CC BY
59
ОТДЕЛЕНИЕ БИОЛОГИИ
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ, ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО БИОМАССЫ РАПСА ЯРОВОГО ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ПОСЕВА
© Н.Л. Бслнк
Облиственность п содержание хлорофилла у растений рапса ярового в зависимости от способов посева. Способы посева в Тамбовской области оказывали существенное влияние на облиственность и рост площади листовой поверхности у растений рапса ярового. Размер площади листовой поверхности имеет большое значение для растений раиса ярового, так как этот показатель в значительной мере определяет суммарную продуктивності, фотосинтеза, а следовательно, и урожай. Кроме того, удельный вес листьев в общем урожае культуры, выращиваемой на зеленый корм, представляет определенный шітерес как показатель качества корма: в листьях содержится значительная часті» питательных веществ растения. Наблюдения показывают, что облиственность растений рапса ярового значительно изменяется в зависимости от фаз вегетации и условии выращивания. Облиственность растений рапса ярового в фазу бутонизации при сплошном рядовом и перекрестном способах посева составила в процентах соответственно: 45,1; 45.7. При черезрядном и широкорядном способах посева облиственность растении рапса яроного составила в процентах соответственно в эту же фазу: 36,9; 37,2. В фазу цветения облиственность растений рапса ярового по всем способам посева повышается. Так. например, облиственность растений рапса ярового при обычном рядовом, перекрестном способах посева в фазе цветения составила и процентах соответственно: 48.3. 48,5. При черезрядном и широкорядном способах посева облиственность растении рапса ярового в фазу цветения составила в процентах соответственно: 40,4; 41,6. Снижение облист-венности растений рапса ярового при черезрядном и широкорядном способах посева объясняется скученностью растений в рядках и их затенением. К фазе шюдо-образования облиственность растений рапса ярового по всем способам посева снижается. Снижение облист-венности растений рапса ярового в фазу плодообразо-вания объясняется старением, подсыханием и опадением части листьев у растений с возрастом. Облиственность растений рапса ярового в фазе плодообразования при сплошном рядовом, перекрестном, черезрядном и широкорядном способах посева составила в процентах соответственно: 46.4: 47.8: 38,3: 39,1. Способы посева оказывают влияние на облиственность растений во все фазы роста и развития растений рапса ярового. Облиственность растений рапса ярового снижается от фаты бутонизации и до фазы плодообразования, что объясняется возрастными изменениями самих растений. Растения рапса ярового, имеющие более высокий процент облиетвенноети. отличались и высоким содержанием белка. Именно в листьях сосредоточены белки цитоплазматического характера, которые и определяют лучшие кормовые достоинства биомассы рапса ярового. Наибольший удельный вес листьев в общем урожае
растений рапса ярового бывает в раніше фазы вегетации. В дальнейшем, вплоть до начала созревания, несмотря на увеличение абсолютных показателей обли-ственности, удельный вес их в урожае все время снижается. С началом созревания растений рапса ярового из-за подсыхания части листьев снижается не только их удельный, но и абсолютный вес.
Интенсивность фотосинтеза возрастает у рапса ярового с увеличением содержания в листьях хлорофилла. Впервые точное представление о пигментах зеленого листа было получено благодаря работам крупнейшего русского ботаника М.С. Цвета. Он выделил пигменты листа в чистом виде и разработал новый хроматографический метод разделения веществ. Метод л от в дальнейшем получил широкое применение как в биохимии, так и в чисто химических исследованиях. Самое высокое содержание хлорофилла отмечается у растений рапса ярового в фазах бутонизации и цветения нри сплошном рядовом и перекрестном способах посева. Так, например, содержание хлорофилла в г/м2 площади листовой поверхности в фазе бутонизации при обычном рядовом и перекрестном способах посева составило соответственно: 0,57; 0,62. В фазе цветения растений рапса ярового при этих же способах посева содержание хлорофилла было: 0,78: 0,76 г/м2 площади листовой поверхности. Содержание хлорофилла у растений раиса ярового при черезрядном и широкорядном способах посева снижается. Так, например, содержание хлорофилла у растений рапса ярового при чере зрядном и широкорядном способах посева в г/м площади листовой поверхности в фазу бутонизации составило соответственно: 0,59; 0,55. В фазу цветения растений рапса ярового содержание хлорофилла в г/м2 площади листовой поверхности при вышеуказанных способах посева составило соответственно: 0,64; 0,62. Стало быть, площадь питания, формируемая различными способами посева, оказывает влияние на рост облиетвенноети и ассимиляционного аппарата рапса ярового, содержание в нем хлорофилла, который непосредственно принимает участие в процессах фотосинтеза и создании в растениях органического вещества. По своему химическому составу хлорофилл представляет собой сложный эфир дикарбоновой кисло™ хлорофиллина и двух спиртов - метилового и фитола. Центральное место в молекуле хлорофилла занимает атом магния, связанный с четырьмя атомами азота. Содержание хлорофилла в зеленых листьях растений раиса ярового составляет примерно, 0,83 % сухого веса (0,5-0,8 г на 1 м2 листовой поверхности в зависимости от способов посева). Густота облиетвенния отдельных растений рапса ярового и расстояние между растениями (степень покрытия) не только являются важными факторами продуктивности. но и сами, в свою очередь, зависят от условий, влияющих на продуктивності.. При неблагоприят-
