Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Биохимические основы получения зерна высокого качества при интенсивных технологиях возделывания и современные методы его контроля
ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия
Автореферат диссертации по теме "Биохимические основы получения зерна высокого качества при интенсивных технологиях возделывания и современные методы его контроля"
АКАДЕМИЯ АГРАРНЫХ НАУК РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИИ ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ И АГРОХИМИИ
На правах рукописи КРИЩЕНКО Вадим Петрович
БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗЕРНА ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА ПРИ ИНТЕНСИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ЕГО КОНТРОЛЯ
06.01.04 — агрохимия
Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук в форме научного доклада
МИНСК 1992
Работа выполнена в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева, Центральном институте агрохимического обслуживания сельского хозяйства и Всесоюзном научно-исследовательском институте удобрений и агропочво-ведения имени Д. Н. Прянишникова.
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор В. П. Деева, академик ВАСХНИЛ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н. 3. Милащенко, доктор биологических наук, профессор Э. А. Муравин.
Ведущее учреждение — Украинская сельскохозяйственная академия.
Защита диссертации состоится 7 июля 1992 г. в 10 часов на заседании специализированного совета Д 122.21.01 при Белорусском научно-исследовательском институте почвоведения и агрохимии (220108, г. Минск, ул. Казинца, 62, зал заседаний).
Диссертация в форме научного доклада разослана 7 июня .1992 г.
Ученый секретарь специализированного совета— л
кандидат сельскохозяйственных наук
//
Стефанькина
им »iirüpsiifl
Г « '
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1. Актуальность проблема Более половины населения мира, в том числе в нашей стране, испытывает недостаток в белке. Поэтому увеличение его производства остается самой актуальной задачей. Основной источник пищевого и кормового белка у нас - это- зерновые культуры. Исследование действия внешних факторов на содержание белка, показывает, что получить верно желаемого качества является довольно трудной задачей (Княгиничев, 1939; Андреева, 1969; Гусейнов с соавт., 1974; Ллешков с соавт., 1976; 1978; 1980; Рядчиков, 1978; Конарев, 1980; Павлов, 1984; 1990; Гармашов, 1990; Chibnel et al., 1954; Seth et al., 1960; Johnson et al., 1968; 1969; Sinclaiz et al., 1975; Dalling et al., 1976; Nair et al., 1978).
Регулирование биохимических процессов зерновых культур на протяжении всей вегетации элементами питания, и особенно азотом, основное условие получения зерна высокого качества. Оно определяется фракционным и аминокислотным составом белка, а у пшеницы таюке количеством и качеством клейковины. Белковый комплекс растений - это то образование, которое реагирует практически на все факторы внешней среды (Вакар, 1961; Кретович, 1961; 1972; Мэчалова, 1970; Рядчиков, 1978; Селиванов с соавт.1985; йулаковекая, 1990; Рогов, Лобанов, 1990; Cteaki et al., 1954; Michael et al 1960; 1964; Baudet et al. , 1973; Huebner et al., 1974; Guart, 1976; Patly, 1976; Halbner et al, 1980).
Отток соединений азота из вегетативных органов в зерновк у злаковых культур изучен относительно неплохо (Гурчин с соавт., 1955; Конарев с соавт., 1963; Мельников с соавт., 1964; Цуркан, 1964; Минаев, 1965; Плешков с соавт., 1966; Кришенко с соавт. , 1968, 1969; Седова с соавт. , 1969; Муравин с соавт., 1971; Sinclaiz et al., 1975; Delling et al. , 1976; Nair et al., 1978). Однако, анализ изме-
нений состава белкового комплекса на уровне всего растения практически не проводился. Изучение взаимосвязи между изменениями содержания белков, пептидов и небелковых соединений азота в зерне, вегетативной массе и корнях позволит разработать механизмы регулирования скорости обновления белков, что может быть использовано для эффективного управления процессом их накопления.
Получить необходимое количество высококачественного зерна в современных, условиях сельского хозяйства нашей страны можно только на основе использования интенсивных технологий возделывания культур. Но для того, чтобы эти технологии были эффективными, они должны иметь достаточное научное обоснование, адаптированное к конкретным условиям возделывания и учитывать фенотипическую реакцию культуры на факторы внешней среда Этот вопрос изучен далеко недостаточно, особенно, что касается действия регуляторов роста растений, ядохимикатов, вредителей и болезней. Да и в действии удобрений на качество ¡зерна многое еще пока неясно, в том числе по поздним некорневым 'азотным подкормкам. Эти вопросы остаются актуальными и на сегоднеш-ний день.
Эффективное применение достижений науки в интенсивных технологиях долгое время тормозилось отсутствием скоростных способов аналитического контроля химического состава растений в период их вегетации. Использование классических методов не позволяло получать аналитические результаты так скоро, чтобы успеть повлиять на технологию возделывания той или иной культуры. Для решения этой задачи за основу было взято развитие недеструктивного, многокомпонентного физического метода анализа, основанного на измерении интенсивности отражения (поглощения) инфракрасного излучения поверхностью анализируемого материала (ИК-метод; ИК-спектроскопия; ИКС). Выбор .измерения, основанного на отражении (поглощении) излучения, помимо ^ преимуществ дал возможность распростронить его на очень большое число объектов в самых разных сферах производства и науки.
Исследования, по которым написанна диссертация, проведены в 1964-1991гг. в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева, Центральном институте агрохимического обслуживания сельского хозяйства и Всесоюзном научно-исследовательском институте удобрений и агропочвоведения им. Д. Е Прянишникова В последнее время работа проводилась в основном по планам Государственного комитета
по науке и технике Совета Министров СССР по отраслевой научно-технической программе 0.51.02 (агрохимическое обслуживание), задания 02.03.Т15 и 02.05. Т15.
1.2. Цель и задачи исследований. Цель исследований состояла в разработке научных основ получения высококачественого зерна злаковых культур при воздействии на них факторов внешней среды и в создании принципов и средств скоростного контроля качества растительных объектов на основе Ж-спектроскопии, осуществляемого на всем протяжении вегетации растений и созревании зерна. В связи с этим в экспериментах предусматривалось решение следующих задач:
1) изучить изменчивость белкового комплекса и содержания азотистых веществ в период вегетации растений в зависимости • от условий выращивания;
2) усовершенствовать интенсивные технологии возделывания зерновых культур с целью увеличения производства высококачественного зерна сильных и ценных сортов пшеницы;
3) разработать и внедрить новые скоростные методы анализа качества сельскохозяйственной продукции, позволяющие получать быстрые результаты при значительном сокращении затрат для того, чтобы вовремя регулировать технологии возделывания зерновых культур.
1.3. Научная новизна результатов исследований. Один из реальных путей повышения накопления белков в растениях - это регулирование динамического равновесия между их распадом и новообразованием. Предложены новые возможности управления ходом накопления белков, основанные на влиянии на скорость их обновления, посредством регулирования питания в период вегетации растений. Найдена зависимость между изменениями содержания белков, пептидов и небелковых соединений азота в надземной вегетативной массе и корнях, а также в надземной вегетативной массе и зерне. Установлено, что перераспределение азотистых веществ между органами растений носит волнообразный характер, амплитуда которого зависит от соотношения фракций белков в органах и их растворимости.
При изучении влияния условий минерального питания на накопление аминокислот в зерне.злаковых культур получены производственные функции по отдельным аминокислотам. Доказано, что условия питания растений влияют на содержание свободных аминокислот и на аминокислотный состав экстрактивных белков в большей мере, чем на состав яеэкстрак-
тивной их части. Показано, что хотя изменения содержания большинстве аминокислот в белковом комплексе зерна в зависимости от условий питания и небольшие, но они заметно воздействую на его пищевые и кормовые достоинства.
Впервые в нашей стране исследована возможность использования метода спектроскопии в ближней ИК- области для определения содержания белка, влаги, а также других показателей качества зерна пшеница Полученные результаты решают проблему организации оперативного аналитического контроля различных параметров качества при производстве и продаже сильного и ценного зерна. Для компьютеризированных систем ИК-анализа впервые разработаны уравнения по определению показателей качества фуражного зерна, что используется при разработке сбалансированных рационов для скота и птицы, рецептуры комбикормов. Предложены методы определения содержания фосфора и калия в зерне пшеницы; белка в зерне ржи; белка, экстрактивных веществ, крахмала, пленча-тости зерна ячменя; белка, крахмала в зерне кукурузы; белка, пленча-тости, стекловидности, выхода1 крупы для зерна риса; белка, пленча-тости, стекловидности, выхода крупы для зерна гречихи; белка в зерне гороха; белка и пленчатости сорго. Разработаны методы для анализа масличных культур на содержание белка, жира и жирных кислот, а также определение его йодного числа Предложены МК-методы диагностики азотного питания растений, определения жизнеспособности семян, поражения их отдельными болезнями, раннего обнаружения заболевания листьев, анализ почв и других объектов.
Завершением этой части методических исследований явился коллективный труд с участием автора этой работы по созданию трех Государственных стандартных растительных образцов (размолотое и гранулированное зерно пшеницы, высушенный и размолотый картофель, высушенная и размолотая злаковая травосмесь) для метрологического обеспечения создаваемой в сельском хозяйстве системы скоростного анализа качества продукции на основе методов ИК-спектроскопии.
Внедрение ИК-анадизаторов позволяет без дополнительного привлечения людских ресурсов и использования так называемой "мокрой химии" в полной мере выполнять необходимые анализые для управления технологиями производства и переработки сельскохозяйственной продукции, рационального использования удобрений и для оценки качества кормов.
- 5 -
1.4. Основные положения, выносимые на защиту:
- использование возможностей белкового комплекса на уровне всего растения и отдельных его органов в обеспечении формирования высококачественного зерна злаковых культур;
- усовершенствованные интенсивные технологии возделывания сильных и ценных сортов пшениц как основное условие увеличения производства высококачественного зерна в современном земледелии;
- новые ИК-метода скоростного определения качества и приборная его реализация как средство для обеспечения аналитического контроля при производстве, хранении и переработке сельскохозяйственной продукции;
- новая система скоростного контроля качества продукции, основанная на недеструктивных методах анализа и обеспечивающая получение результатов так скоро, как того требует сельскохозяйственное производство.
1.5. фактическая значимость работы и реализация результатов исследований. Материалы исследований по метаболизму азотистых веществ на уровне всего растения и отдельных его органов послужили теоретическим обоснованием возможности регулирования обмена веществ с целью повышения качества зерна в интенсивных технологиях возделывания.
Извне результаты исследований легли в основу совершенствования технологий производства высококачественного верна сильных и ценных сортов пшеницы в разных регионах страны и вошли в учебное пособие ("Интенсивная технология возделывания озомой и яровой пшеницы", Ы, Высшая школа, 1986); в "Методические указания по получению высококачественного зерна сильных сортов озимой пшеницы", М., 1986; в Рекомендации по получению высококачественного зерна при интенсивном возделывании "Озимая пшеница", К, 1986, "Яровая пшеница", М., 1987.
Разработанные методы и приборная их реализация по ЯК-спектроскопии для определения показателей качества продукции растениеводства является крупным достижением в сельском хозяйстве. Они обеспечивают развитие нового направления в зоотехническом анализе кормов для разработки сбалансированных кормовых рационов для скота и птицы, рецептуры комбикормов. В системе агрозкологического мониторинга с их помощью можно обеспечить оперативное получение информации о состоянии гумуса почвы, содержании основных элементов минерального питания в
вегетативной массе растений, о качестве предпосевного материала и получаемой продукции. Предложенный метод обеспечивает повышение в несколько десятков раз производительности труда по сравнению со стандартными химическими методами, отличается простотой работы на приборах и пробоподготовкой, чем создает предпосылки для решения практических вопросов и ускорения научно-технического прогресса в сельском хозяйстве.
фи участии автора разработаны три методических указания по ИК-спектроскошш: "Методические указания по использованию спектроскопии в ближней инфракрасной области для ускоренной листовой диагностики азотного питания .зерновых культур." М., 1986; "Методические указания по работе на инфракрасном анализаторе "Инфрапид-61". М., 1986; "Методические указания по определению качества растительной продукции с помощью инфракрасной спектроскопии". М., 1986.
Разработки по интенсивным технологиям возделывания пшеницы и ИК -методам анализа неоднократно экспонировались на ВДНХ СССР й в фазное время отмечены тремя серебряными медалями. Результаты исследований по вопросам литания растений и формированию качества урожая докладывались на VII 1-ом Международном конгрессе по минеральным удобрениям в Москве и также отмечены медалью этого форума.
В настоящеее время на основе этих разработок и соответствующей приборной техники идет целенаправленное оснащение целых отраслей народного хозяйства: лабораторий агрохимической службы, птицепрома, свинопрома, комбикормовых заводов. Создан специальный Научно-методический центр по ИК-спектроскопии, обеспечивающий внедрение и подготовку соответствующих специалистов. За истекшие годы метод и его приборное обеспечение получили распространение почти в 1600 лабораториях стран теперешнего СНГ и Прибалтики.
Некоторые результаты работы оформнены как изобретения: ^¡яяая А. И. „ Страшененко Е. Е , Кузнецова Т. Е , Крищенко Е П., Кручинина Л К., Косоруков Н Л. "Способ получения белковых гидролиза-тов" (АС N2928553/28-131075368, 1980, ВНИИ консервной и овощесушль-ной промышленности);
Ефремцев а Г., Ефремцев К Г., Крищенко Е П., Лакалина О. И. "Спектрометр" (АС N1357729 от 08.08. 87., заявка N4050773, ЦИНАО);
Крищенко Е П. , Лакалина О. И., Ефремцев Е Г., Ефремцев Н. Г. "Способ определения степени поражения семян зерновых культур фузари-
озом" (AC N1644755, заявка N 4697524, 1991, ВИУА);
Крищенко R П., Ушакова Т. Ф., Верещак Ы. Е , Фомина JL Г., Хомич ЕЕ "Способ определения жизнеспособности семян озимых зерновых" (Решение о выдаче АС от 3.01.92, по заявке N4913052 /15/124177, ВИУА).
1.6. Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на Всесоюзной конференции специалистов Государственной агрохимической .службы по определению качества кормов в хозяйствах (Москва, ЦИ-НАО, 1972), VIII-ом Международном конгрессе по минеральным удобрениям (Москва, 1976), Советско-американском симпозиуме" Использование спектроскопии для определения качества зерна и другой сельскохозяйственной продукции "(Москва, ЦИНА0,1980), 1-ой Всесоюзной конференции" Хроматография в биологии и медицине " (Москва, 1983)^ Всесоюзном научно-техническом совещании "Пути увеличения производства и повышения качества сильных и твердых шениц" (Кокчетав, 1984), 5-й Всесоюзной конференции по ¡аналитической химии органических соединений (Москва, 1984), 11 congress ISS "International Association for gereal Science and Technology" (Vienna, 1984), VI-th international colloquium of the optimization of plant nutrition (Montpellier, 1984), 9-th World fertilizer congress (Budapest, 1984), XI 1-ом Всесоюзном координационном научно-методическом совещании "Совершенствование системы диагностики питания сельскохозяйственных растений " (Москва, 1985), Всесоюзной научно-технической конференции "Комплексное использование пестицидов и других средств химизации в земледелии" (Москва, 1986), International near infrared diffuse reflectance N transmittance spectroscopy conference (Budapest,1986), The First ICNIRS near infrared spectroscopy conference (Norwich,1987), Всесоюзной научно-технической конференции "Системы управления и средства автоматизации в агропромышленном комплексе" (Кишинев, 1987), 8-ом Международном конгрессе зерно и хлеб (Лозана.1988), The Second International niar infrared spectroscopy conference (Japan, 1989), The Third International conference on near infrared spectroscopy (Brussels, 1990), The 4th International conference on near-infrared spectroscopy (Scotland, 1991). В принципе результаты исследований по Ш-спектроскопии обсуадались на всех ежегодных конференциях, которые проводятся в разных странах Международным комитетом по Ж -спектроскопии, сопредседателем которого является автор этой работы.
- 8 -СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В качестве объектов исследований использовали озимую и яровз пшеницу - Triticum aestirum L.- (сорта: Мироновская 808, Ильичевке Краснозерная); рожь - Seeale cereale L.- (сорт Вятка); ячмень Hordeum vulgare L. - (сорта- Нутанс 47, Винер, Алтай 1 и Ноет); ове - Avena sativa L. - (сорта: Диппе, Орел). Зерновые культуры выращивг ли в полевых опытах Ульяновской области Жадовского совхоза-технику ма*; в условиях стационарного опыта кафедры агрохимии УСХА, ТСХА; опытах Государственной агрохимической службы Литовской и Латвийско республиканских агрохимических лабораторий по 81-вариантной фактори альной схеме; на полевой опытной станции ТСХА в севообороте, зало женном в 1912г. по инициативе Д. Е Прянишникова; в микрополевых опь тах на Долгопрудной агрохимической опытной станции; в вегетационнь опытах в сосудах Митчерлиха-Вагнера на смеси Кнопа для почвенны культур на фоне фосфорно-капийных удобрений в дозе 60 мг и азотных 40, 80 и 120 мг азота на 1 кг почвы. Аналогичные вегетационные опыт проводились и с внесением микроэлементов.
Действие хлорхолинхлорида испытывали в вегетационных опытах ССС (0,7%) вносили в почву через неделю после посева из расчета 1. мг препарата на растение. Вегетационные опыты проводили на дерно во-подзолистых почвах. Для изучения скорости обновления белков яро вую пшеницу Краснозерная выращивали в водной культуре на питательно: смеси: (NfyJjSO*,- 0.471; MgS0+H КН3РО4ПО 0.250; КС1-0.120; CaCl¿6H < -1.335; FeC4 Н^0х-0.020; МпСЗ^й Н3В03по 0.00025; CuSOyH ZnSO^ni 0.0001. В фазы конца кущения, выхода в трубку и колошения часть сосудов переносили на ту же смесь, но с 20%-ным обогащением ( NH^Si и выдерживали 24, 48 и 72 часа ( что соответствовало 26, 27, 28, 41 43, 51, 53 дням после посева или 1, 2, 3, 15, 17, 25, 27 дням поел обработки).
Влияние 2,4-Д также изучали в водной культуре путем обработга пшеницы в фазу кущения 0,3%-ным раствором аминной соли 2,4-Д из расчета по 1 мг препарата на 1 растение.
- * Здесь и далее названные учреждения, где проводились опыты, кя относим к соавторам полученных результатов исследований.
В процессе созревания семян пробы отбирали в фазы формирования зерновки, молочной, восковой и полной (физиологической) спелости зерна. Для достижения физиологической спелости зерна, растения после уборки оставляли в снопах до обмолота в марлевых мешках в проветриваемых помещениях на один месяц. Отобранный для анализа материал фиксировали жидким азотом и лиофильно высушивали или, в зависимости от поставленной задачи, фиксировали при 105 градусах в течение 15 минут и высушивали в термостате при 65 градусах до воздушносухого состояния. Отбор проб зерна и подготовка их к анализу проводилась общепринятыми методами, а также усовершенствованными автором этой работы (Кршденко с соавт., 1980, 1983).
Болевые опыты проведены на дерново-подзолистых почвах Московской области и в хозяйствах Латвии и Литвы. Различия между вариантами в опытах с пшеницей колебались в дозах внесения азотных (от О до 240 кг/га), фосфорных (от О до 120 кг/га) и калийных (от О до 120 кг/га) удобрений. За одинарную дозу принимали 30 кг/га того или иного элемента В опытах с ячменем дозы удобрений изучали в интервале от 0 до 180 кг д. в.
Из черноземов в опытах использовали лугово-черноземную карбонатную почву и оподзоленный суглинистый, малогумусовый чернозем. Минимальная доза удобрений равна 40 кг, а максимальная - 120. Некорневые подкормки азотом (15 и 30 кг д. в.) проводили в разные фазы вегетации, в соответствии с задачами исследований.
Для разделения белкового комплекса, как вегетативной массы, так и зерна на фракции с близкими физико-химическими свойствами применяли специально разработанную нами методику ступенчатого экстрагирования их водой и различными буферами (Крищенко, 1968, 1975). Ш этим методам фракции белков экстрагируются по мере уменьшения их растворимости. Вуферность экстрагентов в значительной мере предотвращает денатурацию белков. При соблюдении необходимого температурного режима белки некоторое время сохраняют свою функциональную активность. §го позволяет проводить дальнейшее изучение их с помощью хроматографии и электрофореза в состоянии, близком к натив-ному.. Постепенное увеличение рН и ионной силы экстрагентов дает возможность последовательно извлекать фракции легко-, средне- и труднорастворимых белков, переходя от растворимой их части к труднорастворимым компонентам.
Изотопный анализ азота отдельных белковых фракций проводили на масс-спектрометре. Определение белка, крахмала и клейковины в зерне, а также белка в клейковине выполняли методами измерения интенсивности отражения ИК-излучения от поверхности размолотого зерна (Крищенко с соавт., 1980). Определение свободных аминокислот проводили на автоматических анализаторах, а биологическую ценность рассчитывали по Кограсгу et а1. ,1961. Подготовку кислотных гидролизатов для установления аминокислотного состава белков осуществляли общепринятыми методами (Крищенко с соавт. ,1980). Концентрацию аминокислот в гидроли-затах также определяли с помощью приборной техники.
а ЗНАЧЕНИЕ БЕЛКОВОГО КОМПЛЕКСА И ЕГО АМИНОКИСЮТНОГО СОСТАВА
ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО ЗЕРНА ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР.
В нашей стране дефицит пищевого белка достигает - 2, а кормового 6,6 .млн. тонн, что составляет 17-18 % общей потребности. Недостаток белков в продуктах питания и кормах приводит к значительному их перерасходу, повышает себестоимость производимой продукции (Долгов с соавт., 1978-, (Запгт, 1975). Растения, осуществляя первичный синтез белка, являются основным его источником для животных и человека Ш некоторым расчетам за счет зерновых культур они получают 48 % растительного белка; 35 % белка дают луга, пастбища, сеяные травы и силосные культуры. В нашей стране потребность населения в растительном белке на 70 % покрывается пшеницей. Все это говорит о том, что повышение белковости зерновых культур является главнейшей задачей по улучшению качества урожая и решения белковой проблемы.
