Публикации

Ю. И. Бершицкий

Л. Н. Петруня

Е.А. Гаманцов

Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина

  ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ В АДАПТИВНЫХ СХЕМАХ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА

[Yu. I. Bershitsky, L. N. Petrunya. E.A. Gamantsov.]

Economic assessment of the efficiency of using biological fertilizers and plant protection means in adaptive schemes of production of crop product

В сельском хозяйстве все более актуальное место занимают методы органического земледелия. Органическое сельское хозяйство, исключающее использование минеральных удобрений и химических средств, подвержено высокому риску неопределенности. Положения статьи иллюстрируют, что внедрение в производство малоопасных для окружающей среды схем выращивания культур могут сопровождаться не столь значительным снижением продуктивности культур, как при полном отказе от применения любых химических материалов. Биологические методы в сочетании с химической защитой, способны быть экономически не менее эффективными, чем традиционные, за счет снижения потребления ресурсов и повышения продуктивности культур, что очень важно на пути трансформации к органическому земледелию.

Organic farming methods are taking an increasingly important place in agriculture. Organic agriculture, which excludes the use of mineral fertilizers and chemicals, is at high risk of uncertainty. The provisions of the article illustrate that the introduction of environmentally hazardous biologized crop cultivation schemes into production may not be accompanied by such a significant decrease in crop productivity as with the complete abandonment of the use of any chemical materials. Biological methods, combined with chemical protection, can be economically as effective as traditional methods, by reducing resource consumption and increasing crop productivity, which is crucial for the transition to organic farming.

Биологические удобрения и средства защиты растений, органическое сельское хозяйство, экономическая эффективность технологий биологизации 

Biological fertilizers and plant protection products, organic agriculture, economic efficiency of biologization technologies.

Введение 

На фоне возникновения ряда негативных проблем, связанных с загрязнением окружающей среды, снижением качества продуктов питания, роста затрат на приобретение и применение средств химизации      [Бершицкий Ю.И.,Петруня Л.Н]в мировом сельском хозяйстве получили активное развитие альтернативные виды земледелия, широкое              распространение среди которых приобрело органическое земледелие, направленное на замещение химических средств защиты растений и удобрений синтетического происхождения на биологические.             Зарубежные ученые, где органическое сельское хозяйство имеет более длительный ретроспективный период для оценки его эффекта, рассматривают биоудобрения в качестве лучших из современных инструментов для повышения плодородия почвы и его устойчивого роста, в том числе, и в качестве замены неорганическим /химическим/ удобрениям [Dey]. По мнению ученых органическое сельское хозяйство, исключающее использование минеральных удобрений и химических средств, подвержено высокому риску неопределенности [Бершицкий Ю.И. Теория], особенно на этапе конверсионного (переходного) периода трансформации от традиционных схем земледелия к органическим. Внедрение в производство малоопасных для окружающей среды адаптивных схем выращивания культур, исключающих применение синтетических удобрений и химических средств защиты растений с болезнями и вредителями, могут сопровождаться не столь значительным снижением продуктивности культур, как при полном отказе от применения любых химических и синтетических материалов и рассматриваются учеными в качестве оптимальных схем возделывания с точки зрения снижения риска недостижения результатов на   пути периода к органическому земледелию [Занилов, А. Х.]. В основу адаптивных технологий, основывающихся на принципах биологизации, положен полный или частичный отказ от синтетических удобрений, пестицидов, регуляторов роста и химических добавок. Комплекс экологических и агротехнических мероприятий в указанных системах базируется на строгом соблюдении научно обоснованной структуры сельскохозяйственных угодий, севооборотов, насыщенных бобовыми культурами, сохранении растительных остатков, широком применении навоза, компостов и сидератов, проведении механической обработки почвы [Тюриков]. Применение микробиологических препаратов и их корректировка применительно к условиям хозяйств способствуют повышению эффективности большинства традиционных агротехнических мероприятий [Бершицкий, Ю.И.]. Экономическое преимущество применения микробиологической защиты растений, основанное на системном подходе, включающем обработку биопрепаратами семян, растительных остатков, посевов, обеспечивается высокой биологической эффективностью препаратов и экономической целесообразно в адаптивных технологиях [Котляров, В. В Основы биологизации], [Котляров, В. В. Использование]. Разработка новых технологий и способов улучшения использования биопрепаратов направлены на достижение доминирующей цели производителей сельскохозяйственной продукции- повышение урожайности культур и эффективности их возделывания. Поскольку экономический процесс воспроизводства в растениеводстве тесно переплетается с естественным процессом воспроизводства, экономическая эффективность, при прочих равных, в том числе природных условиях, определяется результатом взаимодействия искусственного и естественного плодородия.

Системное применение технологий биологизации, способствуют усилению биоэкологических функций почв, биогенности и повышению супрессивной способности почв [Кирюшин], повышая ее плодородие, и продуктивность культур. Однако, следует учитывать, что любая агротехнология, как составная часть земледелия и как средство управления агроценозом конкретной культуры, является частью сложной динамической системы, все составляющие части которой взаимозависимы и взаимообусловлены [Тюриков]. Различия в урожайности культур могут быть обусловлены иными факторами биологизации, формирующими культуру земледелия, которые находят отражение во внедрении научно-обоснованного чередования культур, приемах обработки почвы, обогащения ее органическим веществом, в повышении продуктивности симбиотической азотфиксации и иных приемов, способствующих повышению эффективности приемов биологизации. Результатом комплексного взаимодействия различных элементов биологизации является синергетический эффект, который выражается в повышении урожайности за счет восстановления здоровья почвы и стимулировании естественных механизмов питания и защиты растений в долгосрочной перспективе. 

Соглашаясь с мнением ученых, что системное использование препаратов, улучшая микробиологический состав почв, позволяет восстанавливать естественное плодородие почвы, и получать более высокие урожаи, восстанавливая супрессивность почв  [Малюга Н.Г.], следует предположить, что внедрение в производство малоопасных для окружающей среды биологических систем защиты растений в условиях значительного роста цен на невозобновляемые ресурсы, в том числе химические средства, дает возможность одновременно снизить затраты на их приобретение и повысить продуктивность культур в перспективе.

Эффективность сельскохозяйственного производства, в значительной степени зависит от себестоимости продукции и цены реализации. В условиях инфляции, особенно когда рост цены на некоторые виды продукции ниже темпов роста себестоимости единицы продукции растениеводства, данная зависимость более ощутима с точки зрения влияния на конечный результат деятельности сельскохозяйственных производителей, чем иные внутренние факторы производства.

Теоретическая база и последние достижения в области практического применения биотехнологий, которые служат целям систематизации данных, повышают осведомленность сельскохозяйственных производителей продукции растениеводства, общественности, органов власти, не в полной мере отражают экономические аспекты результатов их применения. Имеющаяся информация содержит неопределенность в оценках перспектив их использования и недостаточна для того, чтобы повысить доверие к ней как со стороны как сельсхозпроизводителей, так и общества в целом. Ее нельзя признать релевантной для формирования выводов. Наличие доказательной базы в обоснование экономической целесообразности внедрения биотехнологий для целей консультирования и научно-методического обеспечения аграриев приобретает все более важное значение как условие убеждения производителей сельскохозяйственной продукции на пути трансформации от традиционного к органическому земледелию [Алпатов, А. В.].

Цель исследования:

Дать экономическую оценку эффективности применения биологических средств защиты растений в адаптивных системах земледелия, предполагающих частичный отказ от минеральных удобрений синтетического происхождения и химических средств защиты растений от вредителей и болезней на примере результатов опытов возделывания озимой пшеницы и сахарной свеклы в хозяйствах Краснодарского края. 

Экономическая эффективность определяется, в том числе, продуктивностью земли, качеством почвенного плодородия, и системой земледелия, компоненты которой оказывают существенное влияние как на процессы самоорганизации почвы, так и на процессы управления почвенным плодородием. Безусловно, уровень продуктивности растений в каждом отдельно взятом хозяйстве, наряду с биологической защитой определяется и иными факторами биологизации, однако, влияние иных составляющих адаптивной системы земледелия на эффективность использования биотехнологий технологий, в рамках настоящей работы не исследуется. Замена химических средств на биологические средства имеют доминирующее значение в оптимизации плодородия почвы и стимулировании естественных механизмов защиты растений.

Материалы и методы. В рамках настоящей статьи с использованием метода сравнительного анализа дана сравнительная  оценка эффективности применения биологических средств защиты растений и химических препаратов  по результатам сравнительных испытаний в хозяйствах Краснодарского края. Для сравнительного исследования использовались традиционные технологии с использованием химических средств защиты растений с вредителями и болезнями и технологии, основанные на биологических средствах, в частности биологический инсекто-фунгицидный комплекс грибного и бактериального происхождения ООО «Биота»с использованием гуматов. (Таблица 1).  

Таблица 1- Описание биокомплекса, применяемого в технологии возделывания культур

Биокомплекс рекомендован для защиты растений от вредителей и болез-

ней, питания и стимулирования роста растений. Действие препарата способствует увеличению запасов гумуса, доступного фосфора, калия и микроэлементов, сокращению патогенной среды и вредителей в почве. Активные штаммы микроорганизмов способствуют вовлечению в агроценозы азота воздуха. В основу описанного в таблице 1 состава биокомплекса положен принцип комбинированного использования биологических препаратов и средств защиты растений, дающий синергетический эффект. Состав биокомплекса может быть адаптирован к условиям и ресурсам отдельно взятого растениеводческого хозяйства. Следует отметить, что технология применения указанного биокомплекса позволяет использовать имеющуюся в хозяйствах сельскохозяйственную технику, без дополнительных затрат на приобретение специальной, или модернизации имеющейся техники. Источником формирования экономическая эффективности применения адаптивных биотехнологий в целом, и применяемого комплекса в частности, является повышение урожайности за счет восстановления естественного почвенного плодородия методом управляющей микробиологической санации, ускоренной деструкции растительных остатков и экономии на химических средствах защиты растений. Оптимальное перераспределение затрат в исследуемых хозяйствах обеспечено за счет отказа от применения средств химической защиты, представленных в таблице 2.

Таблица 2. Перечень средств химической защиты, замененных      биологическими средствами при возделывании озимой пшеницы и   сахарной свеклы

Сравнительный анализ норм расхода и цены биологических средств и средств  представлен в таблице 3

Таблица 3  Нормы расхода и цены на биологические и химические средства защиты  

Экономическая эффективность рассчитана с использованием методов сравнения результатов, полученных экспериментальным путем и нашедших отражение в актах о проведении сравнительных испытаний биологического инсекто-фунгицидного комплекса и комплекса химической защиты. Сравнительные испытания были проведены в 2021- 2023 годы в хозяйствах, применяющих биотехнологии на протяжении более, чем 3 года, как в условиях системного применения биокомплекса, так и отдельных его компонентов. 

Результаты и обсуждение. 

   Эффективность внедрения инновационных технологий характеризуется уровнем рентабельности, отношением полученного экономического эффекта к вызвавшим его затратам. Являясь относительным показателем, показатель рентабельности позволяет корректно сопоставлять их в динамике, учитывая долгосрочный отложенный эффект освоения технологий биологизации.

   Показателем, отражающим абсолютную экономическую эффективность внедрения технологий биологизации является показатель чистой прибыли.

   Органическое производство продукции растениеводства является сложной, активной динамической системой со стохастическим принципом действия, поэтому стоимостная оценка является отражением всех факторов, оказывающих влияние на эффективность внедрения технологий биологизации, в том числе технологий, влияющих на динамику трансформации почвенного плодородия, продуктивности культур. Поэтому такая стоимостная оценка является результатом технологической эффективности приемов биологизации и отражением всех факторов, оказывающих влияние на эффективность производства продукции растениеводства. В связи с вышесказанным, эффективность внедрения инновационных технологий в целом, характеризуется уровнем рентабельности, отношением полученного экономического эффекта к вызвавшим его затратам 

   Учитывая тот факт, что влияние технологий на результативность всей подсистемы земледелия носит комплексный характер, но характеризуется долгосрочным периодом ожидаемого эффекта,  на этапе трансформации к органическому производству продукции растениеводства результативность влияния иных технологий на продуктивность системы, не так очевидна, как  результативность технологий замены химических средств на биологические средства защиты растений от болезней и вредителей в связи с существующим диспаритетом цен.

   Доход в зависимости от объема произведенной продукции в адаптивных технологиях, основанных на замене химических средств на биологические, в результате изменения почвенного плодородия (под влиянием активизации жизненных процессов) и продуктивности растений находит отражение в величине чистого дохода через показатель урожайности, а экономия от внедрения биотехнологий за счет замены химических средств защиты растений на биологические- в изменении себестоимости через затраты.

   Учитывая вышесказанное, экономическая эффективность замены химических средств на биологические определена путем сравнения показателя прироста прибыли на единицу производимой продукции в условиях традиционного производства продукции растениеводства и условиях освоения  инновационных технологий на примере отдельно возделываемых культур в сопоставлении результативности от замены химических средств на биологические средства защиты растений от вредителей и болезней с применением  гуминовых кислот, как в отдельно взятых хозяйствах, так и с региональными статистическими данными.

   Определение экономического эффекта (дополнительной прибыли) в расчете на единицу производимой продукции растениеводства исчислялось рассчитан по следующей формуле:

где:

П_н, П_б-  дополнительная прибыль по инновационным и базовому (традиционному) вариантам, руб. /ц  

  А _н, А _б) –  (объем произведенной продукции) по инновационным и базовому (традиционному) вариантам, руб. /ц  

В таблице 4 приведены результаты испытаний в хозяйствах Краснодарского края в условиях традиционных (индустриальных) и адаптированных систем земледелия.

Таблица 4 Сравнительный анализ урожайности озимой пшеницы и свеклы в хозяйствах, проводивших испытания в условиях адаптированных, и традиционных систем  земледелия и в Краснодарском крае.

В таблице 5 приведены результаты экономической эффективности замены химических средств в адаптивных системах, исключающих применение химических средств защиты растений от вредителей и болезней и системах органического земледелия (проектные значения), исчисленные на основании   исследований ученых (Ю. И. Бершицкий, А. Р. Сайфетдинов, Н. Р. Сайфетдинова-2020) по сравнению с традиционными.

Таблица 5 – Сравнительный анализ экономической эффективности применения биологизации на посевах озимой пшеницы и сахарной свеклы в Краснодарском крае в 2021 – 2023 гг.

 Расчеты показывают, что при аргументированном научно- обоснованном подходе, замена химических средств на биологические на пути трансформации от традиционных систем земледелия к органическим, дает возможность обеспечить производство экологически чистой продукции, и при этом существенно снизить риски попадания в зону отрицательной маржинальности сельскохозяйственной деятельности за счет экономии средств, расходуемых на борьбу с вредящими объектами, оптимизации условий формирования устойчивой продуктивности культур по сравнению с традиционными системами земледелия (рисунок 1). На текущий момент, чтобы быть эффективными, органические продукты должные иметь диапазон цен в 1,7-2 раза превышающие сложившиеся рыночные на исследуемые культуры.

Рис.1 Сравнительный анализ экономической эффективности применения биологических средств защиты растений в адаптивных системах и системах органического земледелия по сравнению с традиционными технологиями. 

Тестовые результаты подтверждают доводы ученых, что производство сельскохозяйственных культур в системах земледелия, исключающих применение химических средств защиты растений от вредителей и болезней позволяет хозяйствующим субъектам получить дополнительный доход по сравнению с традиционным способом возделывания, как за счет повышения урожайности, так и за счет экономии ресурсов на приобретение химических средств. Вместе с тем, результативность их применения имеет существенный разброс и определяется, в том числе, иными компонентами системы земледелия, факторами, которые требуют изучения.

Сравнение экологического баланса адаптивного и органического сельского хозяйства свидетельствует о том, что в этом отношении не существует явного очевидного преимущества ни у той, ни у другой системы производства в части экологически безопасной продукции растениеводства. В тоже же время использование технологий с элементами биологизации, встраиваемых поэтапно в уже существующие производственные схемы, позволяет снизить потери урожайности на период воспроизводства почвенного плодородия и адаптации культур к условиям органического земледелия, сохранить конкурентоспособность продукции растениеводства. 

Заключение

Адаптивные системы земледелия, предусматривающие замену удобрений синтетического происхождения и химических средств на биологические средства защиты растений от вредителей и болезней,  снижая антропогенную нагрузку на природу, решая назревшие вопросы повышения качества сельскохозяйственной продукции, способны быть экономически не менее эффективными, чем традиционные, за счет снижения потребления ресурсов и повышения урожайности в результате изменения почвенного плодородия (под влиянием  активизации жизненных процессов в почве). Получение дополнительного дохода в расчете на 1 га посевной площади по сравнению с традиционным земледелием нивелирует риски аграриев в недостижении показателей рентабельности производства на пути трансформации к органическому земледелию. 

Результаты исследований свидетельствуют о том, что уровень экономической эффективности применения биологических технологий в земледелии неоднозначен и определяется, очевидно, системой факторов, которым следует дать экономическую оценку для обеспечения достоверности и сопоставимости результатов в обоснование экономической целесообразности внедрения биотехнологий.

Литература

1. Алпатов, А. В. Проблемы информационно-методического обеспечения сферы производства органической продукции в России / А. В. Алпатов, Х. Н. Гасанова, В. В. Таран // Экономика, труд, управление в сельском хозяйстве. – 2022. – № 11(93). – С. 63-68.  – DOI 10.33938/2211-63. – EDN QHDCJS.

2. Бершицкий Ю.И. Теория, методология и результаты оценки эффективности формирования органического сельского хозяйства в Краснодарском крае / Ю. И. Бершицкий, А. Р. Сайфетдинов, Н. Р. Сайфетдинова [и др.] ; Кубанский ГАУ. – Краснодар: Кубанский ГАУ, 2020. – 141 с. – ISBN 978-5-907294-57-8. – EDN SPCDMU.

3. Бершицкий, Ю.И. Анализ результатов исследований эффективности применения биологических удобрений и средств защиты растений в органическом земледелии. /Бершицкий Ю.И., Петруня Л.Н.// Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского ГАУ. – 2024. – № 1. (100) – С. 15-25.

4. Dey, A. Liquid Biofertilizers and Their Applications: An Overview. In Environmental and Agricultural Microbiology (eds B.B. Mishra, S.K. Nayak, S. Mohapatra and D. Samantaray), 2021, pp. 275-292 https://doi.org/10.1002/9781119525899.ch13.

5. Занилов, А. Х. К органическому сельскому хозяйству через биологизацию / А. Х. Занилов, Ж. М. Яхтанигова // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. – 2016. – № 1(9). – С. 47-52.

6. Котляров, В. В. Основы биологизации агротехнологий / В. В. Котляров, Д. В. Котляров, С.А.Шулепина // Монография. Краснодар: КубГАУ. – 2021. – С. 201-204.

7. Кирюшин, В.И. Управление плодородием почв и продуктивность агроценозов в адаптивно-ландшафтных системах земледелия / В.И.Кирюшин // Почвоведение. – 2019. – No 9. – С.1130–1139. DOI 10.1134/S0032180X19070062. – EDN MUWEQK.

8. Котляров, В. В. Использование микробиологических препаратов для повышения продуктивности озимой пшеницы / В. В. Котляров, Д. В. Котляров, Д. А. Новиков // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского ГАУ. – 2022. – № 183. – С. 139-146. DOI 10.21515/1990-4665-183-014. – EDN FWEGWM.

9. Малюга Н.Г. Сбалансированная биологизированная система земледелия - основа сохранения плодородия и высокой продуктивности черноземов Кубани / Н. Г. Малюга, С. В. Гаркуша, В. П. Василько [и др.] // Труды Кубанского ГАУ. – 2015. – № 52. – С. 125-129.