ных условиях гаггашш и плохом водоснабжении растениям рапса ярового не хватает материала для построения большого листового аппарата, и индекс листовой поверхности остается недостаточным. Между продуктивностью и количеством хлорофилла существует отношение. сходное с отношением между индексом листовой поверхности листа и продуктивностью. Жизненная стратегия растении рапса ярового состоит в том. чтобы сначала использовать большую часть ассимиля-тов для формирования листьев, которые сразу же включаются в процесс фотосинтеза и увеличивают прирост фитомассы. В то же время благодаря преимущественному развитию фотосинтетически активных органов масса тех частей растения, которые только дышат, остается незначительной, что улучшает общий баланс органическог о вещества. В фазу цветения распределение ассимилятов изменяется в пользу репродуктивных органов, которые получают теперь такое преимущество в снабжении питательными веществами, что все остальные части растения получают их едва ли больше, чем расходуют на собственный энергетиче-ский обмен, а более старые листья даже сбрасываются. Таким образом, относительная доля листьев, стеблей, корней и репродуктивных органов на протяжении жизненного цикла изменяется. Доля листьев в общей массе растения падает с 4(1—48 % во время цветения до 38-47 % ко времени шюдообразования в зависимости от способов посева. Содержание хлорофилла в листьях рапса ярового с возрастом растений резко снижается. <>г фазы бутонизации до фазы плодообразования содержание хлорофилла снизилось с 0,57 г/м2 до 0,39 г/м2 площади ассимиляционной поверхности листьев. Лист - боковой орган побега у растений, и чем большей его удельный вес, тем выше содержание хлорофилла и чистой продуктивности фотосинтеза рапса ярового как полевой культуры. Изучение них вопросов имеет не только теоретически значение, по и практическое по моделированию и повышению продуктивности агрофитоценозов Продуктивность рапса ярового при различных способах посева. Способы посева оказывали влияние па продуктивность рапса ярового. Наибольший урожай зеленой массы и сухого вещества рапса ярового получен при обычном рядовом и перекрестном способах посева. Так, например, урожай зеленой массы при сплошном рядовом и перекрестом способах посева в ц/га был получен соответственно: 274,8; 287,8 Выход сухого вещества составил в ц/га: 54,9: 57,5. Урожай зеленой массы и сухого вещества при черезрядном и широкорядном способах посева был получен гораздо ниже. Так, например, урожай зеленой массы при через-рядном и широкорядном способах посева составил в ц/га соответственно: 250,1; 241,1. Содержание сухого вещества в ц/га было получено: 50,1; 48,2. Выход кормовых единиц и переварнмого протеина при обычном рядовом способе посева составил в ц/га соответственно: 43,9; 8.7. При перекрестном способе посева кормовых единиц и переварнмого протеина получено соответственно: 46.2; 8,7. Содержание кормовых единиц и переварнмого протеина в урожае рапса ярового при черезрядном и широкорядном способах посева было ниже по сравнению с обычным рядовым и перекрест-иым способах посева. При черезрядном способе посева выход кормовых единиц и переварнмого протеина в ц/га составил соответственно: 40,3; 7,4 Содержание кормовых единиц и переварнмого протеина в ц/га в урожае рапса ярового при широкорядном способе по-
сева составило: 38,5: 7,2. Таким образом, самый высокий урожай биомассы, сухого вещества, кормовых единиц и переварнмого протеина получен с единицы площади посева при рядовом обычном и перекрестом способах посева. При обычном рядовом способе посева семена равномернее распределяются по площади, лучше обеспечиваются воздухом и водой, создаются благоприятные условия для прорастания и дружного появления всходов. При обычном рядовом посеве более успешно решается задача равномерной заделки семян по глубине. Но при таком посеве площадь питания имеет форму вытянутого прямоугольника, одна сторона которого равняется 13-15 см, другая обычно 1,5-2 см. Высокая плотность растений в рядке отрицательно влияет на их рост и развитие. При перекрестном посеве сеялка с шириной междурядий 13-15 см. проходит и высевает семена в двух пересекающихся направлениях. Расстояния между соседними зернами в рядке удваиваются и составляют 3—4 см. Площадь питания растений принимает форму, близкую к квадрату Но к недостаткам перекрестного способа посева относ иге я необходимость двукратного прохода посевного агрегата по одной и той же площади, что увеличивает затраты труда и средств, удлиняет срок посева и уплотняет почву. При обычном рядовом и перекрестном способах посева осуществляется фнтоценотическое подавление сорных растений рапсом яровым. Широкорядные посевы допускают механизированную обработку междурядий для борьбы с сорными растениями и рыхления почвы с целью улучшения ее водных и воздушнофизических свойств для лучшего роста и развития растений, но требуют дополнительных затрат труда и средств Они должны применяться для возделывания растений, требующих большей площади питания, чем рапс яровой.
