Динамика содержания азотистых веществ в многолетних злаковых травах в зависимости от фазы развития растений

Актуальность темы

Численность населения земного шара постоянно увеличиваетсявозрастает и его потребность в высокопитательных белковых продуктах животного происхождения, т. е. мяса, молока и молочных продуктов, яиц. Однако уровень современного производства их еще не удовлетворяет потребности населения. В связи с этим в «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года», принятых на ХХУ1 съезде КПСС, указывалось: «.считать животноводство ударным фронтом на селе. Обеспечить дальнейший рост производства продукции этой отрасли, повышение продуктивности скота» (Основные направления., 1981).

Увеличение же производства животноводческих продуктов во многом зависит от создания прочной кормовой базы. В «Продовольственной программе СССР на период до 1990 года», одобренной майским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС, поставлена задача коренного улучшения кормопроизводства, повышения продуктивности всех кормовых угодий с тем, чтобы каждое хозяйство полностью обеспечивало потребность животноводства в высококачественных грубых, сочных и пастбищных кормах.

Создание прочной кормовой базы осуществляется путем расширения посевов высокобелковых культур, коренного улучшения естественных кордовых угодий, создания орошаемых сенокосов и пастбищ, специализации в области семеноводства ценных луговых трав. Особое место в решении этих задач отводится многолетним травам, дающим высокие урожаи дешевого и полноценного корма.

Причем важно не только увеличение валового сбора, но и производство полноденных кормов, содержащих в достаточном количестве белки, незаменимые аминокислоты, жиры, легкоусвояемые организмом животные углеводы, витамины, минеральные вещества и микроэлементы (при резком снижении содержания клетчатки)*.

Эстонская ССР одна из ведущих республик Советского Союза по производству молока и молочных продуктов — в 1983 г. средний надой на корову в республике составлял 3701 кг (Pollumehe teat-mik, 1984). Дальнейшее повышение продуктивности дойного скота требует обеспечения соответствующего уровня протеина и энергии, в частности их соотношения в используемых корках, в первую очередь в травяных. Отсутствие соответствующих сбалансированных рационов коров, в частности по сахаро-протеиновому соотношению, нарушает обмен веществ, снижает продуктивность и качество молока. Содержание протеина в травяных кормах, как известно, в значительной мере зависит от фазы развития растений, поэтому важным является вопрос изучения динамики азотистых вещейств в злаковых травах в ходе вегетации.

В условиях Эстонской ССР травяные корма — основной kojm для крупного рогатого скота. Как показывают длительные исследования, из зеленых кормов полноценными и самыми дешевыми являются многолетние травы (Р.И.Тоомре, 1970). По ft. он и a. Muuga (197″), при годовом надое 4000 кг молока травяные корта должны составлять 50.60 $ годового рациона скота, а в период зеленого конвейера — не менее 65.75 $ (a. Sau, 1977). Действительная доля травяных корюв в рационе скота в республике в зимний период на 1/3, а в летний период — на 20 $ ниже рекомендуемого уровня (Р.И.Тоомре, 1984; J. Liiv, V. Hussar, 1984).

Недостаток травяных кормов, их низкая питательная ценность, несбалансированность кормовых рационов, преяде всего по белку и аминокислотам, значительно сдерживают развитие животноводства. Общая нехватка сырого протеина в Эстонии в 1980 г. составила 46 600 т, или 13,2 $ на I коря.ед. Поэтому для разрешения белковой проблемы в Эстонской ССР (i. Aamisepp, 1983) предусмотрено увеличение производства кордового протеина в основном за счет многолетних трав.