10. Ториков, В. Е. Введение в агрономию : учебник для вузов / В. Е. Ториков, О. В. Мельникова ; под редакцией В. Е. Ториков. — Санкт-Петербург : Лань, 2024. — ISBN 978-5-507-49420-0. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/417611 (дата обращения: 22.02.2025). — Режим доступа: для авториз. пользователей. — С. 162.)

References

1. Alpatov, A. V. Problemy informatsionno-metodicheskogo obespechenija sfery proizvodstva organicheskoj produktsii v Rossii / A. V. Alpatov, H. N. Gasanova, V. V. Taran // `Ekonomika, trud, upravlenie v sel'skom hozjajstve. – 2022. – № 11(93). – P. 63-68. – DOI 10.33938/2211-63. – EDN QHDCJS.

2. Bershitsky Yu.I. Theory, methodology and results of assessing the effectiveness of the formation of organic agriculture in the Krasnodar region / Yu. I. Bershitsky, A. R. Sayfetdinov, N. R. Sayfetdinova [etc.]; Kuban State Agrarian University. – Krasnodar: Kuban State Agrarian University, 2020. – 141 p. ISBN 978-5-907294-57-8. – EDN SPCDMU

3. Bershitsky Yu. I. Analysis of the results of research on the effectiveness of the use of biological fertilizers and plant protection products in organic production agriculture / Yu. I. Bershitsky, L. N. Petrunya// Polythematic network electronic scientific journal of the Kuban State Agrarian University.–2024.–№ 199.–P.15-25.

4. Dey, A. Liquid Biofertilizers and Their Applications: An Overview. In Environmental and Agricultural Microbiology (eds B.B. Mishra, S.K. Nayak, S. Mohapatra and D. Samantaray), 2021, P. 275-292  https://doi.org/10.1002/9781119525899.ch13.

5. Zanilov, A. Kh. Towards organic agriculture through biologization / A. Kh. Zanilov, Zh. M. Yakhtanigova // Innovations in agriculture: problems and prospects. – 2016. – No. 1(9). – P. 47-52. – 2016. – № 1(9). – P. 47-52.

6. Kotlyarov, V. V. Fundamentals of biologization of agrotechnologies / V. V. Kotlyarov, D. V. Kotlyarov, S.A.Shulepina // Monograph. KubGAU. – 2021. – P. 201.

7. Kiryushin, V.I. Soil fertility management and productivity of agrocenoses in adaptive landscape farming systems / V.I.Kiryushin // Soil science. – 2019. – No. 9. – pp.1130-1139.- DOI 10.1134/S0032180X19070062. – EDN MUWEQK.

8. Kotljarov, V. V. The use of microbiological preparations to increase the productivity of winter wheat /V.V. Kotljarov, D. V. Kotljarov, D. A. Novikov// Polythematic network electronic scientific journal of the Kuban State Agrarian University.–2022.–№ 183.–P.139-146.-DOI 10.21515/1990-4665-183-014. – EDN FWEGWM.

9. Malyuga N.G. Balanced biologized system of agriculture - the basis for preserving fertility and high productivity of Kuban chernozems / N. G. Malyuga, S. V. Garkusha, V. P. Vasilko [et al.] // Proceedings of the Kuban State Agrarian University. – 2015. – No. 52. – P. 125-129

10. . Torikov, V. E. Introduction to agronomy: a textbook for universities / V. E. Torikov, O. V. Melnikova ; edited by V. E. Torikov. — Saint Petersburg : Lan, 2024. — ISBN 978-5-507-49420-0. — Text : electronic // Lan : electronic library system. — URL: https://e.lanbook.com/book/417611 (date of request: 02/22/2025). — Access mode: for authorization. users. — p. 162.)

Бершицкий Юрий Иосифович, д. т. н., профессор, заведующий кафедрой организации производства и инновационной деятельности

e-mail: bershkubgau@mail.ru

Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина

Bershickij Yurij Iosifovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Production Organization and Innovation Activity

e-mail: bershkubgau@mail.ru

Kuban State Agrarian University behalf of I. T. Trubilin

Петруня Людмила Николаевна, директор общества с ограниченной ответственностью «Региональный центр экспертизы и оценки». 

e-mail: pln_2013@mail.ru 

Petrunya Lyudmila Nikolaevna, Director of the limited liability company "Regional Center for Expertise and Evaluation".

e-mail: pln_2013@mail.ru

Гаманцов Евгений Алексеевич, ученый -агроном, заслуженный работник сельского хозяйства.

Gamantsov Evgeny Alekseevich, scientist - agronomist, Honored worker of agriculture.

e-mail: gamancove@mail.ru

Бершицкий Ю. И., Петруня Л. Н., Гаманцов Е. А.

Кубанский госагроуниверситет им. И. Т. Трубилина

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ В АДАПТИВНЫХ СХЕМАХ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА

В статье отмечается, что биологические методы возделывания культур в сочетании с химической защитой, способны быть экономически не менее эффективными, чем традиционные за счет снижения потребления ресурсов и оптимизации условий формирования устойчивой продуктивности культур

Bershitsky Yu. I., Petrunya L. N., Gamantsov E. A. 

Kuban State Agrarian University named after I. T. Trubilin 

The article notes that biological methods of crop cultivation in combination with chemical protection can be economically no less effective than traditional ones by reducing the consumption of resources and optimizing the conditions for the formation of sustainable crop productivity

 УДК 631.81/.86/.6/.3/.5

DOI 10.17513/use.38165

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПУЛ В СИСТЕМЕ 

ДОСТУПНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ

И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ОБРАБОТОК ПОЧВЫ

¹Полоус В.С., ²Брусов В.Д.,  ^3,4Степанов С.П., ^3,5Прокопова  Л.О., ⁶Осауленко С.Н. 

     ¹Фермерское хозяйство  Новицкой Е.В.  Алтайский край, Усть – Калманский  район, с. Огни. e-mail: s.polous@list.ru; 

²Производственный кооператив «,Блок», г.Горячий Ключ;

³ ООО Агрохимическая лаборатория. Новая Адыгея. Краснодарский край;  

⁴ ФГБОУ ВО «Краснодарский государственный университет», г. Краснодар;

⁵ ФГБОУ ВО  «Кубанский государственный аграрный университет», г. Краснодар;

⁶ФГБУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет», г. Ставрополь

Цель  исследований - определение разнообразия и качества  современных доступных  органических удобрений в  отдельных  регионах РФ.  Биологические  и минеральные компоненты    навоза различных животных,  куриного помета, биогумуса (червигумуса) являются   основными  продуктами стабилизации почвенного плодородия. Так  как  их биологическая  активность является результатом   ферментацию в организме животных, птицы или земляных червей; и только затем    источниками     минеральных  элементов. Исследованиями  2021-2022 гг.   установлено, что  количество и видовой состав бактерий   и грибов возрастает от навоза  крупно рогатого скота -  1*10⁴ и 1*10⁹;  к  гранулированному куриному помету -2*10³ и 2*10⁵+3*10³; гранулированному  навозу лошадей -5*10³+1*10⁵и  1,4*10⁴ +5,5*10³+1*10⁵; достигает максимума в биогумусе 3*10⁵+2*10³ и 1*10³ +1*10⁵ +1,8*10⁶ +10*1*10⁷соответственно, титр КОЕ в см³. Содержание минеральных веществ  в   навозе   данных  животных и курином  помете  так же значительно уступает их наличию в  биогумусе и вытяжке  из него. В  системе  интенсивно химического земледелия  снизилось количество и видовой состав биоты в почвах, а следовательно в кормах, что спровоцировало  широкое  использование  ветеринарных препаратов  в  отрасли;  и  проведение обеззараживания   продуктов их  жизнедеятельности. В  современном земледелии  также возросла роль  производства  и внесения дополнительных   источников  органического вещества: торфа, сидератов и  соломы зерновых и других культур; которые активнее минерализуются в присутствии почвенных микроорганизмов и сбалансированном соотношении C:N. Сельхозпроизводители  еще  недооценивают преимущества     заделки  органики способом  энергосберегающих  обработок почвы в сравнении с традиционной   запашкой  плугом.  Развивается  рынок    гранулированных  органических  удобрений  для   использования  в  традиционных  и ресуросберегающих технологиях.   

Ключевые слова: навоз, помет, биогумус, бактерии, грибы, макроэлементы, торф, сидераты, солома, энергосберегающие обработки.

BIOLOGICAL POOL IN THE SYSTEM OF AVAILABLE ORGANIC FERTILIZERS AND ENERGY-SAVING SOIL TREATMENTS.

¹Polous V.S., ²Brusov V.D., ^3,4Stepanov S.P., ^3,5Prokopova L.O., ⁶Osaulenko S.N. 

¹E.V. Novitskaya's farm. Ogni village, Altai Krai, e-mail: s.polous@list.ru

²Production cooperative, Blok, Goryachi Klyuch; 

³ Agrochemical Laboratory. New Adygeya; 

⁴Krasnodar State University, Krasnodar:

⁵Kuban State Agrarian University, Krasnodar;

⁶Stavropol State Agrarian University, Stavropol

The purpose of the research is to determine the diversity and quality of modern available organic fertilizers in certain regions of the Russian Federation. Biological and mineral components of manure of various animals, chicken manure, vermicompost (chervigumus) are the main products of soil fertility stabilization. Since their biological activity is the result of fermentation in the body of animals, birds or earthworms; and only then sources of mineral elements. Studies of 2021-2022 found that the number and species composition of bacteria and fungi increases from cattle manure - 1*104 and 1*109; to granulated chicken droppings - 2*103 and 2*105+3*103 ; granulated horse manure -5*103+1* 105i 1,4*104 +5,5*103+1*105 ; reaches a maximum in vermicompost 3*105+2*103 and 1*103 +1*105 +1,8*106 +10*1* 107 Responsibly, the CFU titer is in cm3. The content of minerals in the manure of these animals and chicken manure is also significantly inferior to their presence in vermicompost and extract from it. In the system of intensive chemical agriculture, the amount and species composition of biota in soils and, consequently, in feed decreased, which provoked the widespread use of veterinary drugs in the industry; and the disinfection of their waste products. In modern agriculture, the role of production and introduction of additional sources of organic matter has also increased: peat, siderates and straw of cereals and other crops; which are more actively mineralized in the presence of soil microorganisms and a balanced C:N ratio. Agricultural producers still underestimate the advantages of embedding organic matter in the way of energy-saving soil treatments in comparison with traditional plowing with a plow. The market of granular organic fertilizers for use in traditional and resource-saving technologies is developing. 

Keywords: manure, manure, vermicompost, bacteria, fungi, macroelements, peat, siderates, straw, energy-saving treatments.

Введение

  Жизненно  необходимое     производство  разнообразной  сельскохозяйственной продукции на миллионах гектарах исторически взаимосвязано  с биологическим  ресурсом почвы - почвенным плодородием,  созданным   деятельностью микроорганизмов, червей  и  других  полезных обитателей пашни; а также растений, с их способностью к фотосинтезу. 

  Как показывает  многолетняя  практика  земледелия высокая  биологическая активность почвы, т.е.  ее плодородие (заметим,  первоначально, это бесплатный природный  ресурс на целинных и залежных  землях)  постоянно  снижается  при  проведении интенсивных обработок почв; использовании  азотных и других  химических удобрений,  а в последствии и         широкого ассортимента пестицидов;  возделывания  меньшего  разнообразия  растений. 

  Для сдерживания    процессов разрушения     основного средства производства – почвенного плодородия    в земледелии и растениеводстве  в ХХ в. научными  учреждениями   разрабатывались   и  предлагались  к  использованию правила или системы:  способов и приемов  обработке почвы;   удобрению  почвы и  растений; их защите от вредных объектов (сорняков , вредителей и болезней); оптимальных севооборотов.  

  Современные системы использования  средств плодородия предполагают, что зерновые, технические и кормовые культуры  эффективнее возделывать с применением  различных  минеральных удобрений.  В Российской Федерации производство  азотных, фосфорных, калийных и сложных удобрений  постоянно  совершенствуется и увеличивается. Это позволило   в 2021 году только  по Краснодарскому  краю применить   туки    под  полевые культуры   в количестве  351,4тыс.тн на площади 1949,7тыс.га [1]  Однако,  не смотря  на  устойчивый рынок минеральных удобрений и их   постоянном     применении,  не удается  остановить  снижения физических [2], биологических   показателей почвы и ее плодородия     [3-5], а следовательно   сохранить  устойчивость  и   доходность   сельскохозяйственного производства. [6].  Кроме указанных недостатков химические удобрения  имеют высокую стоимость и не окупаются при дефиците осадков.  Только при оптимальной  увлажненности почвы минеральные удобрения  способны повысить урожайность полевых культур   и количество пожнивных и корневых  остатков. Но они не оказывают положительных действий  на почвенную биоту, лишь способствуют  ее снижению. 

  В значительно меньшей степени  системы   применения   средств плодородия  аргументируют  целесообразность  регулярного  использования   таких  дешевых органических удобрений, какими являются   побочные  продукты животноводства.  Длительная  практика применения    данных   удобрений  в первую очередь связана  с  тем, что  они являются  активными биологическими   веществами, прошедшими  ферментацию в организме животных  и только затем    источниками  различных  минеральных  элементов. 

  Биологическая ценность  навоза или  помета   для почвы и культивируемых растений  связана с  наличием в них значительного разнообразия, преимущественно,полезной биоты. Формирование  многокомпонентной живой структуры  в  указанных   удобрениях зависит от  почвенных микроорганизмов полей, сельскохозяйственных растений и видов животных, утверждал академик Т.Д. Лысенко, еще в 1960 г.г. На взаимосвязь явлений  в данной  биологической цепочке указывают и  современные  исследования.[7-9]. 

  Кроме  сельскохозяйственных животных и птицы,  имеющих физиологическую способность превращать часть  потребленных  кормов  и воды  в    навоз или помет, существуют  и беспозвоночные животные – земляные (дождевые)  черви, которые  в течение  сотен  лет      наилучшим образом обрабатывают почву и участвуют в процессах формирования  ее  плодородия [10]. Обитая в почве  они создают ценное органическое удобрение,   1м³ которого по биологической активности  равен 70м³ почвы или 4-8тоннам  навоза  сельскохозяйственных животных [11].  Дождевые черви сокращают период гумификации растительных остатков  более чем в 50 раз [12] и в течение 4-6 месяцев  своей жизнедеятельности создают уникальный продукт  для оздоровления почвы, в котором  содержится 25-35% гумуса и другие вещества в доступной для  почвенной биоты и  полевых культур    форме. При его внесении    растения в период вегетации   повышают устойчивость к болезням и вредителям [13]. Еще Дарвин указывал на  особенность  их  желудка и   пищеварительной системы, способной     разлагать и в значительной мере превращать в перегной (гумус) растительные и другие  вещества [14], что не  могут  делать  никакие сельскохозяйственные животные и птица; и  даже   отдельные  почвенные  микроорганизмы [13]. В результате жизнедеятельности   червей  в почве  создаются  биологически активные вещества, в том числе   некоторое количество  капролитов, которые   содержат уже в доступной форме  значительное количество азота, фосфора, калия и другие  необходимые растениям элементы питания.   Капролиты   имеют мелкокомковатую водопрочную структуру, диаметром от  0,5 мм   и являются ценной составной частью  почвенных   агрегатов. В почве  черви   передвигают   и    формируют   множество   ходов, протяженностью тысячи километров на гектар [12], которые  повышают  проникновение  воздуха,  осадков, растворов и корневой системы растений. Эти показатели  в значительной степени благоприятны при использовании системы ресурсосберегающего  земледелия и технологии no-till [15]. В России дождевых червей   породы. Старатель размножают  в  различных регионах страны   отдельные предприятия и    землепользователи.    

  Цель исследования - определение разнообразия и качества  современных доступных  органических удобрений в  отдельных  регионах РФ.   Оценка биологических  и минеральных компонентов    навоза различных животных,  куриного помете, биогумуса; а также других источников органического вещества: торфа, сидератов и  соломы зерновых культур, как  основных элементов,    участвующих в   стабилизации почвенного плодородия    в  современном земледелии.

Материалы и методы исследований.

  Проведен   обзор  научной  литературы и выполнены   лабораторные исследования  в аккредитованных организациях по  биологической и питательной ценности   современных  доступным органических удобрений по существующим  ГОСТам;   проанализированы приемы  их заделки в почву; собрана информация  рынка  органических  удобрений    и  отдельные  результаты их применения  землепользователями.   

Результаты  исследования и их  обсуждение. 

  В современных условиях   почвенный биологический пул, как основа плодородия и рентабельного производства,   возрастает с переходом на  энергосберегающие  приемы  основной  обработки почвы [16]  восстановлением  количества  и разнообразия биоты [17]; возделывании более широкого спектра полевых культур  в основных [18]   и повторных посевах [19]  

  Землепользователи всех форм собственности в текущий период  могут поддерживать  биологическую активность     пашни    разнообразными  и доступными органическими  удобрениями, целенаправленно  занимаясь их производством    в хозяйстве.  Формирование высокого качества любых  органических удобрений  невозможно  без периодического  определения  видового состава и  количества биоты.  В  настоящее время  такие  исследования  выполняются  в научных и  специализированных  лабораториях.  

Авторы  исследовали   готовые к применению  партии  навоза       крупного рогатого скота (КРС), лошадей, птицы;   биогумуса    на  содержание    бактериальной и грибной микрофлоры, табл.1.

Таблица1 

Содержание  биоты  в навозе КРС,  гранулированном курином помете,  

биогумусе и вытяжки  из биогумуса.  

  Примечание. Данные таблицы 1 получены в лаборатории  по существующим методикам;  имеющимся  оборудовании и квалификации специалистов.

  Для многих земледельцев органические удобрения,  в основном ассоциируются с навозом  КРС и   свиней; в меньшей  степени   других животных: лошадей и овец.  Наибольшим многообразием  и количеством  микрофлоры  выделялся биогумус,  в котором имелось до 13 видов бактерий и 5 видов грибов. В    конском навозе  отмечено  значительное  содержание  биоты, в том числе 7 видов бактерий,  6 видов грибов   при  хорошей их численности. В образце куриного помета  2021года   видовой состав и численность микроорганизмов  была значительно ниже, чем в конском навозе. Навоз КРС  содержал большое количество  бактерий  и грибов, но не имел их разнообразия, в связи с чем  существенно уступал по этому показателю  вытяжке из биогумиса.

  Следовательно,   биологическая  активность   этих органических удобрений   зависит  от разнообразия   и численности  биоты, которая  формируется  различными  сельскохозяйственными животными и  птицей; но наибольшую биогенность   такого продукта  обеспечивают  почвенные черви Старатель в биогумусе и вытяжке из биогумуса

  На Кубани в 2021 году, хозяйства, где сохранилось животноводство, как отрасль, применили 3691,7 тыс. органических удобрений [1]. 

  В условиях интенсивно химического земледелия на значительных площадях   уменьшилось содержание  и видовой состав  почвенной микробиоты;  что явилось основанием для  замещения значительной доли  супрессивной микрофлоры  на патогенную, которая попадает  в организм животных и  птицы   с различными кормами, полученными при возделывании  полевых  культур и их переработке (концентратами, силосом, сеном и др.)  Естественно,  низкое  качество выращенных  кормов и воды; ветеринарные препараты ( от туберкулеза, сибирской язвы, чумы, ящура; гельминтов и других болезней и паразитов [20] заметно влияют на   биологическую ценность  мяса и продуктов его переработки, а также навоза КРС, свиней и помет  птицы. При  содержание   животных на природных лугах   и пастбищах   эти проблемы  мало актуальны [21]. 