Увеличение производства растительного белка можно осуществить как повышением урожайности зерновых культур, так и увеличением их белковости путем селекции и агротехники. Однако, для решения проблемы белка у зерновых культур необходимо знать сущность процессов, происходящих в растениях. Хотя большинство факторов, влияющих на содержание белка, в некоторой степени изучены, получить зерно желаемого качества все еще является довольно трудной задачей (Иванов, 1928; Княгиничев, 1939; Самсонов с соавт., 1963; Павлов , 1967, 1984; Со-зинов, 1970; Гусейнов с соавт. , 1974;.Рядчиков, 1978; Конарев, 1980; Минеев, Павлов, 1981; Суднов, 1981; 1985). С повышением содержания белка далеко не всегда увеличивается питательная и кормовая ценность
зерна и его биологическая ценность, зависящая от аминокислотного состава и растворимости белков. Для целенаправленного воздействия на процессы накопления белка, необходимо знать закономерности его образования и причины, лежащие в основе повышения содержания и улучшения их качества
3.1. Скорость обновления белкового комплекса зерновых культур на уровне целого растения при различных условиях азотного питания.
Обеспечение растений на протяжении всей вегетации элементами питания, адэкватное их биологической потребности и генетической детерминации, - основное условие получения зерна высокого качества Один из реальных путей повышения накопления, белков в растениях - это регулирование динамического равновесия между их распадом и новообразованием посредством целенаправленного применения средств химизации. Торможение распада при постоянной, а тем более возрастающей, скорости биосинтеза будет способствовать накоплению белков (Кргеценко с ео-авт., 1973).
Д.Е Прянишниковым (1946)' установлено, что аммонийная форма азота при синтезе аспарагина в условиях среды, близких к нейтральным, используется быстрее, чем нитратная. Однако, при кислых значениях рН и повышении концентрации катионов в питательном растворе преимущество отдается нитратной форме азота (Колосов, 1948-, 1962-, Андреенко, Алехина, 1966; Измайлов, 1986; Кондратьев, 1990; Пешкова, 1990; Баиуа1ге et а1, 1969; ВаззЮШ, 1972). При нормальной обеспеченности растений соединениями азота в аммонийной форме трансформация их в азот аминокислот в значительной мере завершается в корнях; в листья поступают уже готовые аминокислоты, фи нитратном питании -азот, поступающий в корни, менее интенсивно включается в аминокислоты и транспортируется в листья, где завершается восстановление нитратного азота и включение его в аминокислота В условиях преобладания калийного питания над азотным и фосфорным, в растениях уменьшается накопление азотистых веществ и повышается скорость обновления белков (Турчин 1936; 1964; Заига}ге е1 а1., 1962; ШпоШ еЪ а1, 1962; ВаБз^оШ, 1971; Вагпе1х еЪ а1., 1985).
Для биосинтеза белков используется два источника азота - экзо-
генный и эндогенный. Количество эндогенного азота определяется скоростью обновления белков. В начальный период развития растений динамическое равновесие между образованием и распадом белков смещено I сторону образования. Относительное содержание белков в вегетативно{ массе зерновых культур наибольшее в период от всходов до кущэния. I это время наблюдается наиболее активная работа ферментов, участвующих в синтезе и расщеплении белков. Скорость обновления их наиболее высокая. Вообше белки вегетативной массы обновляются с большей скоростью, чем белки других частей растений. Однако по мере роста и развития растений, их вегетативные органы начинают уменьшать свок потребность в ассимилятах, а генеративная часть становится главной зоной потребления азота. Физиология формирования урожая в данный период в значительной степени характеризуется коррелятивными взаимоотношениями вегетативных органов с генеративными (Крищенко с соавт., 1973).
В фазы кущения, выхода в трубку и колошения обновление белков пшеницы равно 15-16, 12-13 и 10-11 % в сутки (рис.1, таб.1). В последующе фазы развития оно снижается до нуля в вегетативной массе и до очень низких величин в репродуктивных органах (Павлов с соавт., 1971; Крищенко с соавт., 1975; Крищенко, 1976; ИЛзсИепко, 1984; Крищенко, Маркелова, 1985).
Однако, не все белки обладают одинаковой скоростью обновления. Изучение этого вопроса показало, что в вегетативной массе она наибольшая у нерастворимых белков. Высокая скорость обновления конституционных белков объясняется тем, что в эти фазы растения интенсивно растут, делятся клетки и идет накопление органической массы. Растворимая часть белков по фазам развития обновляется со скоростью в 2-3 раза меньшей, чем нерастворимые (рис.2).
Разделение экстрактивных белков на легко-, средне- и труднорастворимую группы и определение их скорости обновления показало, что она тем меньшая, чем меньше растворимы экстрактивные белки. В среднем, по трем фазам развития скорость обновления составила, для легко -, средне- и труднорастворимой групп соответственно 9-10, 8-9 и 5-6 % в сутки (рис.3).
Общим является то, что скорость обновления суммарного белка, а также составляющих его компонентов - группы и их фракции - по мере роста и развития растений неизменно снижается. В целом от фазы куще-
ния до колошения период полного обновления белков удлиняется с 5,5 до 9 суток.
Таблица 1
Скорость обновления белкового комплекса в разные фазы вегетации пшеницы, % за одни сутки (В. П. Крищенко/Груды ЦШАО, М.-1976)
Фазы : вегетации : Белковый комплекс в целом Компоненты белкового комплекса
растворимая часть: нерастворимая часть
Кущение 15 - 16 10 - 11 20-23
Выход в трубку 12 - 13 7-8 17 - 18
Колошение - 10 - 11 4-5 15-16 ..
Условия питания воздействуют на биохимический состав вегетативных органов растений. Поэтому одним из главных факторов, который влияет на динамическое равновесие между распадом и новообразованием белков является обеспеченность растений элементами питания, и особенно азотом. Ери изучении этого вопроса растения пшеницы сорта Краснозерная, находящиеся в фазах кущения, выхода в трубку и колошения, перемещали с питательной среды на чистую воду, выдерживали на ней несколько суток, затем снова нормализовали условия питания. При этом скорость обновления белков в последующе двое суток получалась значительно большей, чем в контрольных вариантах (рис.4). Предварительное голодание дает кратковременное увеличение скорости обновления белков при выходе из этого состояния.
Повышение уровня азотного питания сдвигает равновесие обмена е сторону накопления белковых веществ. Низкая обеспеченность азотом лимитирует поступление этого элемента в растения. В этих условиях практически с началом роста вегетативной массы (4- 5-й день от появления всходов) относительное содержание в ней азотистых веществ снижается (рис. 5). При хорошей обеспеченности азотом период одинаково интенсивного увеличения веса Надземной части растений и поступления в них азота продлевается до 30-35 дней. По истечении 4-5 недель рост
вегетативной массы обгоняет интенсивность поступления азота независимо от внесенных доз удобрений.
Более половины азотистых веществ, накапливающихся в надземной вегетативной массе злаковых культур до цветения, затем поступает в зерновку (Павлов, 1967; Котляр с соавт., 1983; Шаяхметов, Буракаева, 1986; Muhammad et al. , 1972; Dalling- et al., 1976; Pate et al. ,1981). Цриток и выработка различных фитогормонов в формирующихся семенах увеличивает потребление поступающих в семена ассимилятов СХавкин, 1977; Заиров, 1987; Aufhammer et al. , 1982; Hsu et al., 1982). В результате в растении создается положительный градиент веществ в направлении передвижения их к потребляющим тканям формирующихся семян (Sinpson et al., 1981; Jelenic et al., 1982; Bhatis, Abrol, 1988).
Обмен веществ в корнях, надземных вегетативных органах и зерне взаимосвязан. Для аргументированного объяснения изменений содержания азотистых веществ в зерне важно знать о всех процессах и их количественном выражении в надземных вегетативных органах и корнях. В наших экспериментах получена функциональная зависимость между изменениями содержания небелковых соединений азота (представленных преимущественно свободными аминокислотами), ' пептидами и белками в корнях, надземных вегетативных органах и зерне (рис.6).
Биосинтез белков идет через стадии образования аминокислот и пептидов, распад их - в обратной последовательности (Прянишников, 1945; Кретович, 1972; Курганов, 1976; Минеев с соавт., 1979; Pate, 1971; Thome, Kuhbauh, 1985). Результаты наших исследований показывают, что при увеличении содержания небелкового азота в надземной вегетативной массе одновременно увеличивается его количество в корнях (у - 0,078 + 1,06 х; г- 0,91 при п-30) и зерне ( у - 0,067 +• 0,605 х; г=0,87 при п=29).
Количество азота пептидов в органах пшеницы примерно в 3- 4 раза меньше, чем азота, входящего в небелковые соединения. Однако изменение содержания азота пептидов подчинено той же закономерности, что и небелковых соединений (рис.7). С увеличением количества азота пептидов в вегетативной массе отмечается повышение их содержания в корнях (у - 0,006 + 1,362 х; г - 0,95 при п=31) и зерне ( у -060007 + 0,835х; г - 0,87 при п=30) (Крищенко, 1984).
Изменения содержания небелковых соединений азота и пептидов ха-
растеризуют направленность процессов азотного обмена между органами пшеницы. Выявленные зависимости однозначно указывают, на то, что характер изменений содержания белкового азота подобен. В наших опытах с увеличением количества белкового азота в надземной вегетативной массе возрастало его содержание в корнях (у - 0,043 + 1,405х) и зерне (у - 0,215 + 0,519 х).
В период созревания зерна идет интенсивный процесс перераспределения азотистых веществ между генеративными и репродуктивными органами растений. Азотистые вещества откладываются в стебле при любых, даже крайне неблагоприятных условиях развития. Видимо существует генетически закрепленный механизм, заставляющий растение идти на это ради обеспечения соединениями азота поздних фаз налива зерна. Этот процесс проходит скажем, у яровой пшеницы всегда при дефиците ассимилятов из-за прогрессирующего старения и отмирания ассимилирующих органов (Бебякин с соавт. ,1984; Кумаков с соавт.. 1991).
В надземной вегетативной массе в период созревания зерна количество большей части пептидов определяется распадом белков, а в зерне - разрывом между поступлением низкомолекулярных соединений азота и включением их в бедки. Шситабы указанного разрыва могут зависеть от меры дисбаланса в пуле аминокислот по отношению к генетически обусловленной потребности. Дисбаланс в значительной мере зависим от сдвигов в динамическом равновесии биосинтеза тех или иных аминокислот, вызванных изменениями внешних факторов. Нарушение необходимого баланса между аминокислотами будет смешать соотношение между количеством белков и пептидов в сторону последних.
Белковый комплекс является тем образованием, которое реагирует практически на все факторы внешней среды - как позитивные, так и негативные. В одних случаях он может уменьшать отрицательное воздействие на растения определенных факторов, в других - через него реализуются положительные действия, например условий питания.
Отток соединений азота из вегетативных органов в зерновку у злаковых культур изучен относительно неплохо (Конарев с соавт. , 1963; Меньшиков с соавт., 1964; Дуркан, 1964; Ыинеев, 1965; Ллешков с соавт. , 1966; Крищенко с соавт., 1968; 1969; Воллейдт, Кузнецова, 1969; Седова с соавт., 1969; Муравин с соавт., 1971; БшсШе еЬ а1. , 1975; ОаШпд еЬ а1. , 1976; Ма1г еЬ а1. ,1978). Однако, анализ изменений состава белкового комплекса на уровне всего растения прак-
тически не проводился. В связи с этим представлялось целесообразным провести взаимосвязанное изучение белкового комплекса зерна, вегетативной массы и корней. Исследования с разделением белкового комплекса на растворимую и нерастворимую части показали, что в период вегетации, а также в зависимости от условий питания прослеживаются определенные закономерные изменения их количества (табл.2).
Таблица 2.
Изменения содержания групп белков в пшенице при разном
уровне корневого питания, % в белковом комплексе (ЕЕ Крищенко //Физиология и биохимия культ, растений.-1984.-Т. 16.-N4)
Фаза отбора^ Легкораствор.: Среднераствор.: Труднораствор.
Нерастворим.
при и ; - - •
: _1_: _2_: _1_: 2 : _1_ _2_
Зерно
Формирование 44,3 61,3 23,7 14,1 4,0 4,2 28,0 20,4
Нач. налива 46,8 62,0 24,0 13,2 3,6 4,0 25,6 20,8
Молочная 49,4 63,5 20,2 8,1 2,5 3,6 27,9 24,8
Восковая 52,1 60,5 16,3 7,0 1,6 3,6 30,0 28,9
Полная 55,5 59,4 11,8 8,1 1,7 4,5 31,0 28,0
Надземная вегетативная масса
Формирование 49,3 65,5 23,5 22,0 7,2 8,0 20,0 4,5
Начало налива 49,2 62,5 22,7 21,3 8,4 8,3 19,7 7,9
Молочная 44,0 55,5 25,2 23,9 7,4 4,7 23,4 15,9
Восковая 43,9 57,2 11,4 24,1 7,3 2,8 37,3 15,9
Корни
Формирование 18,7 36,8 22,6 12,0 4,6 3,4 54,1 47,8
Начало налива 14,6 38,3 29,5 11,2 5,0 4,4 50,9 46,1
Молочная 20,4 22,1 15,8 9,6 8,5 6,2 55,3 62,1
Восковая 28,6 19,7 13,2 9,0 2,0 8,7 56,0 62,6
* : 1 - низкий уровень корневого азотного питания (40 мг азота
на 1 кг почвы); ** 2 - высокий уровень корневого азотного питания (120 мг азота на 1 кг почвы).
«
В надземной вегетативной массе и зерне при улучшении условий питания наряду с увеличением общего содержания белков доля растворимой их части становится большей.
Между ростом растений, притоком азота и его ассимиляцией существует динамическое равновесие (Измайлов с соавт., 1975; Соболев с соавт., 1983; Martin, 1982; Simpson et al, 1982). Наиболее четко это прослеживается при невысоком уровне азотного питания. При высоких дозах азота скорость поступления его в растения опережает интенсивность их роста из-за нарушения сопряженности указанных процессов (Измайлов, 1986; Elliot, 1983).
Интенсивность включения меченого азота в белки непосредственно после начала эксперимента с меченым азотным удобрением отождествляется со скоростью обновления белков (Турчин, 1953). Такой подход правомерен в течение первых 3-4 суток после начала работы с меткой. При более продолжительных интервалах погрешность такого метода резко возрастает, поскольку увеличивается количество повторно включаемого в белки меченого азота, т. е. часть белков распадается, а их аминокислоты вместе с аминокислотами, синтезированными de-novo, включаются во вновь синтезируемые белки. Кроме того, со временем начинает наслаиваться влияние изменений содержания изучаемых белков.
Изучение скорости обновления растворимой и нерастворимой частей белкового комплекса на уровне всего растения с помощью меченых азотных удобрений (Крищенко, Пантелеев, 1986; Крищенко, Ушакова, 1987) показало, что в растворимые белки зерновки наиболее интенсивно поступает азот аммонийной формы удобрения, внесенного в некорневую подкормку, менее интенсивно азот нитратного удобрения, и еще менее -азот мочевины (рис.8). Это четко прослеживается уже через 5-6 часов после обработки растений. С этого же периода увеличение содержания азота некорневых подкормок в растворимых белках зерна пшеницы близкое к линейному.
В надземной части вегетативной массы растений относительное содержание азота некорневых подкормок в растворимых белках вырастает в течение 10-15 часов, а затем несколько уменьшается. Следовательно, после некорневых подкормок вновь синтезированные азотистые вещества поступают в зерновки интенсивнее, чем ранее синтезированные. В корнях растений в первые часы после некорневой подкормки количество меченого азота обычно больше, чем по истечении 8-15 часов после обработки растений. Спад поступления меченого азота в корни сменяется
новым его увеличением.
При высоком уровне корневого питания особенность включения азота некорневых подкормок в растворимые белки разных частей растений чаще такая же, как и при низком уровне. Различия касаются количественных выражений наблюдаемых изменений. На фоне высокого питания содержание ■белков в корнях, надземной вегетативной массе и зерновках заметно больше: в этом случае некорневые азотные подкормки обеспечивают меньший относительный прирост белков и долю меченого азота в них. Обогащение растворимых белков зерна меченым азотом в этом случае тоже меньше.
Последовательность распределения форм азотных подкормок по интенсивности включения их азота в нерастворимые белки надземной вегетативной массы и зерна та же, что и в растворимые - соответственно Л%> Ш^и Ш3> ИНд,, но различия в этом случае выражены в большей мере ( рис.8, табл. 3).
Кроме спада обогащения белков зерна меченым азотом, наступающего через час после обработки растений, имеет место повторный спад. Он достигает миниуыа к 24 часам после некорневых подкормок. В некоторых случаях первый или второй спады при использовании для подкормки той или иной формы азотных удобрений наметились и для растворимых белков зерна, а также для растворимых и нерастворимых белков надземной вегетативной массы и корней пшеницы (включение меченого азота в нерастворимые белки корней незначительно).
Разделение растворимых белков на группы расширило сведения о волнообразном во времени изменении интенсивности включения меченого азота в различные белки (рис.9 - 11) (Крищенко, Ушакова, 1987). Легкорастворимые белки обладают особой гетерогенностью состава и у разных компонентов продолжительность фазы волнообразного изменения интенсивности включения меченого азота неодинаковая, а при одновременном выделении всех этих компонентов имеет место наложение фаз, что маскирует имеющую место волнообразность.
Последующее разделение легкорастворимых белков на фракции позволило прояснить и этот вопрос. Хотя волнообразность включения меченого азота в легкорастворимые белки зерна мала, она все же слабо проявлялась при аммонийной подкормке в первые несколько часов после обработки растений, а при нитратной тенденция к спаду включения меченого азота в эту группу белков обозначалась через 10 часов после
опрыскивания пшеницы. В легкорастворимых белках надземной вегетативной массы отмечен лишь один спад и по одной форме удобрения - по мочевине. В корнях у этой группы белков спад интенсивности включения меченого азота в легкорастворимые белки происходит' через 2 часа после обработки растений меченым сульфатом аммония или азотнокислым натрием и через 6-7 часов после применения мочевины. В первом случае он продолжался до 6-8 часов, во втором - до 14- 15 часов после некорневой подкормки.
Таблица 3.
Включение азота некорневых подкормок ( % к N белка) в нерастворимые белки корней пшеницы, выращиваемой при низком уровне корневого питания в опыте с (ЕЕ Крищенко, A.A. Пантелеев//Известия ТрХА.-1986.-Вып.6) ______________________________________i__:__________
Время отбора проб I I !
--------------------------------) . No3 ! NH^
фаза вегетации ! после подкорм.! ! !
3 часа 0,3 0,1 0,1
6 -"- 4,0 0,6 2,1
Начало налива 12 -"- 1,4 0,5 3,1
1 сутки 3,7 1,2 2,4
2 3,2 0,9 2,0
4 3,1 1,5 5,3
Молочная спел. 15 4,5 2,6 5,2
Восковая спел. 31 сутки 4,0 2,6 7,0
Резкое увеличение количества включенного меченого азота мочевины в легкорастворимые белки корней сопровождается усиленным оттоком его из вегетативной массы растений и активным снижением содержания меченого азота в ее легкорастворимых белках. Это свидетельствует о наличии причинно-следственной связи между изменением содержания данных белков в указанных частях растений и некорневой подкормкой их мочевиной. Установлено, что увеличение накопления растворимых белков
происходит прежде всего за счет легкорастворимой группы. Налравле ность изменений количества легкорастворимых белков в корнях, надзе ной вегетативной массе и зерне совпадает с направленностью изменен общего количества растворимых белков, но выражена значительнее. Ш но предположить, что имеются взаимозависимые изменения содержан белков второй и третьей легкорастворимых фракций, как в надзеш вегетативной массе, так и в зерне пшеницы. Очевидно имеет место ми рационный переход отдельных белков из одной фракции в другую вслед« твйе конфорыационных или иных изменений их характеристик. Не искл] чено, что изменения внутриклеточных характеристик, вызванные разньо условиями питания, влияют на то, в какой из фракций (близких I растворимости) находится тот или иной индивидуальный белок (рисЛ2)
Продолжительность (по времени) 1-й волны включения мече ног азота в 1-ю фракцию легкорастворимых белков различных частей расте ния разная: 3-4 ч - для зерна, 96 ч - для надземных вегетативных ор ганов и в среднем 14 ч - для корней.
Результаты исследований с использованием некорневых подкормо растений пшеницы азотными удобрениями дают возможность сказать, чт в растениях существует иерархическое, волнообразное перераспределе ние азотистых веществ как вверх, так и вниз по вертикали между орга нами. Очевидно, эти два процесса не изолированы и не лишены взаимо действия между собой.
Количество среднерастворимых белков в зерне, надземной вегета тивной массе и корнях в среднем составляет 15, 25 и 15% белковой комплекса Содержание этих белков в зерне и корнях растений, выращенных при применении удобрений, меньше, чем в растениях, выращиваемых при низком уровне питания. Уменьшение количества растворимы] белков в вегетативной массе контрольных растений к концу вегетацш происходит прежде всегда за счет среднерастворимой группы. Интенсивность изменений содержания фракций среднерастворимых белков в надземной вегетативной массе больше зависит от условий питания, чем изменения накопления их в зерне или содержания в корнях.
При изучении скорости обновления среднерастворимых белков с помощью стабильного изотопа установлено, что 1-я фракция этих белков зерна по количеству волн интенсивности включения меченого азота, характеру реакции на нитратную, аммонийную и амидную формы азотных удобрений в основном такая же, как и группа этих белков в целом
;рис. 13) (Крищенко, Пантелеев, 1988). Средаерастворимые белки (Кри-ценко, Ушакова, 1987) обладают невысокой скоростью обновления, но у них хорошо выражена воляообразность данного процесса, особенно в зерне и надземной вегетативной массе растений.
Содержание труднораетворимых белков в пшенице небольшое: 2-5 % а зерне, 3-8 % надземной вегетативной массе и 2-9 % в корнях. Изменения содержания этих белков небольшие и проявляются они в основном гс концу вегетации. Изучение скорости обновления фракций труднорастворимых белков показало, что они различаются по интенсивности включения меченого азота, а сами белки обладают самой низкой скоростью обновления, по сравнению со всеми изучаемыми белками (рис.14, габл.4) (Крищенко, Ушакова, 1988).
Таблица 4
Продолжительность первой и второй волн включения азота некорневых подкормок в труднорастворимые" белки пшеницы, в часах (Е П." Крищенко, Т.Ф. Ушакова//Известия ТСХА.-1988.-Вып. 6)
Части растений
Труднорастворимые белки в целом
1*
2*
В том числе
первая фракция: вторая фракция 1 : 2 : 1 : 2
Зерно
Надземная вегетативная масса Корни
2 45 3
7 65 4
17 55 8
55 7 >100
>90 9 60 75 15 35
1* - первая волна; 2* - вторая волна
Продолжительность первой волны изменения интенсивности обновления 1- й фракции труднораетворимых белков в надземной вегетативной массе больше, чем в зерне, а в корнях больше, чем в надземной вегетативной массе.
