CC BY
16_ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АГРОХИМИИ_
УДК 631.559: 633.853.483
ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЕМЯН ГОРЧИЦЫ САРЕПТСКОЙ В РИСОВЫХ СЕВООБОРОТАХ КАЛМЫКИИ
В.В. Бородычев, чл.-корр. РАСХН, Э.Б. Дедова2, д. с.-х н., Г.Н. Кониева , к.с.-х.н., В.В. Цыбулин , 1 Волгоградский филиал ГНУВНИИГиМРоссельхозакадемии, 2Калмыцкий филиал ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии
Представлены результаты исследований влияния уровней минерального питания и норм высева семян на повышение продуктивности, масличности и уменьшение аминокислотного состава семян горчицы сарептской в рисовом севообороте полупустынной зоны Калмыкии на остаточной после риса влаге.
Ключевые слова: рисовый севооборот, горчица сарептская, уровень минерального питания, норма высева, урожайность, масличность, аминокислоты.
Для обеспечения устойчивого развития рисоводства на экологически безопасной, ресурсосберегающей и экономически выгодной основе требуется осуществление большого объема качественных преобразований. К ним относятся: изменение структуры площадей рисовых севооборотов в направлении уменьшения посевов риса (ухода от монокультуры) и увеличения доли высокорентабельных малоэнергоемких сопутствующих культур, способных формировать высокие урожаи без полива с использованием остаточных после риса запасов влаги и обладающих при этом фитомелиоративными свойствами; внедрение новых высокоурожайных сортов риса; применение всего комплекса необходимых мелиоративных мероприятий в целях недопущения снижения плодородия почв и предотвращения ухудшения экологического состояния рисовых агро-ландшафтов [1,3, 4].
Одна из сопутствующих культур рисового севооборота -горчица сарептская, являющаяся экологически пластичной культурой (засухо-и жароустойчивой, солеустойчивой, способной выдерживать кратковременное затопление) и обладающая высокой аллелопатической активностью, так как при запашке растительных остатков горчицы в почвенный раствор переходят физиологически активные соединения, оказывающие угнетающее воздействие на сорняки [5]. Однако для более полной реализации возможностей горчицы сарептской, как фитоме-лиоранта рисовых полей, необходимо разрабатывать приемы ее возделывания, способствующие активизации процесса формирования урожая с использованием остаточных запасов влаги после риса.
Методика Полевые исследования по совершенствованию технологии возделывания масличной культуры горчицы са-рептской (сорт Камышинская 10) на маслосемена с использованием остаточных после риса запасов влаги (280-300 мм) проводят с 2003 г. на территории ФГУП "Харада" Октябрьского района Республики Калмыкия, расположенной в зоне деятельности Сарпинской ООС. Почвы опытного участка - бурые средне- и тяжелосуглинистые полупустынные. Они характеризуются следующими показателями: плотность сложения пахотного слоя 1,28-1,31 т/м3, вниз по профилю она увеличивается и в метровом слое в среднем равна 1,69 т/м3, наименьшая влаго-емкость в слое 0-1,0 м составляет 24,84-26,72% от массы сухой почвы, содержание гумуса в слое 0-0,4 м - 1,10-1,24%, содержание азота в пахотном слое низкое (35,0-49,0 мг/кг), подвижного фосфора повышенное (35,4-40,1 мг/кг), обменного калия высокое (424-460 мг/кг). Почвы слабо- и среднезасоленные, тип засоления хлоридно-сульфатный, сумма легкорастворимых солей в слое 0-1,0 м - 0,101-0,253%. Схема опытов включает: дозы внесения минеральных удобрений, рассчитанные на получение запланированных уровней урожайности маслосемян горчицы 1,5 и 2,0 т/га и различные нормы высева семян. Размер делянок 75 м2. Повторность опытов трехкратная. Расположение
делянок - рендомизированное. Посев проводили в первой декаде апреля. Предшественник - рис. Агротехнику горчицы сарептской в опытах разрабатывали на основе действующих зональных рекомендаций с дополнениями их вариантами изучаемых приемов.
