-51.
14. Доронин С. В. Химический состав зеленой массы ярового рапса в зависимости от уровня минерального питания и норм посева семян // Эффективность использования органических и минеральных удобрений в условиях Урала: межвузовский сборник научных трудов. Пермь: Пермский СХИ им. Д. Н. Прянишникова, 1989. С. 112-117.
15. Куклин В. А. Возделывание рапса на корм и семена в Пермской области // материалы научн.-практ. конф. по развитию кормопроизводства в Пермской области: Пермь: НПО «Предуралье», 1988. 92 с.
16. Курбангалиев Р. Н., Богатырева А. С., Акманаев Э. Д. Сравнительная оценка сортов и гибридов ярового рапса в условиях Среднего Предуралья // Агротехнологии XXI века: материалы Всерос. науч.-практ. конф., посвященной 150-летию со дня рождения профессора В. Н. Варгина. Пермь: ИПЦ ПрокостЪ, 2016. С. 37-40.
17. Мокрушина А. В., Богатырева А. С., Акманаев Э. Д. Эффективность возрастающих доз азотных удобрений на сортах ярового рапса в Среднем Предуралье // Агротехнологии XXI века: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Пермь: ИПЦ ПрокостЪ, 2018. С. 69-74.
18. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. 5-е изд., доп. и перераб. М: Агропромиздат, 1985. 351 с.
19. Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами / сост. Ю. К. Новоселов. М.: РАСХН, 1997. 155 с.
20. Angelova V., Ivanova R., Ivanov K. Heavy metal accumulation and distribution in oil crops // Commun. Soil Sci. Plant Anal. 2004. Vol. 35. № 17. Pp. 2551-2566.
21. Кошкин Е. И., Андреева И.В., Белопухов С.Л. Оценка фиторемедиационного потенциала сортов ярового рапса (BrassicanapusL.) в условиях загрязнения тяжелыми металлами дерново-подзолистой почвы // Агрохимия. 2014. № 8. С. 79-87.
22. Юсуфов А. Г. Лекции по эволюционной физиологии растений. М.: Высшая школа, 1985. 102 с.
23. Кретович В. Л., Каган З. С. Усвоение и превращение азота у растений // Физиология сельскохозяйственных растений. М.: МГУ, 1967. Т. II. С. 217-288