Рассмотрение основных факторов фотосинтетиче-екой деятельности растений в посевах показывает, что любой агротехнический прием, направленный на повышение урожайности, эффективен в том случае, если он обеспечивает быстрое развитие и достижение больших размеров площади листьев посева; повышает продуктивность фотосинтеза листьев; сохраняет их в активном состоянии возможно более длительный период времени; способствует наилучшему использованию продуктов фотосинтеза, сначала на усиленный рост питающих и проводящих органов (листья, корни, стебли), а затем на рост хозяйственно ценных органов и накопление в них возможно большего количества органических веществ, составляющих основной урожай растений. Чтобы посев был наиболее продуктивным, он должен в процессе роста приобрести оптимальную структуру, при которой в данных условиях освещения возможно выполнение наибольшей фотосинтетической работы. За период существования оптимальной структуры посева рапса ярового в процессе фотосинтеза образуется не менее 70 % биомассы всего урожая. Величина урожая зависит от времени, в течение которого посев рапса ярового достигает оптимальной структуры при всех способах возделывания. Изучение процесса накопления вегетативной массы показало, что у рапса ярового оп находится в большой зависимости от динамики роста растений, от их облиственности, условий возделывания, сроков уборки. Например, рапс яровой начинает быстро накапливать зеленую массу с момента бутонизации до цветения растений. До полного цветения растений рапса ярового нарастает более 60 % всей
биомассы урожая. Если учесть, что этот период продолжается у растений рапса ярового всего 28-30 дней, то суточный прирост фитомассы достигает 2 % всего урожая в фазу полного цветения. Такому значительному приросту урожая рапса ярового способствует, по-видимому, значительный прирост растений в высоту в эго время, так и заметное увеличение листовой фитомассы. В наших полевых опытах с рапсом яровым максимальный суточный прирост урожая зеленой фито-массы наблюдался именно в период наиболее интенсивного росга растений и увеличения их листового аппарата. Изменения в динамике накопления вегетативной массы растений по годам их выращивания в большей мерс зависят от конкретных климатических условий, определяющих водный, тепловой и пищевой режим их в период вегетации. И все таки, большое влияние на динамику накопления урожая у однолетних масличных культур оказывает площадь питания, которая создается различными способами посева. Как правило, в более оптимальных посевах по площади шгга-ния растений темпы накопления фигомассы более высокие. чем в обычных Причина, по-видимому, в изменении условий питания растений. При неоптимальных условиях размещения в посеве по площади пигания растений они уже в начале вегетации испытывают недостаток в питательных веществах, медленно растут и накапливают урожай зеленой массы. Урожайность -основной показатель хозяйственной ценности любой кормовой культуры. Ей величина и качественные показатели определяют экономическую эффективность посева. У различных сортов рапса ярового абсолютный показатель урожая зеленой массы или маслосемян, а также структура урожая неодинаковы. Вместе с тем эти показатели не остаются постоянными и зависят от очень многих причин экологического и агротехнического характера. При этом, чем больше местных условий соответствуют биологическим требованиям конкретной культуры, тем выше eii урожай. При большом различии в требованиях сортов рапса ярового к условиям внешней среды их сравнительная урожайность даже в одном и том же географическом пункте может изменяться по годам выращивания в зависимости от конкретных климатических условий. У рапса ярового наблюдается прямая зависимость между величиной урожая и количеством выпавших осадков в год выращивания. Большое значение в повышении продуктивности урожая рапса ярового имеет динамика поступления влаги, так как установлено, что по требность культуры во влаге в различные периоды вегетации значительно изменяется. Например, рапс яровой более чувствителен к влажности почвы во вторую половину вегетации, чем в первую. Значительные колебания урожайности рапса ярового в различные годы его выращивания зависят так же от конкретных температурных условий. Это связано с тем. >гто сочетание влажности и тепла во многом определяет интенсивность всех физиологических процессов в растениях и сильно влияет на их почвенное питание. Чем больше требований к условиям произрастания предъявляет культура, тем в большей мс|)о сказывае тся на ней действие лих факторов и. в первую очередь, на продуктивность растений, формирующих урожай.