  В современных условиях производства животноводческой продукции возникла острая необходимость проведения ферментации  навоза и помета  животных и птицы, как биологически сложных отходов. Например, по  содержанию  биогенных веществ  свиноводческий комплекс  на 54тыс. голов  эквивалентен городу  со 100-тысячным населением [22]. 

  Обеззараживание (ферментация)  этих ценных для земледелия отходов  традиционно  происходит при длительном, 2 и более,  года хранении  в буртах (что также  снижает  всхожесть семян сорняков). Однако уже существуют технологии температурных [23],  и  микробиологических обработок [24,25],   позволяющих    выполнять эту важную работу   за более короткий период. 

  В свежем  навозе и помете, который является результатом  многочасовой  биоферментации  различных  кормов, воды     микробиомом   желудка животных,  остается  20-50% азота, 50-70% фосфора и калия, от содержания их в  сене, силосе,  зерновых концентратах и других продуктах [26,27]. В безподстилочном навозе и помете преимущественно находятся    частицы  кормов от   0,1 до 5,0мм [22]. 

Таблица 2.    

Минеральный состав твердой фракции свежих экскрементов

   различных животных и птицы, кг/т 

Примечание: по данным [28, 11, 22].

  Содержание  основных   минеральных  питательных веществ в   навозе животных и помете птицы не является постоянным и зависит  от рациона питания,   технологии  содержания  и  срока определения [11]. Наличие некоторых минеральных  элементов   в   свежем навозе и курином  помете  представлено в табл.2.  Для удобства проведения сравнительного анализа  питательной ценности  экскрементов животных и птицы,  данные представлены      в килограммах на тонну  продукта.  

  Наиболее высокое  количество  сухого вещества  243-345 кг/т имел навоз  лошадей и овец. По  наличию макроэлементов  куриный помет  многократно превосходит навоз   других животных.  Наиболее высокое содержание  углерода  отмечено в свином навозе,  (250:1),  что  требует дополнительного использования  азотных удобрений для  оптимизации соотношения  данных элементов.  

  Имеются данные [26] о наличие в навозе жвачных животных различных    микроэлементов: бора-101,0 г; марганца - 1005,4г; кобальта-5,2г; меди- 78,0г;  молибдена- 10,3г.   Указанное количество   полезных веществ  содержится 20т навоза.   А в     курином  помете    были найдены   аминокислоты  [28]: лизин - 0,218; гистидин-0,034; аспарагиновая кислота -0,476; серин - 0,190; глутаминовая кислота- 0,692; глицин - 0,229; аланин - 0,298;валин - ,090; изолейцин - 0,070; лейцин-0,214 ;тирозин - 0,092; фининаланин - 0.085; триптофан - 0,838, ( в %  сухого вещества ).

  Важным компонентом  испражнений  животных является их жидкие выделения, которые имеют значительное различие по содержанию сухого вещества.  Например, в мочи  свиней    их  определено 33кг/т, что в две меньше, чем  у  КРС  и в 10 раз меньше  чем у овец.  Однако,  жидкая фракция свиных выделений    содержит  в несколько раз больше общего азота, фосфора, калия (соответственно 19,5 кг/т, 0,7кг/т, 8,3кг/т),   чем у  крупного рогатого скота. Это является результатом  кормления  свинопоголовья  преимущественно зерновыми  кормами [28]. 

  Собственные  авторские исследования  позволили  дополнить    известную информацию  по химическому составу  некоторых  органических удобрений.  Ведь  за   прошедшие  20 лет  значительно снизилось  плодородие черноземов, а следовательно и содержание макро и микро элементов в растениях и  кормах, (табл.3)

Таблица 3    

 Минеральный  состав    навоза КРС и гранулированного птичьего помета, кг/т  

  По  опубликованным данным [29] в процессе  ферментации  возможно  провести  обогащение   подобных удобрений  биотой  макро-микроэлементами  и другими полезными веществами, тем самым  существенно изменить их первоначальный состав. Кроме того, гранулирование  куриного  помета  повышает  равномерность  его распределения по полю при внесении  разбрасывателями,  а также создает   возможность  припосевного  внесения  обычными и пневматическими сеялками.  В количестве  100 и более кг/га.  Ведь в 1тонне   такой органики содержатся биологически активные вещества, а также   до  4,0 кг  фосфора   и  6,0 кг  калия в доступном для растений  состоянии,  а также   20кг общего азота и 950кг  органического вещества  при ph солевой вытяжки 8,0. А самое важное - это  микробиота, которая восстанавливает  биологический пул   почвы. Готовый к применению навоз КРС содержит  в меньших количествах  органическое вещество и макроэлементы, что требует его применение в значительно больших дозах (20-60т/га и более) в зависимости от   фактического плодородия почвы. 

  Но будем объективными.  Недостаточное количество поголовья различных животных и птицы  в данный период не позволяет наладить массовое производство и применение навоза и помета в сельхозпредприятиях регионов. Однако, реальным выходом из данной ситуации является приготовление  искусственных органических удобрений с использованием дождевых червей.   

  Дождевых червей породы Старатель  длительный период размножают некоторые биологи  и земледельцы в отдельных регионах страны на различных субстратах и получают   оригинальный биологический продукт, (червигумус или вермигумус, или биогумус), отличающейся от навоза и помета по содержанию  биоты, минеральных и других элементов. Опубликованные  данные  (2000-2012гг),   а также авторские  исследования, выполненные в    2022г,  позволили   конкретизировать   информацию о   составе   биогумуса   различных производителей и вытяжке из  него, табл.4.  

  Биогумус, как органическое удобрение,  в значительном диапазоне изменяет   состав  активных элементов, в зависимости от  используемого субстрата, возраста червей,  их  дополнительных подкормок  органическими продуктами, не содержащими остатков  удобрений и пестицидов и соблюдении других элементов      биологической безопасности. 

  Производители  биогумуса (1,2,4),  использовали  в качестве  субстрата   подстилочный навоз КРС и  другие виды навоза, помета и пищевых отходов.  Питание червей      данными  биоматериалами     способствовало    формированию   в продукте общего азота  -7,3; фосфора  4,7- 8,0 и  калия -7,0 кг/т.  Большее количество     доступных  веществ  для питания растений  накапливалось    в биогумусе   при  использования навоза КРС и свиней в качестве субстрата (3-й  производитель ), где   имелось  до  300кг гумуса;   22,0кг общего азота , 29,0кг;   калия  и 5,0кг  кальция на 1  тонну удобрений .

Таблица 4

Минеральный   состав    биогумуса  при использовании разнообразных  субстратов, кг/т.    

  Примечание: по данным  [28, 12]

  Значительные отличия  по содержанию органического вещества, кальция  и соотношения углерода к азоту, а также биологической активности (табл.1)  имеет биогумус, где субстратом являлись  древесные опилки  ( производитель  5-ой и 6 –ой продукции  ПК ,,Блок,, Краснодарский край). Вытяжка из биогумуса содержала в 1-ой тонне продукта 403 кг органического вещества; значительные  количества  фосфора, калия и  кальция, соответственно     56,7кг-428,0кг-300,0кг в  доступной форме.

  В сельскохозяйственном  производстве   в значительных объемах  используется торф,  солома зерновых культур  и в отдельных  хозяйствах  выращивают бобовые  сидераты. Это важные  источники органических удобрений, обогащающие  почву углеродом,   макроэлементами и многими  полезными веществами.   Постоянное использование данного резерва особенно   целесообразно для землепользователь не имеющих отрасли животноводства. В  земледелии формируется практика использования  в качестве  источников  органического вещества  соломы зерновых культур (и других пожнивных остатков):  и в меньшей степени  растительной  массы  сидеральных   посевов и  торфа.   Наличие минеральных питательных  элементов в  торфе,  зеленых удобрениях из бобовых культур и соломе зерновых  представлено в табл.5.  

 Таблица 5    

Минеральный   состав  органических   удобрений из торфа,   сидератов   и соломы,  кг/т 

Примечание: По данным  [30-32]

  Торф за несколько месяцев до внесения в почву измельчается и хранится в кучах  для разложения кислотных соединений.   Значительное содержание органического вещества, общего азота  и кальция, делают торф  полезным  органических удобрением для  почвы, особенно  в местах его добычи [30].

  В зеленых удобрениях (сидератах) влажность растений достигает 80%, содержание  органических и минеральных соединений в 1 тонне заметно ниже, чем у торфа. Однако при урожае массы в 40т/га  в почву поступает  до 200 кг/га общего азота  40 кг/га фосфора,  и 45 кг/га калия, а также значительное количество   кальция; указанные элементы    будут  доступны растениям после  минерализации [31]. 

  В    соломе зерновых культур высокое содержание  органического вещества, 800кг/т, которое  включает целлюлозу, гемицеллюлозу, лигнин, декстрин, сырой протеин, а также макро и микроудобрения [32]. Такие пожнивные остатки  разлагаются на более простые соединения в почве только при наличии в ней различных групп  почвенных микроорганизмов. Солома является самым доступным и технологичным  органическим удобрением. Например,  при урожайности  озимой пшеницы 6т/га   только от  поверхностных пожнивных остатков ( без корней) после их минерализации в течении 4-6 и до 12-15 месяцев на гектар поступит до 2160кг углерода, 35кг азота, 8,5кг фосфора и 112кг калия в биологически доступной для питания растений форме. 

  Пожнивные остатку лучше  разлагаются  в поверхностном слое почвы  0-12см, поэтому  их запашка  на глубину 20-30см нежелательна, так как с увеличением глубины основной обработки  в анаэробных условиях  усиливается минерализация  азота  и других элементов; происходить сокращение численности и видового состава почвенной биоты. 

  Любые органические удобрения (навоз, помет, биогумус, торф, сидераты и пожнивные остатки с корневой системой растений) увеличивают водопроницаемость, агрофизические и биологические свойства почвы, а в совокупности урожайность  и качество полевых культур.  Приводим несколько примеров. 

  В Ростовской области  на черноземах урожайность подсолнечника в среднем за 2015-2017гг. с применение N₇₅ P₇₅ K₇₅  составила -2,33т/га, а  при внесении под осеннюю вспашку 10т/га куриного помета- 2,48 т/га [33].

  В Китае выращивание полевых культур с пониженными нормами  минеральных удобрений  и использованием соломы  способствовало улучшению питательного режима почвы  и  урожайности  возделываемых культур [34.] 

  Выращивание картофеля в Республике Беларусь  в 2021-2022гг с  использование  гранулированного куриного помета    в количестве 1т/га  и 4т/га  формировало урожайность культуры  от 58,1 до 82,1т/га  с содержанием крахмала  более 10%, в зависимости от количества выпавших осадков.[ 35].

  Исследованиями [36] установлено, что вермикомпост, сформированный на субстрате свиного  навоза, как нетрадиционное органическое удобрение,  увеличивал содержание нутриентов в болгарском перце (Capsicum Annuum. L)

  Таким образом, сельхозпроизводители,  у которых отсутствует животноводство      имеют  возможности регулярного использования других органических удобрений. По расчетам авторов,  в хозяйствам, где сохранилось животноводство,  выполнение комплекса работ по  компостированию, хранению, перевалке, внесению и заделки навоза    обходится   от 400руб/т, что при внесении   50т/га формирует затраты  в 20тыс.руб/га и более. Но они окупаются за несколько лет повышением биологической активности почвы и  дополнительными урожаями  полевых культур. 

 В настоящий период  формируется  рынок органических удобрений. Где ферментированный гранулированный птичий помет  предлагают  до 23 тыс.руб/т;   биогумус  на субстрате из опилок до 120тыс.руб/т, вытяжку из биогумуса  до 180тыс.руб/т; гранулированный навоз лошадей и КРС по цене от 70-90 тыс. руб/т.        

Выводы

1. Навоз различных животных и  помет птицы быстрее поступает в обращение, если  ферментируется  температурной  обработкой или биологическими методами с участием  супрессивных  микрорганизмов.

2. В результате жизнедеятельности  дождевых червей Старатель через 4—6 месяцев  формируется биогумус,  многократно превосходящий по разнообразию и  содержанию  ценной микробиоты все виды навоза и помета.

3. Торф (в местах добычи), зеленые удобрения из бобовых растений и солома зерновых культур являются доступными и дешевыми органическими удобрениями, которые  целесообразно  ежегодно  использовать.

4. При энергосберегающих обработках органические удобрения,  растительные остатки сидератов и соломы  интенсивнее подвергаются минерализации  в поверхностном,       0-12см, слое почвы,   обладающего   максимальной  биологической  активностью.                     

Список литературы

1.Росстат  по Краснодарскому краю и Республике Адыгея. Пресс-выпуск от 09 марта 2022[Электронный ресурс  ]. URL: .https: //krsstat.gks.ru/ (дата посещения  26.08.2023). 

2.Фаизова В.И. Изменение свойств и микробиологических показателей  черноземов Центррального Предкавказья  при сельскохозяйственном  использовании: дис….докт. с.-х. наук. Ставрополь .2016.-С.211-235.

3.Соколов М.С., Дородный Ю.Л., Марченко А.И.  Здоровая почва как необходимое условие жизни человека. Почвоведение.2010.- №7.- С. 858-866.

4.Козлов Е.М. Экологические  проблемы  в сельском хозяйстве  и некоторые соображения о путях  их преодоления. // Материалы 5-ой международной научно- практической конференции. Центр научного   знания «ЛОТОС». Ставрополь.-2014-.С.4-15.

 5.Савич В.И., Наумова Л.М., Муради Л.М., Трубицина Е.В.  Скрытое   отрицательное действие  удобрений  и мелиорантов.  Земледелие.1988. -№10.-С. 24-26. 

6.Полоус В.С., Степанов С.П., Прокопова Л.О.,Осауленко С.Н.. Возможности стабилизации биологической активности почвы при использовании органических, минеральных удобрений, микроорганизмов и ресурсосберегающих обработок. //Успехи современного естествознания.  2023. -№1.- С.13-19. 

7.  Джейм М. Джей,  Мартин ДЖ. Лесснер, Дэвид А. Гольден. Современная пищевая микробиология. Пер. с английского. М. БИОМ. Лаборатория знаний. 2017.  887с.

8.Кудеяров В.Н., Соколов М.С., Глинушкин  А.П. Современное  состояние почв агроценозов  России. Меры по их оздоровлению и рациональному использованию.// Агрохимия .2017.-№6.- С.3-11.

9. Селезнева Н.А., Тишкова А.Г., Федорова Т.Н., Савченко Н.Е., Асеева Т.А. Изменение химических и микробиологических свойств почвы при антропогенном воздействии в полевом севообороте. // Достижение науки и техники в АПК.-2020.-Т34.- №6. С.5-10. 

10. Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М. Изд-во Московского университета. 1989.- 336с.

11. Шеуджен  А.Х., Онищенко Л.М., Прокопенко В.В. Удобрения, почвенные грунты и регуляторы роста растений. Майкоп. Изд-во ГУРИПП.- 2005.- 400с. 

12. Горбунов В.В. Дождевые черви  для повышения урожая. М.: Изд-во  «Астрель»,-  2012.- 188с.

13. Игонин А.М. Как повысить  плодородие почвы в  десять раз с помощью дождевых червей. М.: Изд-во  информационно внедренческий центр «Маркетинг».- 2000.- 87с.

14. Мишустин Е.Н. Микроорганизмы и продуктивность земледелия. М. Издательство «Наука», 1972. 343с. 

15. Кутовая О.В., Никитин Д.А., Гераськина А.П. Технология nо-till как фактор  активности почвенных беспозвоночных в агрочерноземах Ставропольского края. //Сельскохозяйственная биология 2021.Том 56. №1. С.199-210. 

16. Мокриков Г.В., Минникова Т.В., Мясникова М.А.,  Казеев К.Ш., Колесников К.И. Изменения содержания  и состава  органического вещества  черноземов Приазовья при использовании технологии прямого посева // Агрохимия.- 2020.-№1.- С. 18-24. 

17.  Турусов В.И., Чевердин Ю.И., Титова Т.В., Беспалов В.ВА., Сапрыкин С.В.,   Гармашева Л.В., Чевердин А.Ю. Взаимосвязь  микробиологических параметров и физических свойств черноземных почв.// Агрохимия.-2017.-№11.-С.3-12.; 

18.  Мерзлая Г.Е. Биологические факторы в системах удобрения //Агрохимия. 2017. №10. -С.24-36. 

19. Марцинкявичене А., Богужас Б., Балиите С., Пупалене Р., Величка Р. Влияние севооборотов, промежуточных посевов и органических удобрений на ферментативную активность почвы и содержание гумуса в органическом земледелии./.Почвоведение. 2013. №2 С.219-225.    

20.  Соколова Н.Р., Кондратьев А.В. Навоз и помет  превратить бы  в доход.// ТБО- обращение с отходами. 2020. №2. С.14-19. 

21. Бачин С. Органика. Мифы и реальность. М. Изд-во ООО Хлеб-Соль.2016. 127с.

22. Андреев В.А., Новиков М.Н., Лукин С.М.  Использование навоза свиней на удобрение.  М. Росагропромиздат. 1990. 94с.  

23. Цой С. Химический состав птичьего помета до и после процесса низкотемпературного  обезвоживания  в вакууме в процентах. Куриный помет. [Электронный ресурс] URL: https://studopedia.net/6_80827_himicheskiy_sostav_ptichyego-pometa-do-i-posle-protsessa-nizkotemperaturnogo-obezvozhivaniya-v-vakuume-v-protsentah.html/(дата посещения  21.02.2023). 

24. Дмитриев В.И., Мартынова И.В., Кочкина Л.И.  Способ  микробиологической переработки птичьего помета. Патент RU 2437864 С1.Патентообладатель ООО  «Микробиотех». Бюл . ФИПС 2011.-№36.-12.27.

25. Сидоренко О.Д. Использование продуктов биоконверсии отходов животноводства  в качестве органических удобрений. (Концепсия) // Агрохимия. 2018 №4. С.36-38. 

26. Навоз и его химический состав  на подстилке. [Электронный ресурс] URL: https://hous-animals.ru/spravochnic|navoz-himicheskiy-sostav-navoza/(дата посещения. 15.03.2023).

27. Мирошникова М.С., Аринтанов А.Е. Микробиоценоз рубца  - инструмент к построения  искусственных  биосистем. Биореактор на основе рубца // Животноводство и кормопроизводство.-2021. Том 4. № 3. С.57-69. 

28. Научные основы производства и использования органических удобрений  в зоне юго-западного Предкавказья: коллективная монография. Краснодар: Издательство ООО ,,Просвещение 2000,, С. 50-51.

29. Седых В.А. Экологическая оценка использования куриного помета на почвах таежно-лесной зоны: автореф.  дис…. докт. биол. наук. Российский государственный аграрный университет  М.2013. 46с.

30.  Органические удобрения. Виды, свойства и использование  органических удобрений.[Электронный ресурс] URL:.https://.itexn.com/4886_organicheskie-udobreniya-vidy-svojstva-ispolzovanie-organicheskih-udobrenij.html ( дата посещения 04.03.2023).

31. Шрамко И.В., Вихорева Г.В. Роль бобовых трав  в изменении гумусированности  дерново-подзолистых почв Верхневолжья // Научсно-производственный журнал «Зернобобовые и крупяные культуры», 2016.-№ 3(19) С. 125-132.  

32. Минеев В.Г., Сычев В.Е., Гамзиков Г.П. Агрохимия. Учебник./ Под редакцией В.Г.Минеева. М. Издательство ВНИИА им Д.Н.Прянишникова. 2017. 854с. 

