Перерозподіл азоту в рослинах злакових культур

509

Сполуки азоту життєво необхідні як для рослинного, так і для тваринного організму. У рослини вони надходять із ґрунту в вигляді  азотних солей (нітратних і аміачних). Подальший їх метаболізм – це складний процес, у якому нітрати посідають важливе місце. Але їх кількість не повинна перевищувати встановлених допустимих рівнів. На жаль, не всі нормативні документи нормують ці токсичні речовини, а ті, що містять значення показників нітратів та нітритів, інформують, що максимально допустимі рівні цих речовин у кормах для сільськогосподарських тварин та птиці не повинні перевищувати відповідно 500 мг/кг і 10 мг/кг.

У рослинах нітрати відновлюються до нітритів. У цьому процесі беруть участь різні елементи (молібден, залізо, мідь, марганець) і витрачається значна кількість енергії, джерелом якої є вуглеводи. Нітрити, присутні в рослинах, характеризуються накопичувальною властивістю і здатністю пригнічувати їх ріст. Основна частина нітритів після подальших перетворень переходить у аміак (NH3). Саме цю сполуку чимало вчених називають альфою і омегою в живленні рослин. Нітрити утворюються з нітратів, їх вміст залежить від вмісту останніх у рослині. Тому допустимий рівень у рослині відповідає такій кількості нітратів, при якій іон NО2 відновлюється у високореакційні сполуки окису NО та двоокису NО2.

До кормових культур, схильних до підвищеної акумуляції азоту, відносяться пшениця, жито, тритикале, кукурудза, соняшник, сорго, турнепс, люцерна, конюшина, буряк. Ці рослини накопичують надлишкову кількість нітратів при внесенні у ґрунт підвищеної кількості азотних добрив. За рекомендаціями фахівців і науковців чітко визначено кількість внесення чистого азоту: для зернових культур – 120–140 кг на 1 га, буряків – 150 кг, кормових культур – 100 кг. Максимальна акумуляція азоту досягається через 20–25 днів після внесення добрив і підтримується на цьому рівні впродовж двох місяців.

Часто вміст протеїну підвищують, вносячи азотні добрива буквально перед збиранням урожаю. Рослина насичується азотом, але він не встигає пройти відповідні процеси синтезу білка. Результатом цього є вищий вміст протеїну в зібраному кормі переважно за рахунок  небілкового азоту, кількість якого значно вища від нормованого рівня. Такий азот не принесе користі тваринному організму, а для молодняка він особливо шкідливий. Тому вивчення перерозподілу азоту в рослинному організмі під час його розвитку є актуальним і важливим.

Метою наших досліджень було дослідити, як розподіляється азот у протеїновому комплексі зеленої маси злакових культур під час росту та розвитку рослинного організму, щоб встановити, у які фази потреба рослин у азоті найбільша.

Об’єктами досліджень були зразки зеленої маси злакових культур пшениці та тритикале у різні фази їх розвитку, зерно свіжозібране і після двомісячного зберігання.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження, проведені в Інституті кормів та сільського господарства Поділля НААН, доводять, що внесення азотовмісних добрив під озимі культури краще проводити восени. Тоді рослини злакових культур успішно і поступово переробляють отриманий азот у протеїн впродовж усього циклу їх розвитку.

Перші зразки зеленої маси злакових культур (тритикале та пшениці) було відібрано на початку фази кущіння. На кінець цієї фази вміст загального азоту в рослині збільшується в середньому на 12–25%. У наступні фази розвитку рослина поступово використовує азото­вмісні сполуки, а тому на кінець фази початку наливу зерна вміст загального азоту в ній у 2–4 рази нижчий. Підживлення, проведене на початку фази трубкування, не позначилося на підвищенні вмісту загального азоту. А на позакореневе підживлення, проведене на початку фази колосіння, рослини реагують і у фазу початку наливу зерна: в цей час загальний вміст азоту підвищується на 4 г, тобто кількість сирого протеїну збільшується на 25 г (рис. 1). Таким чином, у фазу наливу зерна потреба рослин злакових культур у доступному азоті зростає, що необхідно брати до уваги при їх вирощуванні.

Рис. 1. Структура протеїну зеленої маси злакових культур у різні фази розвитку, г/кг
Рис. 1. Структура протеїну зеленої маси злакових культур у різні фази розвитку, г/кг

Небілковий азот включає різні форми азотовмісних речовин, у тому числі нітратний та нітритний азот. Кількість останнього знижується поступово під час росту та розвитку злакових культур.

