Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Особенности технологии выращивания листовой биомассы амаранта для функционального питания

ВАК РФ 06.01.06, Овощеводство

Автореферат диссертации по теме "Особенности технологии выращивания листовой биомассы амаранта для функционального питания"

На правах рукописи

УДК 631.879.4.

Обанина Светлана Николаевна

003473729

Особенности технологии выращивания листовой биомассы амаранта для функционального питания

Специальность 06.01.06 - овощеводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

18 да ®

Москва - 2009

003473729

Работа выполнена на кафедре генетики, селекции и растениеводства аграрного факультета Российского университета дружбы народов. Полевые и лабораторные исследования проводили на полях и в отделе физиологии и биохимии растений ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур в 2006-2008 годах.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор

лауреат Государственной премии РФ Гинс Мурат Сабирович

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Заслуженный деятель науки РФ,

лауреат Государственной премии РФ Коненков Петр Федорович

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Мамонов Евгений Васильевич

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский институт овощеводства.

Защита диссертации состоится « 9 » июля 2009 года в 10 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 220.019.01 во ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур по адресу: 143080, Московская область, Одинцовский район, п/о Лесной городок, пос. ВНИИССОК.

Факс: (495) 599-22-77 E-mail: vniissok@mail.ru

aspirantnra@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИССОК. Автореферат разослан » тоня 2009 года

Ученый секретарь совета по защите

докторских и кандидатских диссертаций Д 220.019.01

доктор сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Усиливающийся во всем мире интерес к культуре амаранта обусловлен ценным составом биологически активных веществ в листьях, в том числе, соединений с высокой антиоксидантной активностью: бе-тацианинов, биофлавоноидов, аскорбиновой кислоты (Коненков и др. 1997, 1999; Гинс М., 2002). Одними из наиболее распространенных биологически активных веществ в листьях амаранта являются природные растительные фенолы. Они участвуют в основных процессах жизнедеятельности и защитных реакциях растений (Запрометов 1993, 1996). В организме человека полифенолы проявляют широкий спектр биологической активности, а также, обладая иммуномоду-лирующим, капиллярообразующим действием, способны снижать риск многих заболеваний. Благодаря высоким пищевым и лечебным свойствам амарант является перспективным источником растительного сырья для создания разнообразных продуктов функционального назначения на основе листовой биомассы, в том числе биологически активных добавок к пище. При выращивании амаранта для промышленного использования в условиях Нечерноземной зоны остро встает вопрос о повышении урожайности и биологической ценности листовой биомассы.

Амарант относится к растениям сС4- типом фотосинтеза, отличительной особенностью которого является высокая потребность в азоте, благодаря чему он способен формировать большую листовую биомассу. Следующей отличительной особенностью амаранта является замедленный рост наземной части растений на начальном этапе их развития. Период прорастания семян с последующим развитием растений в течение первого месяца вегетации для культуры амарант является критическим.

С целью ускорения роста и развития растений активно используют новые элементы агротехники, например, предпосевную обработку семян природными ростстимулирующими препаратами. Кроме того, появились новые формы органических удобрений, среди которых получаемый аэробной твердофазной ферментацией компост многоцелевого назначения (КМН), характеризующийся вы-

сокой эффективностью действия (Ковалев и др., 2002). Поэтому, важно представлять, как изменяется устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды в связи с фенотипическими изменениями, вызванными условиями роста при использовании новых элементов агротехники, и какими изменениями в росте и метаболизме растений они сопровождаются.

Цель работы. Цель настоящей работы разработка элементов технологии, способствующих получению высокой урожайности листовой биомассы амаранта с повышенным содержанием антиоксидантов. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

¡.Установить влияние предпосевной обработки семян ростстимулирую-щими препаратами на динамику роста и развития растений амаранта в ходе вегетации.

2. Изучить влияние органического удобрения КМН на рост и развитие растений амаранта.

3.Исследовать комплексное воздействие предпосевной обработки семян ростстимулирующими препаратами и КМН на морфометрические показатели и продуктивность листовой биомассы.

4.Выявить особенности накопления сухого вещества, аскорбиновой кислоты, нитратов в листьях разного возраста в зависимости от действия предпосевной обработки семян ростстимулирующими препаратами и КМН.

5.Исследовать особенности образования фенольных соединений в разновозрастных листьях амаранта в зависимости от предпосевной обработки семян ростстимулирующими препаратами.

6.Изучить влияние предпосевной обработки семян ростстимулирующими препаратами и КМН на урожайность семян амаранта.

Научная новизна. Впервые предложены новые элементы технологии выращивания листовой биомассы амаранта сорта Валентина: комплексное применение предпосевной обработки семян ростстимулирующими препаратами (Амир, Амиросел, Альбит) и внесение КМН в почву при посеве. Выявлены особенности влияния ростстимулирующих препаратов и КМН при их раздель-

ном и совместном использовании на динамику роста и развития растений и формирование урожая листовой биомассы амаранта.

Показана возможность повышения содержания антиоксидантов - феноль-ных соединений в результате предпосевной обработки семян и некорневой обработки растений ростстимулирующими препаратами.