Цель диссертационной работы — выяснение содержания и соотношения азотистых веществ и аминокислотного состава протеина в зависимости от фазы развития злаковых в условиях обильной азотной подкормки (n24q), позволяющее лучше планировать уборку (в оптимальные сроки) качественных травяных кордов и правильно составлять кормовые рационы для высокопродуктивных коров. Исходя из приведенного задачами исследования являлось:

1) определить в скошенных в разные фазы развития многолетних злаковых травах (9 видов) содержание:

— общего, белкового и небелкового азота;

— незаменимых и заменимых аминокислот;

— нитратного (NO3-N) азота;

2) выяснить динамику указанных веществ в период вегетации;

3) уточнить на основании качества, выхода и себестоимости цротеина оптимальные для всех видов исследованных злаковых трав сроки I укоса.

Научная новизнаКачество травяных кормов обычно оценивают на основании содержания сырого и переваримого протеина. Для наиболее точной характеристики кордовой ценности многолетних злаковых трав автором выведена динамика содержания общего, белкового и небелкового, в т. ч. нитратного (no~-n) азота в урожае в течение вегетационного периода. Кроме того, впервые для характеристики качества протеина в условиях Эстонской ССР приведены данные о динамике содержания аминокислот в злаковых травах по фазам вегетации, позволяющие уточнить теоретические основания производства высококачественных кормов.

Практическая ценность и реализация результатов исследования. На основе подробного изучения содержания и качества протеина трав в разных фазах развития автором уточнен оптимальный срок I укоса 9 видов многолетних злаковых трав для получения сбалансированного по аминокислотному составу урожая протеина" Результаты исследования весьма важны при составлении богатых травяными кормами рационов для высокопродуктивных дойных коров, а также для молодняка и телят.

Научно обоснованные рекомендации оптимального срока использования I укоса внедряются в хозяйствах Эстонской ССР.

Положения, которые выносятся на защиту;

1) Динамика содержания общего, белкового, небелкового и нитратного азота и аминокислот у разных видов злаковых трав;

2) Оптимальный по качеству и сбору протеина срок I укоса злаковых.

Апробация работы^ Материалы диссертации доложены и обсуждены на: I) Республиканской научной конференции «Повышение продуктивности сельскохозяйственных культур» -, состоявшейся с 31 марта по I апреля 1983 г. (г. Тарту) — 2) Республиканской научной конференции «Повышение продуктивности сельскохозяйственных культур» 5.6 ацреля 1984 г. (г. Тарту) — 3) Научном семинаре (Осенняя школа по физиологии растений) «Минеральные элементы и урожай» — 5.6 октября 1984 г. (Куузику, Раплаский р-н).

Тема диссертации является отдельным вопросом темы 6 ЭСХА (J& Гос. регистрации 81 032 047) «Разработка теоретических основ и наиболее эффективных приемов создания и использования интенсивных культурных лугов с продуктивностью 5000.8000 корм.ед. с га» .

— 8 включена в всесоюзную проблему № 0.51.04);

Диссертация выполнена на кафедре луговодства и ботаники ЭСХА под руководством заслуженного агронома ЭССР, кандидата сельскохозяйственных наук, доцента 1А.В.САУ1 и заслуженного деятеля наук ЭССР, доктора сельскохозяйственных наук, процессора Р.И.ТООМРЕ. Полевая, экспериментальная часть работы проведена при участии сотрудников кафедры луговодства и ботаники ЭСХАхимические анализы выполнены лично автором.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 научных статьи.

Список использованных в диссертации сокращений.

СВ — сухое вещество.

СП — сырой протеин полн. КУЩ — полное кущение нач. ВТР — начало выхода в трубку нач. КОЯ — начало колошения нач. ЦВ — начало цветения нач. СС — начало созревания семян нач. ОС — начало осыпания семян.

КОЯ — колошение.

ВТР — выход в трубку.

СГАК — сумма гидролизованных аминокислот.

СНАК — сумма незаменимых аминокислот.

СЗАК — сумма заменимых аминокислот.

БЦ — биологическая ценность.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Общий, белковый и небелковый азот в многолетних злаковых травах.

