CC BY
59
5. Белоус, И.Н. Агроэкологическая эффективность технологий возделывания картофеля / И.Н. Белоус, Д.Н. Прищеп // Вестник Брянской ГСХА. - 2009. - №6. - С. 40-45.
6. Малявко, Г.П. Экономическая эффективность технологий возделывания озимой ржи / Г.П. Малявко, И.Н. Белоус // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. -2010. - № 4. - С. 14-16.
7. Малявко, Г.П. Обоснование биологизации возделывания озимой ржи / Г.П. Малявко, И.Н. Белоус, А.Б. Пиняев // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. -2010. - № 5. - С. 16-17.
УДК 633.16:631.8:631.531.048
ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ БЕЛКА, АМИНОКИСЛОТ И ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ЗЕРНА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ НОРМ ВНЕСЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И НОРМ ВЫСЕВА СЕМЯН ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ
Alterations ofprotein, amino acids, and the elemental composition of grain, depending on mineral fertilizers application rates and seeding rates of spring barley
Ториков В.Е., доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мельникова О.В., доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ториков В.В., кандидат сельскохозяйственных наук, torikovabgsha. com Torikov V.E., Melnikova O. V., Torikov V. V.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» Bryansk State Agricultural University
Аннотация. Рассмотрено влияние норм внесения минеральных удобрений, норм высева семян ярового ячменя на изменение содержания сырого протеина и обеспеченность им кормовой единицы. Дана кормовая ценность зерна сортов ярового ячменя по сбору кормовых единиц, сырого протеина и обеспеченностью 1 кормовой единицы сырым протеином. Проведена оценка зерна различных сортов ярового ячменя на изменение аминокислотного состава зерна различных сортов, содержания биогенных макро- и микроэлементов, тяжелых металлов, естественных радиоактивных элементов. Наибольшую обеспеченность 1 кормовой единицы сырым протеином (121,7-123,8 г/к.ед.) показал сорт Визит на вариантах N128P128K128. Применение минеральных удобрений из расчета N64P64K64, N96P96K960 и N128P128K128 обеспечило прибавку по сбору кормовых единиц на 8,4-29,9 ц/га, а сырого протеина - на 1,3-3,4 ц/га по сравнению с контролем. Сбор сырого протеина по 6,96-7,80 ц/га при разных нормах высева семян обеспечили сорта Атаман и Визит при внесении N128P128K128. По мере снижения доз минеральных удобрений на всех изучаемых сортах, сбор сырого протеина с урожаем зерна снижался на 21,2 - 48,0 %, по сравнению с контролем. Наибольшая прибавка сбора кормовых единиц (17,6-30,9 ц/га) и сырого протеина (2,7-4,3 ц/га) от применения минеральных удобрений отмечена для сорта Эльф на вариантах с нормой высева 4,5 млн.шт./га. На вариантах с применением минерального удобрения из расчета N96P96K96 в зерне сорта Гонар по сравнению с другими сортами накапливалось больше всего макроэлементов и почти всех микроэлементов кроме молибдена. Содержание тяжелых металлов (Cd, Pb, Hg) в зерне всех сортов было значительно ниже ПДК. Естественных радиоактивных элементов в зерне всех
сортов было крайне незначительное количество.