Впервые установлено, что листья амаранта разного возраста различаются между собой по фракционному содержанию простых фенолов и бензойных кислот, оксикоричных кислот, флавоноидов, полимерных и конденсированных полифенолов. По мере увеличения возраста листа доля флавоноидов феноль-ного комплекса снижается на фоне возрастания конденсированных и полимерных полифенолов.

Определено, что основными компонентами фенольного комплекса листьев амаранта сорта Валентина являются флавоноиды: главным образом - кверце-тин и его гликозиды. В молодых листьях обнаружен дигидрокверцетин.

Практическая значимость работы. На основе проведенных исследований предложены принципиально новые технологии выращивания растений амаранта. Комплексное применение предпосевной обработки семян ростстимулирующими препаратами и внесение в почву КМН при посеве, позволяющее увеличить листовую массу листьев в 1,5-2 раза, и повысить в них содержание антиоксидантов: биофлавоноидов и аскорбиновой кислоты для создания продуктов функционального назначения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Технология выращивания листовой биомассы с повышенным содержанием антиоксидантов для создания биологически активных добавок к пище.

2. Характер накопления фенольных соединений в листьях амаранта по мере увеличения их возраста.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на отчетных сессиях РУДН и представлены на VII и VIII Международных симпозиумах «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Пущино, 2007; Москва, 2009).

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 1 в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из следующих частей: введение, обзор литературы, описание объектов и методов исследования, результатов и их обсуждения, выводов, библиографического списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на....страницах, содержит... та блиц,....рисунков. Библиографический список использованной литературы включает... .наименований, в том числе... .работ иностранных авторов.

Материал и методы исследований

Объект и материал исследований. Объект исследования - амарант овощного вида Amarantus tricolor L. - сорта Валентина селекции ВНИИССОК, который был включен в Государственный реестр селекционных достижений и допущен к использованию в 2004 году, а в 2007 году на него был получен патент. Материал исследований - листья и семена растений амаранта сорта Валентина.

Предпосевную обработку семян амаранта проводили регуляторами роста путем замачивания семян в течение 12 часов в растворах биопрепаратов: Альбит - (10"5%), Амир (10'3%), и Амиросел (10'3%). При определении фенольных соединений обработку растений указанными препаратами в концентрации 10'5% проводили за неделю до сбора листьев указанными препаратами.

Ростстимулирующий фитопрепарат Амир разработан во ВНИИССОК на основе надземной биомассы растения амарант. В состав фитопрепарата входят основные действующие вещества - бетацианины, оксикоричные кислоты, био-флавоноиды. Амиросел - комплексный ростстимулирующий препарат, созданный на основе фитопрепарата Амир с добавлением микроэлементов. Ростстимулирующий биопрепарат Альбит создан на основе бактерий Bacillus megate-rium и Pseudomonas aureofaciens, содержащий хвойный экстракт, макро- и микроэлементы. Этот препарат производится Институтом биохимии и физиологии микроорганизмов РАН (г. Пущино). Обработанные ростстимулирующими препаратами и подсушенные семена высевали по схеме 60x20 см. КМН вносили в почву непосредственно при посеве семян амаранта, в

КМН вносили в почву непосредственно при посеве семян амаранта, в количестве 50 г/м2. Контролем служили семена, обработанные водой. В опытных вариантах для подкормки растений использовали новое органическое удобрение ком-пост многоцелевого назначения (КМН), полученный аэробной твердофазной ферментацией. 1 кг КМН содержит 18-20 г азота и микроэлементы в необходимом для растений количестве. КМН активирует почвенную микрофлору, в том числе амилолитическую которая мобилизует нерастворимые минеральные формы азота, обеспечивая эффект пролонгированного действия данного удобрения.

Условия и методы исследований. Научные исследования проводили в 2006-2008 годах на полях и в отделе физиологии и биохимии растений ВНИ-ИССОК (Одинцово, Московской области). Деляночные опыты закладывали по ОСТ 46 71-78 (Делянки и схемы посева в селекции, сортоиспытании и первичном семеноводстве овощных культур. Параметры, 1979) на участках, подготовленных по принятой для овощных культур агротехнике. Площадь учетной делянки в открытом грунте составляла 5м2 при четырехкратной повторности. Глубина заделки семян 1,5-2,0 см. Посев семян проводили в третьей декаде мая - первой декаде июня. Полевые опыты проводили с учетом требований ОСТа 46 71-78. Для определения среднестатистических результатов измеряли по 15 растений с каждой учетной делянки.

В течение вегетационного периода вели фенологические наблюдения и биометрические измерения. О динамике роста растений амаранта судили по увеличению линейных размеров: длины стебля и соцветия; массы стебля, листьев и соцветия, а также - количества листьев. Вегетационный период растений амаранта включал следующие фазы развития: всходы, вегетативная фаза, бутонизация, цветение, молочно-восковая спелость, полная спелость, которые различались по продолжительности межфазных периодов в зависимости от условий обработки.