По интенсивности включения азота в 1-ю фракцию труднорастворимых белков надземной вегетативной массы и корней в большом промежутке контролируемого времени азотные удобрения можно расположить в такой последовательности: ЫН^ N0^ ,
Разные. форШ азотных удобрений при их применении в качестве I корневой подкормки не влияют на направленность процессов обмс фракций труднорастворимых белков - количество волн изменения инк сивности их обновления остается тем же, но продолжительность эч волн варьирует.
В. других зерновых культурах, в частности в ячмене и овсе, ре личные белки синтезируются так же с неодинаковой интенсивноса (Крищеико с соавт,, 1975, Кршцэнко, Дащдэндзв, 1978). Вначале фс мирования верна и до начала молочной спелости больше образуется ле корастворимых белков, а,далее увеличивается количество труднорастЕ римых компонентов. При внесении полного минерального удобрен количественное соотношение белковых фракций изменяется в сторону г. копленияу главной составляющей части белкового комплекса: у овсб зто среднерастворимые белки, у ячменя - средне- и ,труднорастворимь
Включение азота некорневой подкормки во все фракции белков зе на овса при выращивании на низком питательном фоне тем меньше, ч позже она проведена Ори выращивании на фоне полного минерально питания мера включения азота некорневой подкормки возрастают п смещении ее вплоть - до молочно-восковой спелости зерна из-за бол развитой вегетативной массы (рис. 15, 16).
В первые дни начала формирования зерна, когда интенсивное гидролитических процессов в вегетативной массе большая и идет п рестройка системы от накопления пластических веществ к оттоку, ког начинается интенсивное поступление аминокислот из вегетативной мае в зерно, некорневая подкормка в этот период способствует больше накоплению в зерне небелкового азота, чем если проводить ее в фа молочной спелости.
Особенность включения азота некорневой подкормки во фракц белков в целом отражает характер включения в суммарный белок. Разл чия заключаются в интенсивности включения. Наибольшее количест: азота некорневой подкормки обнаруживается в легко- и среднераствор: мых белках и соответственно меньше в трудно- и нерастворимой их ча тях. В фазу восковой спелости практически прекращается синтез тру, норастворимых и особенно нерастворимых белков.
На фоне основного внесения минеральных удобрений азот некорж вой подкормки больше чем в контроле обнаруживается в трудно- и н< растворимых белках. Происходит это из-за того, что в этих услови:
зерновка вырастает более крупной и более продолжительное время находится в активных фазах развития. Это обеспечивает активный синтез белков.
Содержание пептидов в зерне вобщем отражает процесс затухания биосинтеза белков. Чем позже проведена подкормка, тем меньше остаточное количество пептидов в зерне (рис.17). Содержание небелковых соединений азота является результирующей величиной между новообразованием белков и поступлением небелковых соединений азота в зерновку. Сначала идет интенсивный процесс образования белков, количество небелковых соединений азота мало, причем оно даже уменьшается - то есть они активно используются в синтетических процессах. Затем, по мере завершения активных процессов образования белкового комплекса они все меньше и меньше используются, накапливаясь в зерне до определенных величин.
1 ,
3.2. Влияние условий минерального питания на изменения4 содержания аминокислот в зерне и клейковине злаковых культур.
Качество зерна злаковых культур - его питательная и кормовая ценность зависят от содержания белка в зерне и его аминокислотного состава. Аминокислотный состав индивидуальных белков стабилен, поскольку определяется генетическими факторами. Влияние условий минерального питания на последовательность аминокислот в белковых молекулах (на их индивидуальность) ожидать не приходится. Однако условия выращивания, в том числе минеральное питание, влияют на аминокислотный состав белков растений в целом. Это осуществляется главным образом посредством того, что изменяется соотношение между количеством отдельных индивидуальных белков, которые остаются строго специфичны по своему аминокислотному составу.
Условия минерального питания растений влияют на содержание свободных аминокислот и на аминокислотный состав экстрактивных белков в большей мере, чем на состав неэкстрактивной их части. Изменения количества отдельных индивидуальных белков и определенных групп белков приводят к модификации аминокислотного состава всего белкового комплекса Однако, даже незначительные изменения содержания незаменимых аминокислот заметно влияют на пищевые и кормовые достоинства зерна.
При увеличении насыщенности севооборотов удобрениями в зерне пшени возрастает содержание белка, а в нем глутаминовой кислоты и лролин При этом количество лизина и аргинина снижается (Крищенко с соавт 1972; Конарев, 1973; Крищенко, 1976; 1978; Ыинеев с соавт. , 197 Baudet et al., 1973; Huebner et al., 1974; Guart, 1976; Patly al. ,1976; Halbner, et al, 1980)..
Содержание свободных аминокислот в зерне пшеницы находится тесной связи с условиями выращивания (Крищенко с соавт., 1972). На большим изменениям подвержено содержание аспарагиновой и глутами» вой кислот, а также валина, норлейцина, аланина и пролина (табл. 5] Заметно изменяется содержание фенилаланина и глицина
Ери проведении некорневой подкормки пшеницы мочевиной содерж. ние лизина, аргинина и серина снижается, а триптофана повышаете: Содержание фенилаланина, тирозина, метионина, норлейцина, пролина глутаминовой кислоты в зерне при проведении некорневой подкорм! пшеницы на неудобренном фоне уменьшается, а на удобренном - увелич! вается. Изменение содержания валина, глицина, изолейцина, аланина аспарагиновой кислоты имеет обратную зависимость.
Биологическая ценность пула свободных аминокислот на неудобре! ном фоне выше, чем на удобренном (табл.б). От некорневой подкорм} мочевиной, проведенной в фазу колошения в первом случае она повыше ется (от 85 до 90 % ), а во втором - снижается (от 81 до 71 %).
В зерне ячменя при применении удобрений наблюдается повышен! содержания гистидина, серина и аланина (Крищенко, Дашдэндэв, 1978) В характере изменения содержания других аминокислот в зерне очен много сходного у сортов ячменя Бутане 47, Винер и Алтай 1. Содерже ние пяти свободных аминокислот (аргинин, аспарагиновая и ^-аминомас ляная кислоты, пролин и глицин) при повышении уровня питания увели чивается в зерне сортов Нутанс 47, Винер и Алтай 1 и снижается зерне Ноет. Совпадение характера изменений имеют шесть аминокислот Питательная ценность зерновых культур зависит не только от со держания белка и его сбалансированности по аминокислотам, но и о его переваримости . Истинное использование белка определяется пока зателем биологической ценности, умноженной на показатель перевари мости. Путем правильного применения азотных удобрений можно значи тельно повысить содержание белка в зерне злаковых культур и тем са мым повысить питательную (кормовую) ценность зерна, хотя биологичес
- 25 -
кая ценность белка при этом несколько снижается.
Таблица 5
Влияние некорневой подкормки мочевиной на состав свободных аминокислот зерна пшеницы, % от суммы свободных аминокислот (ЕЕ Крищенко с соавг.//Агрохимия.-1972.-Ы 2)
Аминокислоты : Без удобрений : N90P40K40
и их группы : без подкор. : с подкор. Н: без подкор: с подкор.
Лиз 6,72 5,19 5,28 4,47
Apr 0,89 0,61 1,93 Следы
Гис • 2,45 1,92 Следы Следы
Основные, сумма 10,06 7,72 7,21 4,47
Три 1,74 2,51 0,41 1.3& ■
Фен 6,40 4,86 4,72 6,61
Тир 4,64 2,68 3,50 3,97
Сер 2,36 1,90 4,05 3,30
Мет 3,66 1,78 3,79 4,16
Вал 7,28 13,95 9,12 6,09
Гли 5,00 7,66 9,04 5,17
Лей 16,81 17,00 . 19,30 26,40
Илей 3,88 4,24 6,65 2,94
Нлей 4,94 0,68 0,00 2,00
Ала 8,96 12,60 15,05 8,39
Тре 4,42 4,33 5,38 3,59
Про 6,64 4,02 3,10 9,17
Слабокислые, суша 77,01 78,51 84,34 83,60
Цис Следы 3,04 Следы Следы
Глу 10,11 4,78 2,87 8,38
Асп 2,82 6,01 8,49 3,60
Кислые, сумма 12,93 13,83 11,36 11,98
Анализируя изменения аминокислотного состава на уровне растений было получено, что у пшеницы сорта Ильмчевка по мере вегетации неза-
висимо от условий питания в белках листьев увеличивается количеси простейших аминокислот - валина, аланина, глицина, а также гистадш и уменьшается доля пролина, аспаргиновой кислоты и серина (Лисовал соавт., 1984). Количество аргинина и треонина в белках листьев с фазы кущения до колошения увеличивается,' либо проявляет тенденцию увеличению, а затем заметно уменьшается. Мера проявления указанны изменений по некоторым аминокислотам зависит от условий питания: че выше уровень питания (отсчет от варианта, где изучалось последейс твие 30 т/га навоза), тем меньше в белках двух простейших аминокис лот - валина и глицина и тем больше содержание аминокислот с больше молекулярной массой - пролина и глутаминовой кислоты.
Таблица 6.
Влияние некорневой подкормки на содержание суммы незаменимых аминокислот в г^дролизате и биологическую ценность экстрактивных и неэкстрактивных белков и свободных аминокислот зерна пшеницы (В.Е Крищенко с соавт. //Агрохимия. -1972. -И 2)
: Без удобрений : Н90Р40К40
Аминокислоты ---------------------------------------
: без подкорм: с подкорм-: без подкор: с по; : ки :кой : мкм :
Свободные
% от общего N 19 19 13 12
биологическая ценность 85,1 89,6 80,5 71,9
Экстрактивных белков
% от общего N 68 68 74 7
биологическая ценность 58,7 58,4 55,0 60,
Неэкстрактивных белков
% от общего N 13 13 13 1;
биологическая ценность 63,5 64,7 66,1 68,*
Биологическая ценность
всего зерна 68,3 70,7 64 68,:
.■Отсчет от варианта, где изучается последействие 30 т навоза, а не абсолютного контроля ведется по той причине, что имеет место существенная модификация количественных выражений обмена аминокислот у растений, выращенных в условиях недостаточного питания. Данные аминокислотного состава белков растений, выращенных в таких условиях, не по всем компонентам отражают генеральную направленность изменения их содержания по мере улучшения условий питания. Подтверждением сказанному явилось то, что количество лизина, фенилаланина и тирозина в белках листьев пшеницы, выращиваемой без удобрений, по мере вегетации неизменно повышалось, а в растениях, с вариантов, где применялись те или иные удобрения, сначала повышалось, а к фазе молочно-восковой спелости снижалось. Противоположная закономерность отмечена для изменения содержания глутаминовой кислоты: у контрольных растений, выращенных без удобрений, количество ее в белках листьев по мере вегетации заметно уменьшается, а при применении тех или иных удобрений до фазы колошения увеличивается, а затем уменьшается.
фи недостаточном обеспечении растений элементами питания содержание этой аминокислоты в белках листьев во все изучаемые фазы меньше, чем в листьях растений, выращенных с применением удобрений. Последнее относится еще к четырем аминокислотам - аргинину, аланину, глицину и серину.
При изучении влияния условий минерального питания на накопление аминокислот в зерне ячменя получены математические функции по отдельным аминокислотам. Достоверные зависимости по двум годам опытов наблюдались для аспаргиновой и глутаминовой кислот, пролина, лизина и гистидина в отношении влияния на их содержание азотных удобрений. Степень положительного влияния фосфора в разные годы исследований была неодинаковой. Влияние калия неоднозначно: оно было отрицательным в отношении накопления аспарагиновой кислоты и положительным в случае глутаминовой кислоты и пролина, т.е. действие калия проявилось лишь на те аминокислоты, которые занимают ключевое положение в ассимиляции азота.
Из всех исследуемых зерновых культур изменениям аминокислотного состава белкового комплекса под действием минерального питания больше всего подвержена рожь. Анализ аминокислотного состава белкового комплекса зерна ржи показал, что в нем больше всего глутаминовой кислоты (25-29 %), пролина (10-13 %), аспаргиновой кислоты, лейцина
(7-8 % ), валина (6 %). Содержание аргинина, лизина и фенилаланина 4 -5 %, остальных аминокислот по 1-2 %. Между всеми протеиногенными аминокислотами и уровнем азотного питания имеется устойчивая положительная связь (табл. 7). Как и у ячменя, особенно заметно изменялось в ее зерне накопление пролина, аспарагиновой и глутаминовой кислот. Весьма стабильно содержание аминокислот первичного синтеза - алани-на, глицина и серина.
Таблица 7
Уравнения регрессии, описывающие зависимость накопления аминокислот в зерне ржи от условий минерального питания (п - 90) (ЕЕ Крищенко, Т.Ф. Ушакова//Йзвестия ТСХА.-1986.-Вып.5)
Амино- ! ! Я(Р-0,95)! 2
кислота I Уравнение регрессии I ! Я
Асп У - 7,839 + 0.530М - 0.657К + О.ИбК4- 0,71 0,50
Глу У - 19,960 + 5.239Ы • - 0,482И^ 0,73 0,53
Про У - 9,616 + 1,32411 0,74 0,55
Шъ У - 4,704 + 0,228Л 0,72 0,52
Гис У - 2,530 + 0,200И 0,89 0,79
Арг У - 5,270 + 0,356И 0,87 0,76
Фен У - 4,904 + 0,648И - 0,0210ЫР 0,94 0,89
Тир У - 1,638 + 0.169Ы 0,83 0,68
Лей У - 6,987 + 0,653« 0,91 0,84
Илей У - 3,618 + 0,366И 0,91 0,83
Мет У - 0,992 0,162И 0,75 0,56
Вал У - 5,350 + 0, 096И 0,040Ж + 0,044 РК 0,81 0,65
Дне У - 1,364 + 0,174И 0,43 0,19
Ала У - 4,414 + 0,074ЯА 0,57 0,32
Гли У 4,018 + 0,047Н 0,75 0,56
Сер У - 4,532 + 0,062М 0,88 0,77
Тре У - 3,507 + 0,2СШ - 0,181Р + 0,027Р^ 0,85 0,73
Фосфор и калий в отдельности, парные комбинации азота, фосфора и калия не проявили устойчивого достоверного влияния на содержание тех
или иных аминокислот. Лишь в отдельных случаях.отмечено действие их на накопление аспаргиновой кислоты, фенилаланина, валина и треонина. Интенсивность накопления тех или иных аминокислот в зерне ржи неодинаковая вследствие различного накопления фракций белкового комплекса, а также количества белков в зерне.
В высокобелковых сортах пшеницы белки в зерне накапливаются в значительной мере благодаря повышению содержания глутаминовой кислоты, а также (но в меньшей мере) аргинина и метионина При этом доля аспаргиновой кислоты, серина, лейцина и тирозина, как правило сокращается. Увеличение накопления глутаминовой кислоты характерно прежде всего для экстрактивных белков (Крищенко, Ушакова, 1986; Крищенко с соавт., 1987).
В низкобелковых сортах накопление белков происходит преимущественно за счет пролина, лейцина, а также в некоторой степени метионина. Содержание этих аминокислот повышается как в экстрактивных, так и в неэкстрактивных белках. Относительное содержание глутаминовой кислоты и аргинина с увеличением накопления белков уменьшается. Содержание пролина в неэкстрактивных белках высокобелковых сортов пшеницы с увеличением уровня питания азотом уменьшается. В низкобелковых- сортах при этих условиях сокращается доля треонина.
Уровень биосинтеза белков ограничивается прежде всего той аминокислотой, которая находится в первом шниуме (Измайлов, 1986; Singh et al, 1976; Boggess et al, 1978; Elthon et al, 1981). У всех изучаемых сортов пшеницы при нормальной и высокой обеспеченности растений азотом в период формирования и молочной спелости зерновок такой аминокислотой является тирозин. Количество его в свободном состоянии, а так же в экстрактивных и неэкстрактивных белках в эти фазы развития растений всегда было меньшим, чем при выращивании без удобрений. В период от молочной до полной спелости зерна в указанных случаях в качестве лимитирующей аминокислоты выступает треонин. Наряду с этим содержание аспаргиновой кислоты и лейцина в свободном состоянии и в неэкстрактивных белках уменьшается, в экстрактивных -увеличивается. По мере созревания зерна в экстрактивных и неэкстрактивных белках обычно увеличивается содержание глутаминовой кислоты и пролина, и уменьшается доля лизина
Изменьчивость аминокислотного состава зерна меньшая, чем листьев (Лиеовал с соавт. „ 1984). Изучение аминокислотного состава белко-
вого комплекса зерна ржи показало, что в данном случае особого вю мания заслуживают не столько метаболитические пути аминокислот сколько то, что белки, разные по функциональному назначению, имен закономерные изменения в соотношении отдельных аминокислот в ю (рис. 18). Биосинтез множества индивидуальных белков нельзя рассма! ривавать, как независимое явление каждого та них или каждой их труп пы. Его следует интерпретировать как единый процесс, особенном функционирования которого обусловлены более общими законами (Крищен ко, Плешков, 1980; 1981; 1982; Крищенко, 1981).
Аминокислотный состав клейковины является одним из основнь факторов, определяющих ее пищевое достоинство и технологически свойства. От функциональных групп аминокислот зависят пространствен ная упаковка молекул и их готовность к взаимодействию с молекулам других белковых и небелковых веществ. Клейковина представляет собо сложный белковый комплекс, состоящий в основном из двух типов белке: - глиадина и глюгенина, соединенных различного типа связями (дисуль фидными и водородными связями, а также гидрофобным взаимодействием). Ни глшенин, ни гдиадин до отдельности не обладают характерными реологическими свойствами клейковины и только соединение этих фракций ] едином комплексе образует клейковину с ее свойствами (Бакар, 1961, 1975; Кретович, Вакар, 1967; Яковенко с соавт., 1971; Конарев, 1980; Павлов, 1984; С1изкеу, 1960; С1изкеу, Б1т1ег, 1967).
Для клейковины сильной пшеницы характерны прочные межмолекулярные взаимодействия, определяющие ее устойчивость к влиянию внешни? факторов. В ней большее количество, чем у слабой клейковины, Б-5 связей между серосодержащими аминокислотами. Разные аминокислоты являются причиной различных свойств белков клейковины. Глицин, вапин, пролин, лейцин и изолейцин неполярны и определяют гидрофобные свойства Амидные группы глутамина и аспарагина характеризуются высоко* полярностью и образуют относительно устойчивые водородные связи. Количество глутаминовой и аспарагиновой кислот в белках клейковины хотя и небольшое, но они также как лизин, аргинин и гистидин, в большей мере, чем другие аминокислоты, определяют заряд молекул и их ионную силу. Сильные полярные связи образует оксикислота - треонин. (Косоруков, Крищенко, 1981; Крищенко, Косоруков, 1982). Как говорилось выше влияние условий выращивания на аминокислотный состав белков растений реализуется посредством того, что изменяется соотноше-
Фенотипическая реакция пшеницы Мироновская 808 на условия минерального питания (ЕЕ Крищенко, М. JL Косоруков//Агрохимия.-1982.-N 5)
■ Таблица 8
Фенотипическая реакция пшеницы Мироновская 808 на условия минерального питания 1Е Крищенко, М. JL Косоруков//Агрохимия. -1982. -N 5)
Показатели I Пределы I Всего! Диапазон феноти-
I изменений I Iпической реакции,%
■ Таблица 8
Белок, %
всего 10,66-14,48 3,82 36
в том числе клейковины 4,82- 9,38 4,56 95
остальная часть 5,84- 5,10 -0,74 13 Клейковина, %
сырая 18,0-33*0 15,0 83
сухая - ' 6,3-11,5 5,2 83
белок в выделенной клейковине, % 76,5-81,3 4,8 углеводы трудноотделимые от
клейковины, %. в клейковине 20,5-15,8 -4,7 Углеводы трудноотделимые от
клейковины, % в зерне 1,29- 1,82 0,53 41
Крахмал, % 67,5- 55,5 -12,0 18 Аминокислоты гидролизата белка-клейковины, %
пролин 10,16-11,10 0,94 9
глутаминовая кислота 27,19-27,95 0,76 2
лейцин 6,76-6,00 -0,76 11
треонин 3,07-2,48 -0,59 19
валин 4,31-3,86 -0,55 12
метионин 1,31-1,85 -0,54 41
цистеин 2,23-1,70 -0,53 31
аспарагиновая кислота 3,92-3,40 -0,52 13
фенилаланин 3,86-3,38 -0,48 14
изолейцин 3,72-3,25 -0,47 13
глицин 6,12-5,71 -0,41 7
аргинин 2,70-2,32 -0,38 14
гистидин ' 1,75-1,48 -0,27 15
лизин 1,53-1,27 -0,26 17
ние между количеством отдельных индивидуальных белков. Эти изменена относятся к фенотиническим.
Взаимодействию генотипа со средой присущ определенный размах, который называется диапазоном фенотипической реакции. Он генетичесга детермирован и имеет пределы. Фенотипические различия по рассматриваемым признакам неодинаковы. Наибольший размах имеют изменения пс клейковине и признакам, сопряженным с ней ( табх 8 ). Накопление клейковины -в зерне сопровождается существенным изменением растворимости белкового комплекса и соотношения между его составляющими. Между изменениями общего количества белков и клейковины отмечен высокий коэффициент положительной корреляции г - 0,97(У-6,09 + 0,26 X, где У-белок, Х-клейковина).
Эволюционно сложившийся аминокислотный состав белкового комплекса зерна, в том числе его клейковины, в определенной мере следует расматривать как результирующий показатель обмена азотистых вещестг растений, особенно в период последних фаз развития и созревания . Масштабы возможной изменчивости аминокислотного состава так же определены диапазоном фенотипической реакции на факторы внешнего воздействия. С увеличением накопления в зерне клейковины отмечено достоверное изменение соотношения меаду аминокислотами в ее белках, в частности увеличивается количество глутаминовой кислоты, пролина и метионина и уменьшается содержание аспарагиновой кислоты, аргинина, треонина, глицина, валина, лейцина, изолейцина и гистидина (рис.19). Во это уменьшение относительное. В целом вследствие значительного увеличения накопления клейковиных белков (почти.в два раза) содержание в зерне всех определяемых аминокислот увеличивалось. Увеличение шло больше чем на 40 % за счет "глутаминовой кислоты и пролина фи увеличении накопления клейковины на 1% содержание этих аминокислот повышалось на 88 и 37 мг/100 г зерна или на 288 и 121 мг при расчете на увеличение количества клейковины белков на 1%. Преимущественное накопление глутаминовой кислоты и пролина определено тем, что глиа-дин и глютеин, из которых состоят белки клейковины , характеризуются повышенным содержанием этих аминокислот, а увеличение накопления белков в зерне идет за счет названных фракций.