Abstract. The effect of mineral fertilizer application rates and seeding rates of different variations of spring barley on the content of crude protein and its provision of a feed unit is considered. The feeding grain value of spring barley varieties is given due to the feed units, crude protein and the provision of one feed unit with crude protein. The estimation of the grain of different varieties of spring barley has been carried out so that to fix the alterations of the amino acid grain composition of different varieties, the content of biogenic macro- and microelements, heavy metals, and natural radioactive elements. The largest provision of one feed unit with crude protein (121.7-123.8 g/f.unit.) had the variety Visit on the background of NnsPnsKm. The use of mineral fertilizers at the rate of N64P64K64, N96P96K96o and NnsPnsKm provided an increase in feed units up 0.84-2.99 t/ha and crude protein up 0.13-0.34 t/ha compared to the control. Crude protein of 0.69-0.78 t/ha at different seeding rates was provided by the varieties Ataman and Visit with NnsPnsKns. The decreasing of the rates of mineral fertilizers resulted in reduction of crude protein of all varieties by 21.2-48.0%, as compared to the control. The variation Elf had the highest increase in feed units (1.76-3.09 t/ha) and crude protein (0.27-0.43 t/ha) due to the application of fertilizers and the seeding rate of 4.5 mln seeds/ha. On the variants with mineral fertilizers at the rate of N96P96K96 in the grain of the variety Gonar there were more accumulated macronutrients and almost all micronutri-ents (except molybdenum) as compared to other varieties. The content of heavy metals (Cd, Pb, Hg) in the grain of all varieties was much lower than maximum permissible concentration. There were just traces of natural radioactive elements in the grain of the varieties studied.
Ключевые слова: яровой ячмень, минеральные удобрения, нормы высева семян, сорт, сырой протеин, кормовая ценность, аминокислоты, биогенные макро- и микроэлементы, тяжелые металлы, естественные радиоактивные элементы.
Keywords: spring barley mineral fertilizers, seeding rates, variation, crude protein, feeding value, amino acids, biogenic macro- and microelements, heavy metals, natural radioactive elements
Кормовая ценность зерна ярового ячменя определяется содержанием белка в зерне и его аминокислотным составом. Незаменимые аминокислоты (лизин, триптофан, гистидин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, треонин, метионин, валин, аргинин) не могут синтезироваться в организме животных и должны поступать с растительными кормами [1]. Качество растительного белка зависит от состава образующих его аминокислот, в первую очередь, незаменимых [5]. Важным резервом увеличения сбора кормового белка служит улучшение структуры посевных площадей с целью расширения посевов под культурами, дающими наибольший выход белка с гектара [3,4,9,10,11,12,13]. Целью наших исследований являлось изучить влияние минеральных удобрений и норм высева семян на изменение содержания сырого протеина, кормовую ценность, биогенных макро- и микроэлементов, тяжелых металлов и естественных радиоактивных элементов зерна сортов ярового ячменя Гонар, Эльф, Атаман и Визит.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Сорта ярового ячменя возделывали в четырехпольном плодосменном севообороте после картофеля. Почва опытного участка серая лесная среднесуглинистая с содержанием гумуса 3,3-3,4 %, подвижных форм Р2О5 253-275 мг/кг, К2О 176-195 мг/кг, pHKCl 5,6-5,8.
В двухфакторном опыте с изучали нормы высева семян ярового ячменя (фактор А): 5,5 ; 4,5 ; 3,5 млн. шт./га и нормы внесения минерального удобрения - азофоска (16:16:16), (фактор В): N128P128K128, N96P96K96, N64P64K64, N0P0K0 (контроль). На всех вариантах сказывалось последействие навоза (40 т/га), внесенного под предшественник (картофель). Учетная пло-
щадь опытной делянки 75 м2, повторность трехкратная, размещение систематическое, При проведении полевых исследований пользовались методикой полевого опыта Б.А. Доспехова (1985). Кормовую ценность зерна сортов ярового ячменя определяли по сбору кормовых единиц, сырого протеина с 1 га пашни и обеспеченностью 1 кормовой единицы сырым протеином (г) [5].
Концентрацию аминокислот (% на абсолютно сухую навеску) определяли в агрохимической испытательной лаборатории центра коллективного пользования приборным и научным оборудованием Брянского ГАУ методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель 105» с программным обеспечением «Мультихром 1,5» для Windows.
Содержание химических элементов определяли во ВНИИ минерального сырья имени Н.М. Федоровского (г. Москва, аналитический центр) с использованием масс-спектрального и атомно-эмиссионного анализа с индуктивно связанной плазмой.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты проведенных исследований показали, что кормовая ценность зерна изучаемых сортов ярового ячменя была выше на вариантах с применением высоких доз удобрения NrnPrnKm и ^Р9бК9б.(табл. 1).