Определение химического состава листьев амаранта проводили в фазу бутонизации, цветения и начала молочно-восковой спелости. Сухое вещество

определяли методом высушивания до постоянной массы. Содержание аскорбиновой кислоты - по методу Сапожниковой (1966). Определение нитратов проводили измерителем нитратов микропроцессорного типа микрон (МИК-РОН-2 рН-метр-ионометр эксперт - 001 с функцией измерения нитратов и нитритов), согласно ГОСТу 50465-93. Сумму фенольных соединений определяли фотометрическим методом с реактивом Фолина-Дениса (при 725нм) по Запро-метову (1971) в экстракте с 96 % этанолом; сумму флавоноидов определяли фотометрическим методом с 10 %-ным А1С1з; сумма простых полифенолов, ок-сибензойных и оксикоричных кислот установлена по общей схеме анализа полифенолов (Колесников и др., 2002). Количественный фотометрический анализ проводили на спектрофотометре СФ-2000 (Россия). В работе использовали спектро-флуориметр Флюорат-02-Панорама (фирма «ЛЮМЭКС», Россия), работающий в режиме двухмерного сканирования спектров флуоресценции и возбуждения флуоресценции.

Статистическая обработка результатов. Математическая и статистическая обработка экспериментальных данных проведена на персональном компьютере с вычислением статистических показателей по Доспехову (1985) с помощью пакета прикладных программ Microsoft Excel.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Для повышения урожайности листовой массы амаранта сорта Валентина важно было разработать новые приемы агротехнологии выращивания амаранта. Исследовали их влияние на динамику роста и развития растений, а также на продолжительность вегетационного периода, в течение которого возможен сбор листа пригодного для использования его при создании биологически активных добавок к пище функционального назначения.

Влияние регуляторов роста и компоста многоцелевого назначения на

продолжительность вегетационного периода амаранта Исследования проводили в течение 2006-2008 годов, которые различались по срокам посева семян амаранта: 2006 - 17 мая, 2007 - 25 мая, 2008 - 3 июня. Метеорологические условия вегетационного периода амаранта в годы

исследований были различны. Продолжительность периода от посева до фазы бутонизации составила 43-47 суток в благоприятном для вегетации растений 2006 году, и 69-71 сутки в 2007-2008 годах. Столь сильное различие по продолжительности вегетативной фазы обусловлено июньской засухой 2007 года, когда семена проросли через месяц после посева, а в 2008 году пониженной температурой с большим количеством осадков, которые резко снизили темпы роста и развития растений. Использование КМН при выращивании растений сократило продолжительность вегетативной фазы до 44-46 суток в 2008 году. Полученные данные свидетельствуют о большой чувствительности растений амаранта на начальном этапе развития к неблагоприятным факторам среды, которые компенсируются КМН.

По сравнению с контрольным вариантом, предпосевная обработка семян амаранта регуляторами роста сократила вегетационный период растений амаранта на 6-10 суток в 2006 году, на 4-5 суток в 2007 году и в 2008 году на 3-4 суток, в зависимости от вида ростстимулирующего препарата. Более короткий вегетационный период в неблагоприятном 2008 году имели посевы амаранта, выращенные на фоне КМН, продолжительность которого была на 12-14 суток меньше чем у контрольных растений.

Использование предпосевной обработки семян ростстимулирующими препаратами совместно с применением КМН позволяет сократить продолжительность вегетационного периода амаранта даже в неблагоприятные по погодным условиям годы и получить листовую биомассу и семена.

Влияние регуляторов роста и компоста многоцелевого назначения на

показатели роста растений амаранта овощного Изучение динамики роста и развития амаранта в процессе вегетации растений проводили в течение трех лет: 1- 2006 год, 2- 2007 год, 3 - 2008 год (табл. 1,2,3). Анализ изменения длины стебля растений амаранта (табл.1) выявил неодинаковую скорость роста стебля в зависимости от фазы развития, температурных условий во время вегетации растений и используемых элементов технологии: предпосевной обработки семян ростстимулирующими препаратами -

Альбит, Амир, Амиросел и применения КМН. При благоприятных погодных условиях 2006 года растения амаранта, семена которых были обработаны рост-стимулирующим препаратом Амиросел, опережали в скорости роста стебля другие варианты на всех этапах вегетации на 14- 23 %.

Таблица 1

Изменение длины стебля растений амаранта овощного сорта Валентина в

основные фазы вегетации, см (2006-2008 годы)