Проблема полного удовлетворения потребностей населения нашей Планеты в белках растительного и животного происхождения имеет глобальное значение и актуальность ее с каждым годом возрастает. По данным ФАО (1979 РАО, Yearbook, 1980), обеспеченность пищевым белком в 1975.1977 гг. составляла в среднем 69 $. Причиной существующего положения в большинстве регионов и стран мира, в том числе и в Советском Союзе, является дефицит белков животного происхождения. Однако для покрытия этого дефицита, согласно существующим нормам, необходимо одновременно с увеличением производства продуктов животноводства увеличить также производство высококачественных кормов, поскольку в области животноводства эта проблема включает также огромный дефицит в растительном протеине (А.И.Овсянников, 1975). Последнее, однако, обусловливает повышение потребности в кордовых ресурсах, в частности в кормовом белке, так как эффективность использования питательных веществ рациона прежде всего зависит от полного обеспечения протеином. Уменьшение протеина в рационе ведет к огромному перерасходу кормового протеина на единицу получаемой продукции (Н.В.Курилов, А. Н. Кошаров, 1979).

Важная роль в решении проблемы кормового протеина отводится зеленым коряам, получаемым из злаковых трав (и. sdimon, 1974; Б. П. Мартынов, 1975). Убранные в оптимальные фазы вегетации, многолетние злаковые обеспечивают высокий выход протеина.

С единицы площади (a. Sau, 1974; G. Blagovescliensky, M. Grigorieva, 1974). В летний период во многих районах страны природные кормовые угодья, в первую очередь пастбища, являются основным источником зеленых кордов и сена. Эти угодья дают самый дешевый растительный протеин (Н, Г. Андреев, Д. ВЛкушев, 1974), Однако необходимо отметить, что увеличение производства протеина с природных угодий возможно только при организации правильного лугопастбищного хозяйства и рационального использования этих угодий — создании культурных пастбищ и сенокосов, применении рациональной системы удобрения, орошения и обводнения пастбищ, соблюдении технологии уборки, заготовки и хранении кормов (И.В.Ларин, 1969).

Злаковые травы культурного пастбища, как известно, не только дешевый, но и биологически наиболее полноценный кора. При скармливании коровам злаковых трав культурного пастбища (по сравнению с бобово-злаковым пастбищем) в молоке повышается содержание белка, аминокислот и витамина Е (М.А.Сщурыгин, 1983) — увеличивается продуктивность и снижанжея себестоимость производства животноводческой продукции. Трава культурных пастбищ не только полноценней зеленый корм в летний период, но и прекрасное сырье для приготовления белково-витаминных кормов на зимний период (травяная мука, травяная резка, сенаж, витаминное сено и т. д.). Выяснено, что при производстве молока зеленый корм эффективнее концентрированных кормов (Е.В.Гуденко, С. П. Марчяускас, Н. Ф. Башкалов, 1982).

Урожайность и качество многолетних трав, в первую очередь, обусловливается экологическими условиями их местообитания — водным, воздушным и пищевым режимами почвы, ее механическим составом, аллювиальными процессами и др. Наряду с этим, режим использования (систематическое скашивание, особенно выпас скота) является не менее, а в ряде случаев и более существенным фактором, влияющим на сбор и качество корма (Н.Г.Андреев, 1974 $.

Удобрение сенокосов и пастбищ — наиболее радикальное сред*-ство повышения урожайности, продуктивного долголетия лугов, возможности многократного отчуждения травостоя и значительного улучшения качества корда (А.А.Марчук, В. В. Тарасов екая, 1977; Н. Шилова, 1977; P. Morhac"I978- J. Tomasik, 1978). Рациональная система удобрения при интенсивном использовании гарантирует, наряду с высокой продуктивностью, получение сырья для приготовления разнообразных видов высококачественных кормов, удовлетворяющих по качеству требованиям стандартов.