33. Турчин В.В., Сисин А.В. ,Баленко Е.Г. Действие компоста из куриного помета на урожайность и качество семян подсолнечника // Вестник Мичуринского государственного  аграрного университета. 2017. №4-.С.14-19.

34. Chen Zhu, Yue Jingjing, Hu Hongxiang,Yan Yainan, Di Yunfei/ Effects of straw incorporation and  reduction of chemical fertizer on soil nutrients and  crop  yield in farmland. SCIREA Joornal of Agriculturs.2016.Vol.1.No.1.РР.124-134.

35. Царева М.В. Влияние доз и способов внесения термически высушенного куриного помета  на урожайность и качество картофеля. Агрохимический вестник. 2022. № 6. С.52-57.

36. Atiyeh, R.M., Arancon, N., Edwards, C.A., Metzger, J.D. (2000) Influence of earthworm-processed pig manure on the growth and yield of greenhouse tomatoes. Biores. Technol. 75. РР. 175-180.

Статья опубликована в журнале «Успех современного естествознания» № 12 2023г. 

УДК 633.36/37

ГРНТИ 68.35.31

Волошин М.И., докт.сельск. наук., консультант Агрохолдинга «Кубань» 

Лебедь Д.В., директор по растениеводству Агрохолдинга «Кубань»

Брусенцов А. С., кан. тех. наук, доцент Кубанского ГАУ

РЕЗУЛЬТАТЫ ИНТРОДУКЦИИ НОВОГО БОБОВОГО РАСТЕНИЯ– ГУАРА ( CyamopsistetragonolobaL).

Статья посвящена актуальной проблеме – замене импортной растительной продукции, в частности,гуаровой камеди, за счет интродукции новой для РФ бобовой культуры –Cyamopsistetragonoloba (L) Taub.Целью статьи является ознакомление заинтересованного круга лиц с результатами интродукции гуара на юге страны. Дается описание морфологических признаков и биологическихсвойств, результатов агротехнических и селекционных опытов с гуаром. Установлен оптимальный для Краснодарского края срок посева гуара – вторая половина мая.Авторами работы выделены два морфологических типа растений – ветвящиеся и одностебельные. Для каждого их них предварительно установлены ориентировочные диапазоны густоты стояния растений с целью получения максимального урожая семян, соответственно: 200-250 и 250-300 тысяч растений на гектар.В результате селекционной работы получен исходный материал для выведения сортов с ценными признаками и свойствами: семенная продуктивность, устойчивость к полеганию, высота прикрепления нижних бобов на стебле и др. Урожайность семян лучших номеров в сортоиспытании превысила 24 ц/га.Однако в опытах выявлены и ограничивающие факторы увеличения уровня урожайности культуры – температура и влажность почвы в период посева и поражение растений альтернарией и бактериальной гнилью. С учетом морфологических особенностей семян и стебля гуара авторами предложены усовершенствованные технические средства для посева и обмолота растений.В заключение делается вывод о целесообразности расширения исследований по новой культуре в регионах с подходящими для гуара почвенно-климатическими условиями.

Ключевые слова: агрономия, гуар, , камедь, почва, растение, семенная продуктивность, техника, цамопсис.

The article is devoted to current problem –a replacement of plant products, in particular -guar gumdue to theintroduction of the new for the Russian Federation leguminous crop – (Cyamopsistetragonoloba (L.) Taub).

The aim of the article is familiarization of the interested persons with the results of guar introduction in the south of Russia. There is the description of morphobiologicalcharacteristicsand properties, results of agronomic and breeding experiments with guar in the article. They have established the optimal term of guar sowing – the second half of May. The authors of the work emphasizetwo morphological type plants - branched and single-stemmed. For each of them preliminary estimated ranges of plants standing density have been establishedwith the aim of maximizing the yield of seeds – correspondingly: 200-250 and 250-300 thousand plants per hectare. Because of breeding work the breeding material with the valuable characteristics and properties have been obtained: seed productivity, lodging resistance, height of attachment of lower beans on the stalk and others. The yield of seeds of the best numbers when testing has exceeded 24 quintals per hectare.The limiting factors of increasing crop yield have been identified: temperature and soil moisture at the time of sowinganddefeat of plants by Alternaria rot and bacterial. The  authors offer advanced technical equipment for sowing and threshing of plants taking into account of morphological features of seeds and stems of guar. The design of the seeder allow implementing the placement of seeds in rows within 6-12 centimeters. When harvest moisture 30% of plants have durable stemthreshing of what the proposed device was impractical because of low durable qualities of threshing drum’s materials. In this regard, it was offered an additional technological operation of beans’ separation from the stalk by towing ones by modernizedthresher. In conclusion it is done the inference about the expediency ofresearch extension on a new culture in the regions with suitable for guar soil and climatic conditions.

Keywords : agronomy, guar , gum, soil, plant , seed productivity, technical , cluster bean.

Введение.

Бобовые культуры популярны благодаря высокому содержанию белка и способности фиксировать атмосферный азот посредством симбиоза с клубеньковыми бактериями. Среди 700 родов бобовых, произрастающих на земном шаре, гуар можно считать новичком современного земледелия. Из небольших посевных площадей Индии и Пакистана, где свежие бобы и зерно издавна используются населением в пищу, а листостебельная масса – на корм животным и в качестве сидерата, гуар перешагнул в другие страны и в настоящее время занимает площадь около трех миллионов гектаров. Стремительный рост популярности гуара объясняется открытием уникальных технологических свойств важнейшего компонента зерна –гуаровой камеди.

Камедь необходима для газовой, нефтяной, пищевой, косметической и даже фармацевтической промышленности. Загущающая способность камеди широко используется при производстве молочных, мясных и других продуктов питания. Дозировка галактоманнанов в пищевых продуктах составляет от 0,05% (сухие завтраки из картофеля и зерновых) до 1,0% (эмульгированные соусы). Катионактивный («шелковый») гуар применяется при изготовлении косметических средств.

Среди всех отраслей мирового производства наибольшую потребность в гуареиспытывает нефтегазовая промышленность, где камедь с вязкостью от 6500 до 9000 единиц используется в качестве связующего компонента наполнителей. При добыче газа и нефти в скважину подается раствор гуаровой камеди вместе с расклинивающими веществами для создания трещин, по которым после определенных технологических приемов поступает природный углеводород. Потребность камеди для подготовки скважины составляет в среднем около 9 тонн, что эквивалентно 25-30 тоннам семян. Применение гуаровой камеди увеличивает добычу газа и нефти как на новых, так и на старых скважинах.

Несмотря на практическую значимость культуры, работа с гуаром в нашей стране практически не велась. Вполне вероятно, что причиной явились неутешительные выводы первоначального изучения культуры во ВНИИ растениеводства в Ленинградской области и Закавказье, в результате чего гуар попал в разряд мало перспективных сельскохозяйственных объектов[1,3]. Исследования культуры были полностью прекращены, а коллекционные образцы переданы в братские республики. Возросший спрос на гуаровую камедь со стороны пищевой, нефтегазовой промышленности и других отраслей народного хозяйства и изменения в экономике создали условия для пересмотра отношения к культуре.

Целью нашего исследования являлось изучение биологии роста и развития гуара с целью интродукции и селекции сортов для условий юга европейской части России.

Биология роста и развития гуара.

Гуар (циамопсис, гороховое дерево) – однолетняя бобовая культура, внешне напоминающая сою. Из пяти видов porfa Cyamopsis: С. dentata (N.E.Br.) ;С.psoraloidesDC. ; С. senegalensisGuill.&Perr.; C. serrataSchinz, произрастающих в Юго-Восточной Азии и Африке, наибольшее распространение получил С.tetragonoloba (L.) Taub. (циамопсисчетырехкрыльниковый) [2]. Диплоидный набор гуара включает 14 хромосом.

Гуар относится к самоопылителям; незначительная часть цветков опыляется насекомыми. Растения вида представлены одностебельными и ветвящимися формами, высотой до двух метров, с толстым, полым стеблем и очень прочным стержневым корнем. Листорасположение – очередное. Простые листья яйцевидные, настоящие – тройчатые, зазубренные или гладкие по краям. Соцветия расположены в пазухах листьев; чередование продуктивных и непродуктивных узлов следует определенной закономерности и зависит от генотипа и условий выращивания.

Цветение начинается с нижней части стебля. Цветки мелкие, неправильные, состоят из 5 чашелистиков, венчик – из 5 лепестков, собраны в кисти по 5-35 штук. Венчики бледно-розоватого цвета. Боб – саблевидно-изогнутый с заостренной верхушкой, с выпуклым очертанием семенных гнезд, длиной до 14 см. Число семян в нормально развитых бобах составляет от 5 до 11 штук. Редко расположенные семена крепятся к брюшному шву короткими семяножками. Семена средней величины, по форме – квадратно-сдавленные и неправильно-сдавленные, реже – округлые, кремового или серого цвета, с массой 1000 зерен от 20 до 40 граммов. Отдельные образцы формируют более крупные семена. При этом форма бобов сильно  изогнутая с небольшим скручиванием. По данным лаборатории «Центра по контролю качества кормов «Кубань», массовая доля сырого протеина в зерне гуара составляет от 29,2 до 30, 4%.

В онтогенезе гуар проходит следующие фазы: прорастания, всходов, стеблевания и ветвления, бутонизации, цветения, образования семян, созревания. Как и большинство бобовых культур тропического пояса, гуар выносит семядоли на поверхность. По этой причине глубина заделки семян при посеве составляет 2-3 см. Семядольные и простые листья (1-6) сохраняются на растении до двух месяцев. По сравнению с бобовыми культурами умеренной зоны нашей страны, гуар имеет продолжительный вегетационный период, составляющий в условиях Краснодарского края 100 и более дней. Культура короткого дня; при сокращении продолжительности освещения вегетационный период сокращается. В пределах вида существуют короткодневные, нейтральные и длиннодневные экотипы. Гуар– теплолюбивая культура, лучше растет на почвах с легким механическим составом, засухоустойчивая, но отзывчивая на частое увлажнение, плохо выносит затопление и сорную растительность.

С начала прошлого столетия гуарпризнан источником сырья растительного происхождения, а с середины века становится товаром международной торговли. Наиболее ценная часть семян – гуаровая камедь (стабилизатор Е412), находится под оболочкой и составляет около трети веса зерна [6]. По химическому составу камедь на 75-85% состоит из полисахаридов галактоманнанов – галактозы и маннозы. В структуре гуаровой камеди на одно звено галактозы приходится два звена маннозы. Технология выделения галактоманнатов довольно сложная и включает экстрактацию полисахаридов из размолотых семян, обработку реагентами для выделения конечного продукта, фильтрацию, высушивание и измельчение. Товарная гуаровая камедь представляет собой измельченный эндосперм семян в виде порошка от белого до светло-желтого цвета, лишенный зародышей и семенной кожуры.

Основной характеристикой качества камеди является вязкость 1% водного раствора, определяемая после 24 часов гидратации и составляющая 3000-7000 единиц. Гуаровая камедь является гигроскопическим продуктом, для предотвращения потери качества при хранении влажность не должна превышать восьми процентов Растворы камеди стабильны при температуре не выше 90 градусов и рН 4,0 - 10,5. Сохраняет хорошую стойкость при замораживании и оттаивании.

Внутреннюю часть семени составляют семядоли, на долю которых приходится 43-46% от веса зерна. В процессе технологической переработки после выделения камеди из зерна происходит смешивание измельченных семядолей с оболочкой и сушка. Полученная смесь используется на корм животным и птице в виде порошка или гранул [2]. Гуаровый корм ценен не только высоким содержанием протеина (50-52%), но и наличием незаменимых аминокислот: лизина – 2,95%; лейцина – 2,8%; треонина– 1,7%; триптофана – 0,8% и других.

При кормлении молочного стада наблюдается увеличение жирности молока; стабильность удоев. Ограничивающими факторами применения корма являются ингибиторы трипсина, остатки камеди, сапонины. Камедь из-за склеивающих свойств увеличивает кишечную вязкость и уменьшает всасывание питательных веществ, поэтому гуаровый корм рекомендуется добавлять в рационы в дозированных количествах, которые составляют: для крупного рогатого скота 5-15%, свиней – 3-5%, птицы – 5-10%, рыбы –1-2%.

Необходимо отметить важность культуры как предшественника для зерновых культур в севообороте. Как и другие бобовые культуры, гуар сохраняет и повышает плодородие почвы за счет фиксации свободного азота симбиотическими организмами, а также разложения пожнивных остатков. Массовая доля сырого протеина в пожнивных остатках составляет 6,2-8,7%; клетчатки – 18,3-21,7%. В регионах постоянного произрастания гуар возделывается в севооборотах с хлопчатником, сорго и другими культурами. Рэнди Андерсон (2012 г.) приводит пример удвоения урожая проса американского (Pennisetumglaucum) после введения гуара в севооборот по сравнению с его монокультурой в Индии.

Материал и методика.

Исследования проводили в двух зонах Краснодарского края в период 2012-2015 гг. Почвы центральной зоны представлены черноземами выщелоченными, северной – обыкновенными. Температурный и водный режим за годы опытов несколько отличался от средних многолетних показателей и был благоприятным для проведения полевых исследований.

При интродукции и селекции использовали полевой метод, который включал изучение исходного материала и его оценку по основным признакам выделенных генотипов. Площадь делянок в селекционных питомниках составляла 10 кв. м, в сортоиспытании - 25 кв.м. Стандарт – исходная форма из Ирана.

В агротехнических опытах изучали сроки посева, влияние способа посева и густоты стояния растений на урожайность семян. Учетная площадь делянок составляла 3 и 25 кв.м. Определение оптимального срока посева проводили путем закладки делянок выделенных номеров через каждые 10 дней, начиная с середины третьей декады апреля. Реакцию одностебельных и ветвящихся экотипов на площадь питания растений определяли в радиальном посеве в центральной зоне края. В каждом из четырех повторений высевалось 11 номеров со средними междурядьями 14; 42; 70; 98 и 119 см. Учет урожая проводили на каждой метровке. В широкорядном посеве (0,45 м) формировали густоту стояния 50, 110, 200, 250 и 300 тысяч растений на гектар. Фенологические наблюдения и учеты проводили по общепринятым методикам работы с бобовыми культурами.

Посев селекционных питомников гуара вели модернизированной ручной сеялкой PCM 1 Кубанского ГАУ, высевающий аппарат которой выполнен в виде катушки зерновой сеялки. Параметры гнезда высевающего аппарата соответствовали размерам семян. Норму высева устанавливали путём изменение передаточного числа на шкивах. Посев осуществляли широкорядным способом с междурядьем (0,45 м) и интервалом в рядках 6-12 см.

В виду того, мало изучено влияние прямого способа уборки и воздействие рабочих органов комбайна на семена растения, уборку вели раздельным способом при созревании 65-85% сформировавшихся бобов.Для проведения обмолота высохшие растения сначала помещали в устройство очесывающего типа с целью отделения бобов.Данная технологическая операция была необходима ввиду повышенной прочности стеблей. Обмолачивая такую массу без предварительного отделения бобов, затрачивали большую энергию на измельчение стеблей, чем необходимо для выделения семян, тем самым вызвали дробление семенного материала и износ эластичной поверхности молотильного барабана. Технологический процесс обмолота выглядел следующим образом. Растения из снопов равномерно раскладывали на приемном столе и подавали в молотильный аппарат очёсывающего типа с эластичными штифтами барабана с целью предотвращения преждевременного разрушения бобов. Выделенные бобы и часть семян просыпались через подбарабанье и осаждались в поддоне, легкие фракции выдувались вентилятором. Затембобы помещали в молотилку бильного типа конструкции Кубанского ГАУ для выделения семян и частичной их очистки. Конструкция молотилки имеет вертикальную загрузку с перекрывающимся отверстием подачи материала в молотильную камеру. Молотильный аппарат выполнен в виде лопастей из эластичного материала, который обладает упругими свойствами и абсорбирует энергию удара в момент контакта с семенами, не давая ей накапливаться в семенах до критического порога разрушения. Молотильный зазор и создание рабочей зоны обмолота с постоянной скоростью изменения зазоров (без выступов и карманов) «от входа к выходу» выполнили по участку спирали R = b – aφ (Архимеда), у которой расстояние от центра спирали до крайних точек подбарабанья уменьшается с постоянной скоростью от входа к выходу рабочей щели. Подбарабанье изготовили из стального листового материал, радиус подбарабанья соответствовал спирали Архимеда  и обеспечивал зазоры на входе Zвх = 28 мм и выходе Zвых = 14 мм соответственно [1].

Рисунок 1 –Участок подбарабанья, выполненного по спирали Архимеда

Для сепарации выполнили сверленья диаметром 8 мм, обрушенные семена собирали в контейнер, лёгкие фракции выводили из зоны обмолота воздушным потоком создаваемым вентилятором.

Ввиду отсутствия отечественного стандарта на семена гуара в опытах использовали методику определения посевных качеств семян Международной ассоциации по семенному контролю (ИСТА). Согласно «Правил» организации, определение энергии прорастания и всхожести семян вели на субстрате МБ при температуре 25˚С. Первый подсчет (энергии прорастания) вели на 5 день; окончательный (всхожести) – на 14 день после закладки опыта (Международные правила анализа семян, 1984). Статистическую обработку результатов опытов проводили по общепринятым методикам.

С целью выбора оптимальных зон предстоящего возделывания гуара в производстве анализировали агрометеорологические факторы, их сходство и различие с регионами традиционного возделывания культуры. Как известно, основное производство семян культуры сосредоточено на западе Индии, где посев проводится в июне (без подкоса и с подкосом вегетативной массы через 30-45 дней после появления всходов), уборка на семена – в конце октября. Среднесуточная температура воздуха после отрастания второго укоса и до уборки составляет около 27 градусов, а сумма эффективных температур за период вегетации гуара составляет более 3200 градусов. По этому показателю Краснодарский край значительно уступает тропическому поясу, обеспечивая сумму эффективных температур (> 15) лишь около 2400 градусов[4].

Результаты и обсуждения.

Наиболее благоприятный температурный режим для гуара складывается в пятой, четвертой и шестой климатических подзонах Краснодарского края [4]. При выборе сроков посева питомников и участков размножения принимали во внимание не только величину температуры на глубине заделки семян (2-3 см), но и в более глубоких слоях почвы (30 см), которые в весеннее время достаточно долго остаются прохладными и отрицательно сказываются на полноте всходов и устойчивости растений к болезням. По результатам наших опытов оптимальным периодом посева определена вторая половина мая (табл.1).

Таблица 1 – Влияние срока посева на урожайность семян гуара и составляющих компонентов селекционного номера Р 353 (Среднее за 2013 -2015 гг.)

Как следует из табл.1, полевая всхожесть семян и сохранность растений гуара увеличивалась при поздних сроках посева. Аналогично протекали процессы роста растений и формирования репродуктивных органов. Запаздывание с посевом снижало урожайность вследствие сокращения вегетационного периода и гибели от осенних заморозков, как это наблюдалось в 2013 году.

Гуар считается засухоустойчивой культурой, однако хорошо отзывающейся на кратковременное, но регулярное увлажнение [2]. По условиям обеспеченности влагой агроклиматические подзоны края где проводились исследования, в основном, благоприятны для возделывания культуры при условии соблюдения агротехнических приемов, направленных на максимальное сбережение и использование атмосферных осадков, а также при поливе.

С целью предварительного выбора оптимальной густоты стояния гуара был использован радиальный посев, успешно применявшийся на агротехнических опытах демонстрационных участках семенных посевах люцерны (Волошин, 1998). Посев позволяет проводить глазомерную оценку растений и рассчитывать оптимальную площадь питания для сравнительно большого числа сортов и селекционных номеров на опытных участках (табл. 2).