Вариант обработки Бутонизация Цветение Молочно-восковая спелость

Годы

2006 2007 2008 2006 2007 2008 2006 2007 2008

Контроль 39,4 33,6 32,2 80,5 87,3 48,3 90,0 123,5 92,2

Альбит 35,2 32,1 30,2 69,9 82,4 45,7 78,8 120,3 86,7

Амир 35,8 31,5 29,4 80,0 88,0 49,0 90,9 131,9 94,4

Амиросел 40,8 37,3 33,5 90,9 85,0 48,1 93,8 122,2 90,4

Контроль+КМН - - 29,1 - - 80,0 - - 117,3

Альбит+КМН - - 41,0 - - 87,3 - - 120,0

Амир+КМН - - 42,2 - - 94,0 - - 121,4

Амиросел+КМН - - 39,6 - - 85,2 - - 118,2

НСРо.5 = 4,7 4,5 5,7 14,8 4,3 22,7 11,8 8,8 16,4

В 2007-2008 годах, при неблагоприятных условиях вегетации растения,

семена которых были обработаны препаратом Амир, отличались наибольшей высотой стебля по сравнению с контрольными растениями. В 2008 году растения амаранта при всех вариантах обработки, выращенные на фоне КМН, по высоте стебля превосходили контроль без КМН в 1,8 - 1,9 раза. Исследование динамики нарастания массы стебля в ходе вегетации выявило аналогичные особенности, выявленные для изменения высоты стебля у растений амаранта. Так, в 2006 году наибольшая масса стебля была отмечена у растений, семена которых были обработаны препаратом Амиросел (табл.2). В 2007-2008 годах максимальной массой стебля отличались растения контроля варианта без КМН. При выращивании амаранта сорта Валентина всех вариантов обработки ростре-гулирующими препаратами на фоне КМН масса стебля этих растений превышала в 2 раза массу стебля растений, выращенных без КМН (табл. 2). Между

и

высотой стебля и его массой в период вегетации во все годы исследований была выявлена положительная корреляция растения г = +0,93.

Таблица 2

Изменение массы стебля растений амаранта овощного сорта Валентина в

основные фазы вегетации, г (2006-2008годы)

Вариант обработки Бутонизация Цветение Молочно- восковая спелость

Годы

2006 2007 2008 2006 2007 2008 2006 2007 2008

Контроль 3,6 16,4 17,5 8,3 65,5 33,4 25,8 66,0 33,4

Альбит 2,1 13,11 12,0 7,6 53,4 32,0 24,3 58,2 31,1

Амир 4,0 13,2 14,2 9,5 58,9 30,8 26,2 60,7 29,0

Амиросел 4,2 16,3 16,8 9,8 64,9 33,1 27,0 65,1 32,0

Контроль+КМН - - 10,0 - - 21,0 - - 54,2

Альбит+КМН - - 11,2 - - 23,9 - - 58,3

Амир+КМН - - 13,2 - - 29,3 - - 64,2

Амиросел+КМН - - 12,7 - - 27,3 - - 60,4

НСР0.5 = 1,6 3,14 2,8 1,7 9,28 4,8 1,4 5,3 16,3

Наибольшая масса листьев в 2006 году была у растений в варианте с

Амироселом, хотя последующие два года масса листьев контрольных растений превышала все варианты обработки растений, которые были выращены без КМН (табл.3).

Таблица 3

Изменение массы листьев растений амаранта овощного, сорта Валентина в

основные фазы вегетации, г (2006-2008годы)

Вариант обработки Бутонизация Цветение Молочно-восковая спелость

Годы

2006 2007 2008 2006 2007 2008 2006 2007 2008

Контроль 22,1 13,1 14,5 57,7 27,7 22,7 65,7 53,2 21,0

Альбит 19,3 9,2 9,8 49,0 22,8 19,3 53,0 33,3 18,4

Амир 22,0 10,2 11,0 57,0 25,0 18,0 66,1 41,3 17,3

Амиросел 24,0 10,9 11,3 65,2 25,6 22,0 68,0 39,1 20,7

Контроль+КМН - - 9,7 - - 19,0 - - 49,3

Альбит+КМН - - 11,0 - - 21,2 - - 50,6

Амир+КМН - - 14,2 - - 27,3 - - 55,2

Амиросел+КМН - - 13,7 - - 24,2 - - 53,0

НСР0.5 = 3,3 2,8 2,1 11,4 3,5 3,2 11,9 14,4 18,1

Число листьев на растении увеличивалось по мере его роста и развития, однако, в неодинаковой мере. Между числом листьев и массой листьев в онтогенезе отмечена положительная корреляция г = +0,85. У растений амаранта, выращенных на высоком азотном агрофоне КМН из семян обработанных, рост-стимулирующим препаратом Амиросел, наблюдали наибольшую облиствен-ность стебля.

Таблица 4

Изменение длины соцветий растений амаранта овощного сорта Валентина в

основные фазы вегетации, см (2006-2008годы)

Вариант обработки Бутонизация Цветение Молочно-восковая спелость

Годы

2006 2007 2008 2006 2007 2008 2006 2007 2008

Контроль 0,4 0,1 - 11,2 6,5 2,2 20,8 40,5 27,0

Альбит 0,1 2,2 - 10,1 7Д 2,8 19,9 42,7 31,0

Амир од 0,5 - 12,0 7,6 3,2 21,3 51,0 32,0

Амиросел 0,7 6,5 - 12,9 7,56 зд 23,4 43,5 31,9

Конгроль+КМН - - 0,7 - - 8,1 - - 21,8

Альбит+КМН - - 1,2 - - 9,3 - - 22,6

Амир+КМН - - 2,2 - - 13,0 - - 22,6

Амиросел+КМН - - 0,9 - - 9,0 - - 22,2

НСРо.5 = 0,4 5,05 0,71 2,04 0,88 2,4 2,56 7,9 5,1

При выращивании растений в присутствии КМН максимальную величину массы листьев выявили у растений, семена которых были обработаны ростсти-мулирующим препаратом Амир. В неблагоприятный по погодным условиям 2008 год обнаружено существенное влияние КМН на рост и развитие растений амаранта. При этом эффект от предпосевной обработки семян ростстимули-рующими препаратами проявился на развитии растений только на фоне КМН. Активный рост растения в высоту и быстрое нарастание листовой массы в фазу цветения обеспечили эффективный рост соцветий, особенно в варианте с регулятором роста Амиросел в 2006 году, а также, с ростстимулирующим препаратом Амир в 2007-2008 году на фоне КМН и без него (табл.4). Использование КМН в 2008 году не оказало существенного влияния на длину соцветия. Метелки данных вариантов были короткими, но массивными с большим числом

цветков, что сказалось на величине массы соцветия (табл.5). Масса соцветий растений, выращенных в присутствии КМН, превышала массу соцветий растений, выращенных без КМН, в 2 раза.