Одним из важнейших условий получения стабильной продукции лугов и высокого качества корма является обеспеченность трав азотом. Внесение высоких доз азотных удобрений способствует резкому повышению интенсивности побегообразования злаков, особенно отавных видов, значительному повышению мощности побегов, многократному отрастанию их в течение вегетации, а, кроме того, оказывают сильное влияние на общее содержание и состав азотсодержащих соединений корма. По мере увеличения норм азота (с 60−90 до 300 кг/га) содержание сырого протеина увеличивается с 13−15 до 20−22 $, достигая в некоторых циклах использования 25 $ и вышезначительно повышается протеиновая обеспеченность КОрМОВОЙ еДИНИЦЫ И ВЫХОД протеина С гектара (W. Lightner et al, 1983; М. А. Смурыгин, 1983). Высокая эффективность применения азотных удобрений подтверждается практикой и данными многочисленных исследователей (П.И.Ромашов, 1969; Р. И. Тоомре, 1970; R. Toomre, 1970; Б. Tonurist, 1974; и. Simon, 1974; Н. Г. Андреев, В. А. Савицкая, 1975; А. В. Сау, 1975; z. Wasiiewski, 1976; s. PontaillerJ978).

Однако, к сожалению, качественная сторона протеина растений при внесении высоких доз минеральных удобрений пока еще не отвечает зоотехническим требованиям, В связи с внесением высоких доз азотных удобрений, наряду с увеличением содержания сырого протеина, в растениях повышается концентрация небелкового азота, что в значительной мере снижает качество протеина и эффективность его использования (n.m. Akhiamova, 1966; М.А.Сму-рыгин, 1983), Простая трансформация небелкового азота минеральных удобрений в небелковый азот растений не решает проблемы качества протеина корма. Нужны новые сорта кормовых растений, обладающие высокой трансформацией азотистых веществ удобрений в белок, новые агротехнические приемы, позволяющие, наряду с увеличением питательных веществ в корме, улучшать их соотношение в соответствии с потребностями животных (А.И.Овсянников, 1975).

Протеин играет особо важную роль в питании животных. Он необходим для обновления белков, непрерывно расходуемых в процессе жизнедеятельности, в построении тела молодняка, образовании белков молока. Белки участвуют в превращении химической энергии в механическую энергию мышечной работы, действуют как ферменты, или входят в состав ферментов, гормонов, иммунных тел, т. е. участвуют во всех важнейших функциях организма — обмене веществ, защите организма. Недостаток протеина в кормах отрицательно сказывается на здоровье животных, ухудшает воспроизводство, снижает продуктивность, нарушает обмен веществ, вследствие перерасхода кормов на единицу животноводческой продукции повышает ее себестоимость.

Под общим названием сырой протеин растений объединяют белки, а также азотистые соединения небелкового характера, получавшие название амидов. В состав их входят в частности свободные аминокислоты, амиды кислот, пептиды, нитраты, аммонийные соли, азотсодержащие глюкозиды и т. д. Содержание небелковых азотистых соединений сильнее подвержено изменениям в зависимости от фазы развития растений (больше их содержится в молодых растениях), доз удобрений и т. д., чем содержание белков. С улучшением условий азотного питания в азотсодержащих соединениях пастбищного корма повышается доля небелковых веществ (R. Toomre, I966- Н. М. Ахламова, 1969; Ф. В. Воронкова, В.П.Мель-ничук, 1974; А. А. Кутузова, 1975). Содержание этих соединений в сыром протеине корма при наиболее высоких из рекомендуемых норм азота (N qqq) на минеральных почвах чаще всего не превышает 12.22% и лишь при внесении норд азота выше 300 кг/га и сочетании условий, тормозящих процессы синтеза белка в растениях (низкие температуры, недостаток солнечной инсоляции), доля небелкового азота может возрасти (М.А.Сцурыгин, 1983).