В звеньях метаболизма обмен аспарагиновой кислоты, аргинина, треонина и глицина близко взаимосвязаны. Увеличение количества клейковины в зерне сопровождается некоторым торможением биосинтеза этих
аминокислот (табл.9). Однако вследствии того, что образований клейковины происходит более интенсивно, чем уменьшение относительного содержания аминокислот этой группы , общее содержание их в зерне увеличивается. Аналогичные результаты получаются и по другим незаменимым аминокислотам, имеющим разветвленную цепь углеродных атомов -валин, лейцин, изолейцин и гистидин. Диапазон фенотипической реакции пшеницы по содержанию различных аминокислот в белках клейковины колеблется от 3 до 41 Для большинства аминокислот он находится в интервале 7 - 19 %.
Таблица 9
Изменения содержания аминокислот белков клейковины зерна пшеницы (В. П. Крищенко, и. Л. Косоруков//Агрохимия. -1982. -И 9)
Аминокислота ! В.белках клейковины при увеличении ее : количества на 1%
% I мг/100г зерна
Глу 0,051 376
Про 0,063 158
Гли -0,027 69
Лей -0,050 68
Вал -0,037 43
Асп -0,035 38
Илей -0,031 37
Фен -0,038*. 37
Мет -0,036 34
Тре -0,039 25
Арг -0,025 25
Цис -0,042* 14
Лиз -0,017 13
Гис -0,018 10
* При увеличении белков в клейковине на 1%. Феногипическая реакция пшеницы по изменению содержания белка в
зерне меньшая, чем по изменению количества клейковины, а по аминокислотам в целом меньшая, чем по белку. Условия выращивания, в частности минеральное питание, влияют на аминокислотный состав белкового комплекса клейковины пшеницы. Однако, эти изменения относительно небольшие. Указанное влияние реализуется посредством изменения содержания отдельных индивидуальных белков, специфичных по своему аминокислотному составу. Это в свою очередь предопределяет изменения фракционного и аминокислотного состава белкового комплекса зерна, и клейковины в частности.
4. АГРОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНТЕНСИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО ЗЕРНА ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР
Для достижения устойчивого роста производства и надежного обеспечения страны продуктами питания и сырьем в сельском хозяйстве внедряются интенсивные технологии возделывания зерновых культур. Они обеспечивают увеличение производства высококачественного зерна сильных и ценных сортов пшеницы за счет своевременного и оптимального обеспечения растений всеми жизненно важными факторами.
Интенсивные технологии возделывания зерновых культур базируются на максимальной концентрации и высокоэффективном использовании материально-технических ресурсов, предусматривают ускоренное внедрение научно-технических достижений, четкое соблюдение технологической дисциплины. В принципе интенсивные технологии направлены на полную реализацию потенциальных возможностей растений (Артюшин с соавт., 1988; Крищенко с соавт., 1986; 1987; Милащенко, 1987; Ягодин с соавт. , 1987).
Основой агрохимического обеспечения интенсивных технологий является применение удобрений (Милащенко, 1985; Крылова, 1989; Беляков, 1990; Выблов, Выблова, 1990; Короневский, 1990; Пикуш с соавт., 1989, 1990.). При низком плодородии почвы небольшие дозы удобрений (преэде всего азотных) стимулируют развитие в первую очередь вегетативной массы растений и в меньшей степени урожаи зерна в ущерб накоплению белков (рис. 20). Физиология и биохимия пшеницы таковы, что в подобных условиях содержание белка в зерне даже снижается. В ряду хозяйственно важных показателей масса зерновки и вегетативных органов являются доминантными признаками. При уменьшении или снятии действия лимитирующего фактора (недостаточное питание) из депрессии
первым выходит доминантный признак, поэтому урожай зерна увеличивается, а относительное содержание в нем белков уменьшается. При увеличении сбалансированного питания становится возможным повышение урожайности и опережающее накопление в зерне белков и клейковины.
Но увеличение накопления клейковины - это не простой процесс. В наших опытах отмечено, что чем больше клейковины в зерне, тем больше в ней белка (рис. 21). Другими словами, с увеличением накопления клейковины количество примеси трудноотделяемых от нее углеводов уменьшается, в данном опыте с 20,5 до 15,8 X. Наличие такой закономерности наводит на мысль, что трудноотделяемые от клейковины углеводы - это не просто примесь, а фракция указанных соединений, имеющая собственную функциональную характеристику и особенность изменения содержания. Но в связи с более интенсивным увеличением накопления клейковины, чем уменьшение в ней количества фракций трудноотделяемых углеводов, общее содержание в зерне последних возрастает с 1,3 до 1,8 %.
Из минеральных удобрений для увеличения производства продукции зерновых культур особое значение имеют азотные (Кулаковская, 1990; Рогов, Лобанов, 1990). При дозе азота 90 кг/га и выше повышается не только урожай зерна, но возрастает и накопление в нем белков. Содержащийся в зрелом зерне азот почти полностью (в среднем на 95 %) входит в состав аминокислот. Уменьшение поступления азота приводит к снижению накопления белков и клейковины, а это ухудшает вкусовые и питательные свойства хлебобулочных изделий и качество зерна как ингредиента комбикормов (Крищенко, Гаврилов, 1971; Державин, Крищенко, 1976; Ягодин с соавт., 1987).
Различные формы азотных удобрений, хотя и подвергаются быстрым изменениям, тем не менее оказывают неодинаковое влияние на физиолого -биохимические процессы в растениях. Из всех усвояемых соединений азота в наибольшем количестве в почве находятся нитраты. На синтез азотистых веществ растения быстрее используют аммоний. Избыток нитратного питания легче переносится, чем избыток аммонийного. Нитраты могут накапливаться в тканях растений. При аммонийном питании повышаются восстановительные функции клетки. По интенсивности поступления азота удобрений в растения и по влиянию их на содержание белков в вегетативной массе и зерне формы азотных удобрений располагаются в такой последовательности: > МНА> N0,(Крищенко с соавт. , 1969;
1974; 1976).
Большое значение для использования фенотипических возможностей повышения качества урожая зерновых культур имеет правильное применение фосфорных удобрений. Фосфор, входя в аденазинтрифосфорную кислоту и нуклеиновые кислоты, непосредственно участвует в синтезе аминокислот, белков и в процессах дыхания; при его недостатке резко нарушается метаболизм растений, замедляются фотосинтетические процессы, наблюдается снижение урожая. Даже повышенное внесение азота при недостатке фосфора не дает желаемого эффекта в получении высокого урожая хорошего качества. Нарушение фосфорного питания ограничивает усвоение азота удобрений и почвы. Положительное действие фосфора, особенно при высоком уровне обеспеченности в значительной мере зависит от условий обеспечения другими элементами питания, влагой и температурного режима. На качественный состав белков и клейковины , фосфор оказывает большее влияние, чем на их накопление. Достаточный уровень питания фосфором приводит к повышению содержания в зерне глиадина и глютенина, то есть белков, которые входят в клейковину, и которые положительно влияют на хлебопекарные свойства муки и ее силу (Державин, Критенко, 1976; Крищенко, 1976; Крищенко с соавт., 1987).
Низкие дозы калийных удобрений (30 кг д. в на га) слабо влияют на урожай и качество пшеницы. Применение повышенных доз калийных удобрений хотя и несколько повышает урожай зерна, но при этом приводит к снижению его качества (Крищенко, Гаврилов, 1971; Державин, Крищенко, 1976; Крищенко, 1976; Шшшуекас с соавт. , 1981; Крищенко с соавт., 1987; Ягодин с соавт., 1987).
Мера равномерности внесение удобрений сильно влияет на химический состав зерна. Содержание белка и клейковины в зерне пшеницы, собранном с разных участков посева, колеблется в широких пределах вследствие неравномерного распределения удобрений по ширине прохода тукорасбрасывателя (рис.22). Наибольшее количество белка и клейковины накапливается в зерне растений, выросших на участке, расположенном на центральной линии прохода агрегата Изменяются и такие показатели качества как стекловидность, растяжимость клейковины.
Применение интенсивных технологий предполагает внесение высоких доз азотных удобрений . Для предотвращения полегания пшеницы в этих условиях используют ретарданты, в частности - хлорхолинхлорид (ССС; тур), который вызывает увеличения содержания пектиновых веществ за
счет метилированных протопектинов, входящих в состав клеточных стенок и межклеточных опорных элементов, скрепляющих отдельные клетки. Содержание пектиновых веществ в значительной мере предопределяет устойчивость растений к механическим воздействиям и , в частности, к полеганию (Деева с соавт., 1971; Деева, 1980; Нестерец с соавт., 1988; Шиналь, 1990; Лясковский, 1991; Blaim, 1968; Bode, Wild, 1984).
Результаты исследований автора показали, что этот препарат кроме предотвращения полегания повышает устойчивость растений к мучнистой росе.
Предпосевная обработка семян хлорхолинхлоридом повышает зимостойкость и засухоустойчивость растений ( Крищенко, Димитрук, 1969; Гладышева с соавт. , 1983; Крищенко с соавт. , 1969; 1986; Артюшин с соавт., 1986; Пеккер, Коваль,1990).
Хлорхолинхлорид тормозит у зерновых злаков отток азота из вегетативных органов в репродуктивные. В результате содержание азота в надземных вегетативных органах возрастает, а в зерне уменьшается. Повышенной аттрагирующей способностью характеризуются надземные органы обработанных растений и по отношению к корням. Количество азотистых веществ в последних снижается. Указанная особенность действия хлорхолинхлорида нагляднее проявляется на растениях, возделываемых при низком уровне азотного питания (40 мг азота на 1 кг почвы). При высокой обеспеченности этим элементом накопление азота в зерне не уменьшается, а в вегетативной массе увеличивается (Лясковский, 1969; 1977; Крищенко с соавт., 1981; Радцева, Радцев, 1982).
Хлорхолинхлорид при применении на зерновых злаках сначала замедляет скорость обновления белков, затем заметно стимулирует их обмен (рис.23, 24).
Разделение белкового комплекса на растворимую и нерастворимую части (рис.25), затем растворимых белков на легко-, средне- и труднорастворимые группы (Рис.26) и далее легко-, средне- и труднорастворимых групп белков на фракции однозначно показало, что первоначальное торможение обновления белков происходит за счет практически всего белкового комплекса зерна. Исключение составляют лишь трудно-раетворимые белки, причем обе их фракции.
Изменения содержания свободных аминокислот, аминокислотного состава белков вегетативной массы и корней пшеницы, а так же скорое-
ти их обновления можно рассматривать как результат прямого и косвенного влияния ретарданта Хгорхолинхлорид может стимулировать отдельные звенья превращения аминокислот и реутилизироваться через ню (Крищенко, Димитрук, 1969; Крищенко, Груздев, 1973; 1975; Мауг, Bayzer, 1964; Jung, El-Fouly, 1966; Bier, Faust, 1967; Dekhuijzen, Vonk, 1974).
Для компенсации уменьшения оттока азота *из вегетативных органоь в репродуктивные, при совмещении обработки хлорхолинхлоридом с подкормкой азотными удобрениями в фазу кущения дозу удобрений необходимо увеличить на 20 -30 кг/га д.в. (Крищенко, 1986; Крищенко с соавт. , 1986; Шежер с соавт., 1989; Немченко, 1989).
Влияние пестицидов на защищаемое растение изучали на примере действйя гранулированного бутилового эфира 2,4-Д (Перевязко, Абал-дов, 1989). Химический состав и белковость зерна злаковых культур при применении этого гербицида претерпевают изменения (Деева, Маштаков, 1965; Петухова с соавт., 1967; Хрипунова, 1967; Крищенко с соавт. , 1970; 1973; Антонович с соавт., 1971). Изменениям подвержено не только общее содержание белков, но и их состав и биологическая ценность (Словцов с соавт., 1971). Однако все качественные изменения в зерне вторичны, они отражают значительные сдвиги в метаболизме растений .
Образование 2,2-дихлорфенола, гликозида 2,4-Д и комплекса "белок - 2,4-Д" - один из основных путей детоксикации гербицида у злаков (Чкаников, Павлова, 1966; Чкаников с соавт., 1971; Чкаников, Соколов, 1973; Svanson, 1966). Комплекс "белок 2,4-Д" первоначально обнаруживается в легкорастворимых белках вегетативной массы пшеницы и мигрирует по мере роста в труднорастворимые фракции (табл. 10).
Первоначальная реакция всего белкового комплекса пшеницы на применение бутилового эфира 2,4-Д проявляется в резком увеличении скорости обновления белков (Рис.27).
Разделение растворимых белков на группы позволило установить, что основные изменения скорости обновления этой части белков происходят за счет легко- и среднерастворимых компонентов (Рис. 28, 29).
Влияние 2,4-Д на обмен азотистых веществ столь значительно, что содержание всех свободных аминокислот в вегетативной массе и корнях претерпевает значительные изменения в фазы кущения и выхода в трубку (Табл. 11). Растения, обработанные гербицидом, синтезируют белки с
несколько большим содержанием пролина, аланина, аспаргиновой кислоты и пониженным - лизина, лейцина и фенилаланина (Табл. 12).
При изучении влияния вредителей на растения, наибольшее внимание было уделено клопу-черепашке. Повреждение растений перезимовавшими клопами и личинками младших возрастов в периоды от-начала вегетации до начала образования зерновки приводит к потери урожая из-за угнетенного состояния первых. Причем чем раньше растения поражены, тем сильнее тормозится их развитие. Фэрменты, введенные клопом-черепашкой, среди которых особенно активны протеазы, расщепляют клейко-винные белки и разжижают клейковину (Кретович, 1973; Яковенко с со-авт., 1973; Конарев, 1980).
Таблица 10
Содержание 2,4-Д во фракциях белков пшеницы,
мг/кг абсолютно сухой массы (В.Е Крищенко с соавт. //Агрохимия. -1970. -К 5)
Экстрагенты фракций белков
Отбор проб через п дней после обработки раствором 2,4-Д
10
30
Вода
раствор белков после диализа 16 114 75
осадок белков после диализа 163
0,005 Ы фосфатный буфер, рН 7,40 - - 3
0,005 М фосфатный буфер, рН 7,45 - - 4
0,1М карбонатный буфер-КЗ, 1М ЕС1, рН 10,7 - - 13 0,17М КС1+0.02М Ыа^БО^ в 0.16М боратном
буфере, рН 12,3 - 10 14
1 М НаОН 6 24 28
Суша 2,4-Д 185 148 137
Поражение зерновки клопом во время ее налива и до уборки урожая приводит прежде всего к ухудшению качества зерна. Степень влияния
Таблица 11
Содержание свободных аминокислот в вегетативной массе и корнях пшеницы, мг (ап. Крищенко с соавт. //Агрохимия. -1973. -И 3)
Амино- Контроль ! 2,4- Д
кислота Кущение ! Выход в! Колоше-1 трубку !ние ! Ку- ¡Выход в!Колоше-1 щение {трубку 1 ние
26* 1 28 ! 42 ! 52 ¡26(1) 1 28(3)! 42(16)! 52(26)
Вегетативная масса
Лиз 77,4 87,3 180,8 173,0 191,2 178,8 208,4 130,0
Тре 52,7 59,2 99', 4 ; 43,6 75,5 67,2 103,1 54,6
Сер 94,8 110,0 136,0 52,0 124,7 119,2 113,5 71,4
Гли 32,8 31,9 55,7 36,2 43,2 41,4 57,0 40,9
Цис 15,5 16,2 15,5 14,1 0,0 0,0 0,0 0,0
Вал 22,2 26,6 53,9 34,8 43,8 40,2 63,9 28,4
Мет 12,6 14,9 22,5 10,0 23,2 18,5 27,1 7,6
Илей 10,3 14,0 45,5 33,2 30,9 32,3 62,5 31,0
Лей 65,1 94,2 207,8 124,6 143,6 149,2 208,3 120,2
Асп 183,2 262,2 328,7 164,2 283,1 282,0 324,8 252,5
Корни
Лиз 44,6 67,2 42,0 48,0 44,5 72,1 65,5 40,4
Тре 45,2 62,6 54,1 43,5 46,9 61,0 55,4 42,8
Сер 71,7 78,7 85,6 58,8 92,7 93,4 90,1 60,2
Гли 41,8 55,6 63,1 51,0 41,8 56,2 68,4 60,3
Цис 9,5 8,2 6,3 8,1 9,2 0,0 4,3 ■ 4,5
Вал 94,2 69,9 60,1 62,4 96,1 72,5 60,3 62,1
Мет 15,5 12,8 18,4 12,6 16,9 13,0 15,0 11,2
Илей 28,9 34,4 34,1 31,4 29,0 36,0 30,1 21,8
Лей 71,2 83,7 87,1 78,5 65,4 60,2 40,3 68,3
Асп 262,8 306,7 299,5 235,1 266,8 321,5 290,0 260,9
* Дни после посева (в скобках количество дней после обработки)
Таблица 12
Аминокислотный состав гидролизата суммарных белков вегетативной массы пшеницы, % от суммы аминокислот гидролизата. (ЕЕ Крищенко с соавт. //Агрохимия. -1973. -И 3)
Аминокислоты
Контроль
куще- : выход в: колошение : трубку : ние
2,4- Д
куще- : выход в : колошение : трубку : ние
Лиз 6,48 6,84 7,51 5,68 6,10 4,94
Гис 2,95 2,27 2,91 2,96 1,88 1,90
Арг 7,63 6,13 5,95 7,25 6,77 6,41
Тре ■ 5,36 6,43 6,23 5,99 5,24 6,05
Сер 3,88 6,10 6,28 5,70 5,88 6,74
Про 8,55 7,16 6,37 9,59 9,95 8,46
Гли 2,91 4,16 4,44 4,27 3,60 6,24
Ала 8,37 7,54 6,96 9,39 9,37 7,86
Цис Сл. Сл. Сл. Сл. Сл. Сл.
Вал 7,68 6,07 6,07 7,35 5,40 6,03
Мет 2,10 1,51 1,22 1,98 1,82 1,13
Идей 5,66 5,13 4,84 5,74 6,16 4,91
Лей 13,20 11,64 11,05 4,54 7,58 6,45
Тир 5,03 3,32 3,46 4,12 4,69 3,64
Фен 6,95 4,97 5,59 5,40 3,93 5,11
Асп 7,28 9,14 9,00 11,51 11,81 11,59
Глу 5,89 10,92 12,06 8,47 9,76 12,50
клопа - черепашки на качество зерна учитывалась в основном по двум параметрам - по уменьшению общего количества клейковины и по ухудшению качества оставшейся ее части. Исследования этого вопроса мы проводили в трех хозяйствах Первомайского района Николаевской области (табл. 13) (Крищенко с соавт. , 1987).
Качество зерна при его повреждении данным вредителем может ухудшаться как по одкому из названных показателей, так и по обоим сразу. Например, содержание клейковины в зерне пшеницы сорта Эрит-
роспермум 127 при повреждении клопом-черепашкой до 27. ~ уменьшилось на 41, а качество ее не изменилось. У сорта Одесский полукарлик и Днепропетровская 775 при тех же условиях количество клейковины не менялось или практически не менялось, но качество ухудшалось - из второй группы она перешла в третью. Б зерне пшеницы сорта Южная заря значительно ухудшились оба показателя. Причина разной реакции пшеницы на повреждение клопом-черепашкой заключается в данном случае не в сортовых особенностях (хотя и этим фактором пренебрегать нельзя), а в том, в какую фазу спелости повреждены зерновки. Чем раньше (например, в фазу молочной спелости) происходит массовое повреждение, тем заметнее это отражается на содержании клейковины и соответственно, чем спелее зерновка, тем меньше клоп-черепашка влияет на количество клейковины и тем больше - на ее качество. Поражение зерна этим вредителем отражается не только на белковой, но и на углеводистой его части.
Таблица 13
Изменение качества товарного зерна пшеницы, обработанной инсектицидом против клопа-черепашки (В. П. Крищенко с соавт.//Химия в с/х. -1987. -И 9)
Обработано
Не обработано
Сорт
содер- : упругость : содер- : упругость
жание : клейкови- : жание : клейкови-
клей- : ны, усл. : клей- : ны, усл.
ковины,: ед. : ковины,: ед.
%
г
Совхоз Первомайский
Эритроспермум 127 Одесский полукарлик
28,5 86 24,5 88
29,3 70 28,1 105
Колхоз имени Игвченко
Днепропетровская 775
27,5 87 27,5 102
Колхоз "Авангард"
Южная заря
26,8 75 21,3 105
У края поля, вблизи лесополос зерно повреждается намного сильнее, чем, скажем на расстоянии 80 м от него. Подавление клопа-черепашки с помощью инсектицидов неодинаково влияет на формирование качества зерна при разном уровне исходного повреждения. Чем он выше (на краях поля), тем меньше положительный эффект в отношении изменения содержания клейковины и ее качества от применения инсектицидов. Это объясняется тем, что при массовом повреждении зерна аттрагирую-щая силя колоса ослабевает. Зермент, вводимый вредителем в зерновку, расстраивает обмен азотистых веществ. Транслокация соединений азота из вегетативных органов в репродуктивные ослабевает. Ухудшается качество оставшейся части клейковины. Это подтвердилось при изучении влияния обработки посевов пшеницы, пораженных клопом-черепашкой, на качество зерна в совхозе Первомайский и колхозе имени Шевченко Первомайского района (рис. 30, 31, табл. 14).
Прямо пропорциональной зависимости между увеличением поражен-ности зерна клопом-черепашкой и степенью снижения содержания в ней клейковины и ухудшением других показателей его качества не установлено. Интенсивность снижения накопления клейковины в зерне чаще более слабая, чем увеличение пораженности зерна вредителем.
Размер полосы обкашивания посевов сильных и ценных пшениц при производстве продовольственного зерна высокого качества необходимо определять индивидуально для каждого поля. Критерием должны быть результаты предварительной оценки качества зерна в стеблестое с отбором определенного числа проб по линии от края поля к его центру. При этом необходимо учитывать несколько показателей качества зерна, но в первую очередь количество и свойства клейковины.
Решающее значение в получении высококачественного зерна пшеницы имеют поздние подкормки азотными удобрениями (Плешков, 1964; Павлов, 1967; Созинов, 1970; Тулин, Егорова, 1970; Стрельникова, 1971; Мине-ев, 1973; Ремесло с соавт. , 1973; 1975; Крищенко с соавт. , 1975; Пружина, 1975; Синицин с соавт. , 1975; Крищенко, 1976; Рядчиков, 1978; Крищенко, Маркелова, 1985; Ягодин с соавт., 1987; Крылова, 1989; Свисюк, 1989; Беляков, 1990; Выблов, Выблова, 1990 ; Пикуш с соавт. 1988, 1990; Митягин, Волков, 1991). Характер обмена азотистых веществ при формировании и созревании зерна определяет степень использования азота некорневой подкормки на образование аминокислот, пептидов и белков.