Таблица 5

Изменение массы соцветия растений амаранта овощного сорта Валентина, г

(200б-2008годы)

Вариант обработки Цветение Молочно-восковая спелость

Годы

2006 2007 2008г 2006 2007 2008

Контроль 9,8 6,9 7,2 36 33,7 27,5

Альбит 7,6 9,5 9,0 32,4 48,7 29,9

Амир 10,3 9,8 9,5 36,2 59,4 31,2

Амиросел 11,8 9,2 8,3 37,4 39,9 28,0

Контроль+КМН - - 15,8 - - 60,2

Альбит+КМН - - 12,8 - - 50,0

Амир+КМН - - 14,7 - - 58,4

Амиросел+КМН - - 13,1 - - 53,2

НСР0.5 = 3,01 2,2 3,4 3,7 16,97 15,5

Динамика роста и развития растений амаранта, изученных вариантов, была схожа между собой. Однако, растения амаранта всех вариантов, выращенные с использованием КМН, отличались более высокими показателями. Фракционный состав фенольных соединений в листьях растений

амаранта овощного Важной задачей являлось изучение особенностей образования фенольных соединений в разновозрастных листьях в период летне-осеннего сбора, для последующего использования их при создании биологически активных добавок к пище на основе листьев амаранта.

Содержание фенольных соединений. Как видно из таблицы б определение суммарного содержания фенольных соединений выявило максимальное их количество в молодых интенсивно растущих и закончивших рост листьях (I и II ярусы). Особенно значительные изменения в накоплении простых фенолов и фенолкарбоновых кислот наблюдали по мере увеличения возраста листа. Так, содержание простых растительных фенолов и бензойных кислот в старых ли-

стьях (IV ярус) снизилось на 41,5 %, а оксикоричных кислот вдвое, тогда как количество флавоноидов уменьшилось на 16,3 %. Напротив, содержание полимерных и конденсированных полифенолов увеличивалось почти в 2 раза. Предпосевная обработка семян амаранта ростстимулирующими препаратом Амир повысила суммарное содержание фенольных соединений в листьях всех ярусов только за счет увеличения фракции флавоноидов.

Таблица 6

Фракционный состав и содержание фенольных соединений в листьях растений

амаранта овощного сорта Валентина % на абсолютно сухую массу

Образец Общая сумма (ФС) Простые фенолы и фенолкар-боновые кислоты Флавоно- иды Х±0,11 Полимерные и конденсированные полифенолы ±0,11

Простые фенолы и окси-бензойные кислоты ±0,05 Оксикоричные кислоты ±0,01

Контроль

I ярус 4,55 0,51 0,10 3,17 0,77

II ярус 4,61 0,53 0,10 3,24 0,74

III ярус 4,53 0,44 0,05 3,11 0,93

IV ярус 4,21 0,31 0,05 2,71 1,14

Обработка семян и растений препаратом Амир

I ярус 4,92 0,51 0,10 3,54 0,77

II ярус 4,99 0,44 0,11 3,72 0,72

III ярус 4,78 0,41 0,05 3,41 0,91

IV ярус 4,43 0,30 0,05 2,97 1,11

Флавоноидный комплекс в листьях амаранта. На рисунке 7 представлен состав и содержание компонентов флавоноидного комплекса. Выявлено, что различия между листьями амаранта разного возраста проявлялись, главным образом, на уровне основных компонентов флавоноидной природы. Так, в молодых листьях I и II ярусов были обнаружены семь компонентов, представленные преимущественно флавонолами - производными кверцетина (кверце-тин З-О-глюкозид, кверцетин - З-О-рамнозид, рутин, кверцетин З-О-га-лактозид), а также были обнаружены флаваны-апигенин и его глюкозид-апигенин - 7-О-глюкозид. В стареющих и старых листьях (III и IV ярусы) не

Таблица 7

Флавоноидный комплекс листьев растений амаранта овощного сорта Валентина % на абсолютно сухую массу

