Силосование засухоустойчивых кормовых культур

Введение . Обычным явлением для многих регионов России стали засухи , которые являются длительными бездождливыми периодами , сопровождаемыми снижением относительной влажности воздуха , влажности почвы и повышением температуры , когда не обеспечиваются нормальные потребности растений в воде . Способность растений переносить длительные засушливые периоды , значительный водный дефицит , обезвоживание клеток , тканей и органов называется засухоустойчивостью , которая является комплексным признаком , связанным с рядом физиологических особенностей растений . Засухоустойчивые растения способны переносить временное обезвоживание с наименьшим снижением ростовых процессов и урожайности .

Расширение видового состава кормовых культур за счет перспективных высокобелковых интродуцентов, таких как амарант, дает возможность повысить эффективность растениеводства во время засухи. Засухоустойчивость амаранта объясняется экономным расходованием воды, потребность в которой значительно меньше, чем у бобовых и злаковых культур (в 3 и 2 раза, соответственно), а также особенностями строения и функционирования корневой системы, стебля и листьев [7]. В отличие от многих однолетников амарант после приостановки роста в период засухи легко восстанавливает его при наступлении благоприятных условий, что было отмечено нами в засушливые годы [1].

Необходимо отметить , что амарант по основным почвенно климатическим зонам России отличает высокая биологическая урожайность зеленой массы ( до 120-150 т / га ) и семян ( до 6 т / га ), устойчивость к неблагоприятным воздействиям , вредителям и болезням , экологическая безопасность продукции , ее хорошая поедаемость и усвоение животными . В отличие от других высокобелковых кормовых растений , он характеризуется не только повышенным выходом протеина , но и его высокой усвояемостью (65-90%), в два раза превосходит кукурузу по сбору переваримого протеина , хотя и уступает ей по сбору кормовых единиц [9].

Таким образом , значимость амаранта огромна не только в решении проблемы обеспечения животноводства полноценными кормами в засушливые периоды , но и многих актуальных задач в биологизации земледелия , сохранения и повышения плодородия почвы , охране окружающей среды .

Целью проводимых исследований являлось повышение эффективности растениеводства за счет возделывания высокобелковых засухоустойчивых интродуцентов , таких как амарант , и получение из него силоса высокого качества .

Материалы и методы исследований. Потенциальную азотфиксирующую активность ризосферной почвы определяли ацетиленовым методом, предложенным для изучения азотфиксации в модификации М.М. Умарова [6]. Опыт по силосованию осуществляли совместно с ГНУ «Татарский НИИ сельского хозяйства РАСХН» по следующей схеме: силос из кукурузы (контроль); силос из кукурузы и амаранта (видообразец A. cruentus L.); силос из кукурузы и амаранта (видообразец A. caudatus L.); силос из кукурузы и амаранта (видообразец A. Mantegazzianus Passerini). В лабораторных условиях измельченную массу закладывали в стерильные полиэтиленовые пакеты, помещали в силосный бурт и утрамбовывали в фазах молочно-восковой спелости зерна кукурузы и цветения амаранта в соотношении 1:1 [2]. Численность естественной микрофлоры растительного сырья определяли в динамике на 0, 1, 5, 10, 15, 30 сутки [5]. Определение химического состава, питательности кормов и органических кислот проводили по общепринятым методикам [3]. Было исследовано содержания сырого протеина, жира, клетчатки, золы, сахара, БЭВ в фитомассе изучаемых видообразцов амаранта. Определение органических кислот в силосах осуществляли методом газожидкостной хроматографии на приборе «Хром 5» [4]. Измерение всех параметров проводили не менее чем в трехкратной повторности. Статистическую обработку результатов проводили с помощью электронных таблиц Excel и программы Origin 4.1. Достоверность различий полученных результатов оценивали с использованием коэффициента Стьюдента (р<0,05). Взаимосвязь ряда факторов устанавливали посредством расчета коэффициента корреляции [8].

Результаты исследований . Для опыта по силосованию с кукурузой ( контроль ) в соотношении 1:1 были взяты видообразцы амаранта ( опытные варианты ), которые в фазе цветения характеризовались следующими величинами активности нитрогеназы ( в мкг N 2 / кг * ч ) - Amaranthus cruentus (530,3), A. с audatus (454,6) и A. Mantegazzianus Passerini (237,8).

Перед консервированием растительного сырья определяли химический состав и питательную ценность , а также микробиологический анализ фитомассы . Кукуруза ( контрольный вариант ) характеризовалась влажностью 76,6%, низким содержанием протеина (8,03%) и высоким содержанием сахара (13,33%). У видообразцов амаранта в фазе цветения влажность соответствовала 77,5-80,7%. В смешанном растительном сырье содержание протеина было выше (10,4-11,3%), а сумма сахаров - на 40,155,0% ниже , чем в контроле .