Таблица 2 – Урожайность семян селекционных номеров гуара в радиальном посеве ( 2014-2015 гг.)

НСР ₀₅ для сорта – 92 кг/га; НСР ₀₅ для способа – 135 кг/га.

Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности закладки селекционных и семеноводческих посевов гуара с междурядьями 45 см. В группе не ветвящихся сортов, в среднем, как обычный рядовой, так и широкорядный, с междурядьями 70 и более сантиметров уступали ему от 915 до 883 кг/га. Меньшая разница между вариантами опыта отмечена у лучшего ветвящегося номера Р 195, соответственно, 732 и 631 кг/га.

Наши выводы согласуются с рекомендациями международной практики возделывания гуара, использующей междурядья 50 см при возделывании без орошения и 60 см – при поливе по бороздам. При такой схеме посева на 1 кв. метр высевают 20-30 семян, что соответствует густоте 200-300 тыс. растений на гектар.

Иного мнения придерживаются ученые из штата Аризона, США. W.L. Alexander с коллегами в опыте с тремя сортами гуара: Kinman, SantaCruz, Lewis в условиях орошения получили одинаковый урожай семян при густоте стояния 775 900 и 259 500 растений на гектаре (соответственно 1833 кг/га; 1832 кг/га ) в 1983 году. В аналогичном опыте 1984 года собрали, соответственно, 1572 кг/га; 1610 кг/га [5]. Полученные результаты свидетельствуют: во-первых, о необходимости проведения опытов в конкретных почвенно-климатических условиях; во-вторых, о сходимости показателей урожайности полученных результатов в Краснодарском крае и в США. Для сравнения приводим среднюю величину урожайности в странах возделывания гуара в концепрошлого века: в Индии – от 242 до 518 кг/га; в Пакистане – от 447 до 780 кг/га и в США – от 437 до 896 кг/га.

Селекция гуара, как и любой другой культуры, начинается с исходного материала. Ученые ВНИИ растениеводства им.Н.И.Вавилова (ВИР) приложили определенные усилия по формированию коллекции новой культуры. Как отмечал В.Ф.Дорофеев (1979) в Сенегале и Гвинее были собраны формы циамопсиса с повышенным содержанием камеди в зерне. Однако по вышеупомянутым причинам их не удалось вовлечь в селекционный процесс.

Несколько индийских образцов изучил бывший аспирант ВИР Нгуен Док (1966), отметив очень медленный рост и значительную гибель всходов и взрослых растений гуара. Так, в Сухуми высота растений в фазу цветения не превышала 10 см, а на стебле формировалось всего по 2-4 боба [3]. Наши лучшие селекционные линии формируют 60 и более бобов на растение (табл. 3).

Таблица 3 – Урожайность зерна и структура семенной продуктивности перспективных линий гуара (2014-2015 гг.)

Приведенные в табл.3 показатели являются ведущими при оценке селекционного материала. Отбор ведется как в разреженном посеве (50 тыс.), так и при рекомендуемой нами густоте стояния 200-300 тыс. растений на гектаре. При такой густоте формируется оптимальное соотношение числа образовавшихся и убранных машинным способом бобов. Высота прикрепления нижней кисти на изреженных травостоях составляет около трех сантиметров, на которых формировалось от 6 до 10 бобов, что, естественно, ведет к полевым потерям. По аналогии с соей, селекция которой ведется более века, избежать потерь нижних бобов у гуара пока можно за счет агротехники. В результате отбора выделены 142 линии с ценными селекционными признаками, часть из которых достоверно превзошла стандарт.

Как подтвердили наши исследования потери урожая в зонах выращивания гуара приносят две болезни – бактериальная гниль («бактериальный ожог»), вызываемая Xanthomonascompestrispv. cyamopsidis и альтернария–Alternariacucumerinavar. cyamopsidis, которые, несмотря на протравливание семян и новые условия произрастания уже отмечены на растениях. Успешное решение вопроса иммунитета и защиты растений от названных болезней будет зависеть от дальнейшей работы селекционеров и фитопатологов.

В процессе уборки делянок полевых опытов определили оптимальные режима работы молотилки, данные занесли в табл.4 и 5.

Таблица 4 – Работы экспериментальной молотилки с радиусом подбарабанья 

Таблица5 – Работы экспериментальной молотилки с радиусом подбарабаньем  

Таблица 6 – Результаты статистической обработки полученных данных

Из анализа данных табл.6 следует, что выполнение рабочей поверхности подбарабанья по спирали Архимеда существенно снижает дробление.

Выводы.

1. Интродукция новых растений способствует расширению культурной флоры страны и выполнению программы улучшения благосостояния населения. За период наших исследований была установлена возможность возделывания гуара на юге европейской части страны и определены наиболее благоприятные зоны для проведения селекционной работы и возделывания гуара( CyamopsistetragonolobaL).

2. Ограничивающим фактором успешного возделывания гуара в Краснодарском крае является температура воздуха и почвы. Оптимальный срок посева теплолюбивой культуры  гуара наступает при прогреве почвы на глубине пахотного слоя около 21-24 градусов и в зоне проведения опытов приходится на вторую половину мая.

1. Густота стояния растений зависит от морфологического типа и биологических особенностей сорта. Установленна густота стояния для одностебельных форм составляет 250-300 тысяч; ветвящихся – 200-250 тысяч растений на гектаре.

4 . В результате исследований выделены 142 линии, обладающие ценными для производства селекционными признаками – раннеспелостью, высокой семенной продуктивностью, засухоустойчивостью, пригодностью к механизированной уборке урожая.

1. Разработаны специальные средства механизации посева, обмолота растений и очистки семян гуара для первичных этапов селекционных и семеноводческих работ. Новые технические средства обмолота растений позволяют практически полностью исключить дробление и обеспечивают получение семян с высокими посевными качествами.

Литература

1. Брусенцов А.С. Параметры молотильного аппарата зерноуборочного комбайна для уборки зернобобовых культур на семена /А.С. Брусенцов. – Дисс. … канд. техн. наук. – Краснодар, 2009. – 136с. 

2. Костенкова Е.В., Рейнштейн Л.Н., Остапчук П.С. Применение cyamopsistetragonoloba (L) в кормлении сельскохозяйственных животных, птицы и рыб: проблемы и перспективы, Таврический вестник аграрной науки №3(4) Р.Крым 2015, 108-117с.

3. Нгуен Лок Первичное изучение исходного материала бобовых культур для интродукции и селекции – Лененград 1966, стр. – 3-23

4. Справочник агроклиматического оценочного зонирования субъектов Российской федерации. Учебно-практическое пособие / Под ред. С.И. Носова //-М.: 2010. – 208с.

5. Veena Jain and M.L. Saini. Variation for gum content in guar/ Agric. Sci. Digest.6 (4): 197- 199. 1986.

РЕФЕРАТ.

Представлены экспериментальные данные исследований по интродукции новой для РФ бобовой культуры - гуар. В статье описаны морфологические признаки и некоторые биологические свойства. Показана возможность и целесообразность ведения селекции и семеноводства в условиях юга России с использованием модифицированной малогабаритной техники для посева и обмолота растений.

Волошин М.И.¹, Беспалов Е.А.² 

     . Оптимизация густоты стояния посевов гуара ( Cyamopsis tetragonoloba  L) на выщелоченном  черноземе   Западного Предкавказья

   ¹АО «Агрообъединение  «Кубань» ² Кубанский государственный аграрный университет имени Трубилина И.Т.  

 Реферат.   Гуаровая камедь является ценным компонентом технологических  процессов   многих  отраслей  народного хозяйства России и в настоящее время в полном объеме завозится  из-за рубежа.  В целях уменьшения импортной зависимости  в стране  ведется селекция гуара и создание технологии его возделывания  на зерно. Две лучшие линии стали родоначальниками сортов  Вектор и Синус, внесенных в Государственный реестр МСХ РФ. Подробно   изучены морфологические и  биологические   различия выведенных  сортов  при выращивании в обычном   рядовом и широкорядном  посеве. Наибольшее снижение  густоты стояния  растений  наблюдалось в обычном  рядовом посеве:   у сорта Вектор -  при посеве 700 тыс. семян на гектар  сохранилось к уборке 418 тысяч; у сорта Синус с 700 тыс. – до 540 тысяч. В широкорядном посеве выпадение растений было  менее значительным.  Различные способы посева сказались на количественных  показателях  структуры семенной продуктивности  растений,  определивших  уровень  урожайности  зерна.   При  урожайности зерна около 20 ц/га с гектара, сорт Вектор превосходил сорт Синус в обычном  рядовом посеве на  2,8 ц/га, но уступал на 3,8 ц/га   в широкорядном посеве (70 см).  В широкорядном посеве (45 см) оба сорта показали близкие результаты при уровне урожайности зерна свыше 20 ц/га.  В результате исследования рекомендовано возделывать   сорт Вектор в обычном  рядовом  посеве с междурядьем 15 см и в широкорядном  с междурядьем 45 см при густоте стояния  200 - 400 тысяч растений на гектаре, сорт Синус  - в широкорядном посеве  с междурядьем 45см  и 70 см и густотой  140 – 200 тысяч на гектаре. 

   Предлагаемая для чтения статья может быть полезной для специалистов растениеводства юга страны,  студентов агрономических  факультетов вузов.

  Ключевые слова: гуар, импортозамещение,  гуаровая камедь, морфотип, сорта,  густота стояния.

Введение

   Гуар – относительно новая для России однолетняя зернобобовая культура.  Основные посевные площади размещены в засушливой части  Юго-Восточной Азии и Африке, где  население употребляет в пищу молодые бобы,  а  зеленая масса растений  и сухие стебли   используется на корм скоту. Промышленные масштабы  возделывания и использования   гуара начаты только в середине прошлого столетия в результате  изучения и выделения   из зерна ценнейшего компонента – гуаровой камеди.    В настоящее  время гуар – многоцелевая культура.  Самые  большие объемы  гуаровой  камеди потребляет  нефтяная  и  газовая промышленность.  Затем следуют:  пищевая  ( добавка Е 412), косметическая,  текстильная, бумажная  и другие отрасли. В сельском хозяйстве для кормления животных и птиц используются  высоко - протеиновые  зерновые отходы после извлечения из зерна  камеди. 

      В растениеводстве  гуар  является  ценным предшественником  зерновых и пропашных  культур.  В условиях  недостаточного  количества вносимого на поля  навоза крупного рогатого  скота и других животных,   растительные остатки сельскохозяйственных культур остаются практически единственным источником поступления органического вещества в почву.  Помимо  многолетних бобовых трав, наиболее ценными в вопросе   улучшения плодородия почвы считаются  распространенные  в стране зернобобовые  культуры -  соя, горох, нут, люпин.   В перспективе  гуар может  занять  нишу  среди них  в засушливых и обеспеченных теплом регионах юга страны.  Гуар,   помимо  урожая зерна,   формирует и  оставляет в поле   пожнивные остатки в количестве 40-60  центнеров на один гектар   с содержанием в них  азота  1,5 -2,0 %.  Некоторую перспективу представляет возделывание гуара в качестве  сидеральной  культуры. По сравнению с крестоцветными культурами  гуар более экономичен;   для посева достаточно 10-15 кг/га семян, культура  почти не  повреждается вредителями и обладает симбиозом с азотфиксирующими бактериями (Rhizobium). В отличие от нута не поражается повиликой.

  В  настоящее  время   потребность  страны  в гуаровой  камеди покрывается импортом из Индии и Пакистана. По этому показателю Россия занимает  четвертое место после США, Китая и Германии [ 1 ].   С 2017 года в Государственный реестр селекционных достижений,  допущенных к использованию  в  Северо – Кавказском  регионе России внесено два сорта нашей селекции - Вектор и Синус  [ 2  ]. С учетом задач по снижению импортной зависимости и улучшения  плодородия  почв севооборотов,   проводятся настоящие научные исследования по разработке технологии  возделывания  гуара на юге европейской части РФ.

    В мировой практике  гуар возделывают в условиях сухого и жаркого климата,  в основном,  в неорошаемых условиях.  В Индии  – это  штаты  Раджастхан,  Харьяна,  Пенджаб;  в США –  Техас и Оклахома.   Используются различные способы посева, зависящие от сортов,  условий выращивания и возможности  землепользователя использовать орошение. В небольших объемах  гуар выращивают в Африке и Австралии [3 ].  

    В мировой практике возделывания гуара используется селекционные сорта и местные популяции нескольких морфологических типов. Нашими предыдущими  работами   по акклиматизации гуара в условиях южной части страны ранее выделено два урожайных  и различающихся типа: одностебельный и ветвистый  [4 ].  К  первому типу относится сорт Вектор; ко второму – Синус.  Технология возделывания  таких сортов должна опираться на  научные разработки   приемов сортовой агротехники, в их  числе – густота стояния растений сортов различающихся морфологических типов.

   В связи отсутствием  в стране    исследований   по   влиянию морфологического типа  на урожайность зерна гуара,   обратимся к наиболее близким по фенотипу  зернобобовым культурам – сое и люпину.   В Белоруссии  исследовали причины  изреживания посевов  сои в начальный период  роста и развития сои.  Отмечены   выпады растений    из-за заморозков, недостатка влаги в почве  в  период посева и недостаточной жизнеспособности проростков при похолодании. С целью выбора сорта сои со стабильной  урожайностью  в  различных  условиях  страны  сравнивался  сорт  ветвистого типа  Ясельда  и  одностебельный сорт  Припять.  Исследованиями установлена   более высокая  урожайность  сорта ветвистого типа, поскольку   такие  растения  обладают компенсаторным свойством.     Наличие боковых побегов  в значительной мере  уменьшает   недобор  урожая   в локально  изреженном   посеве. Ветвистые сорта  сои формируют стабильный урожай в значительном диапазоне  густоты стояния – от 300 до 600 тысяч растений на гектаре. Потенциал  одностебельных  сортов проявляется только при оптимальной густоте стеблестоя – около 600 тысяч.  Авторами сделан вывод о  нецелесообразности  дальнейшей селекции одностебельных сортов  сои.   [ 5,6]. 

 По результатам исследований люпина сформировалась  противоположная точка зрения.  Как известно, у сортов люпина наблюдается  симподиальный,  детерминантный и  эпигональный тип ветвления.  По мнению   селекционеров, отсутствие бокового ветвления  у  морфологических типов люпина  имеет  решающее  значение в вопросе  создания скороспелых  форм, с продолжительностью вегетационного периода 85-95 дней  и  повышенной семенной продуктивностью. Такие формы обеспечивают  снижение потерь при уборке урожая. Наличие упомянутых признаков и свойств способствует продвижению культуры на север [ 7,8].  

 Исследования рассматриваемых признаков гуара на  территории страны практически  не проводились. Известна небольшая  работа аспиранта ВНИИ растениеводства им. Вавилова Нгуен Лок, который изучал гуар  в посеве со схемой (0,35 х 0,20 м ).  В Сухуми  автором отмечен  очень медленный рост  и развитие культуры:  малая  высота (10 см),  большое выпадение  растений и низкая семенная продуктивность  (2- 4 боба на растение). В  результате  изучения  гуар был отнесен к числу не перспективных растений  [9]. 

    Другая  научная  работа проведена в Туркмении в 1966 – 1970 гг. Опыты по интродукции и изучению биологических особенностей коллекционных образцов гуара закладывали   с междурядьями 70 см и расстоянием  между гнездами 30 см в условиях орошения. Автор подробно изучил более 20 образцов гуара из Австралии, Индии и США и выделил наиболее ценные биологические свойства – жаростойкость,  высокую семенную продуктивность и урожайность воздушно - сухой массы. В летние месяцы  у гуара  не было отмечено  угнетения от высокой  температуры (42- 44 ^о С)  и низкой влажности воздуха. Урожайность лучших образцов  составила свыше 20 ц/га.  Исследователем также отмечена перспектива использования  гуара в Средней Азии в качестве кормовой культуры [10]. К сожалению, до настоящего времени подобных  работ на бывшей территории СССР больше не проводилось, а появившиеся в последние годы публикации представлены обзорами. 

 В наших  предварительных опытах по  выбору густоты стояния гуара (2014 – 2015 гг.) использовался   радиальный посев ( radial seeding). Такая схема посева позволяет определить оптимальную площадь питания для большой группы номеров на относительно малой площади участка. Радиальный посев также удобен для демонстрационных участков.  В  группе,  состоящей из одностебельных  и ветвящихся  селекционных номеров,  лучшие результаты были получены при среднем  междурядье  42 см. Подавляющее  большинство остальных вариантов - с междурядьями 14 см, 70 см, 98 см и 119 см  уступали   ему по урожайности зерна [4]. 

    Что касается  возделывания   гуара  в мировой сельскохозяйственной практике, то высеваются как ветвистые, так и одностебельные сорта. В числе ветвистых сортов -  HG 258, HGS 296,  Kinman,  Santa Crus,  Lewis;  одностебельных -  HFG 314, PLG 85, Pusa Navbahar,  Momument и другие  [11,12].  В опытах  по сравнительному изучению  различных   сортов,   уровень урожайности зерна определялся не столько морфологическим типом сорта,  сколько   подобранными  элементами  технологии  выращивания,  в первую  очередь – нормой высева семян  и, соответственно,  густотой стояния растений. 

  Научные опыты по выбору оптимальной нормы высева и схем посева гуара начаты сравнительно недавно.  Первоначальные  опыты по разработке технологии возделывания гуара  были проведены  в США    Matlock  и  Aepli в 1940 году.   В  результате проведенного изучения,  для штата Аризона было   рекомендовано закладывать посевы с междурядьями  30 -36 см  и нормой высева  13 – 18 кг/га. В дальнейшем   был продолжен поиск новых регионов с  засушливым климатом, в наибольшей степени отвечающем биологии   гуара,  а также необходимостью оздоровления почв хлопкового севооборота.  Такими  местами оказались штаты Оклахома и Техас, где в настоящее время  сосредоточены основные посевные площади гуара. В аридной зоне  рекомендовалось увеличить ширину междурядий  до 91 – 107 см и снизить норму высева до  4,5- 6,7 кг /га, что составляет около 200 тыс. семян  на гектар [13].  При осмотре нами производственных посевов гуара в штате Оклахома в 1996 году  существенных  отклонений от рекомендованных ранее схем не обнаружено. 

      В серии опытов, проведенных в США при орошении,  увеличение  густоты стояния до 775 тыс.  растений на гектар  не имело преимуществ в урожайности по сравнению с густотой  259  тыс.  растений на гектаре.  За два года изучения  средняя урожайность в опытах  составила соответственно 1702 кг / га  и 1721 кг / га [ 14 ].

  В Индии  наибольшее распространение получил двух - строчный  посев по схеме 45-60 см х 20-30 см при норме высева 30 кг/га,  а также  однострочный  с междурядьями 30 см и 45 см.  Более узкое  междурядье характерно  при возделывании  в неорошаемых условиях,  широкое –   при поливе  по бороздам[ 15  ].    

Цель работ

  -  изучить    биологические особенности  сортов гуара различного морфологического типа Вектор и Синус при выращивании с различной густотой   стояния растений;

 - определить оптимальный способ посева для двух морфологических типов гуара.

Материалы и методы исследований.  