Наибольший сбор сырого протеина 6,96-7,80 ц/га при разных нормах высева семян обеспечили сорта Атаман и Визит при внесении N128P128K128. По мере снижения доз минеральных удобрений на всех изучаемых сортах, сбор сырого протеина с урожаем зерна снижался на 21,2 - 48,0 %, по сравнению с контролем
Таблица 1 - Сбор кормовых единиц и сырого протеина в зависимости от уровня минерального питания и норм высева семян ярового ячменя, (ц/га)
Сорт
Доза NPK Гонар Эльф Атаман Визит
(фактор В) кормовые сырой кормовые сырой кормовые сырой кормовые сырой
единицы протеин единицы протеин единицы протеин единицы протеин
Норма высева семян (фактор А) 5,5 млн. шт/га - контроль
N128P128K128 63,8 6,47 64,2 7,27 69,0 7,80 60,6 7,47
N96P96K96 53,1 5,33 52,1 5,87 60,9 6,67 52,4 5,70
N64P64K64 45,3 4,90 44,6 4,67 52,8 5,67 44,0 5,03
N0P0K0 (контроль) 33,9 3,57 36,1 3,67 40,8 3,90 36,7 3,87
4,5 млн. шт/га
N128P128K128 58,4 6,60 65,0 7,76 65,7 7,26 63,4 7,77
N96P96K96 55,1 6,17 55,8 6,26 58,0 6,17 49,1 5,67
N64P64K64 44,9 5,17 51,7 6,20 50,0 5,33 45,2 5,33
N0P0K0 (контроль) 34,0 3,63 34,1 3,50 39,2 4,10 33,9 3,57
3,5 млн. шт/га
N128P128K128 57,0 6,23 59,0 6,57 60,4 7,07 57,5 6,96
N96P96K96 45,9 4,80 48,1 5,27 47,7 5,46 50,1 5,87
N64P64K64 37,8 4,07 37,2 3,93 43,0 4,57 40,0 4,33
N0P0K0 (контроль) 29,4 2,83 30,9 2,97 32,1 3,10 33,0 3,20
НСР05 (А) 3,33 0,13 3,80 0,11 4,14 0,08 3,33 0,14
НСР05 (В, АВ) 3,84 0,15 4,39 0,12 4,78 0,10 3,84 0,16
НСР05 (част.) 6,65 0,25 7,61 0,21 8,27 0,16 6,65 0,28
Отмечено неоднозначное влияние норм высева семян ячменя (фактор А) на показатели кормовой ценности полученного зерна. Снижение нормы высева ячменя сорта Гонар (фактор А) с 5,5 до 4,5 млн.шт./га не привело к существенному уменьшению сбора кормовых единиц с урожаем, за исключением варианта ^28Р128К128. Установлено, что при норме высева семян
4,5 млн.шт./га выход сырого протеина с 1 га достоверно увеличивался на 0,13-0,84 ц/га на всех вариантах с внесением минеральных удобрений по сравнению с контрольной нормой высева - 5,5 млн.шт./га. Дальнейшее снижение нормы высева семян ячменя до 3,5 млн.шт./га приводило к существенному снижению сбора кормовых единиц (на 4,5-7,5 ц/га) и сырого протеина (на 0,3-0,8 ц/га). Действие фактора В (норм КРК) на всех вариантах достоверно влияло на увеличение показателей кормовой ценности зерна ячменя сорта Гонар. Так, применение К64Р64К64, К96Р96К960 и К128Р128К128 обеспечило прибавку по сбору кормовых единиц на 8,4-29,9 ц/га, а сырого протеина - на 1,3-3,4 ц/га по сравнению с контролем.