В настоящее время, когда проблема обеспечения человека и животных белком обостряется, необходимо понять роль азотсодержащих небелковых веществ в общем метаболизме. Следует учитывать, что небелковая часть общего азота корма не обязательно является отрицательной для жвачных животных. Биохимическими и физиологическими исследованиями установлено (Н.В.Курилов, А. Н. Кошаров, 1979), что жвачные в определенном размере могут использовать не только белки, но и низкомолекулярные азотистые соединения, например, амиды. В рубце происходит и гидролиз небелковых веществ, продукты которых используются микроорганизмами для синтеза аминокислот и биологически более ценного белка. Небелковые вещества являются естественной составной частью протеина, в частности зеленых кормов, и поэтоцу даже могут оказаться полезными, помогая покрыть дефицит протеина в рационе жвачных животных (А.Й.Овсянников, 1975). Известно также, что одним из главных и решающих факторов, стимулирующих рост и размножение.

Рубцовых бактерий, обеспечивающих лучшее усвоение питательных веществ корда, является наличие небелкового азота и оптимальное соотношение его с небелковым в рационе животных. Этот факт свидетельствует о необходимости подкормки микроорганизмов рубца и нормировании рационов не только по протеину, но и по соотношению белка и небелковых азотистых веществ. Небелковые вещества растений, поступая в рубец, быстро расщепляются и используются рубцовой микрофлорой. Если небелковый азот поступает в рубец в недостаточном количестве, многочисленная микрофлора преджелудков переходит к паразитическому образу жизни, т. е. начинает разрушать кормовые белки до аммиака, который не имеет питательной ценности для животных (Н.Р.Еакишев, 1972). х х х.

Для ликвидации дефицита белка в рационе сельскохозяйственных животных необходимо повысить его содержание в заготавливаемых кормах, в частности в травяных. Для решения этой задачи необходимо прежде всего тщательное изучение содержания и динамики азотистых веществ в травах в ходе вегетации. Знание закономерностей изменения содержания этих веществ в разных фазах развития растений позволяет определить правильное время и способ уборки трав, хорошо организовать и обеспечить приготовление качественных травяных кормов.

Химический состав растений, и в связи с этим их кормовая ценность, в течение вегетационного периода подвергаются существенным изменениям. Эти изменения закономерно связаны с возрастом, биологическими особенностями развития растений и условиями окружающей среды (Л.В.Коверга и сотр., 1981). Исследованиями многих авторов установлено, что количественное содержание азотистых веществ снижается по фазам развития трав (Х.А.Абда-лиев, 1973; А. И. Михкиев, 1973; Н. Г. Богатова, 1980; А.Я.Е!ула-тов, 1981). Такие же результаты получены и в результате проведенных нами исследований (табл, 3). Анализ полученных данных показал, что наиболее высокое содержание как общего, так и белкового и небелкового азота во всех 9 изученных видах трав отмечается при I укосе в начале вегетации, и в фазе полного кущения, Подобные же данные получены В. С. Лобуновым (1973), По данным же Л. В. Коверга и сотр.(1981), наиболее высокое содержание общего азота в злаковых отмечается позднее, в фазе труб-кования — начала колошения. В фазе полного кущения содержание общего азота в сухом веществе оказалось высоким и колебалось от 3,27 до 4,17 $ (20,44.26,06 $ СП). Наименьшее содержание общего азота в этой фазе нами отмечено у тимофеевки луговой, а наивысшее — у канареечника тростниковидного. Если изучаемые виды трав сравнить между собой по содержанию общего азота в фазе кущения, принимая за основу (эталон) тимофеевку луговую (100 $), то видим, что все виды превышали ее по данному показаг-телю в следующей последовательности: овсяница тростниковидная — 108 $, овсяница луговая — 113 $, мятлик луговой — 117 $, райграс пастбищный — 119 $, лисохвост луговой — 121 $, ежа сборная — 125 $, кострец безостый — 126 $ и канареечник тростниковидный — 128 $. Причиной высокого содержания азотистых веществ в травах в начале роста, является, по всей вероятности, то, что в молодых растений, у которых листьев больше, чем стеблей, происходит интенсивный синтез этих веществ, а также фотосинтез, который оказывает большое влияние на биосинтез азотистых веществ (А.Ю.Па-наморевене, 1974).

В процессе дальнейшей вегетации во всех видах трав проис.