  Исследование проводилось в зернопропашном   севообороте центральной  зоны Краснодарского края (агрохолдинг «Кубань»)  в 2017 – 2018 гг.  Почвы севооборота представлены выщелоченными черноземами  с содержанием гумуса около 3,5 %;  РН солевой вытяжки - 5,45. Содержание  Р₂О₅ – 50,8 мг на 1 кг  почвы;  К₂О – 307 мг на 1 кг почвы;  азота – 17,4 мг на 1 кг почвы.  Предшественник – озимая пшеница.  Температурный  режим и влагообеспеченность   в годы опытов отличались от средних многолетних показателей,  но были благоприятными для проведения   исследований  с целью  получения необходимой информации для  использования в производственных условиях и продолжения научных работ по  разработке  технологии возделывания гуара. 

    Сорта Вектор и Синус  изучались   в  сплошном рядовом (15 см) и широкорядном посеве  (45 и 70 см) в  2017 – 2018 гг.  Норма высева семян – 11 семян на 1 погонный метр  (700, 250 и 160 тысяч семян на гектар соответственно).  Учетная площадь  делянок  - 25  кв.м.  Повторность в опытах – четырехкратная. Срок посева – вторая декада мая. Посев – ручной сеялкой РСМ 1 по предварительно  маркированному участку. Фенологические наблюдения и учеты проводили по общепринятым методикам работы с бобовыми культурами, с учетом особенностей гуара,   выявленных нашими  предыдущими  исследованиями [4 ].  Пробные снопы  для анализа брали накануне уборки.  Делянки убирали напрямую    комбайном  Winterstaiger  Delta  после обработки десикантами.  Статистическую обработку результатов вели по Б.А.  Доспехову [16]. 

Результаты и их обсуждение. 

  Условия  вегетации в годы  проведения опытов  отличались значительно.  В   июне – августе 2017 года сложились    благоприятные условия увлажнения  при регулярном выпадении осадков ( 278  мм), близкой величины   к  средним  многолетним ( 270    мм).   Напротив,  вегетационный период гуара  в  2018 году  отмечен как острозасушливый;  за указанный период  выпало всего  105  мм осадков.   Из-за дефицита влаги  в течение  июля месяца на всех вариантах опытов  наблюдалась  остановка роста  и развития  растений.  В   августе,  после выпадения осадков  в конце  июля, отмечалось  возобновление  ростовых  процессов на широкорядных посевах, которое не прекращалось  до середины сентября,  вплоть до обработки десикантами. На сплошном  рядовом посеве такого явления не наблюдалось.  Температурный режим в период вегетации сложился благоприятно.   В 2017 году средняя температура вегетационного периода была ниже  средней многолетней на 0,7 ⁰С; в 2018 году – выше на 1,2 ⁰С.  Май  2018 года был самым теплым с 2014 года.  Температура воздуха и  почвы превышала температуру мая  2017 года на 3,6 ⁰С, что позволило провести посев на 7 дней раньше обычных сроков. Условия недостаточного  увлажнения и повышенная температура воздуха отрицательно повлияли на развитие болезней (Fusarium coeruleum Lib, Alternaria cucumerina var. cyamopsidis, Xanthomonas compestris  var. cyamopsidis Patel), что  положительно сказалась на величине урожайности   зерна и структуре определяющих ее признаков   (табл.).

   Таблица - Влияние способа посева на урожайность селекционных сортов гуара  при различной густоте стояния растений  (Среднее за 2017 – 2018 гг.) 

  Как следует из таблицы,  ко времени уборки  наибольшее уменьшение  густоты стояния   растений в  сравнении с количеством высеянных семян  у обоих сортов наблюдалось в обычном  рядовом посеве.  У сорта Вектор оно  достигало довольно большой величины - 418 тыс. растений на гектаре при числе высеянных семян около 700 тыс. на гектар.   Объяснение такого  явления кроется в недостатке влаги в  поверхностном  слоем  почвы  во время  посева в 2018 году.  Очевидно, уменьшение всходов  произошло из-за  разного  качества  посевного материала, присущего  многим  культурам -  наличие в одной партии семян с высокой и средней энергией прорастания. Семена с высокой энергией прорастания быстрее  впитывают влагу из почвы, оставляя  соседним зернам недостаточное для набухания и прорастания  количество воды. Следует отметить, что  сходный процесс  отмечается и в контролируемых условиях,  где обеспечиваются  оптимальная  условия  влажность  температурный режим.   Это  подтверждается результатами   определения всхожести в контрольно – семенных лабораториях, где первоначально  ведется определение энергии прорастания.  У сорта Синус и  в  широкорядных посевах у обоих сортов изменения были незначительными, что свидетельствует о достаточно хорошем качестве посевного материала.   

 Во  всех  вариантах  опыта  высота  растений  достоверно  отличалась друг от друга.   Растения обоих сортов в широкорядном посеве (70 см)  практически в два раза  превышали высоту растений  обычного   рядового посева.  Увеличение высоты  растений  положительно  повлияло  на формирование  кистей на растениях. Высокорослые растения широкорядного посева  формировали больше  кистей и бобов. В широкорядном посеве (70 см) число зрелых  плодов  на растении  составило  у сорта Вектор 78 бобов, часть из которых содержала по одному семени;  у сорта  Синус – 86 бобов.  В условиях  обычного  рядового посева  формирование нижней  кисти  наблюдалось на 7-10 дней позже по сравнению с другими вариантами,  а   длина соцветий  была в два - три  раза короче.   В 2018 году после выпадения  осадков  в конце июля  возобновился  рост и цветение, однако созревания большей  части образовавшихся бобов не произошло.   К  началу  уборки   на растениях  широкорядных  посевов  насчитывалось   до 12 мелких незрелых  бобов.         

     Урожайность зерна является   производным от многих показателей, среди которых  густота стояния растений   и  их семенная продуктивность   считаются  определяющими.  Наибольшее количество бобов  на  гектаре  сформировали растения сорта Синус в обычном рядовом посеве, однако по количеству семян в бобе рядовые посевы уступали широкорядным вариантам.  В  широкорядном  посеве (70 см)  рассматриваемый  показатель оказался  близким с сортом  Вектор.  У высокорослого сорта Вектор число зрелых  кистей  на растение в обычном  рядовом посеве составило 6 штук, что в конечном итоге определило и  уровень  урожайности зерна, который  составил  в среднем за год 21,7 ц/га.  Наблюдения показывают,  что у сорта Синус  в условиях обычного  рядового посева  в начальный период формируются боковые побеги и меньшее количество  семян в бобе, в связи с чем,  он уступил  одностебельному сорту в урожайности.  Семенная продуктивность  широкорядных посевов достоверно превышала растения  обычного  рядового посева, но на величине  урожайности преимущество отразилось только у сорта Синус. У  обоих   сортов  близкая по величине   урожайность зерна  отмечена в  широкорядном  (45 см) посеве. Масса 1000 зерен по всем вариантам отличалась незначительно и составила 35-38 г.

    Высота прикрепления нижней кисти имеет  важное практическое   значение  для  снижения  потерь урожая.  В условиях  обычного  рядового посева закладка нижней кисти происходит на высоте 8-9 см, в то время,  как в широкорядном посеве,  на высоте 5 – 7  см. В разреженных посевах  закладка соцветий  часто наблюдается  в пазухе второго  примордиального   листа на высоте до 5 см, что  увеличивает  потери зерна за счет оставления кистей на стебле ниже среза и обмолота семян режущим аппаратом жатки. В этом отношении сорт Вектор имеет некоторые преимущества. За счет прикрепления нижней кисти главного стебля (сорт может сформировать не более двух боковых побегов), в поле остается 8-12 % урожая. У сорта Синус  закладка нижних  кистей происходит не только на главном стебле, но и на многочисленных  боковых ветвях, что   увеличивает потери по сравнению с одностебельным морфологическим  типом. Снижение  потерь урожая зерна гуара в настоящее время возможно за счет применения  жаток с копирующими ножами типа Float Stream, которые срезают растения на высоте от 3 см. Ширина захвата жаток  различных модификаций составляет 5, 6, 7 и 9 метров. Жатки совместимы с отечественными комбайнами  Vector, Acros и Torum.  Аналогичная  по принципу конструкции  жатка  марки  600F с шириной захвата от  6,1м до 10,7 м  выпускаются  фирмой  Class . В настоящее время перед селекцией  стоит задача выведения сортов с формированием нижней кисти на высоте около 15 см. 

Выводы

    Селекционные  сорта Вектор и Синус  отличаются морфологией строения  стеблей  и реакцией на густоту  стояния растений.   Сорт  одностебельного   морфологического типа  Вектор лучше  адаптирован  к плотному стеблестою. В условиях обычного рядового посева он превзошел ветвистый сорт Синус на 2,8 ц/га.  В широкорядном посеве (45 см) сорт Синус был на уровне Вектора и превышал его в широкорядном (70 см)  на 3,7 ц/га.

    В зависимости от  засоренности поля, сорт Вектор  рекомендуется возделывать в обычном  рядовом (15 см)  и широкорядном посеве  (45 см).  Ветвистый сорт Синус   целесообразно  возделывать в широкорядном посеве ( 45 см и 70 см).

Литература

1.  Старцев В.И., Ливанская Г.А.,  Куликов М.А. Перспективы возделывания гуара (Cyamopsis tetragonoloba L.) в России. // Научный журнал ВРГАЗУ.  2017.  №24 (29). С. 11 – 15.

2. Лебедь Д.В., Костенкова Е.В.,  Волошин М.И. Агрономическое обоснование размещения посевов Cyamopsis tetragonoloba ( L.) на юге европейской части России //  Таврический вестник аграрной науки .  2017.   Вып. 1(9).  С.53-64.

3. Дзюбенко Н.И., Дзюбенко Е.А., Потокина Е.К., Булынцев С.В. Гуар ( Cyamopsis tetragonoloba ( L.)  Taub. : характеристика, применение,  генетические ресурсы и возможность интродукции в России. //Сельскохозяйственная биология. 2017 . том 52. №6.  С. 1116-1128.

4.   Волошин М.И., Лебедь Д.В.,  Брусенцов А.С.   Результаты интродукции нового бобового растения – гуара (Cyamopsis tetragonoloba  (L.)  Taub.)  // Труды Кубанского государственного аграрного университета.  2016.  №1(58).  С. 84 – 91.

 5. Розенцвейг В.Е. , Голоенко Д.В.,  Давыденко О.Г. Ветвление как фактор стабилизации урожаев сои в производстве // Масличные культуры. Научно-техн. бюлл. ВНИИМК. 2010 . Вып. 2.  С. 144-145. 

6.  Розенцвейг В.Е.,  Голоенко Д.В., Шаблинская О.В., Давыденко О.Г. О реакции ветвистых и одностебельных сортов сои на плотность стеблестоя   // ж. Селекция и семеноводство . 2003. №2. С.10-12. 

7.  Агеева П.А.  Селекция узколистного люпина в Юго-Западном регионе Центральной России: автореф. дисс. … канд. с.-х. наук / Агеева Прасковья Алексеевна. Брянск. 1998. 47 с.

8. Купцов Н.С., Такунов И.П. Люпин (генетика, селекция, гетерогенные посевы) // Брянск. 2006.  576 с.

9.  Нуен, Лок. Первичное изучение исходного материала бобовых культур для интродукции и селекции/автореф. дисс…. канд. с.-х. наук/ Л.1966, С. 3-33.

10. Мурадов К. М.  Опыт интродукции  Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.  на юге Туркмении// Растительные ресурсы. Л. 1979. т.9. С. 516 - 523.

11. Ray D.T., Stafford R.E. Registration of “ Santa Crus” Guar  // Crop. Sci.  1985. Vol.  25.  P. 1124 – 1125. 

12.  Stafford R.E., Kirby J.S., Kinman M.L., and Lewis C.R. Registration of Kinman and Esser Guar  //  Crop.  Sci.  1976 .  V.16. March - April   P. 310. 

13.  Whistler R.L., Hymowits T.  Guar: agronomy, production, industrial use, and nutrition // USA . Indiana. 1979. 124 p. 

 14. Alexander, W.L., Bucks D.A., and Backhaus R.A.J. Irrigation Water Management for Guar Seed Production// Agron. 1988. V. 80.  P. 447 – 453.

15. Yadav R.K., Dhukia R.S. Effect of clipping on seed yield and its attributes of clusterbean (Cyamopsis tetragonoloba) under late – sowing condition // Indian J. Agron. 1994.  39 (2). P. 339 – 341. 

16. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта/ М: Агропромиздат, 1985. 207 с.  

References

1. Startsev V.I., Livanskaya  A.G., Kulikov  M.A. Prospects of cultivating guar (Cyamopsis tetragonoloba L.) in Russia// Herald of Russian state agrarien correspondence university. Scientific  journal.2017. 24(29). P. 11-15.

2. Lebed D.V., Kostenkova E.B., Voloshin M.I. Agronomic rationale for the placement of Cyamopsis tetragonoloba (L.) in the south of the European part of Russia// Taurida Herald of the Agrarian Sciences. 2017. Vol. 1 (9). P. 53-64.

3. Dzyubenko N.I., Dzyubenko E.A., Potokina E.K., Bulyntsev S.V. Guar ( Cyamopsis tetragonoloba ( L.)  Taub. : properties, use, genetic resources and expected introduction in Russia. // Agricultural Biology. 2017 . Vol. 52. №6. P. 1116-1128.

4. Voloshin M.I., Lebed D.V., Brusentsov A.S. The results of new bean plant, guar, introduction (Cyamopsis tetragonoloba  (L.)  Taub.)  // Proceedings of the Kuban State Agrarian University.  2016.  №1(58).  P. 84 – 91.

5. Rosenzweig V.E., Goloenko D.V., Davydenko O.G. Branching ability as a factor of soybean yield stability in crop production// Oil Crops. Scientific and technical bulletin of All-Russia Research Institute of Oil Crops. 2010 . Vol. 2.  P. 144-145. 

6. Rosenzweig V.E., Goloenko D.V., Shablinskaya O.V., Davydenko O.G. The reaction of branched and monocaulous soybean varieties to plant density // Breeding and seed growing. 2003. №2. P.10-12. 

7.  Ageeva P.A. Breeding of narrow-leaved lupine in the South-West region of Central Russia: dissertation abstract, Candidate of Agricultural Sciences/ Ageeva Praskofya Alekseevna. Bryansk. 1998. 47 p.

8. Kuptsov N.S., Takunov I.P. Lupine (genetics, breeding, heterogeneous plantings) // Bryansk. 2006.  576 p. 9.  Nguen, Lok. Primary studying of bean plants original material for introduction and selection/ Lok Nguen  Leningrad, 1966. S.3-33. [in Russian].  

10. Muradov K.M. Opyt introduktsii Cyamopsis tetragonoloba (L/) Taub na juge Turkmemenii// Rastitelnye  resursy, 1973, 9 (4): 516 – 523.

11.  Ray D. T., Stafford R.E. Registration of “Santa Crus” Guar// Crop. Sci.  1985. Vol.  25. P. 1124 – 1125.

12. Stafford R.E., Kirby J.S., Kinman M.L., and Lewis C.R.  Registration of Kinman and Esser Guar// Crop. Sci. 1976. V. 16. March – April. P. 310.

13. Whistler R.L., Hymowitz T. Guar: agronomy, production, industrial use, and nutrition// USA. Indiana. 1979. 124 p.

14. Alexander, W.L., Bucks D.A., and Backhaus R.A.J. Irrigation Water Management for Guar Seed Production// Agron. 1988. V. 80. P. 447 – 453.   

 15. Yadav R.K.,  Dhukia R.S. Effect of clipping on seed yield and its attributes of clusterbean  ( Cyamopsis tetragonoloba) under late-sowing condition // Indian J. Agron . 1994.  39 (2). P. 339-341.

16. Dospekhov B.A. Methods of field research. Moscow: Agropromizdat, 1985. 207  p.

Summary

Guar gum is a valuable component of the technological processes of many branches of Russian national economy   which is currently imported from abroad. To reduce import dependency, breeding of   guar and developing the technology of its cultivation for grain are carried out in the country. For this purpose, features of two morphological types of guar were studied in field experiments. The following varieties registered in the Russian Federation were taken as study objects: Vector (single-stem) and Sinus (branched). The biological differences of varieties grown in continuous row and wide-row sowing were identified. The greatest decrease in the plant density was observed in continuous row sowing: Vector showed up to 418 thousand; Sinus showed up to 540 thousand. The loss of plants in wide-row sowing was less significant. The different sowing methods affected the quantitative indicators of the plant seed productivity structure, which determined the yield. With the grain yield of about two tons per hectare, the Vector variety exceeded the Sinus variety in continuous row sowing by 2.8 centners per hectare, but was inferior by 3.8 centners per hectare in wide-row sowing (70 cm). Both varieties showed similar results   grain yield of over 20 c/ha in wide-row sowing (45 cm). According to the results of the research it is recommended to cultivate Vector variety in continuous row sowing with row spacing of 15 cm and wide-row sowing with row spacing of 45 cm with the plant density of 200-400 thousand plants per hectare, Sinus variety - in a wide-row sowing with a row spacing of 45 cm and 70 cm and the plant density of 140-200 thousand per hectare.

The article suggested for reading may be useful for crop specialists in the south of the country, and for students of agricultural universities.

Key words: guar, import substitution, guar gum, morphotype, varieties, plant density

Волошин Михаил Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, заслуженный деятель науки Кубани, консультант АО «Агрообъединение «Кубань», 350005, г. Краснодар, ул. Пожарского, 27; e-mail: mihail.voloshin@rambler.ru

Беспалов Евгений Анатольевич, аспирант ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т.Трубилина»; 350004, Россия, Краснодарский край, г. Краснодар, ул. Калинина, 13; e-mail: jenya.bespalov@yandex.ru.

Voloshin Mikhail Ivanovich, Dr. Sc. (Agr), senior research scientist, honouder science worker of Kuban, consultant of Joint  Stock Co. “Agroobyedineniye “Kuban”; 27 Pozharskiy str., Krasnodar; e-mail: mihail.voloshin@rambler.ru

Bespalov Evgeniy Anatolyevich, postgraduate student of the Kuban State Agrarian University; 13 Kalinina St., Krasnodar Region, 350004, Russia; e-mail: jenya.bespalov@yandex.ru. .  

DOI 10.25637/TVAN.2018.02.05.

УДК 633.37

Лебедь Д. В¹., Волошин М. И.¹, Беспалов Е. А.¹, Костенкова Е. В.²

ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ СЕМЯН ГУАРА

(CYAMOPSIS TETRAGONOLOBA L.)

¹АО «Агрообъединение «Кубань»;

²ФГБУН «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма»

     Реферат. Цель работы – установить причину формирования гуаром зерна темного цвета, определить степень влияния темных зерен на посевные качества различных партий семян, исследовать процесс подготовки семян, отвечающих требованиям стандарта, тремя типами семяочистительных машин. В зонах недостаточного обеспечения теплом Краснодарского края и Крыма формирование и созревание гуара подвержено влиянию неблагоприятных факторов, вызывающих появление щуплых и темноокрашенных зерен, ухудшающих химический состав и посевные качества семян. С целью количественного определения содержания тёмных семян в урожае, у 25 растений сорта Вектор в течение 2014–2016 гг. отбирали пробы по две кисти в нижней, средней и верхней части растений. После обмолота подсчитывали количество светлых и темных зерен в каждой пробе. В сумме по 25 растениям, в нижней части стебля (первая-вторая кисти) в среднем сформировалось 1408 зерен, из них темной окраски – 23; в средней части (четвёртая-пятая кисти) – 3321 и 36 зерен соответственно. В двух верхних кистях – всего 774 зерна, из которых 352 имеют темную окраску. Наибольшее количество темных зерен сосредоточено в верхней части растений, созревание которых обычно проходит в условиях снижающихся осенних температур. Установлено, что в четырех подзонах Краснодарского края (2012–2017 гг.) наибольшая доля тёмных семян (69,2 %) сформировалась в 2016 г., наименьшая (0,6 %) – в 2017 г. в восточной подзоне при среднесуточных температурах в период созревания (10 июля – 10 сентября) 22,3 и 27,1 °С. соответственно. Приведены показатели семенных партий зерна, полученных в 2014–2016 гг. при очистке вороха гуара на семяочистительных машинах трех типов. Предварительную очистку целесообразно вести на пневмосортировальных, основную – на ветро-решетных машинах, дополнительную – на фотосепараторах. Необходимо применять фотосепарирование для разделения семян гуара светлой окраски от некачественного зерна. Так, из 100 кг заранее очищенного зерна после однократного прохождения на машине «Оптима-2» получено 92,5 кг светлых семян с лабораторной всхожестью 94 %.