Химический состав и кормовое достоинство рапса ярового при различных способах посева. Способы посева оказывают влияние на химический состав и кормовые достоинства биомассы рапса ярового. Са-
мое высокое содержание протеина в растениях рапса ярового отмечается при посеве его обычным рядовым и перекрестным способами. Так. например, содержание протеина в процентах на абсолютно с woe вещество при обычном рядовом и перекрестном способах посева составило соответственно: 24,3; 19.4. При черезрядном и широкорядном способах посева содержание протеина оказалось в биомассе рапса ярового несколько ниже. При черезрядном способе посева - 18,7 %, а при широкорядном 17.5 % на абсолютно сухое вещество. В биомассе рапса ярового при обычном рядовом и широкорядном способах посева содержание клетчатки снизилось. В процентах на абсолютно сухое вещество содержание клетчатки при обычном и перекрестном способах посева соответственно составило: 22,9; 29,2. Содержание в одном Килограмме биомассы кормовых единиц, нереваримого протеина, кальция и фосфора при обычном способе посева в граммах составило соответственно: 0,24: 26,2; 5,03; 0,60. При широкорядном способе посева содержание в граммах на один килограмм корма, кормовых единиц, переваримого протеина, кальция, фосфора составило соответственно: 0,20; 24.3; 3,44; 0,56. При посеве рапса ярового через-рядиым и широкорядным способами содержание кормовых единиц, нереваримого протеина, кальция и фосфора в биомассе рапса ярового снижается. Наибольшее содержание каротина в биомассе рапса ярового отмечается при обычном рядовом и перекрестном способах посева. Содержание каротина в мг на один килограмм корма при обычном рядовом и перекрестном способах посева составило соответственно: 38; 40. Повышение содержания протеина, каротина, кальция и фосфора в биомассе рапса ярового при обычном рядовом и перекрестном способах посева объясняется большим процентом облиственности растений. Влияние облиствен-ности на химический состав растений рапса ярового может проявляться и другим путем: известно, что с возрастом растений часть листьев подсыхает и осыпается, что сказывается на содержании белка в общей массе урожая. Особенно сильно этот процесс выражен у рапса ярового, чем объясняется снижение кормовых достоинств этой культуры при запаздывании с уборкой. Потеря листьев приводит к тому, что основной частью белков корма становятся нуклеопротеидпые труднопереваримые белки стебля. Однако уменьшение содержания легкої іереваримых белков в растении рапса ярового при его старении объясняется также некоторыми физиолого-биохимическими процессами, происходящими в течение вегетационного периода. В настоящее время установлено, что с возрастом растений рапса ярового легкопереваримая часть белков, находящаяся в цитоплазме клеток нижних ярусов, перемещается к вершине растения. Во время цветения растения эти белки частично используются на образование репродуктивных органов, а частично сгорают при бурно проходящих энергетических процессах, связанных, в частости, с дыханием. Таким образом, в период цветения и позже в листьях остается белок, входящий в состав клеточных ядер и пластид, переваримость которого меньше, чем белка цитоплазмы. С возрастом в биомассе растений рапса ярового снижается содержание минеральных веществ кальция, фосфора, калия. Особенно выражен пот процесс в стеблях. Химический состав листьев во все фазы вегетации остается более постоянным. Существенно влияют на химический состав растений и условия их агротехники, холя
исследований по изучению этого вопроса было проведено очень мало. Изменяется химический состав рапса ярового в зависимости от инсоляции, которая регулируется способами посева этой культуры. Хотя влияние отдельных агроэкологических факторов на химический состав растений рапса ярового изучено слабо, полученные полевые исследования позволяют считать, что они оказывают существенное влияіше на урожай и качество биомассы этой культуры. Полевые исследования показывают, что ценность растений рапса ярового в кормовом отношении в течение их вегетационного периода значительно изменяется. Как правило, кормовое достоинство вегетативной массы почти любого вида растений, в том числе и рапса ярового, по мере его старения снижаегся за счет уменьшения содержания протеина и увеличения клетчатки. Эго сказывается на общем сборе питательных веществ с единицы площади в урожае культуры рапса