У фазу початку наливу зерна вміст нітратів у рослинах різко зростає, що може бути наслідком позакореневого підживлення (рис. 2).

Рис. 2. Склад небілкового азоту зеленої маси злакових культур у різні фази розвитку, мг/кг
Рис. 2. Склад небілкового азоту зеленої маси злакових культур у різні фази розвитку, мг/кг

Нітритний азот у зеленій масі злакових культур був на рівні 0,0001–0,002 мг/кг, найвищий його вміст відмічався у фазу кінець кущіння.

Звісно, виробників рослинницької продукції насамперед цікавить хімічний склад зерна, адже воно виробляється як кормового, так і продовольчого призначення. Від вмісту протеїну, а головне – білка залежить основний продовольчий показник – клейковина. Якщо цей показник низький, значить, продовольча пшениця низької якості, а її хлібопекарські показники прямо залежать від складу протеїнового комплексу, адже еластичність, розтяжність і пружність клейковини пов’язані з вмістом різних фракцій азоту в протеїні зерна. Встановлено також, що показники вмісту загального, білкового та небілкового азоту практично не змінюються після двомісячного зберігання зерна пшениці та тритикале (рис. 3).

Рис. 3. Вміст різних азотних фракцій у зерні злакових культур
Рис. 3. Вміст різних азотних фракцій у зерні злакових культур

Визначені показники азоту відповідали 10,44–10,56% сирого протеїну, а вміст білка був на рівні 7,56–7,81%. Небілковий азот включав нітратний і нітритний. У зерні пшениці та тритикале, вирощених із дотриманням технології вирощування, ці токсичні речовини були на рівні, нижчому від допустимого, нітрати – в межах від 75 до 360 мг/кг, а нітрити – від 0,5 до 9,0 мг/кг.

Відомо, що під час посухи, при недостатній кількості у ґрунті молібдену, кобальту, сірки, калію, при підвищеній кислотності та засоленості ґрунту, при внесенні високої дози органічних добрив (гною, курячого посліду)  знижується активність ферментів азотистого обміну нітрат- і нітритредуктази, а відтак підвищується вміст нітратів і нітритів у рослинному організмі.

Вивчення складу протеїнового комплексу у рослинах мало на меті визначення вмісту макро- та мікроелементів, щоб з’ясувати, скільки кожного з елементів накопичують рослини злакових культур. Серед елементів були також калій, молібден і кобальт, адже відомо, що вони беруть найбільш активну участь у обміні азоту в рослинному організмі (табл. 1). Їх вміст у міру розвитку рослин злакових культур поступово знижувався, починаючи з фази кущіння. Вміст калію зменшився в середньому на 46%, кобальту – на 39%, а молібдену – практично у два рази.

Таблиця 1. Макро- та мікроелементний склад рослинного організму озимих пшениці та тритикалеРешта елементів поводились досить цікаво: їх вміст знижувався, включаючи фазу завершення колосіння, а у фазу початку наливу зерна помітно зріст вміст магнію, а також спостерігалась тенденція до підвищення вмісту кальцію та міді.

Отже, злакові культури під час свого розвитку виносять із ґрунту відповідну кількість кожного з елементів, що необхідно брати до уваги при вирощуванні не лише цих, а й інших культур.

Нітрати вважаються малотоксичними сполуками для тварин, але продукти їх відновлення – солі азотистої кислоти токсичніші приблизно у 10 разів. Встановлено, що нітритів у свіжих рослинних кормах дуже мало, але за певних невідповідних умов вирощування, зберігання й обробки їх вміст різко зростає.

ВИСНОВКИ

Внесення азотних добрив під посів озимих тритикале та пшениці восени сприяє кращому накопиченню протеїну та білка у рослині, тоді як внесення добрив на початку фази трубкування й колосіння не супроводжується позитивними змінами у протеїновому комплексі рослин. Рослина потребує більшої кількості азоту на початку і впродовж фази наливу зерна, що необхідно брати до уваги при вирощуванні злакових культур.

Л. П. Чорнолата, канд. с.-г. наук, С. М. Лихач, наук. співр., Л. П. Здор, Інститут кормів та сільського господарства Поділля НААН України

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2019