Таблица 14
Изменение качества зерна пшеницы (сорт Эритроспермум 127) в зависимости от пораженности клопом-черепашкой и расстояния от края поля при обработке инсектицидом (ЕЕ Крищенко с соавг.//Химия в с/х. -1987. -Ы 9)
Место отбора
Необработано
: Обработано
стекло-
видность, %
упругость : стекло- :упругость клейковины,: видность, : клейковины, усл. ед. : % : усл. ед.
Совхоз " Первомайский"
Край поля 55
80 м от края поля 56
Середина поля ( 200м) 58
100 105 100
60
65
66
98 94 70
Колхоз имени Шевченко
Край поля 60
80 м от края поля 65
Середина поля ( 180м) 65
105 110 110
57 70 77
104 89 89
В целом использование азота некорневой подкормки на биосинтез белков зерна снижается по мере смещения обработки на более поздние фазы развития с 28 до 14 X (Табх15). На удобренном фоне этот показатель выше. Коэффициент использования при смещении некорневой подкормки до периода молочно-восковой спелости возрастает, достигая 48 %. В период восковой спелости использование азота подкормки снижается до 30 что все же в два с лишним раза больше, чем когда удобрения в почву не вносили.
С учетом проведенных исследований и результатов работ ' других авторов в интенсивных технологиях рекомендуется проводить одну некорневую азотную подкормку при содержании азота в листьях:
Таблица 15
Усвоение овсом азота некорневой подкормки мочевиной в зависимости от сроков ее проведения и уровня корневого питания (опыт с /ГМ) (В.Е Крищенко с соавт.//Труды УСХА/Киев, 1975)
: Белок,% : Азот белков зерна, кг/га : Азот некорн.
: на абсол.:--------------------------:: подкорм, в
: сухое : всего : в т. ч. от : белках зерна
: вещество : : некор. подк: X от внесен.
Фон - без удобрений
Без подкормки (кон-
троль) 6,3 24,3 - -
Формирование зерна , 8,1 31,3 8,5 28
Налив' ' 8,5 32,8 7,5 25
Молочная спелость 8,4 32,0 7,4 24
Молочно - восковая
спелость 8,3 32,0 6,4 21
Восковая спелость 8,8 34,0 4,1 14
Фон - • HPK Ca
Без подкормки (кон-
троль) 8,6 61,7 - -
Формирование зерна 9,2 66,6 8,6 29
Налив 9,9 71,0 11,4 38
Молочная спелость 9,6 68,9 13,1 44
Молочно - восковая
спелость 9,3 66,7 13,7 .46
Восковая спелость 9,7 69,6 9,0 30
фаза колошение - начало цветения - около 4,0%; цветение - около 3,5 %; начало формирования зерновки - около 3,0%. Дозу азота при этом устанавливают 30-40 кг/га д. в. При низком содержании азота в листьях пшеницы в период колошения - цветения на полях, предназначенных для получения высококачественного зерна, поздние некорневые азотные под-
Сроки некорневой подкормки
кормки проводят дважды: одну - в колошение, другую - в фазу начала формирования зерновок. Суммарная доза азота в этом случае составляет порядка 60 кг/га д. в. (Крищенко с соавт., 1986; 1987).
Результаты исследований автора этой работы, а также многих ученых нашей страны и зарубежом, применимые к нашим условиям, были интегрированы в единый труд (схема 1), рассмотрены на Коллегии Министерства сельского хозяйства СССР и рекомендованы к широкому использованию в производстве.
Предварительно интенсивная технология в таком своде апробирована в ряде регионов страны и дала положительный результат. Для примера сошлемся на опыт работы автора в хозяйствах Выселковского района Краснодарского края и Первомайского района Николаевской области, которые ранее не получали сильной и практически не заготавливали ценной пшеницы (Табл. 16). Однако, благодаря комплексному внедрению основных : элементов интенсивных технологий возделывания озимой пшеницы в Выселковском районе за три года значительно повысилось производство высококачественного зерна озимой пшеницы. При этом за хорошее качество зерна хозяйствам за три года дополнительно выплачено два миллиона шестьсот две тысячи рублей. В Первомайском районе впервые за многие годы начали получать сильное и ценное зерно. В 1985 году почти половина заготовляемого зерна была высокого качества. При этом получено восемьсот двадцать тысяч рублей дополнительной прибыли (Крищенко, 1987; Ягодин с соавт. , 1987).
При выполнении основного комплекса работ интенсивной технологии, обеспечивающих производство- высококачественного проу^&и^етвен-ного зерна, необходимо согласованное участие хозяйств, подразделений Сельхозхимии и Сельхозавиации.
Проведенные исследования и практическая работа показали, что в современных условиях сельскохозяйственного производства только внедрение интенсивных технологии возделывания может обеспечить увеличение производства продовольственного зерна высокого качества.
На основании изучения закономерностей накопления белков в зерне пшеницы под действием минеральных удобрений с учетом физиологических причин и возможностей, определяющих белковость зерна, можно сделать вывод о том, что содержание белка в зерне современных продовольственных сортов пшеницы можно поднять без снижения урожая зерна примерно до 16 X (Павлов, 1967; 1984; Крищенко, 1985).
Таблица 16
Заготовка зерна сильной и ценной пшеницы в Выселковеком районе Краснодарского края и Первомайском районе Николаевской области (тыс. т) (В. П. Крищенко/УЗакупки с/х продуктов. -1987. -М 8)
Год
Выселковекий Первомайский
район район
Сильная: Ценная: Надбавки за Сильная Ценная: Надбавки за
: : качест. зерна : качест. зерна
: : тыс. руб. : тыс. руб.
1982 ; Нет 54,5 413 - - -
1983 5,2 75,8 725 Нет 2,9 22
1984 28,6 99,7 1464 0,7 8,9 86
•1985 - - - 5,2 76,0 712
5. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ БЛИЖНЕГО ИНФРАКРАСНОГО
ОТРАЖЕНИЯ ДЛЯ СКОРОСТНОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА -СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ И ДРУГИХ ОБЪЕКТОВ
Обобщение научных исследований отечественных и зарубежных ученых, включая материалы автора по вопросам биохимии растений, формированию качества урожая и интенсивным технологиям возделывания сельскохозяйственных культур позволило выдвинуть задачу создания новых методов и приборной их реализации для скоростного контроля состава растительных объектов.
Только на основе оперативного аналитического контроля и последующего регулирования технологии производства в современных условиях можно решить задачу получения необходимого количества высококачественного продовольственного и фуражного зерна. Классические методы химического анализа почв не решают проблемы оперативного аналитичес-
- 48 - •
кого контроля. Выполнение огромных объемов аналитических работ с их помощью неосуществимо ввиду их трудоемкости, материалоемкости, длительности по времени и индивидуальности в отношении определяемых показателей.
Нам представлялось, что наиболее перспективным в этом отношении будет переход на использование новых физических методов недеструктивного анализа, не требукящх предварительного разложения анализируемого материала. В итоге, в начале семидесятых годов выбор был сделан в пользу развития в этом направлении спектроскопии в ближней ИК-области, организации и участия в создании соответствующей приборной техники.
Главный упор был сделан не на поставку приборов как таковых, а на создание системы контроля качества продукции в масштабах страны, базирующейся на новых подходах и методических решениях.
Теория ИК- метода базируется на способности атомов и молекул поглотать электромагнитные колебания, а работа ИК- анализаторов основана на измерении интенсивности отражения или поглощения ближнего ИК-излучения. Возникающие при этом спектры поглощения позволяют проводить количественный анализ, так как существует связь между интенсивностью спектральных полос и концентрацией веществ в пробе. Основные полосы поглощения большинства функциональных групп и соединений относятся к так называемой, фундаментальной области ИК- спектра (240 мкм), в то время как ближняя ИК-область (0,8-2мкм) в основном содержит более слабые обертоны основных колебаний. Появление обертонов и составных частот в ближней ИК-области обусловлено переходами молекул и групп атомов с одного энергетического уровня на другой с изменением квантового числа более,чем на единицу (Гербер, 1949; Кесслер, 1964; Kfenezo et al. , 1976; Leibfried L. et al., 1979; Osborne, 1986). Метод ИКС перспективен для полной автоматизации анализа широкого набора биологических материалов без их разрушения и может применяться как в научных, так и в производственных лабораториях (Birth, 1965; Norris, 1964; 1965; 1981; Rosenthal 1972; Williams, 1975).
В 1978 г. в США федеральная служба по оценке качества зерна приняла решение считать ИК- анализаторы официальным инструментом для определения белка в зерне пшеницы. В последние годы этому последовали Канада, Англия и многие другие страны. Метод входит в число стан-
дартных не только при анализе продукции, используемой внутри страны, но и при экспортно-импортных операциях по широкому кругу объектов.
С помощью приборов, работа которых основана на использовании интенсивности отражения ИК-излучения в ближней ИК-области, предварительно отградуированных на определяемые показатели, один аналитик и один лаборант проводят анализ до 200 проб зерна пшеницы или другой продукции на 4-6 показателей за смену (КПБсЬепко, 1984; Вильяме, Крищенко, 1986; Крищенко с соавт., 1986). Для аналогичных определений традиционными методами с учетом пробоподготовки и обработки результатов анализа нужно более 200 рабочих дней одного специалиста. Следует учесть, что приборы можно применять и в полевых условиях. Они не требуют реактивов, а следовательно, исключено загрязнение лабораторий и окружающей среды агрессивными материалами.
В 1985 г. по нашей инициативе организован Международный комитет по ближней ИК-спектроскопии (1СНШ), который в международном плане координирует исследования, ежегодно проводит международные конференции, на которых рассматриваются результаты работ по развитию и новым приложениям метода и дают рекомендации по использованию этого анализа в качестве стандартного по тем или 'иным показателям и объектам.
В нашей стране реальное, внедрение ИК- спектроскопии в широкую аналитическую практику начато в 1985 г. благодаря разработке и освоению производства в Венгрии по межправительственным программам (при участии автора данной работы) специального анализатора качества сельскохозяйственной продукции - "Инфрапид -61", который имеет торговую марку "Лабор-ШМ-ВДНАО". Новый способ, основанный на применении ИК-спектроекопии и реализованный в приборах, дает возможность: наладить контроль химического состава растений в период вегетации с целью регулирования питания; контролировать сроки уборки зерна, размещение его на токах и складах для формирования однородных товарных партий продовольственного зерна с учетом содержания белка и клейковины; наладить контроль и оплату качества фуражного зерна с учетом содержания белка; перейти на дробную оплату за качество зерна - возможно за каждый процент белка или клейковины. Прибор прошел Государственные испытания Госстандартом СССР и включен в число аналитических средств, разрешенных к использованию в нашей стране (Артюшин, Крищенко, 1984; Осипов, Крищенко, 1986; Крищенко с соавт. , 1987; Кпзсйэпко, 1990; Крищенко, Самохвалов 1991).
Учитывая перспективность метода, в 1988 г. при Всесоюзном институте удобрений и агропочвоведения им. Д. Н. Прянишникова создан Научно-методический центр по ИК-спекгроскопии. Ранее организация этих работ осуществлялась автором при Центральном институте агрохимического обслуживания сельского хозяйства Центром по ИКспектроскопии, совместно с зарубежными фирмами, разработана и поставляется кроме прибора "Йнфрапид-61" компьютеризированная американо-советско-индийская система монохроматорного типа, продолжаются исследования по развитию и совершенствованию методов ИК - анализа, проводится обучение пользователей работе на ИК-анализаторах и оказывается им научно-методическая помощь.
За короткие сроки метод и его приборное обеспечение получили распространение в лабораториях сельскохозяйственных институтов, агрохимической службы, птицепрома, свинопрома, комбикормовых заводов.
Для метрологического обеспечения ИК- спектроскопии (схема 2) автором, совместно с рядом исследователей, созданы три Государственных стандартных растительных образца Кроме этого имеется восемь отраслевых стандартных образцов (Крищенко, 1986; Крищенко с соавт., 1986; 1987; Свидетельства, 1986; Кг^всЬепко, 1986; 1987; КгпЕсГюпко, Рогтипа, 1990; Кг^БсЬепко еЬ а1. , 1991).
Высоких метрологических характеристик метод ИКС в ближней области может достичь лишь при стабильной работе ИК - анализатора, оптимальной и идентичной пробоподготовке всех используемых в анализе растительных образцов, правильно выбранных длинах волн, учете матричных эффектов, наличию достаточной коллекции стандартных образцов близких по химическому, текстурному составу и состоянию к анализируемым образцам (Коровин с соавт., 1986). Для этого в научно-методическом центре по ИК - спектроскопии создана база растительных стандартизованных проб по многим сельскохозяйственным культурам, включающая в себя более 10 тысяч единиц хранения.
Научно-методический центр наделен правом официальной поверки приборов в России.
В целом работа строится на основе созданной и постоянно совер-венствующейся "Системы обеспечения качества результатов Ж- анализа продукции" (Схема 3).
В настоящее время метод ИКС используется для регулирования тех-гологических процессов растениеводства и обеспечения правильных вза-
иморасчетов между организациями производящими, перерабатывающими и реализующими сельскохозяйственную продукцию (схема 4), осуществляя при этом:
- анализ качества зерна, семян масличных культур;
- контроль качества кормов при производстве, уборке и в целях составления оптимальных рационов;
- диагностику азотного питания зерновых культур на основе содержания общего азота в вегетативных органах растений;
- анализ на содержание общего азота почвы и фракционного состава гумуса
Для работы на ИК-анализаторах необходима калибровка( Williams, 1975; Stener et al., 1977; Watson et al., 1977; Boling, Zwingelberg, 1979). Суть калибровок заключается в установлении функциональной зависимости между показателями качества образцов, которые определены общепринятыми методами (Крщенко с соавт., 1980) и интенсивностью сигнала оптической плотности, определенной на приборах, и расчете коэффициентов регрессии для соответствующих пйказателей. Для калибровки прибора рекомендуется использовать до 50 образцов с возможно большим диапазоном концентраций определяемых показателей (Крищенко с соавт. , 1980).
Для метрологической характеристики ИК- метода проведены специальные исследования на однородном по сортовому признаку материале, а именно на зерне озимой пшеницы Ыироновская 808, выращенной в многофакторных опытах. Различия между вариантами заключались в условиях азотного, фосфорного и калийного питания. В этих образцах стандартными методами определено содержание сырого белка и влаги. По результатам этих анализов калибровали Ж- приборы. По результатам анализа контрольных образцов на содержание сырого белка и влаги рассчитывалась ошибка анализа. Для названных показателей она не превышала соответственно 6,9 и 7,27. . Это свидетельствует о достаточной точности анализов, выполненых методом измерения интенсивности отражения ИК-излучения. Статистическая обработка результатов анализа показала, что рассматриваемый метод ЖС не имеет систематических ошибок. В качестве критериев достоверности средней разницы применяли t-критерий Стьюдента. В результате оказалось, что как при определении сырого белка, так и при определении влаги фактическая ошибка меньше теори-тической: для белка t фак 1,00< t теор 2,00.
Использование ЙК-излучения дает возможность анализировать растительные образцы с неменьшей точностью, чем принятыми стандартными методами. Для изучения показателей качества урожая с помощью ИКС с единой калибровкой по образцам независимо от зон выращивания, условий питания и сорта, ВНИИ зерна и продуктов его переработки предоставил образцы яровой пшеницы различных сортов по ряду районов страны. Результаты контрольных измерений (табл. 17) показали, что ошибка определения сырого белка и крахмала в размолотом зерне при использовании единой калибровки прибора для образцов разных сортов из разных зон выращивания с различными условиями питания не привышала соответственно 6,5 и 4,2% (относительных). При определении сырого белка I фак 1,48 < Ь теор 2,30, при определении крахмала Ь факт 0,21 < Ъ теор 2,30. При массовых анализах можно ограничиться одной калибровкой прибора для анализа образцов различных сортов данной культуры, выращенных в разных почвенно-климатических зонах и при(различных условиях питания. |
В период массовой уборки зерна пшеницы возникает необходимость в проведении большого количества анализов на содержание клейковины. В настоящие время продолжительность анализа при определении этих показателей составляет более часа (ГОСТ 13586 1 -68). В связи с этим, данный показатель определяют при продаже зерна не в каждой поступающей автомобильной партии, а в среднесуточном образце. Это не позволяет с необходимой точностью формировать потоки поступающего зерна в соответствии с их технологическими достоинствами. Достичь необходимой экспрессности принятыми методами определения клейковины невозможно. Эта задача может быть решена с помощью Ж- спектроскопии (Крищенко с соавт., 1980; Жигулев, Крищенко, 1981; Крищенко с со-авт. , 1986, 1987; КПБсЬепко et а1., 1990).
В размолотом зерне есть все компоненты, определяющие содержание клейковины. От количества этих составляющих зависит спектральная характеристика отраженного излучения. Это позволяет определять клейковину указанным методом. Для определения клейковины в различных типах и сортах пшеницы можно использовать единую калибровку приборов.
Показатели количества и качества клейковины необходимо использовать при определении размера полосы обкашивания посевов сильных и ценных пшениц при производстве продовольственного зерна высокого качества. Внедрение такого подхода позволяет получить дополнительный
резерв увеличения сборов высококачественного зерна с меньшими затратами на подработку его на току.
Таблица 17
Содержание сырого белка и крахмала в муке яровой пшеницы, выращенной в разных почвенно-климатических зонах, определенных стандартными методами и методом ИКС, X (В. П. Крищенко с соавт. //Агрохимия. -1980. -Ы б)
Область : Сорт яровой : ГОСТ : ИКС : Ошибка оп-
выращивания : пшеницы : : ределения, %
Сырой белок
Куйбышевская Еезенчукская 98 17,1 16,1 -6,5
Саратовская Саратовская 29 | • 12,9 12,2 -2,3
м Альбидум 24 15,1 14,4 -4,8
Ленинградская Ленинградка 13,3 13,0 -1,9
«1 Отечественная 14,4 13,6 -5,9
Минская Минская 15,6 16,1 3,4
Целиноградская Еезенчукская 98 13,9 13,4 -3,8
Саратовская Саратовская 29 14,1 14,8 5,2
Крахмал
Куйбышевская Еезенчукская 98 64,0 61,3 -4,2
Саратовская Саратовская 29 66,7 66,8 0,1
«« Альбидум 24 62,7 61,1 -2,5
Ленинградская Ленинградская 64,5 62,3 -3,4
** Отечественная 64,1 63,3 0,3
Минская Минская 62,7 61,6 -1,7
Целиноградская Еезенчукская 98 58,3 58,7 0,6
Саратовская Саратовская 29 60,7 61,2 -0,8
Поэтапный контроль качества продукции при подработке на току (для чего тоже нужны скоростные методы анализа) позволяет, хотя и не всегда, увеличить долю высококлассного товарного зерна.
Для правильного определения клейковины методом ИКС необходимо
учитывать влажность верна. Для исследования этого вопроса были отобраны четыре партии образцов зерна озимой пшеницы разных сортов, поступающих из хозяйств на элеваторы в Выселковском районе Краснодарского края. В первую партию вклюнены пробы зерна с узким интервалом по влажности (13,5-14, ОХ) при широком колебании содержания клейковины (19-36%). Они предназначались для градуировки Ш- анализатора по клейковине. Во вторую партию включены пробы зерна с диапазоном по влажности от 9 до 16%. Эти пробы использовались для градуировки прибора по влажности зерна. В третью партию вошли пробы, предназначенные для контроля градуировки прибора по клейковине и влажности зерна. Для оценки правильности градуировки эти пробы были проанализированы стандартными методами на указанные показатели . В четвертую выборку вошли пробы, отбираемые из партий зерна, поступающих на элеваторы. Цель эксперимента заключалась в том, чтобы дать оценку сравниваемым методам анализа при оценке качества зерна в реальных условиях Производства (табл. 18). Результаты исследований показали, что при определении клейковины в зерне пшеницы методом ИКС необходимо проводить две независимые градуировки прибора - одну по клейковине, а другую - по влажности. Градуировку по клейковине целесообразно проводить при влажности проб близкой к базисной влажности зерна по зонам страны. Если серийно анализируемые пробы отличается по влажности зерна от базисных кондиций (от той влажности, при которой градуировался прибор для определения клейковины), то необходимо использовать уравнение пересчета результатов анализа
Погрешность измерений, обеспечиваемая ИКС, как правило, не выходит за пределы, допускаемые государственными стандартами на методы анализа соответствующих объектов, и удовлетворяет не только производственным, но и научным запросам. Точность анализов, обеспечиваемая ИКС, лимитируется точностью результатов анализа образцов, используемых для калибровки ИК-анализатора (Крищенко с соавт., 1982; КПБсЬепко, 1987).
Определение содержания сырого белка, жира, клетчатки, золы, фосфора и кальция входит в схему оценки питательной ценности кормовых трав. По перечню определяемых показателей ИКС охватывает практически весь так называвемый "зоотехнический" анализ кормов, выполняемый в целях определения их химического сотава, знание которого необходимо при разработке сбалансированных рационов для скота и пти-
цы, рецептуры комбикормов. Химические методы определения этих веществ, несмотря на их усовершенствования, остаются в своей основе длительными, трудоемкими и не обеспечивают оперативности получения результатов, необходимых при организации правильного кормления сельскохозяйственных животных.