Обработка Соединение I ярус Пярус III ярус IV ярус

Контроль (вода) Дигидрокверцетин 0,17 0,12 0,00 0,00

Кверцетин 0,41 0,36 0,57 0,49

Кверцетин-3-0-глюкозид 0,71 0,73 0,64 0,54

Кверцетин-3-0-галактозид 0,24 0,21 0,35 0,30

Кверцетин-3-0-рамнозид 0,00 0,24 0,00 0,00

Рутин 0,70 0,77 0,60 0,44

Апигенин 0,50 0,44 0,52 0,54

Апигенин-7-0-глюкозид 0,44 0,37 0,43 0,40

£ флавоноидов ЗД7 3,24 3,11 2,71

Амир Дигидрокверцетин 0,21 0,00 0,00 0,00

Кверцетин 0,78 0,77 1,28 1,10

Кверцетин-3-0-глюкозид 0,77 0,74 0,64 0,51

Кверцетин-3-0-галактозид 0,34 0,37 0,31 0,33

Кверцетин-3-0-рамнозид 0,00 0,24 0,00 0,00

Рутин 0,72 0,74 0,43 0,32

Апигенин 0,32 0,47 0,41 0,40

Апигенин-7-0-глюкозид 0,40 0,42 0,34 0,31

X флавоноидов 3,54 3,72 3,41 2,97

был обнаружен дигидрокверцетин гликозид кверцетина З-О-рамнозид. Интересно отметить, что доля кверцетина и кверцетин-З-О-галактозида повышается в суммарном составе флавоноидов по мере увеличения возраста листа, тогда как содержание других гликозидов кверцетина уменьшается. Содержание апи-генина и его гликозида существенно не меняется в листьях амаранта разного возраста.

При этом значительное изменение содержания флавоноидов в вегети-рующих листьях растений наблюдали под действием предпосевной обработки ростстимулирующими препаратами. Так, суммарное содержание флавоноидов увеличивалось под действием фитопрепарата Амир в листьях верхних ярусов на 8,1 %.

Более существенное повышение содержания флавоноидов наблюдали в листьях растений, семена которых были обработаны ростимулирующими препаратами Альбит (25,4 %) и Амиросел ( 27,5 %). Во всех вариантах суммарное содержание флавоноидного комплекса в большей мере увеличилось в листьях П-го яруса с полностью развитой листовой пластинкой, где наиболее активно происходит синтез флавоноидов. Увеличение содержания кверцетина наблюдали по мере старения листа, а также более существенное возрастание до двух раз происходило под действием предпосевной обработки семян ростстимулирующими препаратами.

Изменение биохимического состава листьев амаранта овощного, сорта Валентина при обработке семян регуляторами роста при

использовании КМН Выращивание амаранта на высоком агрофоне азота или при его дефиците (КМН) сопровождается изменениями не только в росте и развитии, но и в метаболизме растений. Определение содержания сухого вещества, аскорбиновой кислоты, нитратов в листьях амаранта верхних ярусов обнаружило ряд особенностей изменения биохимических показателей за время вегетации растений. Выявлено образование различного количества сухого вещества по годам в листьях верхнего яруса растений (рис.1). Известно, что в полностью развитых ли-

стьях амаранта происходят наиболее активные процессы синтеза органических веществ и продуктов фотосинтеза. В фазу бутонизации большая часть листьев верхних ярусов характеризовалась полностью развитой листовой пластиной с высоким содержанием сухого вещества. При этом наибольшее количество сухого вещества было обнаружено в листьях растений, выращенных при благоприятных погодных условиях: высокой температуре 25...31°С, сопровождающейся кратковременными дождями в 2006 году.

ЕЗ Контроль Ш Альбит 13 Амир Ш Амиросел

Ш Контроль+КМН □ Альбит+КМН Ш Амир+КМН В Амир осе л+КМ Н

Рис.1 Изменения содержания сухого вещества в листьях верхнего яруса растений амаранта овощного, сорта Валентина в основные фазы вегетации

К концу вегетационного периода растений в листьях верхнего яруса усиливается отток ассимилянтов в соцветие и развивающиеся молодые листья на соцветии, по-видимому, с этим связано некоторое снижение содержания сухого вещества.

О влиянии условий азотного питания на антиоксидантную систему растений амаранта, в частности, на содержание низкомолекулярного антиоксиданта - аскорбиновой кислоты нам неизвестно. Максимальное содержание в листьях растений амаранта аскорбиновой кислоты обнаружили в фазу бутонизации в

2007 году, когда после засушливого периода, наступил период влажной погоды в сопровождении высоких температур 29... 33°С. Во время массового сбора листьев - фазы бутонизации-цветения, молочно-восковой спелости, достоверно высокое содержание аскорбиновой кислоты обнаружено в листьях верхнего яруса растений, выращенных на фоне КМН, из семян, обработанных биопрепаратом Амиросел по сравнению с остальными вариантами (рис.2). Существенное снижение содержания аскорбиновой кислоты наблюдали в фазу - конец цветения растений.

■ Контроль Ш Альбит ШАмир Ш Амиросел

ШКонтроль+КМН ЭАльбит+КМН ШАмир+КМН ШАмиросел+КМН

250

2007 год | 2008 год 2007 год | 2008 год 2007 год | 2008 год

Бутонизация Цветение Молочно-восковая спелость

Рис.2 Изменение содержания аскорбиновой кислоты в листьях верхнего яруса растений амаранта овощного, сорта Валентина в основные фазы вегетации

Изучение динамики накопления нитратов в листьях амаранта верхнего яруса сорта Валентина в процессе вегетации выявило большее количество нитратов в фазы бутонизации и цветения, а затем их снижение (рис.3). При этом растения, выращенные на фоне КМН, отличались существенно более низкими величинами накопления нитратов, их ПДК было ниже по сравнению с растениями остальных изученных вариантов. Полученные данные свидетельствуют

об эффективных путях метаболизма нитратов в листьях амаранта, возможно, за счет повышения активности нитратредутазы на высоком азотном агрофоне.