ярового. Содержание протеина в растениях снижается в основном за счет уменьшения его количества в стеблях рапса ярового. В листьях растений больших изменений в количестве протеина не наблюдается. Хотя и менее значительно, но изменяется и содержание важнейших аминокислот. В этом отношении рапс яровой имеет свои особенности. При старении растений рапса ярового при всех способах посева было отмечено незначительное снижение в фазе гшодообразования содержания інстидина, лизина, дикарбоновых аминокислот, а за период от бутонизации до цветения содержание гистидина, лизина и дикарбоновых кислот, наоборот, несколько увеличилось. Максимум содержания каротина наблюдается не только в ранние фазы вегетации растений, но и в период цветения. Так, у рапса ярового к началу цветения отмечается увеличение количества каротина, особенно в листьях, превышающее даже то, чго было в растении в ранние фазы вегетации. При этом следует отметить, чго климатические условия года выращивания существенно влияют как на динамику накопления каротина по фазам вегетации, так и на абсолютное содержание его в растениях В полевых опытах выявлено, что при наступлении жары, независимо от фазы вегетации растений, содержание каротина в их массе резко снижается. Возможно, это объясняется отмеченным М.С. Цветом явлением разрушения каротина в растениях при сильном солнечном освещении и температуре выше +30 °С. С возрастом растений изменяется содержание в них хлорофилла. Например, в наших опытах количество хлорофилла в массе рапса ярового в фазу бутонизации при обычном рядовом способе посева было равно 1,109 г на 1 кг сырого веса листьев, в фазу цветения -0.781 і' на I кг сырой массы листьев. В фазу гшодообразования количество хлорофилла было только 0,326 г на 1 кг сырого веса листьев. Это также говорит
о снижении кормового качества урожая при поздних сроках уборки, гак как хлорофилл имеет большое зна-
чение не только в метаболизме растений, но и в жизни животных. Он способствует образованию гемоглобина и повышает функцию кроветворения, которая тесно связана с интенсивностью роста молодняка и продуктивностью взрослых животных. Минеральный сосгав растений рапса ярового в различные фазы их вегетации также подвергается изменению но всем способам посева. Как показали исследования, содержание кальция и фосфора в массе урожая растений но мере их старения, как правило, снижается. Особенно выражен этот процесс в стеблях Химический состав листьев во все фазы вегетации остается более постоянным. В связи с этим культуры, дольше сохраняющие высокую облиствен-ность, представляют существенный производственный интерес потому, что в течение вегетации их химический состав менее изменчив, и они могут дать высокий сбор питательных веществ с единицы площади посева.
ВЫВОДЫ
I Самая высокая облнственность растений рапса ярового отмечается при обычном рядовом и перекрестном способах посева. С возрастом растений рапса ярового облнственность снижаегся.
2. Высокое содержание хлорофилла в листьях растений рапса ярового отмечается при сплошном рядовом и перекрестном способах посева. С возрастом растений рапса ярового содержание хлорофилла в листьях снижается, что ведет к падению продуктивности фотосинтеза.
3. Высокая продуктивность рапса ярового отмечена при обычном рядовом н перекрестном способах посева. Наибольший выход кормовых единиц, переваримого протеина получены с единицы площади посева рапса ярового при перекрестном и обычном рядовом способах посева
4. Способы посева оказывают влияние на площадь питания астений, темпы прироста фитомассы, на интенсивность физиологических процессов рапса ярового, облнственность, чистую продуктивность фотосинтеза, чго, несомненно, сказывается на урожае культуры.
5. Высокое содержание протеина, аминокислот, каротина и минеральных веществ отмечено в биомассе рапса ярового при обычном рядовом и перекрестном способах посева, что объясняется высоким процентом облиствеїшоста растений при этих способах посева.
6. Самый высокий выход кормовых единиц и пере-варимого протеина получен и фитомассе рапса ярового с единицы площади посева при обычном рядовом и перекрестном способах посева.
7 С возрастом растений рапса ярового химический состав и кормовое достоинство фитомассы снижается, чго объясняется резким уменьшением доли листьев в общем урожае, так как основное количество наиболее легко переиаримых веществ находится в листьях
1X1
