Агротехнические и биоэкологические особенности возделывания растений рода Amaranthus L. в условиях лесостепи ЦЧР

Для увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур и сохранения биосферы необходимо внедрение нетрадиционных (Надежкин, 1997) культур и применение новых агротехнологий.

К числу наиболее интересных растений универсального использования относится амарант (Алтунин, 1992; У теш, 1991).

Из зерна этой культуры можно получать муку, крахмал, отруби, масло, а широколиственные формы можно использовать как зеленое растение, богатое каротином, аскорбиновой кислотой, железом, кальцием и некоторыми микроэлементами. При этом в зерне и листьях баланс углеводов, жира и протеина таков, что количество соответствующего пищевого продукта, полученного из амаранта, которое обеспечивает поступление в организм необходимой энергии и позволяет утолить голод, меньше по сравнению с другими культурами (Же-лезнова, 2008).

Эффективное функционирование аспартатного варианта С4- пути углерода при фотосинтезе способствует интенсивному биосинтезу и значительному накоплению белка в семенах (15−20%) и листьях (до 58%) амаранта (Дуйяр, 1991; Singhal, 1990). В белке высоко содержание незаменимых по питательной ценности и усвоению аминокислот, превосходящее многие белки растительного и животного происхождения (Saunders, 1984). Так если за 100 баллов взять содержание восьми незаменимых аминокислот, то пшеница набирает — 57- соя — 63- молоко — 72 и амарант — 75.

Кроме того, масло амаранта содержит 8% комплексного углеводорода сквалена, который служит сырьем для производства стероидных лекарств. У некоторых сортов амаранта в масле обнаружено 25% сквалена.

При озеленении скверов, садов и приусадебных участков применяют декоративные виды амаранта, растения которого могут быть природными фильтрами для очистки воздуха с повышенным содержанием углекислого газа (Же-лезнова, 2008).

Интродукция и использование новой или нетрадиционной кормовой культуры зависит, прежде всего, от глубины всестороннего ее изучения по различным параметрам, одним из которых являются показатели качества, определяющие целесообразность выращивания кормовой культуры в определенных почвенно-климатическом условиях (Алтунин, 1992).

Так, большое значение амарант имеет как уникальная кормовая культура, имеющая большие преимущества перед традиционными кормовыми растениями, возделывающих в ЦЧР. Одним из таких является высокая биологическая продуктивность культуры, позволяющая получать урожайность зеленной массы около 500 ц/га. Зеленую массу можно использовать как на зеленый корм, так и для приготовления сенажа и силоса.

Из кормового амаранта в смеси с кукурузой, подсолнечником или сорго получается хороший смешанный «розовый» силос. Он намного питательней и полезнее, поскольку в амаранте много протеина и мало сахара, а в кукурузе, например, наоборот много сахара и мало протеина.

Использование такого силоса на корм крупному рогатому скоту приводит к увеличению жирности молока, среднесуточных надоев, привеса живой массы и к уменьшению расхода кормов по сравнению с традиционным рационом.

Высокими кормовыми достоинствами обладают также травяная мука, гранулы и брикеты, изготовленные из измельченной массы амаранта по обычной технологии, которые имеют высокое содержание белка (18−21%) и каротина (240 мг на кг) и могут быть использованы в качестве белковой добавки (10−15%) повышающей питательную ценность обычных кормов.

На 1 кормовую единицу в кормах из амаранта приходится в среднем около 200 г переваримого протеина, а по сбору белка, аминокислот, витаминов, макро и микроэлементов с единицы площади превосходит традиционные и зернобобовые культуры (Богомолов, 1996; Чернов, 1992).

Актуальность исследований. В настоящее время в России производство высококачественных продуктов питания в достаточном количестве, как для людей, так и для системы животноводства является одной из важнейших проблем. Так, в России по сравнению с другими странами мира не достаточно используется видовое многообразие возделываемых культур. Из пяти тысяч введенных в культуру человеком видов используется, в настоящее время, не более трехсот. Коммерческое значение имеют около 150 видов, а широкое распространение получили лишь 15−20. Резкое сокращение видов привело к негативным последствиям, прежде всего к однообразному питанию человека, что пагубно отражается на состоянии его здоровья. Ведущие специалисты в области питания считают, что рост числа таких заболеваний как рак, сахарный диабет, сердечно-сосудистых заболеваний, связан с однообразным питанием человека.

Кроме того, пища человека и корма животных должны быть полноценными. Недостаток белка в пище отрицательно сказывается на здоровье человеческого и животного организмов, особенно молодого. В результате может возникнуть болезнь белковой недостаточности, которая выражается в недоразвитии костей скелета, мышц, головного мозга, а, в крайнем случае, белкового голодания может наступить смерть.

Ученые всего мира (селекционеры, физиологи, биохимики) ведут поиски и изучение новых, нетрадиционных высокопродуктивных и высокобелковых растений с целью дальнейшего внедрения в сельскохозяйственное производство. Поскольку основную массу пищевого белка дают растения, перспективы решения белковой проблемы связаны, прежде всего, с увеличением массы именно растительного белка.

Частично эту проблему можно решить за счет бобовых культур, но при этом не решается вопрос сбалансированности незаменимых аминокислот в белке. А ведь известно, что важнейшим показателем пищевой ценности белка является наличие лизина — незаменимой аминокислоты, которая не синтезируется в организме человека и животных, а поступает вместе с пищей. Поэтому необходимы растения с высоким содержанием белка, сбалансированного по количеству незаменимых аминокислот (лизин, метионин, цистин, триптофан). Одним из таких растений может быть амарант, который имеет ряд преимуществ перед другими традиционными сельскохозяйственными растениями: высокую урожайность, хорошую отзывчивость на агротехнику, высокую окупаемость удобрений, приспособленность к различным почвенно-климатическим условиям, ценность химического состава (Железнов, 1992) как семян, так и фитомассы, низкую норму высева семян, интенсивный рост, устойчивость к болезням и вредителям.