Отношение сахара к протеину в опытных вариантах составляет 1,41,7. Это позволяет отнести смешанный растительный субстрат к хорошо силосуемым . Необходимо также отметить высокую буферность амаранта .

Из результатов анализа микрофлоры исходного растительного сырья видно, что в силосуемой массе выделяются аэробные аммонифицирующие бактерии, споровые аэробные бациллы, МКБ. В силосуемой массе выделялись аэробные аммонифицирующие бактерии, споровые аэробные бациллы, молочнокислые бактерии, микроскопические грибы. Эпифитное сообщество контрольного и опытных вариантов было представлено практически одинаковой микрофлорой.

В начальной фазе созревания силоса доминировали газообразующие аммонифицирующие микроорганизмы эпифитной микрофлоры силосуемых растений ( представители рода Pseudomonas ). Было выявлено большое количество пигментообразующих микроорганизмов . Практически , основная часть гнилостных бактерий вытеснялась уже на 510 сутки ( в контроле ) и максимально - на 15 сутки в опытных вариантах .

При исследовании динамики численности спорообразующих протеолитических бацилл была отмечена аналогичная тенденция в изменении их содержания в процессе консервирования растительного сырья . Основными представителями этой группы являлись аэробные бактерии рода Bacillus . В контроле численность протеолитических бактерий возросла уже за 24 ч примерно в 10 раз , для опытных вариантов подобный пик был отмечен только на 5 сутки .

Маслянокислые бактерии на элективной среде как в контрольных , так и в опытных вариантах выделены не были .

Для микромицетов , являющихся типичными представителями эпифитной микрофлоры растительного сырья , была выявлена тенденция , прямо противоположная гнилостным бактериям и бациллам . Численность микромицетов составила 1,2-2,0*10⁴ жизнеспособных пропагул на 1 г растительного сырья . В течение последующих 10 дней наблюдалось практически полное вытеснение всех микромицетов из силосуемой массы . Наиболее устойчивыми формами оказались микроорганизмы рода Trichoderma . Сохранение их количества в течение более длительного времени в опытных вариантах , вероятно , было связано со стимулирующим воздействием диазотрофов амаранта .

С опытных образцов были выделены представителей следующих родов : Aspergillus, Scopulariopsis, Fusarium, Trichoderma, Mucor . Грибы , в основном , были представлены пигментными и слизеобразующими видами дрожжей , а также дейтеромицетами . В видовом разнообразии микромицетов контрольные образцы были представлены меньшим количеством видов .

Таким образом , первая фаза брожения , в ходе которой происходило подкисление среды с 6,2 до 3,7 и угнетение большей части эпифитной микрофлоры сбраживаемой массы , явилась более кратковременной для контрольного варианта и составила 5-10 дней . Для смешанного сырья , включающего трудносилосуемые компоненты ( различные видообразцы амаранта ), первая фаза оказалась более длительной (15 суток ).

Во второй фазе (главном брожении) основную роль играли молочнокислые бактерии, продолжающие подкислять силосуемый субстрат. На 10-15 сутки численность этой группы микроорганизмов достигла максимальных величин. При микроскопировании в начале второй (5-10 суток) фазы брожения были выявлены преимущественно кокки, в основном Streptoccocus lactis и незначительное количество палочковидных молочнокислых бактерий из рода Lactobacillus. К концу второй фазы (1015 суток) было отмечено преобладание палочковидных молочнокислых бактерий L. plantarum, L. вrevis. В опытных вариантах вторая фаза наступала позднее на 5 суток по сравнению с контролем.

Третья , конечная фаза брожения , ( естественное завершение силосования ) сопровождалась постепенным отмиранием в созревающем силосе возбудителей молочнокислого брожения . Для контрольного варианта она наступала на 15-30 сутки , для опытных вариантов - на 30 сутки .

О качестве силосованного корма можно судить как по скорости течения процесса брожения ( которая зависит от типа растительной массы ), так и по содержанию органических кислот , накапливающихся в процессе брожения . Максимальное количество молочнокислых бактерий коррелирует с результатами их бродильной активности в процессе силосования растительной массы . Наибольшее накопление молочной кислоты наблюдается при совместном силосовании кукурузы с амарантом всех исследуемых видообразцов (83,8-86,5%), то есть на 48,0-52,8% больше , чем в контроле .

Содержание сопутствующих органических кислот ( уксусной , пропионовой , масляной ), которые ухудшают качество силоса , в вариантах со смешанным силосом было самым оптимальным – уксусной кислоты на 16,2-30,4% меньше , чем в контроле . Пропионовая и масляная кислоты в комбинированном силосе не обнаружены . Таким образом , по содержанию органических кислот смешанный силос характеризуется лучшим качеством .

Органолептическая оценка готовых силосов показывает , что корма имеют слегка желтовато - зеленый цвет , полностью сохранена структура растений , признаков загнивания не обнаружено .