Аналогичная закономерность прослеживалась на сортах Эльф, Атаман и Визит, где достоверное влияние фактора А на снижение кормовой ценности зерна отмечалось только на вариантах с нормой высева семян 3,5 млн.шт./га. Действие фактора В оказывало существенное влияние на увеличение сбора кормовых единиц и сырого протеина с 1 га на всех вариантах опыта. Наибольшая прибавка сбора кормовых единиц (17,6-30,9 ц/га) и сырого протеина (2,7-4,3 ц/га) от применения минеральных удобрений отмечена для сорта Эльф на вариантах с нормой высева 4,5 млн.шт./га.
В опыте наибольшим выходом кормовых единиц отличался сорт Атаман, превосходивший другие сорта по этому показателю до 13,8 %. Однако наибольшую обеспеченность 1 кормовой единицы сырым протеином (121,7-123,8 г/к.ед.) показал сорт Визит на вариантах КшРшКш (табл. 2).
Таблица 2 - Обеспеченность 1 кормовой единицы зерна ярового ячменя сырым протеином в зависимости от уровня минерального питания и норм высева семян, г
Доза NPK (фактор В) Сорт
Гонар Эльф Атаман Визит
Норма высева семян 5,5 млн.шт/га (фактор А) - контроль
N128P128K128 101,9 113,7 113,0 123,8
N96P96K96 99,8 113,2 110,0 108,8
N64P64K64 108,2 105,4 108,0 113,6
N0P0K0 (контроль) 106,2 102,5 95,6 106,3
4,5 млн.шт./га
N128P128K128 113,0 120,0 111,0 123,0
N96P96K96 112,5 112,9 106,9 116,1
N64P64K64 115,8 119,9 106,0 117,3
N0P0K0 (контроль) 105,9 102,6 104,6 106,2
3,5 млн.шт./га
N128P128K128 108,8 111,9 117,5 121,7
N96P96K96 104,6 110,2 115,3 117,8
N64P64K64 108,5 104,8 107,0 107,5
N0P0K0 (контроль) 95,2 97,1 96,6 97,0
Нами было изучено изменение аминокислотного состава зерна сорта Гонар. Определяли содержание 10 незаменимых аминокислот: аргинин (Arg), валин (Val), гистидин (His), лейцин+изолейцин (Leu), лизин (Lys), метионин (Met), треонин (Thr), триптофан (Trp), фе-нилаланин (Phe) и 5-ти заменимых аминокислот: аланин (Ala), глицин (G/y), пролин (Pro), серин (Ser), тирозин (Tyr). Лабораторный анализ показал, что в зерне сорта Гонар наибольшее содержание (10,9 %) анализируемых аминокислот, в том числе незаменимых - 6,51 % наблюдалось на варианте с внесением N120P120K120 при норме высева 4,5 млн.шт./га. Отмече-
но самое высокое содержание таких незаменимых аминокислот как лейцин (в сумме с изо-лейцином) - 1,62 % и аргинин - 1,09 %, а также заменимой кислоты пролин - 1,73 % на воздушно-сухую навеску зерна (рис. 1).
5,5 млн.шт./га —■—4,5 млн.шт./га
Рисунок 1. Содержание (%) и состав аминокислот в зерне ярового ячменя сорта Гонар при внесении ^28РшКш на вариантах с нормами высева семян 5,5 и 4,5 млн.шт./га
На всех вариантах содержание в зерне ярового ячменя лейцина, изолейцина, аргинина и пролина было наибольшим по сравнению с другими аминокислотами. На вариантах с нормами высева семян 5,5 и 4,5 млн.шт./га внесение в норме N<54P<54K<54 способствовало увеличению содержания как незаменимых, так заменимых аминокислот в зерне ячменя на 37,6 и 32,9 %, внесение ^<Р9<К96 - на 52,9 и 14,7 %, внесение ^28РшКш - на 42,5 и 45,7 %.