      Ключевые слова: гуар, циамопсис, гуаровая камедь, импортозамещение, фотосепарация, сорт, очистка, семена.

Введение

     Гуар или циамопсис четырехкрыльниковый Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub. – совершенно новая для России культура. В Юго-Восточной Азии и Африке зеленые бобы гуара местное население издавна использует в пищу. В страны Европы и Америки гуар попал значительно позже и вначале использовался исключительно в научных целях. Дальнейшее распространение в мире гуар приобрел только в середине прошлого века благодаря обнаружению в эндосперме зерна гуаровой камеди, состоящей из полисахаридов – галактозы и маннозы (галактоманнанов). В настоящее время потребность различных отраслей мировой экономики в гуаровой камеди значительно возросла и составляет около полутора миллионов тонн. Камедь экспортируют страны тропического и субтропического климата, в основном, Индия – около 80 % и Пакистан – около 15 %. Несмотря на наличие собственных посевов и заводов по переработке гуара, основным покупателем произведенной в этих странах гуаровой камеди являются США (около 60 %). Россия закупает около 5 % гуара и занимает по этому показателю четвертое место [1].

     В настоящее время гуаровая камедь нашла широкое применение в нефтегазовой, пищевой промышленности, а также в косметической, фармацевтической, легкой промышленности и других отраслях экономики.

     Гуаровая кормовая мука на корм скоту и птице в Индии выпускается в двух вариантах: «Churi»: внешний вид – порошок, содержание протеина – 40–42 %, жира –4–6 %, влаги – до 10 %, клетчатки – 8–10 % и «Korma»: внешний вид – гранулы, содержание протеина – 48–50 %, жира – не менее 6 %, влаги – не более 8 %, клетчатки – 8–10 % [2].

     Как и другие бобовые культуры, гуар вступает в симбиоз с азотфиксирующими бактериями; за вегетационный период накапливает в почве около 60 кг азота на гектаре. По нашим данным, в Краснодарском крае пожнивные остатки содержат 6–9 % белка, 17–20 % клетчатки и считаются хорошим структурообразующим компонентом для почвы.

     Более 10 лет назад гуаровая камедь была разрешена для ввоза в Россию и используется в качестве стабилизатора, эмульгатора и загустителя в пищевой промышленности (пищевая добавка Е 412). Однако основными потребителями в как нашей стране, так и за рубежом, являются нефтяные и газодобывающие компании, использующие камедь для бурения новых и увеличения отдачи углеводородов эксплуатируемых скважин. Камедь, благодаря способности в малых количествах образовывать гели с холодной водой, надежно суспензирует бентонитовую глину в буровом растворе и ограничивает потери воды [3].

     Зарубежная история интродукции гуара в развитых и развивающихся странах насчитывает десятки и даже сотни лет. Впервые в Европе, а именно во Франции, изучение биологических особенностей гуара началось в 1790 г., где и опубликованы первые научные работы по результатам исследований [4]. В нашу страну гуар попал значительно позже. Во время экспедиции Марковича В. В. в Индию (1927–1929 гг.) собрано несколько коллекционных 

образцов. В середине 70-х годов часть образцов изучена в ВИР аспирантом Нгуен Лок из Вьетнама. В результате краткосрочного изучения в полевых условиях Абхазии, гуар отнесен к числу неперспективных для нашей страны [5]. Стимулом для возобновления изучения культуры послужило увеличение объемов использования гуаровой камеди в нефтегазовой и пищевой промышленности за рубежом и переход отечественной экономики на рыночные отношения.

     Гуаровая камедь – это природный полисахарид, представляющий собой порошок белого или светло-желтого цвета, с легким запахом. Зерно светлого цвета вида C. tetragonoloba содержит около 30 % камеди. Для отраслей народного хозяйства требуется камедь различного качества, зависящего от биологических особенностей сортов, места выращивания, степени предварительной подготовки зерна, применяемых технологий переработки [6].

     Опыт интродукции культуры на Кавказе и в Крыму при различных почвенных и климатических условиях показывает высокую зависимость урожайности и качества зерна от температуры почвы и воздуха при посеве и созревании, влагообеспеченности, уровня плодородия, наличия или отсутствия болезней. При этом для гуара одинаково вредна как острая засуха, так и высокая влажность почвы и воздуха [7, 8]. Уровень урожайности зерна гуара несколько уступает лучшим сортам гороха и сои и составляет 20–25 ц/га.

     Гуар требователен к предшественникам и отзывчив на внесение органических и минеральных удобрений. В Индии отмечается благоприятное воздействие азота на величину урожая зерна гуара при повышении вносимых доз с 20 до 60 кг/га [9]. Одновременно излишки азота увеличивают степень поражения растений бактериальной гнилью, вызываемой Xanthomonas campestris var. cyamopsidis и альтернарией (Alternaria cucumerina var. cyamopsidis) [10]. Кроме повышенных доз азота, развитию бактериоза способствует также прохладная погода, особенно при раннем сроке посева [11]. Пораженные в фазе восковой спелости зерна имеют тёмную окраску. Кроме грибных и бактериальных болезней на Нижнем Дону отмечено неблагоприятное воздействие на семена гуара вирусов Bean yellow mosaic virus и Pea mosaic virus. Авторы исследования считают необходимым удалять пораженные зерна путем сортирования и калибровки семян [12].

     Так как гуар – новая для России культура, исследования которой начаты совсем недавно, важно с самого начала избегать грубых ошибок при ее возделывании. К их числу может быть отнесен посев некачественными семенами случайно выбранных сортов. Ввиду отсутствия в специальной литературе материалов по очистке зерна гуара появилась необходимость публикации представляемых результатов исследований. Статья рассчитана на аграриев Северного Кавказа, Крыма, Нижнего Поволжья, уже приступивших к выращиванию новой бобовой культуры.

     Цель работы – установить причину формирования гуаром зерна темного цвета, определить степень влияния темных зерен на посевные качества различных партий семян, исследовать процесс подготовки семян, отвечающих требованиям стандарта тремя типами семяочистительных машин.

Материалы и методы исследований

     Посев гуара проводили в четырех почвенно-климатических подзонах Краснодарского края: Южной, Центральной, Восточной и Северной.

     Для изучения поставленной задачи использовали собственные селекционные линии гуара Т 121 (сорт Вектор), Р 10 (сорт Синус). Предшественник – озимая пшеница. Сроки посева – вторая-третья декада мая, при повышении температуры почвы до 20 °С. Посев широкорядный, с междурядьями 0,45 м. Норма высева – 10–15 кг/га. Фенологические наблюдения проводили согласно методикам работы с бобовыми культурами [13]. Учет температуры и других метеорологических показателей вели в период от посева до уборки урожая.

     Урожай зерна гуара убирали прямым комбайнированием машинами «Дон 1500» и «Wintersteiger Delta», после предварительной обработки посевов препаратом «Реглон Супер» с нормой расхода 3 л/га при влажности зерна 12–14 %.

     Основную очистку зерна проводили на машинах «Петкус-Гигант» К 531 с типовым набором решет и «Алмаз» МС-4/2, дополнительную сортировку по цвету – на оптическом сепараторе «Оптима 2».

     Объект лабораторных исследований – пробы партий зерна, выращенные на участках сортоиспытания и размножения.

     В связи с длительным отсутствием отечественных стандартов на зерно гуара, отбор проб и анализы семян проводили согласно международным правилам [14].Взвешивали пробы на весах «Polaris PKS 0323 DL».

     Статистическую обработку полученных результатов проводили по методикам Б. А. Доспехова [15].

Результаты и их обсуждение

     Необходимость очистки семян связана с требованиями стандартов зерна, как сырья для переработки с целью извлечения камеди, так и семян для посева. Результаты анализа партий зерна гуара Краснодарского края показали значительную разнокачественность (размеры, форма, цвет) зерна, что, в первую очередь, определено ответной реакцией теплолюбивой культуры на новые условия произрастания.

     На посевах гуара чаще других встречались сорняки: канатник Теофраста Abutilon theophrasti Med., овсюг полевой Avena pratensis L., амброзия полыннолистная Ambrosia artemisiiofolia L., гумай Sorhum halepense L., куриное просо Echinochloa crus-galli L., вьюнок полевой Convolvulus arvensis L., бодяк полевой Cirsium arvense L., горец вьюнковый Polygonum convolvulus L. Среди посторонних примесей в ворохе отмечены комочки почвы, камешки, части стеблей. В качестве примеси вороха гуара чаще всего выступали семена культурных растений – пшеницы, ячменя, подсолнечника, сорго как следствие недостаточно тщательной очистки комбайна от предшествующих культур. 

     В отличие от самой близкой по фенотипу культуры – сои, растения гуара после обработки десикантами высыхают очень медленно. При обмолоте сухого зерна в ворох может попасть небольшое количество влажных незрелых бобов гуара, частей стеблей культуры и сорняков, что может вызвать самосогревание. В процессе предварительной очистки такая примесь отделяется в первую очередь. Механическая очистка гуара от семян других культур и сорняков основана на различии физических свойств основной культуры и примесей (размеры, форма, аэродинамические свойства, плотность, состояние поверхности). Качественным показателем очистки считается максимальное удаление примесей при минимальном выносе основной культуры в отходы.

     В последнее время в системе послеуборочной подготовки вороха зерновых и технических культур все чаще используют пневматические сортировальные машины, в основе работы которых лежит разделение вороха по принципу различия аэродинамических свойств семян основной культуры, примесей и семян сорняков. Разделение семян и сопутствующих примесей зернового вороха производится с помощью воздушного потока. Представители безрешетных аэродинамических сепарирующих устройств – машины ПСМ, ПСПБ Кузембетьевского РМЗ, сепаратор САД «Аэромех», «Алмаз» ЧП ПФ «Агротех» и другие.

     Опытные партии гуара очищали на стационарной машине МС-4/2, в результате получены следующие показатели (таблица 1).

Таблица 1 – Результаты предварительной очистки зернового вороха       

                        гуара сорта Вектор машиной МС 4/2 (2014–2016 гг.)

Примечание. *НСР₀₅ – 3,8 г; **НСР₀₅ – 71 г.

     В широкорядном посеве первая цветочная кисть у растений гуара расположена на высоте 5-8 см от поверхности почвы, вторая — на 5-6 см выше.

     По этой причине уборка комбайном ведется на минимальном срезе, что является причиной попадания в зерновой ворох плотных комочков почвы и камешков. В «Алмазе» они составляют первую фракцию и удаляются полностью. Во вторую фракцию попадают самые полновесные зерна гуара. Зерна третьей фракции по физическим характеристикам близки ко второй фракции и при объединении составляют с ней семенную партию с примесью темноокрашенных зерен. Небольшая по объему четвертая фракция содержит темных зерен в два-три раза больше, по сравнению с первой и второй. Фракция после очистки на фотосепараторе может быть использована для промышленной переработки с целью извлечения камеди или подвергается вторичной очистке. Пятую фракцию составляют зерна пшеницы и ячменя, легковесные зерна гуара, а также семена ранее упомянутых сорняков. В зависимости от видового состава, пятую фракцию можно использовать для приготовления корма, но с обязательной термической обработкой и соответствующим контролем со стороны ответственных служб. Аспирационный воздушный поток направляет пыль и легкие частицы в осадочную камеру циклона.

     Как известно, зерно гуара имеет сходство с семенами чечевицы пищевой Lens culinaris Medic., но имеет более сложную форму. Такая конфигурация семян гуара обуславливает при очистке использование ветро-решетных семяочистительных машин. В семеноводстве гуара чаще применяют широко распространенную машину «Петкус-Гигант» К 531, у которой большая производительность сочетается с высоким выходом чистых семян.

     При выборе технологических параметров машины использовали размерные характеристики семян сорта Вектор, определенные в процессе исследований по модернизации сеялки для посева гуара [16]. В результате измерений авторами были установлены следующие параметры семян (мм): длина – 4,61 ± 0,07; ширина – 4,12 ± 0,04; толщина – 2,74 ± 0,04. Масса 1000 семян (г) – 39,33 ± 0,34. При подготовке машин К 531 к рабочему процессу руководствовались инструкциями завода-изготовителя. На первоначальном этапе работы семяочистительных машин такого типа перед поступлением вороха на решетную часть воздушный поток отделяет легкие примеси. На верхнем решете с круглыми отверстиями диаметром 5–6 мм обычно отделяются не вымолоченные бобы гуара, соплодия бодяка, семена крупноплодного подсолнечника, части стеблей. Частично очищенный ворох просыпается на нижние решета с прямоугольными отверстиями (2–3 мм), которые несут основную нагрузку при очистке. Сквозь прямоугольные отверстия решет проходит щуплое зерно гуара, пшеницы, мелкого подсолнечника, семена сорняков: вьюнка, канатника, гумая, щирицы, проса, горца, амброзии. Сход очищенных на решетах семян гуара поступает в вертикальный пневматический канал, где отделяются семена подсолнечника, плодоножки бобов и легковесные семена гуара. При необходимости семена направляются в триерные блоки для доочистки. Показатели качества очистки  представлены в таблице 2. 

     Детальное рассмотрение состава выхода семенного материала и примеси в семенных партиях, представленные в таблицах 1 и 2, свидетельствует о сходстве главных показателей при очистке вороха, с несколько лучшим отделением семян сорняков машиной К 531, главным образом за счет выделения семян, имеющих меньшие размеры, но близкий удельный вес в сравнении с зернами гуара. Преимущество пневматических сортировальных машин лучше проявляется на предварительной очистке вороха за счет более высокой производительности и экономичности.

     Окончательная подготовка семян гуара имеет существенные отличия. В силу биологических особенностей культуры и высоких требований к качеству гуаровой камеди и посевного материала, очистка на пневматических и решетных машинах семян гуара не может считаться завершенной из-за наличия темных семян, имеющих одинаковые физические показатели с нормальным (светлым) зерном, но пониженную всхожесть.

Таблица 2 – Показатели очистки семян гуара сорта Вектор машиной

                      «Петкус-Гигант» К 531 (2014–2016 гг.)

Примечание. *НСР0₅ – 3,5 г; **НСР₀₅ – 57 г.

     Реакция гуара на неблагоприятное воздействие прохладной погоды и связанное с ним возрастающее развитие болезней проявляется в окраске семенной оболочки зерна, служащей косвенным показателем качества зерна (таблица 3).

Таблица 3 – Влияние температуры воздуха в период созревания растений на некоторые показатели зерна и семян гуара сорта Синус в Краснодарском крае    (2012-2017 гг.)

     Как следует из таблицы 3, понижение температуры воздуха в период созревания увеличивает долю нежелательных зерен с темной окраской, снижает их массу. За все годы наблюдений самые неблагоприятные условия для созревания зерна сложились в восточной подзоне края в 2016 г., когда температура в сентябре опускалась до 12 °С. Напротив, при вегетации и созревании при повышенной температуре (24,7–27,1 °С) в основном формируются светлые семена.

     Как известно, созревание бобов нижних кистей проходит одновременно с цветением верхних кистей [4]. Продолжительность цветения зависит от влагообеспеченности растений, среднесуточных температур и в условиях центральной зоны Краснодарского края и Крыма обычно прекращается в засушливое лето к концу августа [17]. При понижении среднесуточной температуры до 15 °С цветение и созревание растений завершается. Сформированные, но не созревшие семена, при высыхании обычно темнеют. При благоприятных условиях гуар цветет и формирует семена до конца сентября.

     С целью количественного определения содержания темных семян в урожае, у 25 растений сорта Вектор в течение трех лет (2014–2016 гг.) ежегодно отбирали пробы по две кисти в нижней, средней и верхней части растений. После обмолота подсчитывали количество светлых и темных зерен в каждой пробе. В сумме по 25 растениям, в нижней части стебля (первая-вторая кисти) в среднем сформировалось 1408 зерен, в том числе темной окраски – 23; в средней части  (четвертая-пятая кисти) – 3321 и 36 зерен соответственно. В двух верхних кистях – 774 зерна, из которых 352 имели темную окраску.

     Таким образом, наибольшее количество темных зерен сосредоточено в верхней части растений, созревание которых обычно проходит в условиях снижающихся осенних температур. Наличие темных зерен является нежелательным фактором, поскольку ухудшает качество выращенного урожая гуара и требует дополнительных затрат по переработке. Наиболее сильно это сказывается на полевой всхожести семян (см. таблицу 3) и на химическом составе. Так, массовая доля сырого протеина в смеси светлых и темных зерен в 2015 г. составила 25,98 %, а после удаления зерен темной окраски – 29,25 %.

     Отделение нежелательных для посева семян темного цвета можно проводить на фотоэлектрических сепараторах различных типов. Семенной материал, направляемый на оптический сепаратор, необходимо заранее очистить на вышеописанных или сходных с ними машинах. Он не должен содержать пыли. В своих исследованиях мы использовали машину «Оптима 2». В результате очистки 100 кг гуара сорта Вектор получено четыре фракции. Первая фракция включала 66,7 кг, вторая – 25,8 кг. Обе фракции состояли только из семян светлой окраски. Третья фракция включала 7,2 кг от переработанного материала (светлых семян – 91 %, темных – 9 %). Доля четвертой фракции составила 0,3 кг, с содержанием темных семян 65 %. Лабораторная всхожесть семян первой и второй фракции была одинаковой – 94 %. Таким образом, оптическая сепарация позволяет получить качественные семена, отвечающие требованиям стандарта.

Выводы

     В зонах недостаточного обеспечения теплом Краснодарского края формирование и созревание гуара подвержено влиянию неблагоприятных факторов, вызывающих появление щуплых и темноокрашенных зерен с худшими показателями качества зерна и семян. Содержание сырого протеина в смеси светлых и темных семян составляло 25,98 % против 29,25 % у светлых. Разница во всхожести достигала 29 %. Очистка зерна гуара – обязательный прием технологии производства семян, отвечающих требованиям стандарта.

     Существующая семяочистительная техника, предназначенная для зерновых и технических культур, приемлема для подготовки семян гуара при условии правильного подбора сменных рабочих органов, пригодных для разделения семян основной культуры и примесей. Предварительную очистку целесообразно вести на пневмосортировальных машинах типа «Алмаз» МС-4/2, основную – на ветро-решетных машинах «Петкус-Гигант» К 531. или сходных по конструкции других марках техники. Дополнительная очистка на фотосепараторах типа «Оптима 2» обеспечивает высокий выход семян с всхожестью свыше 90 %.

Литература

     1. Старцев В. И., Ливанская Г. А., Куликов М. А. Перспективы возделывания гуара (Cyamopsis tetragonoloba L.) в России // Вестник РГАЗУ. 2017. № 24 (29). С. 11–15.

     2. Костенкова Е. В., Рейнштейн Л. Н., Остапчук П. С. Применение Cyamopsis tetragonoloba L. В кормлении сельскохозяйственных животных, птицы и рыб: проблемы и перспективы // Таврический вестник аграрной науки. 2015. № 2 (4). С. 108–117.