Были исследованы также взаимоотношения между МКБ и азотфиксирующими ассоциациями в опытах in vitro методами блоков , лунок и штрихов . Отмечена достоверная стимуляция жизнедеятельности МКБ диазотрофными микроорганизмами , она составляет 15,0 мм для метода блоков и 0,8 мм для метода лунок .

Таким образом, силосование смешанного растительного сырья хотя и характеризуется нежелательным удлинением срока созревания (связанным с высокой буферностью корма), однако обеспечивает более высокое качество консервированной массы по показателям состава и соотношения органических кислот. В процессе силосования не отмечено достоверного увеличения количества МКБ. Более высокий выход органических кислот в конце консервирования, вероятно, связан со стимуляцией их жизнедеятельности и бродильной активности, что подтверждено опытами in vitro.

Общий эффект от использования кормов из амаранта состоит в значительном увеличении продуктивности животных , повышении репродуктивной функции и укреплении иммунитета . Причиной положительного эффекта является улучшение пластического обмена у животных , получающих с кормом полноценный , легкоусвояемый белок , комплекс физиологически активных и минеральных веществ . Все представленные результаты указывают на возможность повышения общей и протеиновой питательности кукурузно - амарантового силоса , что имеет важное практическое значение .

Таким образом , совместное консервирование трудносилосуемого ( амарант с повышенной азотфиксирующей активновностью ризосферных диазотрофов ) и легкосилосуемого ( кукуруза ) сырья в соотношении 1:1 вызывает увеличение содержания органических кислот и численности молочнокислых бактерий по сравнению с легкосилосуемым , что сопровождается более эффективным вытеснением сопутствующей эпифитной микрофлоры . Наибольший консервирующий эффект отмечен для видообразца A. cruentus с максимальной нитрогеназной активностью .

Заключение . Проведенные исследования показали , что значительная экономия воды при биосинтезе органического вещества дает амаранту огромное преимущество в засушливые годы , которые в Поволжье повторяются все чаще .

ЛИТЕРАТУРА: 1. Гасимова, Г.А. Эколого-физиологические изменения амаранта при интродукции на севере Среднего Поволжья: Автореф. дис  канд. биол. наук / Г.А. Гасимова. – Самара, 2002. – 16 с. 2. Солнцев, К.М. Методическое руководство по химическому консервированию кормов и испытание их на животных. / К.М. Солнцев, А.Ф. Нефедов, В.И. Цуа. // М.: Колос, 1980. - С.24. 3. Петухова, Е.А. Зоотехнический анализ кормов / Е.А. Петухова, Р.Ф. Бессарабова, Л.Д. Халенева, О.А. Антонова. // М.: Агропромиздат, 1989. - 239 с. 4. Разумов, В.А. Справочник лаборанта-химика по анализу кормов / В.А. Разумов // М.: Россельхозиздат, 1986. - С. 238-242. 5. Теппер, Е.З. Практикум по микробиологии / Е.З. Теппер, В.К. Шильникова, Г.И. Переверзева // М.: Колос, 1993. - 175 с. 6. Умаров, М.М. Ацетиленовый метод изучения азотфиксации в почвенно-микробиологических исследованиях / М.М. Умаров // Почвоведение, 1976.- №1. - С.119-123. 7. Чернов, И.А. Физиологические механизмы засухоустойчивости растений рода Amaranthus (Amaranthaceae) / И.А. Чернов, С.И. Кадошников, А.С. Муравьева. // Проблемы ботаники На рубеже XX-XXI веков: Тез. докл. Х съезда Русского ботанического общества. - Санкт-Петербург, 1998. - T. 1. -С. 382-383. 8. Шайдарова, Л.Г. Математическая обработка результатов химического анализа / Л.Г. Шайдарова, Н.А. Улахович. // Казань: Изд-во КГУ, 2000. - 44 с. 9. Шакиров, Ш.К. Химический состав и кормовые достоинства амаранта. / Ш.К. Шакиров, А.В. Якимов, Ф.С. Гибадуллина. // Амарант: агроэкология, переработка, использование: Тез. докл. II и III Всероссийской конференции. - Казань. - 1993. - С. 85.

СИЛОСОВАНИЕ ЗАСУХОУСТОЙЧИВЫХ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР

Гасимова Г . А ., Яппаров А . Х ., Дегтярева И . А .

Резюме

Значительная экономия воды при биосинтезе органического вещества дает амаранту огромное преимущество в засушливые годы . Комбинированное консервирование амаранта с повышенной азотфиксирующей активностью ризосферных диазотрофов и кукурузы в соотношении 1:1 вызывает увеличение содержания органических кислот и численности молочнокислых бактерий по сравнению с кукурузой . Это сопровождается более эффективным вытеснением сопутствующей эпифитной микрофлоры .

SILOING DROUGHT-RESISTANT FORAGE CROPS

Gasimova G.A., Yapparov A.H., Degtereva I.A.