Результаты и их обсуждение. Полевая всхожесть горчицы зависит от изучаемых факторов и варьирует от 60,8 до 83,4%. При норме высева семян 2,5 млн шт/га во всех вариантах происходит заметное повышение полевой всхожести - до 69,5-83,4%. В формировании урожая горчицы решающая роль принадлежит фотосинтезу, в процессе которого образуется 90-95% сухой биомассы и аккумулируется 100% энергии. Как показали исследования, в динамике нарастания основных показателей фотосинтетической деятельности прослеживается следующая закономерность: в начальные периоды развития площадь листьев была незначительной - 1,37-2,22 тыс. м2/га, чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) - 2,04-3,12 г/м2 в сутки. В фазе бутонизация - цветение они достигали максимальных значений: площадь листьев - 17,12-21,33 тыс. м2/га, ЧПФ - 5,39-6,72 г/м2 в сутки. К концу вегетации показатели фотосинтетической деятельности были минимальными и составили: площадь листьев - 2,01-3,62 тыс. м2/га, ЧПФ -2,00-3,00 г/м2 в сутки. Основными факторами воздействия на фотосинтетическую деятельность посевов горчицы в наших опытах были уровень минерального питания и норма высева. Наибольшие показатели площади листьев по фазам развития отмечены при норме высева семян 2,5 млн шт/га. Уменьшение нормы высева до 1 млн шт/га или повышение ее до 3 млн шт/га приводило к снижению площади листьев на 0,10-1,47 тыс. м2/га и ЧПФ на 0,01-0,34 г/м2 в сутки.
1. Продуктивность горчицы сарептской
Уровень минерального питания, кг д.в/ га-фактор А Норма высева семян, млн шт/га- фактор В Число цветков на 1 растении Число стручков на 1 растении Сохранность стручков на период уборки, % Число семян в 1 стручке Масса 1000 семян, г
1,5 142± 1,45 64±1,73 44,97±0,75 13±0,67 2,83±0,02
Без удобрений 2,0 139±0,33 66±0,88 47,87±0,74 14±0,33 2,85±0,01
(контроль) 2,5 133±1,73 72± 1,15 54,13±1,39 15±0,00 2,89±0,01
3,0 130± 1,53 69±1,20 53,33±1,10 14±0,33 2,87±0,01
1,5 152±3,28 81±2,91 53,13±0,78 17±0,33 3,25±0,01
^0Р40 2,0 145±2,60 82±2,31 56,40±0,59 19±0,33 3,30±0,00
2,5 144±1,53 91±3,18 62,70±1,67 20±0,00 3,48±0,02
3,0 140±2,08 85±2,65 60,67±0,99 19±0,33 3,38±0,01
1,5 166±3,61 89±3,93 53,57±0,43 18±0,33 3,43±0,02
^00?60 2,0 159±3,76 92±2,60 57,93±0,26 19±0,58 3,55±0,04
2,5 152±2,19 98±2,65 64,60±0,84 20±0,33 3,79±0,10
3,0 148±2,33 94±3,18 63,83±1,16 20±0,58 3,63±0,04
НСР05: фактора А 2,54 1,56 0,65 0,41 0,04
фактора В 2,93 1,81 0,75 0,47 0,04
взаимодействие факторов АВ 5,08 3,13 1,30 0,81 0,08
Потенциальная способность растений горчицы формировать бутоны, цветки и плоды велика, но ее реализация существенно зависит от внешних факторов. Так, изучаемые приемы агротехники существенно влияли на формирование цветков и плодов. Максимальное число стручков на 1 растении отмечается при норме высева семян 2,5 млн шт/га на фоне внесения удобрений и ^00Р60, соответственно, 91±3,18 и 98±2,65 шт/1 растение (табл. 1).
Зависимость урожайности семян от числа цветков характеризуется средней степенью корреляционной сходимости, на что указывает коэффициент корреляции г = 0,53-0,56 (табл. 2). Многолетние исследования показали, что применяемые дозы минеральных удобрений и нормы высева семян горчицы на бурых полупустынных почвах Калмыкии позволяют получать урожайность семян от 0,6 до 2,2 т/га. Проведенный анализ эффективности действия каждого фактора, а также их совместного влияния показал: максимальная урожайность семян получена при норме высева 2,5 млн шт/га - 0,94-2,15 т/га. Уменьшение нормы высева до 1,5 млн. шт/га вызывает снижение урожайности в среднем на 24,3-28,7%, а увеличение нормы высева - на 9,8-11,0%. При внесении ^00Р60 увеличивается прибавка на 64-78 % по сравнению с контролем (без удобрений).