О Контроль @ Альбит ВАмир НАмиросел НКокгроль+КМН_ЕЗАльбит+КМН_ИАмир+КМН_ВАмиросел+КМН

Рис.3 Изменение содержания нитратов в листьях верхнего яруса растений амаранта овощного, сорта Валентина в основные фазы вегетации (мг/кг сырого вещества)

Эффективность использования ростстимулирующих препаратов и

компоста многоцелевого назначения для получения листовой биомассы амаранта

Следует учитывать, что заготовка листьев происходит в течение всего вегетационного периода растений. Листья в разные фазы вегетации содержат разное количество сухих веществ, что обусловливает разную урожайность сухой массы листьев (табл.8-10). Эти данные необходимы при планировании производства и заготовки листьев в зависимости от погодных условий и технологий возделывания. Высокую урожайность сухой биомассы листьев растений амаранта сорта Валентина можно получить при использовании КМН даже в неблагоприятные по погодным условиям годы (табл.10).

Таблица 8

Урожайность сухой массы листьев, растений амаранта овощного сорта

Валентина, г/м2 (2006 год)

Вариант обработки Фаза развития Урожайность, г/м2 Отклонение от стандарта

г/м2 %

Контроль ф) Бутонизация 41,1 - -

Альбит 38,0 -3,1 -7,5

Амир 36,6 -4,5 -10,9

Амиросел 38,8 -2,3 -5,6

Контроль (э1:) Цветение 75,0 - -

Альбит 44,1 -30,9 -41,2

Амир 46,0 -29,0 -38,7

Амиросел 60,0 -15,0 -20,0

Контроль (э1) Молочно-восковая спелость 106,7 - -

Альбит 53,4 -53,3 -49,9

Амир 55,2 -51,5 -48,3

Амиросел 64,1 -42,6 -40,0

Таблица 9

Урожайность сухой массы листьев, растений амаранта овощного сорта Валентина, г/м2 (2007 год)

Вариант обработки Фаза развития Урожайность, г/м2 Отклонение от стандарта

г/м2 %

Контроль (st) Бутонизация 37,0 - -

Альбит 30,8 -6,2 -16,7

Амир 37,0 - -

Амиросел 43,0 +6,0 +16,2

Контроль^) Цветение 94,3 - -

Альбит 69,2 -25,1 -26,6

Амир 78,0 -16,3 -17,3

Амиросел 105,0 +10,7 +11,3

Контроль (st) Молочно-восковая спелость 128,0 - -

Альбит 93,2 -34,8 -27,1

Амир 130,0 +2,0 +1,6

Амиросел 134,0 +6,0 +4,6

Таблица 10

Урожайность сухой массы листьев растений амаранта овощного сорта Валентина, г/м2 (2008 год)

Фаза Урожайность, Отклонение от

Вариант развития г/м2 стандарта

обработки г/м2 %

Контроль (в0 36,0 - -

Альбит 13,0 -23,0 -63,8

Амир 22,0 -14,0 -38,8

Амиросел Бутонизация 24,0 -12,0 -66,6

Контроль+КМН 27,0 -9,0 -25,5

Альбит+КМН 31,0 -5,0 -13,8

Амир+КМН 40,0 +4,0 +11,0

Амиросел+КМН 35,0 -1,0 -2,8

Контроль (эО 188,0 - -

Альбит 160,0 -28,0 -14,9

Амир 149,0 -39,0 -20,7

Амиросел Цветение 182,0 -6,0 -3,2

Контроль+КМН 157,0 -31,0 -16,5

Альбит+КМН 176,0 -12,0 -6,4

Амир+КМН 226,0 +38,0 +20,2

Амиросел+КМН 201,0 +13,0 +6,9

Контроль (в0 188,0 - -

Альбит 160,0 -28,0 -14,9

Амир Молочно- 149,0 -30,0 -20,7

Амиросел восковая 182,0 -6,0 -3,2

Контроль+КМН спелость 409,0 +221,0 +117,5

Альбит+КМН 420,0 +232,0 +123,4

Амир+КМН 458,0 +270,0 +143,6

Амиросел+КМН 440,0 +252,0 +134,0

Экономическая эффективность применения КМН при выращивании листовой биомассы амаранта, сорта Валентина

Использование компоста многоцелевого назначения при возделывании -амаранта овощного направления в качестве подкормки в период нарастания вегетативной массы позволяет применять КМН в технологии выращивания листовой биомассы для пищевой промышленности. Условный экономический эф-

фект, образуемый при производстве и реализации одного из видов амарантовой продукции в среднем составил 440,2 руб/м2.