Обладая такими ценными качествами, амарант входит в число растений наиболее перспективных для интродукции на новых территориях. Так, в неблагоприятных природно-климатических условиях северной зоны Среднего Поволжья (Республика Татарстан, Марий Эл, Чувашия и др.) при строгом соблюдении агротехнологий амарант эффективно использует ФАР и ограниченный ресурс питательных элементов дерново-подзолистых и серых лесных почв и за 100 дней вегетации образует около 20−30 тонн сухого вещества на гектар (Чернов, 2005).

Амарант относят к числу растений универсального назначения — пищевого, кормового, лекарственного и декоративного (Чернов, 1992; Segura-Nieto, 1944).

Ранее проведенные исследования по ЦЧР (Лященко Г. А., 2007; Сту-руа А.В., 2007; Мирошниченко JI.A., 2008) были направлены на изучение сортов зернового амаранта.

Недостаточная изученность биологии, физиологии и агротехники видового разнообразия растений рода Amaranthus L., сдерживает освоение сельскохозяйственным производством этой ценной кормовой культуры в условиях ЦЧР.

Решению этих вопросов и посвящена данная работа, тема которой является достаточно актуальной. Полученные результаты научных исследований, проведенные в ЦЧР, являются основой для расширения и применения этой культуры.

Цель исследований — определить агротехнические и биоэкологические особенности растений рода Amaranthus L. в условиях лесостепи ЦЧР, выявить высокопродуктивные и адаптивные виды.

Задачи исследований:

1. Установить влияние отдельных элементов технологии возделывания (сроки посева, глубина заделки семян, густота стояния растений) на рост и развитие растений амаранта.

2. Определить проявление биоморфологических показателей и устойчивость растений рода Amaranthus L. к неблагоприятным условиям внешней среды и выявить наиболее адаптивные виды.

3. Выявить особенности прорастания семян амаранта в различных температурных условиях.

4. Дать биоэнергетическую оценку видов.

Объектами исследований служили 8 видов и 3 формы растений рода Amaranthus L. различного географического происхождения.

Научная новизна исследований. Впервые в ЦЧР дана ботаническая характеристика 8 видов и 3 кормовых форм амаранта: A. mangostanus (К-149), A. cruentas (К-154), A. gigantes (К-179), A. edulis (К-27), A. hypochondriacus (К-61), A. viridis (К-79), A. groenbladig (К-80), A. caudatus (К-169), кормовые формы (К-143, К-22 и К-203). Исследованы физиологические особенности культуры, обуславливающие устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды.

В условиях лесостепи ЦЧР определены оптимальные сроки посева (для зерновых видов — II декада маядля кормовых и овощных — с II декады мая по I декаду июня), глубина заделки семян (1,0−1,5 см) и густота стояния растений (100- 150 тыс. шт./га).

Проведена биоэнергетическая оценка 8 видов и 3 кормовых форм амаранта и агротехнических приемов возделывания в зависимости от характера использования.

Практическая значимость работы. Установлено, что в ЦЧР возможно возделывать различные виды Amaranthus L. (A. mangostanus, A. cruentas, A. gigantes, A. edulis, A. hypochondriacus, A. viridis, A. groenbladig, A. caudatus, кормовые формы) различного характера использования: зернового, кормового и овощного.

Посев семян амаранта во второй декаде мая при температуре почвы 10 -12 0 С на глубину 1 — 1,5 см при густоте стояния растений 100 — 150 тыс. шт./га обеспечивают получение высоких урожаев зеленной массы (до 50,6 т/га).

Выявлены наиболее устойчивые к неблагоприятным факторам внешней среды виды амаранта: наиболее жаростойкой оказалась кормовая форма (К-22) родом из Индии, а для выращивания на засоленных почвах подходят — A. groen-bladig (К-80), кормовая форма (К-143), A. cruentus (К-154), A. edulis (К-27), A. hypochondriacus (К-61).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-практических конференциях преподавателей, аспирантов и студентов Воронежского государственного аграрного университета имени К. Д. Глинки (Воронеж, 2003 — 2005 гг.) — научно-практической конференции преподавателей, аспирантов и студентов Елецком государственном университете имени И. А. Бунина (Елец, 2007 г.) — Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы реализации аграрной политики в Центрально-Черноземном Регионе» (Елец, 2008 г.) — научной сессии Российской академии естествознания (Москва, 2008 г.) — III Международной научно-практической конференции «Инновации и информационные технологии в образовании» (Липецк, 2010 г.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 10 статей, в том числе три работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Погодные условия лесостепи ЦЧР позволяют выращивать амарант различного назначения (зерновой, овощной и кормовой), получать при этом достаточно высокую урожайность как зеленной массы, так и семян.

2. Семена амаранта прорастают при температуре почвы 10−12°С на глубине 1−1,5 см. Оптимальный срок посева семян вторая декада мая. При достаточно высокой влажности почвы высокие урожаи зеленной маесы 28,9−50,6 т/га в зависимости от вида можно получать и при позднем посеве в первой декаде июня. Лучшая густота стояния растений 100 150 тыс.шт./га в зависимости от назначения культуры позволяет получать высокие урожаи зеленой массы до 44,6 т/га.

3. Устойчивость различных видов амаранта к неблагоприятным факторам внешней среды обусловлена их происхождением и физиолого-биохимическими особенностями растений.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 163 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству. В работе содержится 25 таблиц, 9 рисунков.

Список литературы

включает 145 наименования, в том числе 23 иностранных. Приложений — 15.