Расширение ассортимента пищевых культур за счет внедрения в производство новых перспективных видов может сделать питание населения более полноценным и разнообразным. Именно к таким растениям относится амарант – новая для нашей страны высокобелковая сбалансированная по незаменимым аминокислотам культура, обладающая высокой биологической продуктивностью, с повышенным содержанием витаминов, минеральных солей [3].
Амарант – однолетнее травянистое растение, относится к роду Амарант (Amaranthus), семейства Амарантовые (Amaranthaceae). В мире известно 65 родов и 850 видов амарантовых, распространенных главным образом в тропических и субтропических областях земного шара, но преимущественно в Америке и Африке. На территории Российской Федерации встречается 16–17 видов, из которых 12 видов наиболее распространены как культурные Род Амарант объединяет кормовые, пищевые, лекарственные, овощные, декоративные и сорные виды [1].
Цель исследования – установить наиболее перспективные образцы амаранта при оптимальных условиях минерального и органо-минерального питания и возможности их возделывания в Кабардино-Балкарской Республике.
Материалы и методы исследования
Исследования проводили в условиях предгорной зоны КБР на территории ботанического садаКБГУ. Опыты проводили по схеме:
1) без удобрений (контроль);
2) N90P90K90;
3) N45P65K30 + навоз 20 т/га.
Из всех других изученных доз и соотношении элементов питания последние два варианта являются наиболее оптимальными. Опыты проводили в трехкратной повторности. Площадь делянки 120 м2. Почвывыщелоченные малогумусные среднемощные черноземы. Густота посева семян 70х35 см. Срок посева- первая и вторая декада мая. Минеральные удобрения вносили в почву в виде аммиачной селитры, гранулированного суперфосфата, хлористого калия, а органического- в виде енавоза. Удобрения закладывали осенью под вспашку.
Динамика роста растений, наступление фенофаз и их продолжительность, учет суточного прироста стебля в высоту и продуктивности растений проводили по общепринятым методам. Структура листа – по методике А.Т. Мокроносова и Борзенковой (1978) [5], фотосинте тическую деятельность изучали определяя индекс листовой поверхности (ИЛИ), площадь листьев (ПЛ) методом калиброванной решетки Ф.М. Мауера и высечек (Ничипорович, 1955)[6], интенсивность фотосинтеза (ИФ) с помощью прибора газоанализатора (Извощиков, Неговелов, 1958) и монометрического метода в аппарате Варбурга, чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) – методом А.А. Ничипоровича и др. (1961) [7], содержание хлорофила а и б в листьях с использованием спектрофотометра СФ-4. Общий азот – микрометодом Кельдаля, белковый – по Барнштейну (Плешков, 1976) [8], содержание свободных и. связанных аминокислот – с помощью автоматического анализатора ААА-881 (Чехия) в лаборатории ВНИИ Санкт-Петербургского университета. Результаты опытов обрабатывали методом математической статистики [3].
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты исследований показывают, что для фотосинтетического аппарата амаранта характерно анатомическое строение кранц – типа и хлоропласты расположены вокруг сосудистого пучка двумя концентрическими слоями [4]. С таким строением листа и хлоропластами двух типов (клетки обкладки сосудистого пучка и клетки мезофилла столбчатого и губчатого типа) относятся к растениям С4, группы фотосинтеза (рис. 1).
Рис. 1. Фрагмент поперечного среза листового аппарата амаранта метельчатого: 1) кутикула; 2) верхний эпидермис; 3) палисадная ткань; 4) обкладочные клетки; 5) проводящие пучки; 6) губчатая ткань; 7) нижний эпидермис
Кооперативный механизм фотосинтеза и низкий уровень фотодыхания обуславливает высокую их фотосинтетическую продуктивность. Кривые дневной динамики фотосинтеза подтверждают отсутствие у амаранта полуденной депрессии фотосинтеза (рис. 2).
Рис. 2. Дневная динамика интенсивности фотосинтеза амаранта в условиях оптимального корневого питания в фазецветения (Средние данныеза 1988–1992 гг.) 1 – А. метельчатый; 2 – А. гибридный
Влияние различных доз и соотношений удобрений на площадь листьев А. метельчатого (1) и А. гибридного (2) в фазе созревания семян в условиях предгорной зоны КБР. Среднее за 1988–1991 гг.