Таблица 18
Содержание сырой клейковины в зерне пшеницы различной
влажности, определенное разными методами, (в %) (ЕЕ Крищенко с соавт./3-й сб. науч. тр. по ИКС. -М.: 1986)
Клейковина
Влажность, : Клейковина, определен-
ию
: ная методом ИКС,в пе-: ресчете на зерно с : 13,5% -ной влажностью
ГОСТ
ИКС
28,8 24,9
25.5
27.6 28,0
28.7 28,0
25.6 25,3 26,5
27.5 28,0
27.7
24.8
24.6 29,0 28,8 26,0 27,2 28,0
19,8 22,0
20.5 21,3
32.6
35.1 32,6 22,3
23.2
24,7
23.6
28.7 20,9
22.5 26,7 29,1 22,7
24.6 29,1
24,8
11,8
9,9 9,6 16,0 16,9
16.3 12,6 12,2 12,5 11,8 10,9
15.0 11,2 12,0
12.4 14,3
12.1 12,2 14,1
8,8
28,0 24,9
25.0
28.1 28,8 29,2 27,7
25.0 25,4 26,6
27.6 28,2
26.1 24,9 25,1 28,6
27.7 25,1
28,1
26,8
Указанные виды анализов выполняются в большом количестве при проведении научных исследованиях с кормовыми культурами и выведении новых сортов кормовых растений. В связи с этим совместно с институтом Кормов им. В. Р. Вильямса проводили исследование возможности применения ИКС для оценки качества кормовых трав. Градуировочные и контрольные серии проб формировали из растений, выращенных в одинаковых условиях. В обе серии были включены пробы различных сортов, отобранные из разных опытов, в различных укосах и фазах вегетации трав. Пробы злаковой травосмеси состояли из ежи сборной, костреца безостого, тимофеевки луговой, овсяницы луговой и разнотравья. Доля этих компонентов в разных пробах была неодинаковой. Кроме того, они различались по фазам вегетации, а также укосам. Изучение возможностей использования метода и приборов, о которых идет речь, на таких пробах представляет особый интерес, поскольку корма в большинстве случаев представляет собой смеси. Для градуировки прибора использовали пробы, проанализированные общепринятыми химическими методами. Контрольная серия также состояла из аналогичного типа проб. Коэффициенты корреляциии результатов ИК-спектрометрии с данными, полученными общепринятыми методами, показывают, что различия между средними результатами двух методов несущественны (табл. 19). Сравнением двух сопряженных средних X хим. и X икс была также оценена разность параллельных результатов. Для приближенной оценки можно считать, что Б хим. = Б икс. Полученные результаты указывают на перспективность использования ИКС-метода для анализа кормовых трав.
Однако эксперименты, позволившие сделать такое заключение, проведены на материале, однородном по сортовому признаку, а часто и по месту произростания. В дальнейшем были получены единые градуировочные уравнения при определении сырого белка, клетчатки, жира, крахмала и воды в зерне и вегетативной массе независимо от зоны произрастания, сорта и вида культуры (Крищенко с соавт. , 1980; 1982).
Оперативная информация по обеспеченности растений питательными элементами в период вегетации позволяет с помощью дозированного питания регулировать не только величину урожая, но и его качество. В перид проведения массовых работ по диагностики минерального питания растений потребность в анализах на содержание азота настолько велика, что выполнить их традиционными химическими методами и в короткий срок невозможно. Наиболее перспективным решением в этом отношении
следует считать метод ИКС, который позволяет анализировать вегетативные органы растений различных сельскохозяйственных культур с точностью не меньше, чем метод Кьельдаля, но с производительностью на два порядка больше. Результаты исследований последних лет позволили получить градуировочные уравнения по заранее выбранным длинам волн для определения минеральных элементов (азот, фосфор, кальций и магний) в вегетативной массе растений с помощью ИК- спектроскопии (КПзсЬепко, Гош! па, 1990).
Таблица 19
Оценка результатов определения азота, жира и клетчатки при анализе кормовых трав методом ИКС (В. П. Крищенко с соавт. /Труды ЦЙНАО. -М.: 1980)
Вид пробы : Ь : г : х : Б
Азот общий
Люцерна 0,25 0,88 3,19 0,19
Ежа сборная 1,32 0,87 2,66 0,21
Бобово-злаковая травосмесь 1,32 0,95 2,52 0,17
Злаковая травосмесь 0,77 0,96 2,32 0,24
Сырой жир
Люцерна 1,58 0,84 4,2 0,29
Ежа сборная 0,60 0,72 3,7 0,50
Бобово-злаковая травосмесь 1,55 0,93 4,5 0,67
Злаковая травосмесь 2,25 0,93 3,5 0,35
Сырая клетчатка
Люцерна 1,32 0,88 24,9 1,05
Ежа сборная 2,10 0,86 23,5 1,62
Бобово-злаковая травосмесь 0,10 0,94 21,4 0,61
Злаковая травосмесь 1,63 0,95 25,0 2,05
Примечание. Для всех проб и видов анализа Ъ =2,1
Поскольку азот в растениях находится почти полностью в составе белков (аминокислот), а белок хорошо определяется этим способом, то, зная его содержание и коэффициент пересчета азота на белок, легко определить количество валового азота. Математическое обеспечение ИК-
анализаторов таково, что позволяет выполнить этот пересчет в автоматическом режиме работы прибора (табл. 20) (Крищенко с соавт., 1986; Лакалина с соавт. , 1986).
Таблица 20
Содержание общего азота в вегетативной массе пшеницы, определенные разными методами (О. И. Лакалина с соавт. //3-й сб. науч. тр. по ИКС. -М.: 1986)
Химический : Метод ИК- : Ошибка
метод : спектроскопии : определения
1,11 1,30 0,19
1,03 0,99 - о; 04
2,40' ; 2,28 | • - 0,12
2,25 2,29 0,04
1,90 1,79 -0,11
3,00 2,77 -0,23
2,03 2,14 0,11
1,94 1,88 -0,06
3,76 3,76 0,00
1,85 1,85 0,00
2,57 2,74 0,17
2,21 2,41 0,20
1,30 1,29 -0,01
1,99 1,82 -0,17
4,30 4,36 0,06
1,80 1,93 0,13
Проведены исследования по определению возможности анализа почв с помощью ИК-спектроскопии. Установлено, что ИКС позволяет не только исключить применение в анализе химических реактивов, но отпадает потребность и в специальном тонком измельчении анализируемых проб, необходимом при определении гумуса известными химическими или физическими методами. Достаточным является обычное измельчение до 1 - 2 мм, принятое при проведении массовых агрохимических анализов. Исклю-
чение тонкого измельчения резко сокращает затраты труда и времени на выполнение определений. В то № время погрешность ИК- определения гумуса вполне удовлетворяет требованиям стандартного метода при градуировке приборов по пробам почв того же генетического типа и развитых на тех же почвообразующих породах, что и анализируемые. По производительности метод -ИК-анализа во много раз превосходит общепринятый и наиболее производительный метод Тюрина
Установлено, что использование ИКС перспективно также при определении фракционного состава гумуса- суша фракций гуминовых кислот, сумма фракций фульвокислот, остаток углерода в почве после фракционирования по методу Пономаревой и Плотниковой, содержание отдельных фракций гуминовых кислот (КПБсЬепко, Рот!па, 1990; Крищенко, Самохвалов, 1991).
Б настоящее время получены первые результаты по использованию метода ИК-спектроскопии для анализа проб в виде мезги, пасты, суспензии и эмульсии. Полученные градуировочные уравнения могут быть успешно использованы на заготовительных и перерабатывающих предприятиях, имеющих дело с птице-мясо-молочной продукцией, что позволяет без дополнительного привлечения людей увеличить объемы аналитических работ и значительно улучшить контроль качества продукции.
Для обеспечения широкомасштабного внедрения ИК-спектроскопии в производственные и научные лаборатории разработан ряд програмных комплексов, в часности 1Ш-3, обеспечивающих проведение рутинных анализов на базе имеющегося в них большого набора градуировочных уравнений и спектральной библиотеки данных.
В ближайшие годы для анализов сельскохозяйственной продукции на разных этапах ее производства, переработки, хранении и реализации, метод ИКС станет в большинстве развитых стран преобладающим. Он на 80-90 % вытеснит те методы и приборы, которые используются сейчас. Однако полность их не заменят, поскольку для градуировки ИК- анализаторов необходимо выполнить определенное количество анализов так называемыми классическими методами. Внедрение ИК- анализаторов позволит в последующие 10-15 лег без дополнительного привлечения людских ресурсов в полной мере выполнять необходимое количество анализов для оценки качества производимой продукции, что создает реальные предпосылки для его улучшениия.
0 12 3
Экспозиция ни **Н7Ь сутках
1'ис. 1. Лэысиспнс ско1юстн обновления исицсго Солка ишсипаи но ыс|>с ее со-арсяфинм.
«ущ«,«,; а 1 *МЧ«1Д • Трул«у; « — код омские.
о
--1 1 1 1 РастЬримые Нерастборимш /
//
У, //
г/
/
О 1 2 0 12 3
Эхспшциа м еМ,£ сушках
Рис. 2. Изменение скорости обиоплення растиорн-иых и нерастворимых бед ко о пшсшщи по мере «с созревания, см. рис. !.
* ^еявтция в/1, 4 <ул«.«г
Рис. Я. Изменение СК(Ц»«>СТН 06«011ЛСИИЯ групп растиорн-
мих Осям»« ШИСИПЦЫ 1«| ИерС сс со-арсиаиии.
см. рис. 1.
Экспозиция на 15Н7 6 сутках
Рис. 4 Влияние предварительного голодлипя ил ско-I »ос г и обжшлсшш Г>слм1н ьсгст.ппнтж мисси «лкм зрубкоиоини}.
<4 -- СКЩИК-ТЬ обионлским <И'-ДК«и| у |!3<ТСПИ Д. иия<°()>№ N
|КА«М< (<лл(1Д11(Нм; <>— «Лношкмн»: йрх <<>ичии\ усдониы*
ННГЛНН* (к<Л1Г1>ОЛь).
Рис. 5.Содержание сырого белг;а в вегетативной массе при различной обеспеченности растений ¿готон.
1—без азотных удобрений <контроль ) ; 2,3,-? и 5 - с инесением (■ООТГ-ЕТСТЕёНШ 4У, 90, 3 35 и 1В0 г г гэот« на р<з .
Ряс 6 Зависимость между изменениями содержания небелкового азота в надземной вегетативной массе (у) и корнях (х) — /, а также надземной вегетативной массе (у> и зерне (х) — II пшеницы.
Рис. 7 Зависимость между изменениями содержания азота ннзкоколекулярноб фракции белковых веществ (пептидов) в надземной вегетативной массе и корнях, а также надземной вегетативной массе и зерне пшеницы. Остальные обозначения см. на рис. £
-6 2-
у'--
IcCZZ
лс
по г 10 г
и м -
т
и/ \
1 . . . ... к. ,
¡36 /г - 14
V0 -
X -
20 / Г -г
to
а . . «
--------Л
12 24 i 2 !
Часы дш
Pat. $ Динамика иклпчсиня азота некорневых подкормок (опыте ,SN) в растворимые (cjeoa) » керасттюрпмыс белки зерна (А), надземной вегетативной массы (Б) и корясД (Л) я-юиой лшеннцы при инзком уровне корневого питания и покоряемых подкормках разными видами азотных удобрении.
« —иодиорикз 3 — NO,: 3 — КН..
131:с $ Динамика включения азота искорисоых подкормок (опыт с ,3М) и легкорастиорнмые белки зерна (/!), надземной вегстатннпои массы {!>) и корне»"« (В) яропон пшеницы при низком урозне корневого питания.
^.чсэм: 1Я те
Рис.10.Динамика нклхэчення азота пс-кориспых подкормок (опит с ,5.\') п срсд-нсрастворлмые белки яровой «шешшы при низком уровне корневого питания.
:<ис .S
6-Ь-
\
ч N
'кГ
я и
20 О
!
I ''*
Гз и и ' г «
'/Ю-1/ -Г«'
Рис а Динамика включения азота некорневых подкормок,Ч^опыт Я N » трудиорастворнмые бёлкн щюгаи пики-
ц"н£ш,=ко,. уровне корневого «т.ПИЯ.
—гтг
Й,
: Л/. * ' ' '
-Ч
Гг
/
__________
~утг ¡г-
Часы
24 I 2
Дни
_
ч п о а
У?СЫ
Дни
Рис.12 Динамика включения азота некорневых подкормок,
% (ошг с «V) в' 1 С)м2 (//) фракции легкорастворимых
белков зерна (.4), надземной вегетативной массы(£) и корней
яровой яшеницы при иизком уровне корневого питания.
! — некорневая подкормка 2 — N0;: 3 — N и
20
1-я фракция у
\ л
¡¡\_iCi~-10
20
•'/Г
ПС п
часы
1
2-Я (ррокция
А
Г\
Гиг 13 Диилмикэ »«якмемия азота некирневы* пожооно.: <опыт с: (4 ) в среднерастворимые ..„.'„',.,: . 1 . • • Г надземной БЕ^тативнои
,,-.,(-• 1Г '< и !В) пропой пшениии при
Г,-: у'-'Оьн-.-' .¿синего питания . Т ■■ Н'_! -орис! "Поли.оримь.а : ~
3 - Ж,-
! Ш
20Т
1-я (ррахциа А
\
-.л
—,-----
го
.г
Я». ■ ■_
2-я фракция
го
..........
Нерастворимые беаки
и 6 1г • гч 1 г V
Часы Дни
Рис 14 Динамика включения азота некорневых подкормок (опыт с "Л) в 1-ю _н 2-ю фракции труднорастворнмых белков зерна (А), надземной вегетативной массы (Б) Я КОрнеЙ <£)./_„«оржвая подкормка^Н,; г-ЫО^З-НН,-
. '—ч» \ - " А \ ...... ;>\; а
Л 1 1
77. К/ |Лп Т*Я 1.1»
Срв'и ш*мры6ой «мкрм
Рис. }.5 13лЛючсн11С азота некорневой нодкормнн мочеошюй во белков зерна оиса о эаписнмостн от срокои сс проведения и корневого Ш1Т2НКЯ (см. рис ¿6 )
фракции у I >ош<>|
-6 5"-
Срока м корне бой авдкормг«
Рис. 16 Включение азота ЛСКО|тС1Ю11 подкорм ки
мичеиннон н белки зерна онса и зависимости ог с (юкон с« проявления и уровня корневого инта-
I — во осяовиого ужоЛре-нмх: 1 — *» Ф««« осиовпого удобрем«« — п''К Са; * — фам 4ирм«|»0п«41мя
_мшнним е*с*>*чи;
й — кккм«« «слчстк.
ТоРш 'им
Срса хаогпбих ПиЗкорлшс
Рис 17"Влк«и«е «скор-пгаиш нчяк<И'««" «нса мо-«•ншмА. иринеленти! " различные ерик« И Я|И. планом уровне корневого питания, яа содержание небелкового азота и азота пептидов в зрелом
зерне.
Рис.18 Корреляциопная зависимость между содержанием отдельных аминокислот в 47 гидролнзатах белков зерна ржи (амнвокнелоты, % в гид-рализате «елка): у, =9,33-1-2.06 гу,ж,= 0.78; ^=2.71+1.30 дг;
гу5х,=0.69; у,=0,50+0,35 ж;
ту,х,=0,56; #1— асяарагино-
вая кислота: —метжшян; уа — лейцин; *а — изолейднн; У1 — тирозин; дга — фенилаланнн
13 is . гв
■ Жни еосяс efyafoaiui
. Рис. 23-' Период полного обновления белков. 1-контроль, . хлорхолинхло-рид.
« 2J 17 Л
Кясокв&ина , —/.
Рис. 13 Изменения содержания валяна, лейцниа, юолейцниа и гистндииа в белках клейковины как функция количества клейковины
Валин (I): г=—0,43, i/=5.079—0,037х Лейцин (II): г——0,63, ¡/=7,652— 0,050аг. Изолсйцин (III): г=—0,49, ц= =4,273—0,031х. Гистлдин (IV); г= =—0,57, £/==2,077—0,018х. Для всех
наблюдений га = 100
s -
й 3
* 16 20 Число .дчеЯ после обработки
РИС. 27
на продолжительность периода полного обновления белков вегетативной массы пшеницы в равные фа^ы вегетации, а- фаза кущения;
фаэа ТРтокования; в- фаза колония» _ контроль:-----вариант с применением 2,4-Д.
s
о
-6 7-
*2С0 1 КО S0
Урожай —""
-
' Клеамбана
/ . /ЛИ?*
____- —-»—_
» t \
m ш хю «м> кг 3,1. ырк на m
Рис. ¡¿ОЗависияосгл урожая зерна и содержания клейковины ибел-■ка (% от показателя в варианте без удобрений) от дозы ЫРК
7Я
k
7/L
Я
* X! . х * X * *х
* * » X * 1 **< »«.»«
< v С V *
Х* X * X * X * .
к * *>х ^Х ^
/5" /9 гз 27 2/ 33
Илей кабина б зерьс, .%
Рис. 11 Изменение содержания бедка в клейковине как функция общего количества клейковины п=100, г-=0^4.¿г»70,664 +0,323*
Рис. 2 Скорость обновления белкового • комплекса вегетативной массы пшеницы при'обработке растений CGC.
а. б, « — соответствен «о фазы кущеявя. трубкввавия ■ кояошеяин; / — к<жт|»оль.
-а-
Рис.22 Влияние неравномерности распределения
минеральных удобрений по ширине захвата тукоразбрасывателя на качество^зерна выращиваемой пшеницы-1— белас;^- стек— ловидность зерна; 3- сырая клейковина после отжима;5— растяжимость клейковины; Ч-КлейНСВЙНя..
Рис.3О Изменение содержания клейковины в зерне пшеницы в связи с разным поражением клопом-черепашкой при различном удалении от края поля и обработкой инсектицидом:!, 2-необр абатанные инсектицидом посевы; 3,4—обработанные; 1,3—собхоз Первомайский«.^, 4—колхоз имени Шевченко;'и—расстояние от края поля.м^ у— содержание клейковины , /..
РИС.-2У Скорость обновления растворимых (I) в нерастворимы* (//) белков вегетативной массы пшеницы прй обработке растений ССС.
<Х5оз«»чения т« ж«, что ша рее Ц]
Рис. 1С Скорость обновления растворимых групп белков вегетативной массы пшеницы при использовании ССС.
Эксгюэвтя на с/т
Рас 28 Скорость обновления растворимых и нерастворимых белков вегетативной • массы пшеницы,обработанной раствором 2.4—Д.а— Фаза кущения;б— Фаза трубкования ;в-^фаза колошения; _ контроль, ---- вариант с применением 2,4—Д.
Pnc-3i Изменение качества зерна пшеницы сорта Зрмтроспе— рум 127 на разном удалении от края поля^оорабо— таннопо инсектицидом: 1— содержание клейковины у, ; 2—упругость клейковины 2, ед.НДК; ¡^расстояние от края полй, м-
-И-
0—1—1—1—г— 8 у А 3" Ж' } г I 1 1 ■ < 1 ■ 1 Лвгхораст&оршыв . <) /У X 1 1 г а !. 11 1-1
- Г 1 ! 1 г 1 1 Средшораствордое / ✓
1 1 1 Труднораотвораше ■>г<
Т*1
схспозищш т сут
Скорость абноЕления .чепсо-.среяне-я труднарастворимых групп белков е гетагиЕной массы пшеницы,сордбитак нс-й раствором 2.4—Д.
а -Фаза кущения;6 -фаза труоюовами
б — фазе* ¡Ьолошешля; _ контроль
---- вариант с применением -£,4—Д.
Схема 1 Технология производства высококачественного зерна озимой пшеницы при интенсивном возделывании».
I
ХОЗЯЙСТВО
СЕЛЬХОЗХИМИЯ'*
1 ,-
- СЕЛЬХОЗАВИАЦИЯ
ДолоееяноЛ период
А $ И 15
'1 83 * x « ь x 3| ;1 ? 5 2 88 "»1 Щ и
в 2 ?! ¡¡Я
я о А Ж т ¡122
« Агротехнические приемы, не названные й этой схеме, общепринятый по зонам страны. Областные и раионкые объединения Сельхозхимия; проектно-нзыскательские станцнн химизации сельского хозяйства, зональные агрохимические лаборатории н их Ли. лчалы: станции защиты раетення: лаборатории диагностик« н прогнозов; пункты еигналиаации н прогнозов! раЯонные (межраЯокные) к хознЯственные (межхозяястаениые! комп. ликеные агрохимические лаборвторнн, .
Схема 2
Система метрологического обеспечения единства измерений
Схема 3
Сис?1'&м<з. еув&сяп&ч&тгя ¿сетуете*¿Х ХХЭэтехтов иифралрас/гаго анализа дродуиции
1 - Органы Госстандарта
2 - СП "Интерагротех" совместно с органа«;/ Госстандарт»
3 - СП "Интерагротех" совместно с предприятиями-изготовителями
4 - Ведомственный метрологический центр, региональна! центр, СП "Ингерагротех"
5 - Лаборатория непосредственно еыполняющ&я анализы
Схема 4 Использование Ж - анализаторов в технологии производства и переработки зерна
:Опреде-: ле;ние :жизне-:споб-; нос ги : сенян :для ха--: рак,"г с ~ : ристики : поср'Р«"-!НЫХ Ка-:честв
-пока- : затели: жизне;: способности : семян :
г Апрохи-я миче— ! екая !оценка :почвы :и дру-! гих :объек-! тое
-гумус ■валовый ап-от -гицро-лнти-чесвап кислотность -обменный Са,
Мц -анализ удобрений
: Диагно-: :Анали
¡стика : ¡зерна ¡питания!:перед
¡при бы ' .
! ращиеа
:нни ра~ I стений ¡с целью ¡его. ре-:гулиро-:вания
V
-азот -заболевание листьев
:уборкой! ¡ДЛЯ оп-! ¡ределе-: : ния : ¡сроков : ¡уоорки 1 :и Фор— ; ;мирова—: е ния од-!
¡народ- !
!ныу. то-!
¡варных : ¡партий !
V
¡-клей-¡ ковина :-белок :-влаж-: мость
¡Анализ ¡зерна ¡на то-¡ках при :подра— !ботке :и перед :прода-: жей
¡Анализ ¡зерна .^.¡на эле' :вато-¡рах при :иране-! НИИ ,
¡пояра-:ботке ■и Фор-¡мирова-Iнии пар: тий
V
¡Конт-¡роль-,|ные ана-9 лизы на ¡муко-■ мольных !пред-1прия—
! тиях
¡Юонт- ¡ ¡роль- 5 „!ные ана-!( ¡ЛИЗЫ при! ¡произ- ; ¡ердстве ¡ ¡продую- ¡ : ции :
V
¡Анализ ¡
1гото- i ; бой :
* ПрОДуК—!
