Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Шугушева Л.Х. 1

---

1 ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М.Бербекова»

Впервые дается эколого-биологическая характеристика разным формам, гибридам и видам амаранта при разных агроэкологических условиях среды их обитания предгорной зоны КБР. Установлены закономерности жизнедеятельности амаранта и разработаны способы получения высокого урожая. В работе представлены результаты по динамике роста растений, наступлению фенофаз и их продолжительности, суточному приросту стебля в высоту и продуктивности. Определяющим фактором изменения площади листьев у исследованных 78 образцов является генотипическая характеристика.Между тем, у всех исследованных образцов наибо­лее благоприятные условия роста и развития создаются при площади питания 70x35 см и внесении в почву минеральных (N90P90K90) и, в особенности при сочетании органических удобрений с минеральными (N45P65K30+навоз 20 т/га). Применение органо-минеральных удобрений под выделенные виды амаранта способствует увеличению концентрации хлорофилла в листьях по фазам роста и развития, в особенности в период образования генеративных органов. В указанных условиях корневого питания, увеличивается в органах растений содержание белкового азота, общей суммы аминокислот, в том числе незаменимых (содержание лизина у амаранта колеблется от 4,73 до 6,17 % от общего содержания). Выделены наиболее перспективные образцы амаранта для КБР: А. метельчатый, А. гибридный, А. перуанский розовый, А.багряный, А.высокорослый. Изученные виды, формы и гибриды рода Амарант пригодны для культуры в условиях недостаточного и неустойчивого по влагообеспеченности предгорной зоны Кабардино-Балкарии. Возделывание этой высокоурожайной и высокобелковой культуры в условиях КБР позволит решить проблему кормопроизводства и пищевой промышленности.

Статья в формате PDF

2639 KB

амарант

КБР

продуктивность

лист

хлорофилл

семена

белок

аминокислота

1. Жизнь растений. Цветковые растения / Под ред. Тахтаджяна. – М.: Просвещение, 1980. Вып. 6. Т. 5. Ч. 1. – 430 с.

2. Зайцев Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. – М.: Наука,1984. – 424 с.

3. Магомедов И.М. Амарант- новая перспективная культура // Земледелие. – 1990. – № 4. – С. 54–61.

4. Магомедов И.М. Фотосинтез и органические кислоты. – Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1988. – 203 с.

5. Мокроносов А.Т., Борзенкова Р.А. Методика количественной оценки структуры и функциональной активности фотосинтезирующих тканей и органов // Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции. – 1978. – Т. 61. Вып. 3. – С. 19–33.

6. Ничипорович А.А. Световое и углеродное питание растений (фотосинтез). – М.: Изд-во АН СССР, 1955. – 288 с.

7. Ничипорович А.А. и др. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах. – М.: Изд-во РАН СССР, 1961. – 136 с.

8. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений. – М.: Колос,1985. – 255с.

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.

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.

Библиографическая ссылка