|
Варианты опыта |
Общее число листьев на 1 растении |
Площадь листьев 1 растения, м2 |
ИЛП, м2/м2 |
ИЛП, м2/м2 |
||
|
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
|
|
Площадь питания 70x35 см |
||||||
|
Без удобрений |
||||||
|
(контроль) |
287 |
123 |
0,72 |
0,15 |
3,74 |
1,18 |
|
N90P90K90 |
526 |
207 |
0,93 |
0,28 |
5,46 |
2,23 |
|
N45P65K30 + навоз |
642 |
247 |
1,33 |
0,34 |
10,64 |
2,76 |
|
20 т/га |
||||||
Установлено, что наступление фенофаз, интенсивность роста растений и накопление сухого вещества в онтогенезе, суточный прирост сребля в высоту й продолжительность вегетационного периода значительно изменяются в зависимости от индивидуальных особенностей растений и условий их выращивания. При этом у всех исследованных образцов наиболее благоприятные условия роста и развития создаются при площади питания 70x35 см и внесении в почву минеральных и в особенности при сочетании органических удобрений с минеральными. В онтогенезе наибольшая интенсивность роста стебля в высоту и более высокий суточный прирост происходит в фазе бутонизации – цветения. По ростовым признакам образцы амаранта разделены на низкорослые (52–120 см), среднерослые (120–160 см) и высокорослые (161–300 см и более), а по продолжительности вегетационного периода – на раннеспелые (81–90 дней), среднеспелые (90–110 дней) и позднеспелые (150–160 дней), что – вполне подходит климатическим условиям Кабардино-Балкарской Республики.
В зависимости от условий выращивания и образца меняется также облиственность, ПЛ одного растения, ИЛИ и ПЛ в пересчете на 1 га. Так, в благоприятных условиях корневого питания ПЛ одного растения у А. метельчатого колеблется от 0,93 до 1,33 м2, а у А. гибридного – от 0,28 до 0,34 м2. ИЛП – соответственно – 5,46–10,64 и 2,23–2,76 м2/м2, а ПЛ с 1 га – 74,6–106,4 тыс.м2 и 22,2–27,6 м2, тогда как у неудобренных контрольных растений последнее колеблется от 11,7 до 57,4 тыс.м2/га. Наибольшее увеличение биомассы надземных органов наблюдается при внесении в почву минеральных (N45P65K30) в сочетании сорганическими удобрениями(20 т/га) (таблица).
Таким образом, при внесении минеральных и органо-минеральных удобрений значительно увеличивается выход полезного продукта – листовой массы, что значительно улучшает кормовые достоинства выращиваемых видов амаранта. При этом, по рассмотренным выше показателям, наиболее перспективным является амарант метельчатый. В целом повышение плодородия почвы с помощью минеральных и, особенно, органо-минеральных удобрений (N45P65K30 + навоз 20 т/га) создает благоприятные условия для получения высокого урожая амаранта с хорошими качествами. Увеличение густоты посева вызывает потерю массы листьев, что является показателем ухудшения кормовой ценности исследуемых культур.
При использовании биомассы надземных органов и семян амаранта важно не только величина урожая, но и качество. По нашим данным, в листьях, стеблях и семенах амаранта наибольшее содержание белкового азота, общей суммы аминокислот, в том числе незаменимых: лизина, валина, гистидина, триптофана, фенилаланина, лейцина, изолейцина, треонина и метионина наблюдается при оптимальных условиях питания. При этом содержание незаменимой аминокислоты лизина (самой дефицитной аминокислоты для большинства растительных белков) в белках амаранта колеблется от 4,73 до 6,17 % от общего содержания белков. Содержание перечисленных незаменимых аминокислот, в том числе и лизина, значительно повышает качество продуктов, получаемых из амаранта. С этим связано преимущество амаранта перед другими кормовыми и пищевыми растениями. Поэтому, наряду с продуктивностью, амарант характеризуется необходимыми качествами урожая.
Толщина листьев и структура мезофилла изменяются в зависимости от условий питания, образцов и расположения листьев по ярусам. Наибольшее число клеток на 1 см2 листа, хлоропластов в одной клетке и в единице площади листа наблюдается у всех образцов, выращенных при внесении в почву минеральных и органо-минеральных удобрений. В этих условиях значительно повышается и содержание хлорофилла а и б в листьях при оптимальных условиях корневого питания интенсивность фотосинтеза повышается до 44,6 мг СОг дм2/час и более, а чистая продуктивность фотосинтеза – до 12,5–14,6 г/м2 сутки. Интенсивность фотосинтеза и чистая продуктивность фотосинтеза, видимо, повышаются за счет роста числа хлоропластов в одной клетке (21 и более) и на единицу листовой поверхности (до 5,38 млн см2 и более) и активности работы самих хлоропластов.
Сравнительное изучение А.метельчатого и А.гибридного при одинаковых условиях их выращивания показало, что А.метельчатый характеризуется большей облиственностью и величиной урожая надземной биомассы. В расчете на 1 га посева при оптимальных условиях корневого питания общая надземная биомасса у этого образца достигает от 1215,2–1453 ц/га, а у А. гибридного – 685–719 ц/га. При этом, для получения выского урожая амаранта с хорошими качествами необходимо вносить в почву по 90 кг дейстующего вещества азота, фосфора и калия или особенно, органо-минеральное удобрение (N45P65K30+навоз 20 т/га).
На основании результатов исследований можно сделать вывод, что возделывание этой высокоурожайной и высокобелковой культуры в условиях КБР позволит решить проблему кормопроизводства и пищевой промышленности. Работа выполнена в свете научно-технической программы «Амарант», созданной в стране при Ленинградском (Санкт-Петербургском) госуниверситете.