I ции : ¡для ха-! :ракте- я :ристики: ¡ее ка- : ¡чества :
¡-клей- ¡ 1-клей- ! ¡-белок ¡ :-белок 1 :-белок
: ковина¡ ' ! ковина! 1-клей- ! ¡-крах- ¡ 1-крах-
¡-каче- ¡ ¡-каче- ¡ 1 ковина: : мал ¡ ¡ мал
: ство : : ство : :-золь- ¡ ¡-сахара! ¡-сахара
: клей- : 9 клей- : ¡ ность ¡ :-золь- ¡ ¡-золь-
¡ ковины¡ 2 КОВИНЫЕ ¡-влаж- ¡ ¡ ность ¡ ¡ ность
¡-белок; ¡ ¡-белок в ¡ ность ¡ ¡-жир ¡ ¡ -жир
: — влая:- 1 Е-ЭОЛЬ- ! 1-каче- : ;-влаж- : ;-влаж-
I ность : ¡ НОСТЬ 1 •. ство : г ность : : ность
— . ¡-влзж- ! 1 клей— г -----—— :—эне?р —
1 НОСТЬ ! 8 КОВИНЫ! ! гети-
¡ ческая ¡ пита: тель-¡ ность : про: дукта
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проблема повышения качества зерна, до настоящего времени остается острой научной и практической задачей. Комплекс биохимических и технологических параметров качества зерна по своей природе очень сложен. Одним из основных положений, определяющих уровень белка в зерне, является обеспеченность растений азотом, фи научно обоснованной обеспеченности посевов этим элементом изменения урожая и белковости зерна не сопряжены обратной связью. В опытах, где рост урожая достигается применением возрастающих доз азотных удобрений при благоприятном режиме питания другими элементами, наблюдается почти параллельное увеличение белковости зерна
Растительный организм является динамической саморегулирующейся системой. Однако эта система поддается регулированию с помощью воздействия на растения внешних факторов. Для достижения повышенного накопления белков в зерне необходимо управлять процессом их обновления т. е. регулировать подвижное динамическое равновесие между распадом и новообразованием белковых веществ на всех стадиях органогенеза растений.
При изучении деятельности целого растительного организма зерно--вых культур показано, что белки вегетативной массы обновляются с большей скоростью, чем других органов, причем в период от всходов до кущения динамическое равновесие между образованием и распадом белков смещено в сторону образования. В последующие фазы вегетации это равновесие в вегетативных органах смещено в сторону большего расщепления белковых веществ, а в зерновке их образования.
Физиология формирования урожая в значительной степени зависит от коррелятивных взаимоотношений вегетативных органов с генеративными. При максимальной реализации особенностей генотипа в зерне накапливается повышенное количество белков, при этом в надземных вегетативных органах и корнях также увеличивается остаточное количество белковых веществ.
Белки зерна, вследствие их биологической специфичности, обладают неодинаковой скоростью обновления. Установлено, что в растениях' происходит волнообразное перераспределение азотистых веществ между органами. Амплитуда волны зависит от общего накопления и раствори-
мости белков. Знание особенностей обновления белков позволяет с помощью регулирования минерального питания эффективно упралять накоплением белков.
.Легкорастворимые белки представляют собой . ферменты, обладающие особой гетерогенностью состава и являются важнейшими факторами метаболизма. Обработка растений меченым азотным удобрением позволила выявить наличие причинно-следственной связи между изменениями содержания легкорастворимых белков и иерархического распределения азотистых веществ как вверх, так и вниз по вертикали изучаемых частей растений.
Синтез легкорастворимых белков происходит во все, в том числе позднии стадии органогенеза Однако, эти белки обладают невысокой скоростью обновления. Особенностью является то, что у них хорошо выражена волнообраэность данного процесса, особенно в зерне и надземной вегетативной массе растений при внесении нитратных удобрений. В ! вегетативной массе растений при применении удобрений наблядаются интенсивные изменения содержания фракции средаерастворимых белков.
Образование труднорастворимых белков представляет собой сложный процесс. Изменения содержания этих белков небольшие и проявляются они в основном к концу вегетации. Количество азота некорневых подкормок , которое включается в разные фракции труднорастворимых белков зависит от формы азотного удобрения, а сами труднорастворимые белки играют неординарную роль в ассимиляции азота некорневых подкормок.
Варьирование соотношения тех или иных фракций под действием азотных удобрений приводит к изменению питательной и кормовой ценности зерна злаковых кульур, которая зависит не только от содержания белка но и его аминокислотного состава.
При увеличении насыщенности севооборотов удобрениями в репродуктивной части зерновых культур возрастает содержание белка, а также его компонентов - глутаминовой кислоты и пролина, а количество лизина и аргинина снижается. Содержание свободных аминокислот в зерне находится еще в более тесной связи с условиями выращивания . Однако биологическая ценность пула свободных аминокислот на неудобренном фоне выше, чем на удобренном. От некорневой подкормки мочевиной, проведенной в фазу колощения биологическая ценность пула свободных аминокислот изменяется по-разному.
Биосинтез множества индивидуальных белков нельзя рассматривать как независимое явление каждого из них. Его следует интерпретировать как единый процесс, особенности функционирования которого обусловлены более общими законами.
Характер участия различных белков в формировании клейковины определяется прежде всего первичной структурой и свойствами их молекул. Соответственно для понимания структурной организации клейковинь и поиска истоков ее основных свойств.весьма важны сведения о структуре и способах межмолекулярного взаимодействия клейковинных белков, конкретную информацию при этом дает аминокислотный состав их белков.
Взаимодействию генотипа со средой присущ определенный размах, называемый диапазоном фенотипической реакции. Он генетически детер-ыирован и имеет пределы. Наибольший размах фенотипические различия имеют по клейковине и признакам сопряженным с ней. Условия выращивания, в частности минеральное питание, незначительно влияют на аминокислотный состав белков клейковины. Указанное влияние реализуется посредством изменения содержания отдельных индивидуальных белков, специфичных по своему составу, что предопределяет изменения фракционного и аминокислотного состава белкового комплекса зерна, и клейковины в частности.
Изучение закономерностей, лежащие в основе повышения содержания и улучшения качества белка в зерне, показало, что в современных условиях земледелия только внедрение интенсивных технологий возделывания зерновых культур, обеспечивает получение высоких урожаев сильных и ценных пшениц хорошего качества за счет своевременного и оптимального обеспечения растений всеми жизненно важными факторами. Основой агрохимического обеспечения интенсивных технологий является применение оптимальных доз удобрений, ретардантов и средств зашиты растений. Из удобрений - определяющая роль принадлежит азотным. Они способствуют накоплению белков и клейковины, которые улучшают вкусовые и питательные свойства хлебобулочных изделий и качество зерна, как ингредиента комбикормов.
Для предотвращения полегания зерновых культур, при использовании высоких доз азота, предполагается обработка растений ретардантом - хлорхолинхлоридом, который повышает содержание пектиновых веществ в тканях, что в значительной мере предопределяет устойчивость растений к полеганию. Однако он тормозит у зерновых злаков отток азота из
ггетативных органов в репродуктивные, поэтому количество азота в вдземных вегетативных органах возрастает, а в зерне уменьшается, эи невысокой обеспеченности этим элементом и применении хлорхолинх-эрида накопление азота в зерне уменьшается, а в вегетативной массе зеличивается. Для компенсации этого действия применение хлорхолинх-эрида совмещают с подкормкой азотными удобрениями в фазу кущения. ж этом дозу удобрений увеличивают на 20 -30 кг/га д. в. Ретардант эжет стимулировать отдельные звенья превращения аминокислот и реу-илизироваться через них.
На полях, имеющих достаточно высокий исходный уровень азота-, пя получения высококачественного верна сильных и ценных сортов птенцы решающее значение имеют поздние подкормки азотными удобрениями.
Для ведения оперативного аналитического контроля за процессом армирования качества зерна и регулирования технологией возделывания эльскохозяйственных культур разработан и внедрен метод ИК-спектрос-опии и его приборное обеспечение.
Теория ИК-метода базируется на способности атомов и молекул оглодать электромагнитные колебания, а работа ИК-аналиэаторов осно-ана на измерении интенсивности отражения или поглощения ближнего ИК излучения от анализируемого материала. Возникающие при этом епект-ы поглощения позволяют проводить количественный анализ, так как су-.ествует связь медцу интенсивностью спектральных полос и концентра-ией веществ в пробе.
Указанный метод используется для проведения анализов с целью беспечения правильных взаиморасчетов меаду организациями производя-уш, перерабатывающими и реализующими сельскохозяйственную продук-ию. С его помощью, осуществляют контроль качества кормов при проиэ-одстве, уборке и в целях составления оптимальных рационов. Он юпользуется при диагностике азотного питания зерновых культур, поз-,оляя контролировать содержание питательных элементов в вегетативных |рганах растений. В качестве нового применения ИК-епектроскопии мож-ю сослаться на агрохимический анализ почвы и определения фракцион-юго состава гумуса
Для метрологического обеспечения ИК- спектроскопии созданы три 'осударственных стандартных растительных образца (размолотое и гра-[улированное зерно пшеницы, высушенный и размолотый картофель, выеу-геяная и размолотая злаковая травосмесь).
В научно-методическом центре по ИК- спектроскопии создана база растительных стандартизированных проб по многим сельскохозяйственным культурам и параметрам их качества, включающая в себя более 10 тысяч единиц хранения.
Погрешность измерений , обеспечиваемая ИКС, как правило, не выходит за пределы допускаемые государственными стандартами на методы анализа соответствующих объектов, и удовлетворяет не только производственным, но и научным запросам. Точность анализов, обеспечиваемая ИКС, лимитируется точностью результатов анализа образцов, проведенного классическими методами и используемых для калибровки ИК-анализатора
Для обеспечения широкомасштабного внедрения ИК- спектроскопии в производственные и научные лаборатории разработан ряд програмных комплексов, в частности NIR-3, обеспечивающих проведение рутинных анализов на базе большого набора градуировочных уравнений и спектральной библиотеки данных. : •
Таблица N 21
02.03. Т15 Внедрить методы инфракрасной спектроскопии для экспресс определения качества зерна (содержание белка,клпейковины и ее качества, влажность); лаборатории, станции химизации
Шифр и наименование заданий, : Ответственные объемы и этапы их выполнения : за выполнение
• 1986 1987 1988 1989 1990
Т15-1 30 20 20 20 20 Госагропром РСФСР
Т15-1 20 20 15 15 25 Госагропром УССР
Т15-1 5 5 5 5 5 Госагропром КазССР
Т15-1 - 2 2 2 - Госагропром МолдССР
Изложенные результаты работ по ИК-спектроекопии, биохимии растений и интенсивным технологиям возделывания пшеницы, а так же многочисленные данные советских и зарубежных ученых, применимые к нашим
- и -
условиям, автором были интегрированы в единый труд, апробированы в ¡роизводственных условиях в ряде регионов страны и, как говорилось зыше, Коллегией Министерства сельского хозяйства СССР рекомендованы с широкому внедрению в сельском хозяйстве. Они явились составной ¿астью Общесоюзной научно-технической программы 0.51. 02 по разделу 'Агрохимическое обслуживание посевов сильных, ценных и твердых сортов пшеницы в целях получения высококачественного зерна" будучи выделены в два самостоятельных задания: 02.03. Т15 (табл. 21) и D2.05.T15 (табл. 22).
Таблица N 22
02.05. Т15 Внедрить систему агрохимического обслуживания
посевов сильных,ценных и твердых сортов пшеницы в целях получения высококачественного зерна (млн. га)
Шифр и наименование заданий, : Ответственные ! объемы и этапы их выполнения : за выполнение
1986 1987 1988 1989 1990
Т15 5,0 5.0 6,0 8,0 10,0 Госагропром РСФСР
Т15 1.0 2,5 4,0 4,0 4,0 Госагропром УССР
Т15 0,5 1,0 2,0 4,0 5,0 Госагропром КазССР
Т15 - 0,02 0,12 0,12 0,12 Госагропром МолдССР
ВЫВОДЫ
1. Растительный организм является сложнейшей саморегулирующейся в отношении биохимического обмена системой. Одним из проявлений этой системы является подвижное во времени динамическое равновесие между распадом и новообразованием белков. На всем протяжении вегетации и созревании наиболее активно процесс обновления белков происходит в период от всходов до кущения растений.
Формирования урожая и качественные характеристики зерна зависят от меры проявления коррелятивных взаимоотношений и перераспределения
азотистых веществ между вегетативными и генеративными органами .
2. Разработаны методы разделения белков растений на фракции, близкие по физико-химическим свойствам, с помощью буферных растворов, а также дробления этих фракций хромотографией на целлюлозоиони-тах, позволившие получить принципиально новые результаты по биохимии обмена белков и аминокислот.
3. Установлено, что содержание тех или иных аминокислот в ряду множества белков (группы, фракции, подфракции и другие обозначения их деления) имеет закономерное изменение относительно друг друга. Следовательно - каждый индивидуальный белок индивидуален лишь в отношении проявления его воздействия на обмен веществ. Очевидно, образование множества белков это своего рода "генеологическое древо" обмена веществ, в нижней части которого ассимиляция неорганического азота, а на законченных ответвлениях обмена соединений азота отдельные индивидуальные белки. Проявление этой закономерности прослеживается как на уровне органа, так и всего растительного организма.
• 4. Показано, что включение азота некорневых подкормок в белки имеет волнообразный во времени характер. Ш мере вегетации волны ассимиляции азота затухают.
Волнообразность процесса имеет место и в перераспределении азотистых веществ меаду частями растений: корни, надземная вегетативная масса, репродуктивные органы. Амплитуда волны зависит от общего накопления белков в органах растений и их растворимости. Волнообразность всех процессов более четко прослеживается у растений, выращиваемых при более низком уровне корневого питания. Из-за значительной гетерогенности состава волнообразность включения меченого азота в легкорастворимые белки зерна проявляется меньше из-за наложения смещенных амплитуд обмена множества индивидуальных белков.
Среднерастворимые белки обладают меньшей скоростью обновления, но у них хорошо выражена волнообразность данного процесса, особенно в зерне и надземной вегетативной массе растений.
Некорневые подкормки азотными удобрениями значительно повышают скорость обновления труднорастворимых белков, но не влияют на количество волн ассимиляции азота удобрений.
Б. Питательная и кормовая ценность зерна определяются количеством белка и его аминокислотным составом. Минеральное питание изменяя содержание отдельных индивидуальных белков, приводит к незначитель-
- 6-.3 -
ной модификации аминокислотного состава всего белклвого комплекса. Наибольшим изменениям подвержено содержание свободных аминокислот. Биологическая ценность пула свободных аминокислот выше биологической ценности белка ' Внесение основного удобрения и некорневые подкормки неоднозначно влияют на накопление и биологическую ценность пула свободных аминокислот и белка
6. Из зерновых злаковых культур наибольшим изменениям аминокислотного состава подвержен белковый комплекс ржи.
7. С увеличением накопления в зерне клейковины отмечено достоверное изменение соотношения между аминокислотами в ее белках, причем увеличение ее количества идет больше чем на 40% за счет глутами-ной кислоты и пролина
8. Для предотвращения полегания зерновых культур возможно применение ретарданта хлорхолинхлорида, который реутилизируется через отдельные звенья превращения аминокислот. Установлено, что ретардант тормозит отток азотистых веществ из вегетативных в репродуктивные органы пшеницы. В соломе содержание азотистых веществ при йрименении этого регулятора роста чуть больше, а в корнях, как и зерне, меньше чем в тех случаях когда его не применяют. Преодолеть отрицательное воздействие хлорхолинхлорида на качество зерна можно увеличением на 20-30 кг/га дозу азотного удобрения, применяемого в период вегетации растений.
9. фи изучении воздействия на пшеницу бутилового эфира 2,4- Д исследованы особенности его детоксикации через белковые комплексы и миграции этих "конгломератов" посредством потери растворимости, в труднорастворимые компоненты белков.
10. Интенсивные технологии возделывания зерновых культур в своей основе направлены на полную реализацию потенциальных возможностей растений. Разработаны научные основы регулирования процесса формирования качества урожая в пределах фенотипической реакции растений, позволяющие на основе комплексной химизации устойчиво получать высококачественное зерно сильных и ценных сортов пшеницы.
Предложенная технология апробирована в ряде районов страны, Коллегией Министерства сельского хозяйства СССР рекомендована для широкого применения в практике и, в свою очередь, была включена в Общесоюзную научно-техническую программу (0.51.02) для внедрения в народное хозяйство.
- 6411. Основой агрохимического обеспечения интенсивных технологи является как применение основного удобрения, так и азотные подкормо-ки, число, сроки и дозы которых определяются количеством минерального азота в почве общего азота в растениях.
12. Впервые в нашей стране начата разработка недеструктивногс метода скоростного контроля качества сельскохозяйственной продукцм на основе ПК-спектроскопии. Совместно с иностранными партнерами созданы приборы и комплектующая их техника, впоследствии внедренные почти в 1600 лабораториях стран нынешнего СНГ и Прибалтики. Метод обеспечивает исключительно высокую экспрессность и производительность анализа, так как на процесс измерения и получения результате! требуется не более двух минут. Он может применяться как в научных, так и в производственных лабораториях.
Приборы для скоростного анализа качества сельскохозяйственной, продукции, работающие в ближней ИК- области спектра, прошли Государственные испытания и включены в реестр средств, разрешенных к использованию в нашей стране.
13. ИКС позволяет определять качество продукции основных злаковых культур, решая .проблему организации оперативного контроля при производстве и реализации сильного и ценного зерна.
Разработаны градуировочные уравнения по перечню показателей "зоотехнического" анализа кормов, используемые при разработке сбалансированных кормовых рационов для скота и птицы, рецептуры комбикормов.
Метод перспективен для быстрого определения жизнеспособности семян и раннего, до появления внешних признаков, обнаружения заболеваний растений.
Спектры отражения почв в ближней ИК- области дают точную информацию для определения гумуса и его составляющих фракций фульво- и гуминовых кислот.
Применение ИКС перспективно для диагностики минерального питания растений по их химическому составу.
Для расширения возможностей данного способа анализа разработаны методы оценки качества рапса и содержания в нем эруковой кислоты; никотина в махорке; анализа качества удобрений и содержания в них воды.
Метод введен как Государственный стандарт для определения орга-
- ернических веществ в органических удобрениях.
Разработаны Государственные стандартные растительные образцы для контроля качества результатов анализа, выполненных этим способом. Создана библиотека растительных проб и градуировочных данных имеющая более 10 тысяч единиц хранения, что позволяет широко внедрять метод в разных отраслях народного хозяйства.
В целом создана система скоростного контроля качества продукции в сельском хозяйстве и смежных отраслях ИК-метотами анализа. Для обеспечения функционирования этой системы организован Научно-методический центр по ИК-спектроскопии осуществляющий весь комплекс услуг, объединяемых термином маркетинг. В этом центре проводятся исследования по расширению возможностей применения метода; обучение пользователей; стандартизация приборов по мастер-изделию, работающего в едином режиме с изделием в аналогичном центре США, осуществляется ремонт и поверка приборов. j
14. Анализ внедрения методов Ж-спектроскопии, осуществляемого по заданию 02.03. Т15, показал, что фактический результат привысил запланированный в семь раз.
Подвести количественные подсчеты результатов внедрения интенсивных технологий производства высококачественного зерна сильных и ценных сортов пшеницы, выполняемых по заданию 02.05. Т15, сейчас затруднительно в силу объективных причин. Но можно полагать, что запланированный результат достигнут не в полном объеме.
Всего по направлениям исследований издано 265 работ.
Ниже приведены основные публикации по теме диссертации
1. Плешков Б. П., Шгбшелева 3. Ц., Крщенко ЕЕ Фракционный и аминокислотный состав белков зерна ржи в процессе созревания // Известия ТСХА. -1966. -ВЫП. 2. -С. 137-143.
2. Крищенко В. II, Шебшелева 3. Ц., Плешков Б. П. Состав белков зерна ржи на разных фазах созревания в зависимости от условий питания растений // Агрохимия. - 1968. - М 6. - С. 33-39.
3. Крищенко EIL Разделение легкорастворимых белков зерна и возрастная изменчивость ввделеных фракций //Третья конференция физиологов и биохимиков растений Сибири и Дальнего Востока: Тез. докл. на-
- *Б -
уч.конф. - Иркутск, 1868. -С. 107-108.
4. Крищенко В. П. О разделении белкового комплекса зерна ржи на фракции с близкими физико-химическими свойствами // Известия ТСХА. -
1968, -Вып. 6. -С. 223 -229.
5. Крищенко Е П., Дмитрук А. Е Физиологическое и биохимическое действие ретардантов на растения // Агрохимия. -1969.-Ы 5.-С.148-155.
6. Крищенко Е Е , Крищенко Е. Ф. Динамика содержания небелковых соединений азота, белков и их фракционного состава в вегетативной массе овса в зависимости от источников азотного питения//Агрохимия. -
1969.-Ы 6.-С. 10-14.
7. Крищенко Е П., Махдад М , Дмитрук А. П. Влияние хлорхолинхлори-да на содержание белка и его фракционный состав в вегетативных и репродуктивных органах пшеницы //Химия в сельском хозяйстве. -1969.-К 1.-С. 43-45.
8. Крищенко Е П., Дмитрук А. Е Изучение действия ССС на обмен веществ и качество зерна пиеницы//$изиология растений.-1969.-Т. 1, N 2. -С. 347-349.
9. Крищенко ЕЕ , Крищенко Е.Ф. Влияние аммиачных и нитратных азотных удобрений на белковый состав зерна овса//Химия в сельском хозяйстве. -1969. -М 12. -С. 2-4.
10. Крищенко Е Е, Калинин В. А., Махдад Ы., Черняев Е Г. Некоторые особенности обмена белков в пшенице при применении 2,4-Д //Агрохимия. -1970. -К 5. -С. 102-108.
11. Крищенко ЕЕ, Гаврилов Л С. Влияние условий минерального питания на качество зерна озимой пшеницы Шроновекая-808 и зависимость между урожаем и содержанием в нем белка и клейковины //Агрохимия. -1971. -М 11. -С. 80-84.
12. Крищенко Е Е , Базилевич С. Д. , Груздев А Г. Влияние ингибитора нитрификации циангуанина на урожай и качество овса //Вестник сельско хозяйственной науки. -1972. -И 6. -С. 27-32.
13. Крищенко Е Е , Ковач И., Груздев Л.Т. Обмен белков и аминокислот пшеницы при применении 2,4-Д //Агрохимия. -1973.-М 3.-С.113-121.
14. Крищенко Е Е , Груздев Л. Г. Динамика содержания аминокислот и скорость обновления белков пшеницы, обработанной хлорхолинхлоридом //Физиология растений. -1973. -Т. 20. -Ы 6. -С. 1212-1218.
15. Крищенко ЕЕ, Крищенко Е.Ф., Яшонас Л.Ф. Содержание азотистых веществ яри созревании овса в зависимости от источников азотного пи-
- п -
•алия //Агрохимия.-3974.-И 6.-С. 11-23.
16. Груздев Л. Г., Крищенко К П. Обмен азотистых веществ в растени-[X пшеницы, обработанных хлорхолинхлоридом //Физиология растений.-1975 Т. 22. -Вып. 1. -0.181-187.
17. Крищенко К П., Стойчев Д. А., Миляева Т. Ф. Изучение использо-¡ания азота некорневой подкормки при разном уровне корневого питания !а синтез фракций белков зерна овса//Сб. науч. тр/УСХА. Повышение про-1уктивности почв и растений путем агротехники и применения удобре-шй. - 1975. -Вып. 145. -С. 123-127.