Технологические и кормовые достоинства зерна в значительной мере определяются его минеральным составом. Роль возделываемого сорта ярового ячменя в изменениях качественных показателей зерна весьма значительна. Н.И. Вавилов отмечал, что в первую очередь селекция должна быть направлена на улучшение качества продукции и его биохимического состава [2].
Современная биохимия должна выяснить амплитуду сортовой и видовой изменчивости важнейших групп и сортов культурных растений.
Из всех изучаемых нами сортов на вариантах с применением минерального удобрения из расчета ^6Р96К96 в зерне сорта Гонар по сравнению с другими сортами накапливалось больше всего как макроэлементов, так и почти всех микроэлементов кроме молибдена (табл. 3).
Таблица 3 - Содержание (мкг/г) биогенных макро- и микроэлементов в зерне сортов
ярового ячменя
Элементарный состав зерна Сорта
Гонар Эльф Московский 3 Прима Белоруссии Зазерский 85
Макроэлементы:
1. Калий, К 3500 2900 3100 3000 3000
2. Кальций, Са 240 190 170 130 190
3. Фосфор, Р 2300 2000 2100 2100 2100
4. Магний, Mg 490 410 420 410 440
5. Сера, S 750 610 670 590 550
6. Натрий, № 19 24 17 18 22
Микроэлементы:
1. Бор, В <1 <1 <1 <1 <1
2. Марганец, Мп 9,0 5,7 5,2 5,4 5,0
3. Молибден, Мо 0,47 0,63 0,76 0,98 0,45
4. Цинк, 2п 19 21 22 18 17
5. Медь, Си 3,1 3,2 4,4 3,5 4,0
6. Железо, Fe 55 28 25 17 18
7. Кобальт, Со 0,03 0,019 0,017 0,012 0,012
8. Никель, № 0,14 0,12 0,13 <0,1 <0,1
9. Селен, Se <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2
*Примечание: Содержание химических элементов проводили в ФГУ «ВНИИ мине-
рального сырья им. Н.А. Федоровского», г. Москва.
Содержание тяжелых металлов (Cd, РЬ, в зерне всех сортов было значительно ниже предельно допустимых количеств (табл. 4). Естественных радиоактивных элементов в зерне всех сортов ярового ячменя было крайне незначительное количество.
Таблица 4 - Содержание (мкг/г) тяжелых металлов и естественных радиоактивных элементов в зерновках ярового ячменя
Элементарный состав зерна Сорта
Гонар Эльф Московский 3 Прима Белоруссии Зазерский 85
Тяжелые металлы ПДК
1. Кадмий, Cd 0,012 0,016 0,011 0,009 0,006 0,05
2. Свинец, РЬ 0,10 0,05 0,05 0,05 0,05 0,5
3. Ртуть, ^ 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,005
4. Медь, Си 3,1 3,2 4,4 3,5 4,0 5,0
5. Цинк, 2п 19 21 22 19 17 70
Естественные радиоактивные элементы:
1. Стронций, Sr 3,1 3,0 2,5 2,3 1,9
2. Цезий, Cs 0,0074 0,0025 0,0022 0,0012 0,001
3. Церий, Се 0,0074 0,0025 0,0022 0,010 0,040
4. Неодим, № 0,11 0,021 0,044 0,005 0,005
5. Самарий, Sm 0,022 0,004 0,008 < <
6. Европий, Еи 0,0037 0,0013 0,0010 < <
7. Гадолиний,Gd 0,019 0,0043 0,0075 < <
8. Тербий, ТЬ 0,0030 0,0005 0,0009 < <
9. Диспрозий, Dy 0,015 < 0,004 < <
10. Гольмий, Но 0,0032 0,0007 0,0008 < <
11. Эрбий, Ег 0,0075 0,0015 0,0013 < <
12. Тулий, Тт 0,0010 0,0001 < < <
13. Иттербий, Yb 0,0068 < < < <
14. Лютеций - Lu 0,0011 < < < <
15. Торий, ^ 0,050 0,009 0,020 < <
16. Уран, и 0,007 < < < <
Суммарная радиоактивность 3,3641 3,0474 2,5919 2,3162 1,946
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При всех изучаемых нормах высева семян ярового ячменя кормовая ценность зерна сортов Гонар, Эльф, Атаман и Визит была выше на вариантах с применением минерального удобрения из расчета ^28Р128К128 и ^6Р96К96. Наибольший выход сырого белка обеспечили сорта Атаман и Визит при внесении ^28Р128К128. Наибольшее содержание аминокислот в зерне сорта Гонар - 10,9 % (в том числе незаменимых - 6,51 %) на воздушно-сухую навеску отмечалось на варианте с внесением ^28Р128К128 при норме высева 4,5 млн.шт./га. По содержанию тяжелых металлов и естественных радиоактивных элементов зерно всех изучаемых сортов отвечало существующим санитарно-гигиеническим требованиям.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Беляков И.И. Ячмень в интенсивном земледелии. - М.: Росагропромиздат. - 1990. -
175 с.