2. Корреляционная зависимость продуктивности
горчицы сарептской от элементов ст руктуры урожая
Показатель Уравнение регрессии Коэффициент корреляции (г)
Высота растений, см у = -0,369+1,76х 0,84-0,91
Число веточек на 1 растении у = -0,029+0,2305х 0,53-0,90
Число цветков на 1 растении у = -1,07+0,1705х 0,53-0,56
Число стручков на 1 растении у = -1,08+0,0304х 0,93-0,99
Масса 1000 семян, г у = -2,03+1,05х 0,95-0,97
На масличность семян большое влияние оказывает содержание в почве усвояемых растениями питательных веществ [2]. Жиры в растениях образуются из углеводов, и очень часто в семенах между содержанием белков и жиров наблюдается обратная зависимость: при большем содержании жиров количество белка в семенах уменьшается, и наоборот. Кроме того, суммарное содержание жиров и белка в семенах всех культур остается постоянным и практически не зависит от условий выращивания растений.
При внесении минеральных удобрений содержание жиров в семенах значительно повышается. Азотные удобрения усиливают интенсивность синтеза белков, в результате количество белков в семенах повышается, а содержание жиров снижается. Однако, не следует полагать, что азотные удобрения не нужны при выращивании масличных культур. При недостатке азота наблюдаются слабый рост растений и недостаточное развитие ассимиляционной поверхности, в результате в пери-
од созревания в растениях образуется мало углеводов, урожай бывает ниже, с малым количеством жира в семенах. При повышении фосфорного питания, особенно в период цветения и созревания семян, содержание жиров в семенах увеличивается. Отметим, что наибольшее содержание масла было получено в вариантах с уровнем минерального питания ^00Р60 и нормой высева семян 2,5 млн шт/га - 43,35-44,30%. Уменьшение нормы высева семян до 2,0-1,5 млн шт/га приводило к снижению масличности на 0,35-1,89% (рис.).
Рис. Зависимость масличности семян горчицы сарептской от уровня минерального питания и норм высева
3. Фактические и модельные данные масличности семян _горчицы сарептской_
Уровень минерального питания, кг д. в/га -фактор А Норма высева семян, млн шт/га-фактор В Содержание масла, % Расхождение, %
фактическое расчетное
Без удобрений 1,5 36,17 36,4 0,6
2,0 38,02 38,0 -0,1
2,5 39,17 38,8 -0,8
3,0 38,80 38,9 0,4
N70?^ 1,5 40,02 40,2 0,3
2,0 40,75 41,4 1,7
2,5 41,29 42,0 1,7
3,0 41,07 41,8 1,7
^00?60 1,5 42,25 43,5 2,9
2,0 43,13 44,6 3,4
2,5 44,10 45,0 2,1
3,0 43,59 44,6 2,4
НСР05: фактора А 1,45 0,30
фактора В 1,68 0,35
взаимодействие факторов АВ 2,90 0,60
Полученная модель нелинейной зависимости масличности семян горчицы сарептской от уровня азотного питания и нор-
мы высева показывает, что расхождения между фактическими данными и результатами расчета по модели составляют менее 4% (табл. 3).
Масличные культуры - ценный источник белковых веществ. Белки состоят из аминокислот. Многие аминокислоты не входят в состав белков, а содержатся в растениях лишь в свободном состоянии, однако процессы их обмена тесно связаны с превращениями аминокислот, входящих в состав белковых веществ, и, следовательно, с общими процессами белкового обмена в растениях [2]. Содержание масла в семенах горчицы, %, равно:
У = 26,9818+0,021Х+8,5459Н+0,0002ХХ -0,0058ХН-1,52НН, где Х-уровень минерального питания, кг д.в/га; Н - норма высева семян, млн шт/га.