18. Крищенко В. П. Аминокислотный состав компонентов белкового сомплекса зерна ржи//Сб. науч. тр. /Растительные белки и их биосинтез.-I: Наука, 1975. -С. 88-92.
19. Крищенко В. Е Влияние условий питания на формирование качества фожая зерновых культур//VIII Международный конгресс по минеральным одобрениям -.Доклады советских участников конгресса.-М. ,1976.-С.29-41.
20. Крищенко Е П. Формирование качества урожая зерновых культур 1ри различных условиях азотного питания//Тр. ин-та/ЦИНАО. Влияние фименения химических средств на качество урожая сельскохозяйственна культур. -М. ,1976. -Вып. 4,4. 1. -С. 28-39.
21. Державин Л. М., Крищенко В. Е Задачи Государственной агрохими-1еской службы по повышению качества урожая//Тр. ин-та/ЦИНАО. Влияние фименения химических средств на качество урожая сельскохозяйственна культур. -М. ,1976. -Вьш. 4, ч. I. -С. 3-15.
22. Крищенко К П., Дашдэндэв Д. Д. Условия питания и химический состав зерна ячменя //Известия АН СССР. Серия биологическая. - 1978. -И 3. -С. 71-78.
23. Крищенко В. П., Агеева В. С., Соколова М. Ф., Горшкова Г. К Методические указания по отбору растений, определению в них азота, фосфора и калия. -М.: ЦИНАО, 1980. - 56с.
24. Крищенко Е Е , Агеева К С. , Седова Е. Е , Синягин Е. И., Горш-■сова Г. И., Соколова М. Ф. Методические указания по определению качества растительной продукции. -М.: ЦИНАО, 1980. -80с.
25. Крищенко Е Е , Елешков К Е фракционный и аминокислотный состав легкорастворимых белков зерна ржи //Известия ТСХА. -1980. -Вып.5. -С. 91-100.
26. Крищенко Е Е , Сазонов Ю. Г., Горшкова Г. И., Веселитская Т. К Определение белка и влаги в вегетационной массе и зерне методом из-
мерения интенсивности отражения инфракрасного излучения //Агрохимия. -1980. 6.-С. 128-133.
27. Крищенко В. Е , Сазонов Ю. Г., Чуйкова X А., Валитова Э. Г., Русакова М. П., Литвинова С. И. Анализ клейковины методом измерения интенсивности отражения инфракрасного излучения. //Агрохимия. -1980. -N 7. -С. 103-107.
28. Кршценко В. Е , 1игулев К. К., Горпинченко Т. Е , Чуйкова Л. А. Определение белка в клейковине и клейковины в размолотом шроте и муке пшеницы методом ближней инфракрасной спектрофотометрии//Гр. ин-та/ ДИНАО. Использование спектрскопии для определения качества зерна и другой сельскохозяйственной продукции, - М.,1980. - С.50-62.
29. Кршценко В. Е , Самохвалов С. Г. , Жигулев К К , Родичева Е. А., Чуйкова Л. А., Горшкова Г. Л Использование ближней инфракрасной спектроскопии для определения показателей качества зерна и вегетативной маесы//Гр. ин-та/ЦИНАО. Использование спектроскопии для определения качества зерна и другой сельскохозяйственной продукции. -М. ,1980.-С. 63-81.
30. Кршценко В. Е , Ллешков К Е фракционный и аминокислотный состав средне-труднорастворимых белков зерна ржи //Известия ТСХА.-1981. - Вып. 2.-С. 101-112.
31. Шюляускае А К., Кршценко В.Е, Тамулис Т.Е. Жигулев К. К. Влияние условий выращивания на качество зерна ячменя //Агрохимия. -1981.-М 11.-С. 72-80.
,32. Кршценко В. Е , Шиляускае А. К., Блиновский И. К Действие хлор-холинхлорида на скорость обновления белков у пшеницы и качество зерна ячменя //Известия ТСХА. -1981. -Вып. 6. -С. 183-188.
33. Жигулев К.К., Крищенко Е Е Анализ клейковины в размолотом зерне и муке пшеницы 70% помола методом измерения интенсивности отражения инфракрасного излучения//Сб. науч. тр/ Производство и использование растительного белка. - Краснодар, 1981.- С. 106-107.
34. Крищенко ЕЕ 0 закономерных изменениях аминокислотного состава сорока семи компонентов белкового комплекса ржи//Сб. науч. тр/ Производство и использование растительного белка.-Краснодар, 1981.-С. 120-121.
35. Косоруков М. Л., Крищенко Е П. Статистически достоверные изменения содержания четырнадцати аминокислот в белках клейкови-ны//Сб. науч. тр/Производство и использование растительного белка. -
Краснодар, 1981.-С. 119-120.
36. Крищенко В. П. Изменение скорости обновления белков у пшеницы, обработанной 2,4-Д. У/Тр. ин-та/ДИНАО. Токсикологический и радиологический контроль состояния почв и растений в процессе химизации сельского хозяйства -М. ,1981. -С. 82-99.
37. Державин Л. М., Крищенко ЕЕ Влияние химических средств, применяемых в сельском хозяйстве на качество урожая//Тр. ин-та/ЦИНАО.
- Оценка качества урожая в системе ВПН0"Союзседьхозхимия". -М., 1981., С. 3-18.
37. Крищенко К Е, Плешков В. П. Компонентный состав и свойства белкового комплекса верна ржи //Известия ТСХА. - 1982. - Вып. 1.
- С. 92-99.
38. Крищенко В.Е , Косоруков ЯЛ. Об изменениях аминокислотного состава и содержания белков клейковины в зерне пшеницы// Агрохимия. -1982. - N 5. - С. 43-50. ,
39. Крищенко Е Е , Самохвалов 0. Г., Горпинчкнко Т. Е , Мартьянова А. И., Худякова ф. К., Жигулев К. К. , Сорочинская О. Ф., Евдокимова Т. Е, Звягинцева А. И., Горшкова Г. И. Использование спектрофотометрии в ближней инфракрасной области для определения показателей качества кормовых трав, зерна злаковых и семян масличных культур//Агрохимия. -1982.-М 6.- С. 112-124.
40. Крищенко Е Е, Боллинг Г. Применение спектроскопии ближнего инфракрасного отражения для определения белка, клейковины и золы в зерне и продуктах его переработки //Агрохимия. -1982. -И 7. - С. 124-129.
41. Крищенко ЕЕ Штоды оценки качества растительной продукции. М.: Колос.-1983, 192с.
42. Крищенко Е Е, Самохвалов С. Г. Анализ качества продукции инфракрасной спектрфотометрии //Сельское хозяйство за рубежом. -1984. -N 4. -С. 61-64.
43. Артюшин А. М., Крищенко Е Е Роль химизации в увеличении производства высококачественного зерна пшеницы//Химия в сельском хозяйстве. - 1984. -Ы 5. -С. 8-13.
44. Крищенко Е Е Перспективы использования инфракрасной спектрофотометрии для оценки качества зерна //Пути увеличения производства и повышения качества сильных и твердых пшениц: Тез. докл. всесоюзного научнотехнического совещания. -йокчетавД984. - С. 79-81.
45. Лисовал А. Е , Олейник Е. М., Крищенко Е Е Влияние удобрений
на азотный обмен, урожайность и качество зерна озимой пшеницы на говочерноземных карбанатных почвах северной лесостепи УССР//Агрс МИЯ. - 1984. -N 6. , С. 39-46.
46. Крищенко В. IL , 'Чуйкова JL А. Качество зерна озимой пшену поврежденного клопом-черепашкой //Зерновое хозяйство. -1984. -N 1С С. 72-73.
46. Krishenko V.P. Research in the use of NIR techniques in USSR with special reference to the determination of wheat glu composition // 11 Congress ISS. International Association for Cer Science and Technology.-Vienna,1984. - p. 110- 118.
47. Krishenko V.P. Change in composition of nitrogen substan in wheat for ddifferent levels of root and non-root feedings nitrogenous fertilixers //Actes proceedings/ Vl-th internatioi colloquim for the optimization of plant nutrition.- Kfontpellii France, 1984. -Vol. 3. -p. 1027-1035.
48. Krisschenko У.P. Change in composition of nitrogen substan* in wheat for differebt levels of root and non-root feedings nitrogenous fertilizers// Vl-th international colloquim for 1 optimization of plant nutrtition. Actes proceedings.- Kfontpellu France, 1984. -Vol, 0.-p. 70.
49. Кришрнко E П. Бэвейше приборы для контроля качества сель« хозяйственной продукции //США - экономика, политика, идеол гия. -1985. -N 2. -С. 105-114.
50. Крищенко Е П. Луч-лаборант //HIP- проблемы и решения. -198Е -N 6. -С. 19-2. -март-апрель.
51. Крищенко Е II, Маркелова Е Е Изменение компонентного соста азотистых веществ у яровой пшеницы при некорневых подкормках// Изв тия ТСХА. -1985. -Вып. 3. -С. 86-91.
52. Крищенко Е Е Факторы повышения качества зерна//3емледел -1985.-Ы 11.-50 с.
53. Крищенко Е Е , Стрелец Е И., Косоруков М. JL Зависимость меж содержанием глутаминовой кислоты и пролина в вегетативной мае-пшеницы и накоплением белка в зерне:. Докл. ВАСХНЙЛ. -1986. - N 1. С. 10-12.
54. Артюшш А.Ы , Крищенко ЕЕ, Лакалина О.И.. Агрохимические oi новы интенсивной технологии производства высококачественного зер] // Химия в сельском хозяйстве.-1986. -N 1.-С. 8-12.
- зг-
55. Осипов А.И , Крищенко ЕЕ В помощь интенсивной технологиии эернопроиэводства //Химия в сельском хозяйстве. -1986. -М 7. -С. 45-47.
56. Крищенко Е П. Применение инфракрасной спектроскопии для контроля качества сельскохозяйственной продукции//2-ой сб. науч. тр. по ИКС /Сельскохозяйственное использование спектроскопии в ближней инфракрасной области. -М , 1986. -С. 4-12.
57. Вильяме Ф. С., Крищенко Е Е ■ Сравнительный анализ содержания белка в пшенице с помощью двух спектрокомпыотеров //2-ой сб. науч. тр. по ИКС/ Сельскохозяйственное использование спектроскопии в ближней инфракрасной области.- М.,1986.- С.84-99.
58. Крищенко Е Е , Ефремцев Е Г., Ефремцев Е Г. "Инфрапид-61" -инфракрасный анализатор качества сельскохозяйственной продукции //3-ий сб. науч. тр. по ИКС/ Применение спектроскопии в ближней инфракрасной области для анализа зерна и других сельскохозяйственных продуктов. - М., 1986. -С. 25-29.
59. Коровин А. И., Крищенко Е Е , Самохвалов С. Г., Заднипряный Ю. Ф. О метрологической характеристике метода инфракрасной спектроскопии в ближней области при анализе продукции растениеводства //3-ий сб. науч. тр. по ИКС/ Применение спектроскопии в ближней инфракрасной области для анализа зерна и других сельскохозяйственных продуктов. -М ,1986. -С. 30-39.
60. Лакалина О. И., Крищенко Е Е , Сазонов Е Г. Использование метода инфракрасной спектроскопии для диагностики азотного питания зерновых культур //3-ий сб. науч. тр. по ИКС/ Применение спектроскопии в ближней инфракрасной области для анализа зерна и других сельскохозяйственных продуктов. - М., 1986. -С. 95-98.
61. Крищенко Е Е , Сазонов Ю. Г. , Лакалина 0. К , Улетова Е Е О зависимости результатов определения клейковины методом инфракрасной спектроскопии от влажности зерна //3-ий сб. науч. тр. по ИКС/ Применение спектроскопии в ближней инфракрасной области для анализа зерна и других сельскохозяйственных продуктов. Ы. ,1986.-С. 103-108.
62. Крищенко Е Е , Ушакова Т. Ф. Аминокислотный состав зерна ячменя, ржи и пшеницы при разных уровнях минерального питания. //Известия ТСХА. -1986. -Вып. 5. -С. 73-79.
63. Крищенко Е Е , Пантелеева А. А. Содержание растворимых и нерастворимых белков у яровой пшеницы и использование растениями азота некорневых подкормок при разных уровнях питания//Известия ТСХА. -
1986. -Был. 6. -С. 60-65.
64. Шафринский Ю. С., Самохвалов С. Г., Сапожников Е А., Горш Г. И., Крищенко ЕЕ , Агеева Е С. Свидетельство на государстве стандартный образец состава зерна пшеницы СБШ1-02 К 3171-85 (СО N 397-87). Новосибирск, 1986.-37 с.
65. Шафринский Ю. С., Самохвалов С. Г., Сапожников Е А., Горш Г. И., Крищенко Е Е , Агеева Е С. Свидетельство на государстве] стандартный образец состава злаковой травосмеси СБМГ - 02 N 317t (СО СЭК N 396-87).- Новосибирск, 1986. -37 с.
66. Шафринский Ю. С., Самохвалов С. Г., Сапожников Е А., Горш-Г. И., Крищенко Е Е , Агеева Е С. Свидетельство на государстве! стандартный образец состава клубней картофеля СБЫК-02 N 3169-85 ( СЭК N 398-87).- Новосибирск, 1986.- 36 с.
67. Крищенко Е Е , Толстоусов Е П., Сазонов Ю. Г., Лакалина О. Чуйкова JL А., Задаипряный Е Ф. Методические указания по использс нио спектроскопии в ближней инфракрасной области для ускоренной л товой диагностики азотного питания зерновых культур.- М. ,1986.-28
69. Крищенко ЕЕ, Ефремцев Н. Г., Ефремцев ЕГ., Чуйкова JL Лакалина О. И., Сазонов Ю. Г., Задаипряный Ю. Ф., Осипов А. Е Мзто, ческие указания по работе на инфракрасном анализаторе "Инфрапид 61".-Ы., 1986.-32 с.
70. Крищенко Е Е , Самохвалов С. Г., Сазонов Ю. Г., Ефремцев Е J Ефремцев К Г., Чуйкова JL А. , Коровин А. iL , Задаипряный Е Ф. Мето; ческие указания по определению качества растительной продукции с i мощью инфракрасной спектроскопии. - И ,1986. -25 с.
71. Крищенко ЕЕ Интенсивная технология возделывания озимой яровой пшеницы. - Ы.: Высшая школа- 1986. -90 с.
72. Крищенко Е Е , Артшин А. iL , Лакалина О. К , Литвак Ей., 4 кин А. Ф., Чугунов А. И., Исаев Е Е , Церлинг Е Е , Флоринский М. t Donos О. Е , Аристархов А. Е Мэтодические указания по получению выс кокачественного зерна сильных сортов озимой пшеницы. -Ы.,1986. -34 с
73. Крищенко Е Е , Лакалина О. И., Ченкин А. Ф., Литвак Е И., Ч гунов А. И., Исаев Е Е Озимая пшеница// Рекомендации по получению в сококачественного зерна при интенсивном возделывании. -М. ,1986.-95
74. Krischenko V. P. Infrared spectroscopy use for the control composition of agrucultural objects//International Near Infrar Diffuse Reflectance Transmi ttance Spectroscopy Conference. Budapes
angary, 1986.-p. 82-88.
.75. Krischenko V. P. Near infrared spectroscopy used' for strolling the composition of agricultural sanples//Int. NIR/NIT inference.- Budapest, Hungary, 1986.- p. 189-195.
76. Крищенко E П., Ушакова Т. Ф. Содержание легко-, средне- и »уднорастворимых белков у яровой пшеницы и использование растениями юта некорневых подкормок // Известия ТСХА.-1987. -Вып.1. - С. 66-72.
77. Кршценко Е Е , Байнаре А. Я , Балоде Г. Ф., Стрелец К Я , Косо-■ков М. JL , Пантелеев А. А. Качество зерна озимой пшеницы в зависи->сти от уровня минерального питания и количества осадков// Известия НА. -1987. -Вып. а -С. 78-86.
78. Крищэнко ЕП. , Захаре нко Е А., Лакалина О. И., Дерюгин М. Е , твак Е И., Нэвиков Е Н. Яровая пшеница// Рекомендации по получению сококачественного зерна при интенсивном возделывании. - М.,1987. -
с. _ / .■■••■
79. Krischenko V. P. Use of Near-Infrared Reflectance ectrophotometry in Investigations in the USSR//In book ear-Infrared Technology in the Agricultural and Food Industries, apter II. Edited by Phil Williams and Karl Norrfs.-nnesota, USA, 1987.- p. 213-222.
80. Крищенко E E , Стрелец R H., Ушакова Т. Ф. Взаимозависимые из-нения аминокислотного состава растворимых и нерастворимых белков ряа озимой пшеницы //Известия ТСХА. - 1987.-Вып. 5.-С. 77-80.
81. Крищенко В Е Скоростные методы контроля качества// Закупки льскохозяйственных продуктов. - 1987. - N 8. - С. 55-59.
82. Крищенко Е Е , Сазонов JQ. Г., Чуйкова JL А., Щульга Е Е » Еф-«щев.ЕГ., Лакалина О. JL Контроль качества зерна озимой пшеницы. Химия в сельском хозяйстве. - 1987. -N 9. -С. 64-68.
83. Ягодин Е А., Крищенко Е Е , Литвак Ш. И. Системный подход к давлению качеством урожая зерновых культур в интенсивном земледе-i //Известия ТСХА. -1987. -Вып. 6. -С. 94-104.
84. Крищенко Е Е , Ефремцев Е Г., Ефремцев Е Г., Сазонов Ю. Г. шенение инфракрасных анализаторов для оценки качества сельскохо-ютвенной продукции //Системы управления и средств автоматизации в «промышленном комплексе: Тез. докл. Всесоюзная научно-техническая [ференция. -Кишинев. -Ч. 2. -М. ,1987. - 190 с.
85. Крищенко Е Е , Пантелеева А. А. Влияние разных форм азотных
удобрений на содержание фракций легкорастворимых белков у яр пшеницы //Известия ТСХА. - Вып. 1. -С. 52-59.
86. Крищенко В. П., Пантелеева А. А. Скорость обновления сре, растворимых белков у яровой пшеницы при использовании разных ( азотных удобрений//Известия ТСХА. - 1988. -Вып. 3. -С. 59- 64.
87. Крищенко В. П., Ушакова Т. Ф. Скорость обновления труднорас: римых белков у яровой пшеницы при использовании разных форм азоч
' удобрений// Известия ТСХА. -1988. -Вып. 6. -С. 84-90.
88. Каменский Е Е., Гордиенко Г. Е , Фомина JL Г.,' Кот А. Б., Kot С. Е., Бекдурдыева й А., Крищенко Е Е , Ахметов Р. Г. Экономичнее эффективность ИК-анализатора //Химия в сельском хозяйстве. -1988. --С. 29-31. ;
89. Крищенко .ЕЕ, Каменский Е Е., Гордиенко Г. И,, Кот А. Кондрашев Е Е. , Фомина JL Г., Бекдурдыева Е А., Виноградова Д. Праздникова Р. Е , Солдатова Е А., Беспалова Е Д., Виговская Е Анализ кормов.метедом инфракрасной спектроскопии в ближней обдаст; 4-ый сб. науч. тр. по йКС/Применение спектроскопии в ближней " инфр; расной области для контроля качества продукции.-М. Д989.-С.-41-i
90. Крищенко Е Е , Каменский Е Е., Гордиенко Г. И., Фомина JL1 Кот А. Е , Кондрашев С. Е., Бекдурдыева Д. А., Ахметов Р. Г., Празднш ва Р. Е , Устинов С. Г., Беспалова Е Д., Виговская Е И. Пробопод! товка к анализу кормов методом ИК-спектроскопии в ближней области 4-ый сб. науч. тр. по МКС/Применение спектроскопии в ближней инфракра ной области для контроля качества продукции.-М., 1989. С. -41-56.
91. Крищенко Е Е , Ефремцев Е Г., Ефремцев Е Г. Сравнение эффе тивности програмных комплексов "ИКС" и спектрокомпъютера "Неот -6250" для опреледения аналитических длин волн к ИК - анализато "Инфрапид-61"//Сб. науч. тр/Применение спектроскопии в ближней инфра расной области для контроля качества продукции. -М. ,1989. С.-41-56.
92. Гуадаев К А., Ефремцев Е Г., Ефремцев й Г, Крищенко Е Е Пр мене ние спектрального анализа в ближней инфракрасной области д. автоматизации аналитических работ. Оптические приборы и товары н; родного потребления //Приложение к журналу оптикомехавдчеекая пром: ленность.- N 3(20).- С. 12-14.
93. Krischenko V.P. .Efremtsev N. G. sKhomitch N. P. Software aidii nir -analyst //Proceedings/ Third international conference on пег infrared spectroscopy - Brussels, 1990.- Vol. 1.-p. 161-163.
- ss -
94. Krischenko V. P. , Efremtsev N. G. , Khomi tch N. P. Applikation of pattern recognition methods to nir-spectra of different soils//Proceedings/ Third international conferens on near infrared spectroscopi. - Brussels, 1990.-Vol 2.-p. 619- 622.
95. Krischenko V. P. Development of united analytikal system for rapid quality control of agricaltural and food prodacts//Proceedings / Third international conference on near infrared spectroscopy. -Brussels, 1990.- Vol 2.- p. 663-667.
96. Krischenco V. P. Fomina l.G. Development of the calibration sanples bank//Proceedings/ Third international conference on infrared spectroscopi. - Brussels,1990. - Vol.2. - p.689-690.
97. Krischenko V. P., Efremtsev V. G., Khomich N.P., Mihejev 0. W. , Oreshln S.E Rapid Infrared Analizer for Grain Production.// 4-th
International conference on Near - Infrared Spectroscopy, -Scolland, 1991. -p. 27.
98. Крищенко E IX , Самохвалов С. Г. , Бовый метод контроля качества сельскохозяйственной продукции // Химизация сельского хозяйства. -1991.- N 11,- С. 65-69.
-
Крищенко, Вадим Петрович
-
доктора биологических наук
-
Минск, 1992
-
ВАК 06.01.04
- Приемы адаптивной технологии возделывания сортов проса в лесостепи Среднего Поволжья
- Биологическое и технологическое обоснование получения высококачественного зерна на юго-западе Центрального региона России
- Реализация потенциала урожайности и качества зерна пивоваренных сортов ярового ячменя при разных технологиях возделывания в условиях Центрального Нечерноземья
- Влияние препарата фуролан на качество зерна озимой пшеницы при созревании и хранении
- Формирование урожайности и зимостойкость сортов озимой пшеницы в зависимости от элементов технологии в условиях лесостепи Среднего Поволжья