Таблица 11

Экономическая эффективность применения КМН при выращивании листовой биомассы овощного амаранта сорта Валентина, 2008 год

Наименование показателей Единица измерения Повторность (контроль) Среднее

1 2 3 4

Прибавка урожая сухой массы от внесения КМН г/м2 231 210 213 231 222

Стоимость дополнительно полученной продукции руб/м2 462 420 426 462 444

Дополнительные затраты: - на внесение КМН 50 г/м2 - на уборку и доработку доп. продукции руб/м2 руб/м2 0,06 2,25 0,06 2,13 0,06 2,16 0,06 2,22 0,06 2,19

Всего дополнительных затрат руб/м2 2,31 2,19 2,22 2,28 2,25

Условный экономический эффект руб/м2 459,7 417,8 423,8 459,7 440,2

Стоимость КМН - 1200 руб./т.

Стоимость 1 кг высушенного амаранта - 2000 руб.

Выводы

1. Комплексное использование предпосевной обработки семян амаранта ростстимулирующими препаратами Альбит - (10"5%), Амир (10"3%), и Амиро-сел (10"3%) с новым органическим удобрением КМН повышает урожайность листовой биомассы по сравнению с контролем в 1,5-2,0 раза.

2. Использование для предпосевной обработки семян ростстимулирующих препаратов и КМН сокращает вегетационный период развития растений на 10-

14 суток, что позволяет получить семена в неблагоприятные годы выращивания культур.

3. Вегетативная фаза развития амаранта характеризуется высокой чувствительностью растений к пониженным температурам (12...14°С), когда рост стебля и нарастание биомассы осуществляется с низкой скоростью, или временно прекращается. При этом большую чувствительность к неоптимальным температурам проявляют растения, выращенные на высоком агрофоне азота.

4. Характер накопления фенольных соединений в листьях амаранта меняется по мере увеличения их возраста. Период активного роста и развития листовой пластинки характеризуется высоким уровнем простых фенолов и фенол-карбоновых кислот, а также флавоноидов, тогда как стареющие и старые листья отличаются высоким содержанием полимерных и конденсированных полифенолов.

5. Доминирующими компонентами фенольного комплекса листьев амаранта являются флавоноиды, представленные главным образом флавонол и флавон-гликозидами. Помимо этого в молодых листьях обнаружен дигидро-кверцетин и квертецин З-О-рамнозид.

6. Использование ростстимулирующих препаратов позволяет повысить содержание флавоноидов в листьях верхних ярусов от 8 до 27 %.

7. Листья верхних ярусов растений овощного амаранта сорта Валентина, накапливающие в большом количестве антиоксиданты - фенольные соединения, в том числе флавоноиды, а также аскорбиновую кислоту, являются функциональным пищевым продуктом в свежем виде и сырьем для создания продуктов функционального назначения.

Практические рекомендации

1. Для повышения урожайности листовой биомассы амаранта рекомендовать внесение КМН в почву из расчета на 1 га 0,5-1,0 тонну.

2. Для повышения содержания фенольных соединений в листьях амаранта включить в производственные испытания предпосевную обработку семян рост-

стимулирующим препаратом Амир и некорневую обработку растений за 2 недели до уборки в концентрации

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Обанина С. Н. Влияние регуляторов роста на накопление полифенолов и содержание форм кремния в листьях амаранта разных ярусов // М.С. Гинс., МП. Колесников., С.Н. Обанина // Научно-производственный журнал. Нетрадиционные сельскохозяйственные, лекарственные и декоративные растения. № 1(4), 2007. - С.60-65.

2. Обанина С. Н. Полифенолы и формы кремния в листьях амаранта (сорт «Валентина») разных ярусов // М.С. Гинс., М.П. Колесников., С.Н. Обанина., В.К. Гинс // Труды VII Международного симпозиума «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования». М: РУДН, 2007.-Том. П. - С. 95-98.

3. Обанина С. Н. Влияние ростстимулирующих препаратов на ростовые процессы амаранта // М. С. Гинс., Т. А. Горбачёва., С. Н. Обанина // Труды VII Международного симпозиума «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их исполь-зования».М.: РУДН, 2007.-Том. Ш. - С.57-60.

4. Обанина С. Н. Биопрепараты как регуляторы накопления пигментов в листьях амаранта // М С. Гинс., Т. А. Горбачёва, А. А. Карпов, С. Н. Обанина., М. Е. Куди-нова // Труды VII Международного симпозиума «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования».: М.: РУДН, 2007.-Том. Ш.-С. 325-327.

5. Обанина С.Н. Особенности действия КМН на урожайность листовой биомасссы амаранта Н М. С. Гинс., С. Н. Обанина // Картофель и овощи. М.: 2009. №3. 'С. 2 3 .

6. Обанина С.Н. Влияние органического удобрения КМН на урожайность биомассы амаранта. // Труды VIII международного симпозиума «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования». М.: РУДН, 2009. -Том. П. -С. 275-277.

В заключении я выражаю глубокую благодарность Гинс Мурату Сабировичу, своему научному руководителю за постоянную заботу и внимание в работе. За помощь в проведении исследований и научные консультации выражаю искреннюю признательность: к.б.н. Колесникову М.П, химику-технологу Криволуцкой МА., м.н.с. Кудиновой МЕ., м.н.с. Молчановой A.B., к.б.н. Сусловой ЛБ.

Отпечатано в типографии ООО «Гипрософт» г. Москва, Ленинский пр-т, д.37А. Тираж 130 экз.