2. Вавилов Н.И. Селекция как наука / Н.И. Вавилов //Избранные труды. - М.:Л., 1960. - Т .2. - С.9-70.
3. Минеев В.Г., Павлов А.Н. Агрохимические основы повышения качества зерна пшеницы /- М.: Колос. - 1981. - 288 с.
4. Ториков, В.Е. Выращивание ярового ячменя на крупяные, пивоваренные и кормовые цели на юго-западе Центрального региона России / В.Е. Ториков, О.В. Мельникова, В.В. Ториков. - Брянск. Издательство Брянской ГСХА. - 2014. - 90 с.
5. Ториков, В.Е. Урожайность зерна ярового ячменя в зависимости от сорта и уровня минерального питания / Ториков В.Е., Мельникова О.В., Клименков Ф.И. // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2007. № 5. С. 34-40.
6. Ториков, В.Е. Влияние удобрений, норм высева семян и сорта на кормовую ценность и минеральный состав зерна ярового ячменя / Ториков В.Е., Мельникова О.В., Ториков
B.В. // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2012. № 1 (2012).
C. 63-72.
7. Ториков, В.Е. Урожайность, кормовая ценность и минеральный состав зерна сортов ярового ячменя / Ториков В.Е., Мельникова О.В., Ториков В.В. // Зерновое хозяйство России. 2012. № 1. С. 14-24.
8. Хазиахметов Ф.С., Шарифянов Б.Г., Галлямов Р.А. Нормированное кормление сельскохозяйственных животных / - С.Пб: Лань. - 2005.
9. Белоус, Н. М. Урожайность зерна сортов ярового ячменя в зависимости от условий возделывания / Н. М. Белоус, В. В. Ториков // Вестник «Брянская государственная сельскохозяйственная академия». - 2011. - № 2. - С. 41-46.
10. Белоус, Н. М. Урожайность, адаптивность, пластичность и стабильность новых сортов ярового ячменя / Н. М. Белоус, В. В. Ториков // Вестник «Брянская государственная сельскохозяйственная академия». - 2010. - № 4. - С. 3-11.
11. Бейн, Е. Е. Метеорологические условия проведения опытов за 70 лет / Е. Е. Бейн, Ф. В. Моисеенко, Н. М. Белоус // Химия в сельском хозяйстве. - 1996. - № 3. - С. 5-6.
12. Белоус, Н.М. Яровые зерновые хлеба: биология и технологии возделывания: монография / Н. М. Белоус, В.В. Ториков, Н.С. Шпилёв, О.В. Мельникова. - Брянск, 2010. - 124 с.
13. Белоус, Н. М. Производство зерна на интенсивной основе / Н. М. Белоус, Н. Г. Мо-толыго, Б. Г. Береснев, А. И. Ламин // Зерновое хозяйство. - 1987. - № 8. - С. 33-35.