4. Содержание аминокислот в маслосеменах горчицы сарептской при разном уровне минерального питания, мг/100 г маслосемян
Аминокислоты Без удобрений (контроль) N70P40 N100P60
норма высева семян, млн шт/га норма высева семян, млн шт/га норма высева семян, млн шт/га
1,5 2,0 2,5 3,0 1,5 2,0 2,5 3,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Незаменимые, в том числе: 2160 2090 2040 2070 2330 2270 2220 2215 2330 2190 2100 2105
лизин 290 260 260 260 670 750 750 740 660 630 630 635
триптофан 480 480 310 400 390 270 230 245 400 380 300 310
валин 500 500 520 520 470 500 480 480 520 450 450 450
лейцин 510 500 580 540 460 420 420 420 430 420 420 410
фенилаланин 380 350 370 350 340 330 340 330 320 310 300 300
Заменимые, в том числе: 9620 9570 9480 9510 11000 10660 10460 10580 11990 11760 11810 11890
аргинин 570 520 540 530 470 420 430 420 450 410 440 430
гистидин 120 110 120 120 90 100 90 90 80 80 90 90
аспарагиновая кислота 2110 1940 1930 1940 2800 2830 2740 2800 4000 3830 4000 4000
глутаминовая кислота 1760 1740 1780 1780 1360 1330 1320 1320 1180 1140 1170 1160
сарказин 1200 1230 1270 1250 1120 1140 1200 1180 1130 1130 1180 1180
глицин 220 220 220 220 140 150 120 130 80 100 90 90
серин 1160 1450 1220 1310 1610 1510 1180 1280 1830 1960 1570 1740
пролин 460 510 510 510 330 300 300 300 260 210 210 210
аланин 730 760 730 750 660 670 660 660 530 500 570 520
тирозин 1290 1090 1160 1100 2420 2210 2420 2400 2450 2400 2490 2470
Общее число аминокислот 11780 11660 11520 11580 11330 12930 12680 12795 14320 13950 13910 13995
Норма высева также влияет на изменение содержания аминокислот в маслосеменах. Так, в варианте с нормой высева семян 2,5 млн шт/га содержание общего количества аминокислот меньше на 40-410 мг/100 г по сравнению с другими нормами высева, так как увеличивается масличность семян.
Заключение. Результаты наших исследований показали, что одним из основных условий реализации потенциала продуктивности горчицы в рисовом севообороте является формирование оптимальной густоты посевов. Наибольший урожай маслосемян 2,20 т/га формируется при норме высева 2,5 млн шт/га на фоне N100P60. На накопление и содержание масла в семенах горчицы большое влияние оказывают уровень минерального питания, норма высева и метеоусловия в период цветение - зеленый стручок. Самая высокая масличность семян - 36,56-44,30% получена при внесении N100P60 и норме высева семян 2,5 млн шт/га.
PRODUCTIVITY AND SEEDS QUALITY PARAMETERS OF BROWN MUSTARD IN RICE CROP ROTATIONS OF
KALMYKIA
V.V. Borodychev1, E.B. Dedova2, G.N. Konieva2, V.V. Tsybulin2 1Volgograd Branch, Kostyakov All-Russian Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation, ul Timiryazeva 1,
Volgograd, 400002 Russia
2Kalmyk Branch, Kostyakov All-Russian Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation, l Gorodovikova 1,
Elista, 358011 Republic of Kalmykia, Russia E-mail: [email protected], [email protected]
The effect of mineral nutrition levels and sowing rates on the productivity, oil content, and amino acid composition in seeds of brown mustard grown on residual moisture after rice in a rice crop rotation in the semidesert area of Kalmykia has been studied. Keywords: rice crop rotation, brown mustard, mineral nutrition level, sowing rate, yield, oil content, amino acids.
При увеличении содержания жиров, уменьшается количество белков. Определение аминокислотного состава маслосемян проводили методами тонкослойной хроматографии (одномерной и двумерной) на пластинах. Так, в наших опытах при увеличении содержания удобрений уменьшается количество аргинина (570-450 мг), гистидина (120-80 мг), глутамина (1780-1140 мг), сарказина (1270-1130 мг), глицина (220-90 мг), пролина (510-210 мг), аланина (730-500 мг), валина (520450 мг), трионина (480-300 мг), лейцина (580-420 мг), фени-лаланина (380-300 мг), а содержание таких аминокислот как лизин, серин, тирозин увеличивается в 2-3 раза, т.е. при повышении доз удобрений увеличиваются содержание масла и общее число аминокислот в маслосеменах горчицы (табл. 4).
Литература
1. Бородычев В.В., Дедова Э.Б., Адьяев С.Б. и др. Адаптивные технологии возделывания сопутствующих культур рисовых севооборотов Сарпинской низменности.- Волгоград: ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ, 2012. - 224 с.
2. Минкевич И.А., Борковский В.Е. Масличные культуры.- М.: Сель-хозгиз, 1952. - 580 с.
3. Рекомендации по возделыванию сопутствующих культур рисовых севооборотов Сарпинской низменности. /О.В. Демкин, С.Б. Адьяев,
3.Б. Дедова и др.- Элиста: КФ ГНУ ВНИИГиМ, 2007. 38 с.
4. Дедова Э.Б., Адьяев С.Б. Мелиорирующая роль сопутствующих культур рисовых севооборотов Калмыкии //Плодородие.- №4 (37). -2007.- С 44-45.
5. Кониева Г.Н., Дедова Э.Б. Основные факторы повышения плодородия рисовых полей Калмыкии // Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов.- М., 2004.- С.61-62.