     3. Промышленная химия и химическое сырье. Гуаровая камедь. [Электронный ресурс].  Режим доступа: http://hyorts.ru/category/products/pishhevaya-promyshlen-nost/guarovaya-kamed (дата обращения 12.02.2018).

     4. Whistler R. L., Hymowitz Т. Guar: agronomy, production, industrial use, and nutrition // USA. Indiana. 1979. 124 p.

     5. Нгуен Лок. Первичное изучение исходного материала бобовых культур для интродукции и селекции. Автореф. дис. … канд. с.-х. наук. Л.: ВИР, 1966. 23 с.

     6. Jain V., Das B. Gum, protein, oil and mineral elements in cluster // Agric. Sci. Digest. No. 4 (3). Haryana. 1984. Р. 163–166.

     7. Волошин М. И., Лебедь Д. В., Брусенцов А. С. Результаты интродукции нового бобового растения – гуара (Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.) // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2016. № 1 (58). С. 84–91.

     8. Думанян К. Г., Меликян Е. А., Карагезян А. С. Влияние частоты полива на рост и развитие циамопсиса Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taubert // Биологический журнал Армении. 2005. № 3-4 (57). С. 282–284.

     9. Singh S. J .P., Rajput G. B .S., Singh K. P. Effect of various levels of nitrogen, phosphorus and cycocel on yield and yield contributing attributes of cluster bean green pod under rainfed conditions [Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.] cv. Pusa Naubahar // GAU Res. J. No. 13 (1). Varanasi. 1987. Р. 1–6.

     10. Gandhi S. K., Chand J. N. Effect of nitrogen and phosphorus on the bacterial blight of clusterbean // Indian Journal of Agricultural Sciences. No. 55. Haryana.1985. Р. 376–377.

     11. Булынцев С. В., Вальяникова Т. И., Силаева О. И., Копоть Е. И., Пимонов К. И. Гуар –новая бобовая культура для России // Материалы всероссийской научно-практической конференции «Инновации в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур». пос. Персиановский, Донской ГАУ (09 февраля 2017 г.). С. 167–172.

     12. Пимонов К. И., Евтушенко Е. В., Копоть Е. И., Токарева С. П. Болезни и урожайность зерна гуара при возделывании в почвенно-климатических условиях Нижнего Дона // Материалы всероссийской научно-практической конференции «Инновации в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур». пос. Персиановский, Донской ГАУ (09 февраля 2017 г.). С. 117–121.

     13. Коллекция мировых генетических ресурсов зерновых бобовых культур ВИР: пополнение, сохранение и изучение: методические указания. Под ред. Вишняковой М. А. Санкт-Петербург, 2010. 141 с.

     14. Международные правила анализа семян. Под ред. Мак-Кея Д.Б. М.: Колос, 1984. 310 с.

     15. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта М: Агропромиздат, 1985. 207 с.

     16. Хейшхо Р. Х., Меркулов А. А. Модернизация высевающего аппарата пневматической сеялки для посева гуара // Сборник статей 71-й научно-практической конференции КубГАУ по итогам НИР за 2015 год. Краснодар, 2016. С. 246–248.

     17. Лебедь Д. В., Костенкова Е. В., Волошин М. И. Агрономическое обоснование размещения посевов Cyamopsis tetragonoloba (L.) на юге Европейской части России // Таврический вестник аграрной науки. 2017. Вып. 1 (9). С. 53–64.

References

     1. Startsev V. I., Livanskaya A. G., Kulikov M. A. Prospects of cultivating guar (Cyamopsis tetragonoloba L.) in Russia // Herald of Russian state agrarian correspondence university. Scientific journal. 2017. No. 24 (29). P. 11–15.

     2. Kostenkova E. V., Reinstein L. N., Ostapchuk P. S. Problems and perspectives of application of Сyamopsis tetragonoloba (L.) Taub. in feeding agricultural animals, birds and fish // Taurida Herald of the Agrarian Sciences. 2015. No. 2 (4). P. 108–117.

     3. Industrial chemistry and chemical raw materials. Guar gum. [Electronic resource]. Аccess point: http://hyorts.ru/category/products/pishhevaya-promyshlen-nost/guarovaya-kamed/ (reference’s date 12.02.2018).

     4. Whistler R. L., Hymowitz Т. Guar: agronomy, production, industrial use, and nutrition // USA. Indiana. 1979. 124 p.

     5. Nguyen Locke. Initial study of the raw material of legumes for introduction and selection. Abstract thesis ... candidate of agricultural sciences. Leningrad: VIR, 1966. 23 p.

     6. Jain V., Das B. Gum, protein, oil and mineral elements in cluster // Agric. Sci. Digest. No. 4 (3). Haryana. 1984. Р. 163–166.

     7. Voloshin M. I., Lebed D. V., Brusentsov A. S. The results of new bean plant, guar, introduction (Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub. // Proceedings of the Kuban state agrarian University, Krasnodar, 2016. No. 1(58). Р.84-91.

     8. Dumanian K. H., Melikyan E. A., Karagezyan A. S. The influence of the frequency of watering on the growth and development of Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taubert // Biological Journal of Armenia. 2005. Vol. 3-4 (57). P. 282–284.

     9. Singh S. J. P., Rajput G. B. S., Singh K. P. Effect of various levels of nitrogen, phosphorus and cycocel on yield and yield contributing attributes of cluster bean green pod under rainfed conditions [Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub. cv. Pusa Naubahar // GAU Res. J. No. 13 (1). Varanasi. 1987. Р. 1–6.

     10. Gandhi S. K., Chand J. N. Effect of nitrogen and phosphorus on the bacterial blight of clusterbean // Indian Journal of Agricultural Sciences. No. 55. Haryana.1985. Р. 376–377.

     11. Bulyntsev S. V., Valentova T. I., Silaeva O. I., Коpot’ Е. I., Pimonov K. I. Guar – a new legume for Russia // Materials of All-Russian scientific and practice conference “Innovations in the technologies of cultivation of agricultural crops”. Don State Agrarian University (February 9, 2017). P. 167–172.

     12. Pimonov K. I., Evtushenko E. V., Soot E. I., Tokarev S. P. Disease and grain yield of guar in the cultivation in soil-climatic conditions of the Lower Don // Proceedings of the “Donskoy state agrarian University”. 2017. P. 117–121.

     13. Collection of world genetic resources of grain legumes VIR: replenishment, preservation and study: methodical instructions. Еd. by Vishnjakova M. A. Saint-Petersburg, 2010. 141 p.

     14. International rules for seed analysis. Еd. by Mc. Cay D. B. Moscow: Kolos, 1984. 310 p.

     15. Dospekhov B. A. Methods of field research. Moscow: Agropromizdat, 1985. 207 p.

     16. Kheyshkho R. Kh., Merkulov A. A. Modernization of the sowing unit of pneumatic seed sowing machine for sowing guar // Collection of scientific works of 71st scientific and practical conference of Kuban State Agrarian University dedicated to the results of research works in 2015. Krasnodar, 2016. P. 246–248.

     17. Lebed D. V., Kostenkova E. V., Voloshin M. I. Agronomic rationale for the placement of Cyamopsis tetragonoloba (L.) in the south of the european part of Russia // Taurida Herald of the Agrarian Sciences. 2017. Vol. 1 (9). Р. 53–64.

UDC 633.37

Lebed D. V., Voloshin M. I., Bespalov E. A., Kostenkova E. V.

GUAR (CYAMOPSIS TETRAGONOLOBA L.) SEEDS PURIFICATION AND SORTING

     Summary. The aim of the work is to establish the cause of forming dark-colored grains by the guar plant, to determine the degree of influence of dark grains on the sowing qualities of various batches of seeds, to study the process of preparing seeds that meet the requirements of the standard by three types of seed-cleaning machines. In the areas of insufficient heat such as Krasnodar Region and Crimea, the formation and maturation of the guar is affected by unfavorable factors that cause appearance of frail and dark colored grains that impair the chemical composition and seed quality of the seeds. Thus, in order to determine the quantity of dark seeds in a crop yield, samples were taken annually from 25 plants of guar (Vektor variety) in the low, middle and upper part of plants during three years of research (2014–2016). After threshing, the number of white or gray and black grains in each sample was counted. As a result, it was found that in the low part of the stem (1st and 2nd pods), on average, 1408 grains were formed, including 23 dark colored; in the middle part (4th and 5th pods) – 3321 and 36 grains, respectively. In the two upper pods there were only 774 grains, 352 of which were dark colored. Thus, it was concluded that the greatest amount of dark grains was concentrated in the upper part of the plant, the maturation of which is usually under conditions of decreasing autumn temperatures. It was found that in the four subzones of the Krasnodar Territory in 2012-2017, the largest share of dark seeds (69.2 %) was formed in 2016, the smallest (0.6 %) in 2017 in the eastern subzone at an average daily temperature of 22.3 and 27.1 °C, respectively, during the maturation stage (July 10 – September 10). The indicators of seeds obtained during purification of guar heap on seed-cleaning machines of three types were given. It is obvious that preliminary purification is reasonable to do on pneumatic sorting machines, based on wind-screening ones. Additional purification should be done using photoseparators. The photoseparation is obligatory for separating light-colored guar seeds from low-quality ones. 

     Thus, from 100 kg of pre-cleaned grain after a single pass on the machine “Optima-2” 92.5 kg of light seeds with a laboratory germination of 94 % was obtained.

     Keywords: guar, cyamopsis, guar gum, import substitution, photoseparation, variety, purification, seeds.

     Лебедь Дмитрий Васильевич, директор по растениеводству АО «Агрообъединение “Кубань”»; 353178, Россия, Краснодарский край, Кореновский район, ст. Платнировская, ул. Красная, 71а; е-mail: pobeda11@rambler.ru.

     Волошин Михаил Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, заслуженный деятель науки Кубани, консультант АО «Агрообъединение «Кубань», 350005, г. Краснодар, ул. Пожарского, 27; е-mail: mihail.voloshin@rambler.ru

     Беспалов Евгений Анатольевич, аспирант ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина»; 350004, Россия, Краснодарский край, г. Краснодар, ул. Калинина, 13; е-mail: jenya.bespalov@yandex.ru.

     Костенкова Евгения Владимировна, младший научный сотрудник лаборатории растениеводства ФГБУН «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма», 295453, Россия, Республика Крым, г. Симферополь, ул. Киевская, 150; е-mail: evgenya.kostenkova@yandex.ru.

     Lebed Dmitry Vasilyevich, director of crop production JSC “Agronomic Association "Kuban"”; 71A Krasnaya St., village of Platnirovskaya, Korenovskiy district, Krasnodar region, 353178, Russia; е-mail: pobeda11@rambler.ru.

     Voloshin Mikhail Ivanovich, Dr. Sc. (Agr), senior research scientist, honoured science worker of Kuban, consultant of Joint Stock Co. “Agroobyedineniye “Kuban”; 27 Pozharskiy str., Krasnodar; e-mail: mihail.voloshin@rambler.ru.

     Bespalov Evgeniy Anatolyevich, postgraduate student of the Kuban State Agrarian University; 13 Kalinina St., Krasnodar, Krasnodar Region, 350004, Russia; e-mail: jenya.bespalov@yandex.ru.

     Kostenkova Eugenia Vladimirovna, junior researcher of the Laboratory of plant production, FSBSI “Research Institute of Agriculture of Crimea”, 150 Kievskaya str., Simferopol, 295493, Russia; е-mail: evgenya.kostenkova@yandex.ru.

Дата поступления в редакцию – 01.05.2018.

Дата принятия к печати – 17.05.2018.

Таврический вестник аграрной науки * № 2(14) * 2018

Текст: М. И. Волошин, д-р с.-х. наук, заслуженный деятель науки Кубани, академик общественной организации «Кубанская народная академия»; Д. А. Маджар, канд. с.-х. наук, генеральный директор ООО «Творница»; Е. А. Беспалов, аспирант ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина»

Современный видовой состав южных полей нашей страны незначителен и насчитывает немногим более 10 наименований. В ближайшие годы зернопропашные севообороты может дополнить гуар четырехкрыльниковый — новая для России бобовая культура.

Однолетний зернобобовый вид Cyamopsis tetragonoloba (L) Taub семейства Fabaceae издавна возделывается в Индии, Пакистане и некоторых странах Африки. По фенотипу растения сходны с хорошо известной соей, но в отличие от нее гуар является засухоустойчивой культурой, имеющей в составе семени вещество исключительно важного значения — камедь.

ПОЛЕЗНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Первоначально бобы гуара использовались в питании человека, а стебли и листья шли на корм для крупного рогатого скота. В начале прошлого века культура проникла в США, где применялась лишь в хлопковых севооборотах как предшественник. Только около 70 лет назад новый зернобобовый вид получил мировое распространение в связи с открытием ценнейшего компонента семени — гуаровой камеди. Она представлена полисахаридами (C6H10O5)n — галактозой и маннозой с примерным соотношением 1:2. Данное вещество нашло применение во многих отраслях экономики, главным образом в нефтегазовом направлении. Сейчас мировое производство камеди составляет свыше 1,5 млн т. Оно сосредоточено главным образом в Индии. Наша страна импортирует около 20 тыс. т. Камедь способна формировать вязкий гель в холодной воде, в связи с чем широко используется в промышленности при гидравлическом разрыве пласта. В пищевом сегменте как добавка Е412 она чаще всего задействуется при изготовлении соусов, мороженого, йогуртов. В меньших объемах этот компонент необходим в текстильном, косметическом, фармацевтическом секторах и при производстве бумаги. Актуальной культура может быть для животноводства, ведь отходы переработки зерна с содержанием протеина около 50% являются ценным элементом комбикорма для скота, птиц и рыбы.

БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ

Целесообразно рассмотреть перспективы Cyamopsis tetragonoloba в растениеводстве. Культура тропической и субтропической частей земного шара требовательна к теплу. Тем не менее она успешно адаптируется в зонах умеренного климата, например на юге Канады на широте 45°. Уместно отметить, что город Краснодар находится на аналогичной широте. Гуар предпочитает легкую почву, солнечную инсоляцию и периодические осадки малой и средней интенсивности. В зависимости от сорта, густоты стояния и других условий высота растений составляет от 50 до 170 см. В отличие от влаголюбивой сои, гуар является засухоустойчивой культурой с мощной, хорошо развитой корневой системой. Стебель полый, листорасположение очередное, цветки мелкие с нежно-сиреневой или белой окраской. Бобы образуют кисти по 5–35 штук в пазухах всех или некоторых настоящих листьев.

Семена имеют средний размер, по форме напоминают чечевичные, содержат 25–29% белка и 8–9% клетчатки. Масса 1000 штук у сортов зернового направления достигает 30–40 г, овощного — порядка 50 г. Наружная часть семени покрыта прочной оболочкой, составляющей 15–22% от массы, а его внутренний объем занимает зародыш — до 46%. По сравнению с посевным материалом распространенных бобовых культур семя гуара включает относительно большой эндосперм, на который приходится до 23–38% от массы, с высокой концентрацией камеди — до 85%. Эволюционно этот признак связан с произрастанием в ареалах неустойчивого и недостаточного увлажнения, так как камедь предотвращает обезвоживание семени. Способность взрослого растения останавливаться в развитии при неблагоприятных условиях и возобновлять рост при их улучшении обеспечивает возможность успешного возделывания культуры в традиционных для нее регионах — в пустыне Тар на Северо-Западе Индии и Юго-Востоке Пакистана.

ЗАДАЧИ СЕЛЕКЦИИ

Срок посева гуара в новых районах адаптации приурочен к прогреванию почвы свыше 18°С на глубине заделки семян в 2–3 см, ведь температурный фактор играет решающую роль при появлении всходов. Апрельский высев неблагоприятен вследствие прохладной погоды, а июньский — из-за сокращения вегетационного периода и дефицита влаги в условиях жары. Так, при посеве в последней декаде апреля проростки отмечаются на 12–20 день, в первой трети мая — на 10–16 сутки, во второй — на 7–10 день, а в третьей декаде мая и начале июня — на 5–12 сутки. Срок весеннего появления всходов определяет в первую очередь температура почвы, а июньского — наличие достаточного количества влаги, обеспечивающей процесс набухания и прорастания семян.

Сейчас перед селекцией стоит задача выведения более раннеспелых урожайных сортов гуара, устойчивых к болезням, имеющих высокое содержание камеди и обладающих азотфиксирующей способностью. Успеху способствуют разнообразие исходного материала, а также новые условия произрастания, при которых значительно увеличивается интенсивность формообразования. Селекционный процесс гуара имеет много общего с процедурами для других представителей бобовых — сои и гороха.

ВЫБРАТЬ МЕСТО

Сотрудники «Кубанской народной академии» в Краснодарском крае более 10 лет занимаются выведением сортов и разработкой технологии возделывания этого теплолюбивого вида. Регион по праву считается благоприятной территорией для производства большинства сельскохозяйственных культур, однако в нем существуют климатические зоны, где выращивание гуара экономически наиболее целесообразно. Выбор максимально пригодных территорий определяется биологическими особенностями вида и подтвержден накопленным опытом. За период исследований в трех географических точках региона специалистами были изучены различные морфологические типы Cyamopsis tetragonoloba, в частности ветвистый, одностебельный и детерминантный.

Вегетационный период гуара составляет 100–130 дней. Весной его развитие начинается с конца мая и длится обычно до конца сентября. Прекращается оно при понижении ночной температуры до 8–10°С или заморозках. При достаточном количестве влаги в почве и теплой погоде вегетация может продолжиться, однако сформировавшиеся бобы не успеют вызреть. Кроме того, поле после этой культуры должно быть своевременно подготовлено для посева озимой пшеницы. По многолетним данным, сумма эффективных температур в Краснодаре за вегетацию составляет около 3000°С, Ростове-на-Дону — 2790°С, Ставрополе — 2620°С. В Индии при среднесуточных 27°С данный показатель равняется примерно 3200°С. Для успешного семеноводства помимо этого параметра большое значение имеет регулярное выпадение достаточного, но не избыточного количества осадков. Наблюдения показали, что при благоприятном температурном режиме с учетом поступившей осенне-зимней влаги для получения урожая семян на уровне 20 ц/га за вегетационный период оптимальны 150–200 мм осадков. Если зимнего запаса недостаточно или он отсутствует, желателен полив. Большой объем влаги — свыше 300 мм — или чрезмерное увлажнение создают условия для увеличения количества темных семян по причине повреждения их оболочки микроорганизмами. Максимальная доля пораженных семян отмечается при уменьшении температуры и выпадении осадков, при этом снижаются посевные качества материала и выход камеди.

НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Введение гуара в полевые севообороты южных регионов важно с позиции не только замещения импорта камеди, но и повышения плодородия угодий: благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями он способен накопить в почве свыше 60 кг азота. Данные микроорганизмы специфичны для разных бобовых культур, однако был установлен симбиоз спонтанного штамма бактерии робинии с линией овощного гуара ТГ18. На других вариантах подобное явление не отмечалось. Существует надежда на перспективные штаммы микроорганизмов для предпосевной обработки семян от крымских ученых, поскольку спонтанные ризобии зернового гуара в почвах не были обнаружены. Весомый вклад в повышение плодородия вносят пожнивные остатки данной культуры — до 50 ц/га сухого вещества с содержанием 6,6–8,7% сырого протеина и 17,6–29,7% клетчатки. Кроме того, благодаря остаточной концентрации галактоманнанов в стеблях, листьях и створках бобов улучшается водный режим почвы, что положительно влияет на микробиологическую деятельность бактерий и грибов.

Не менее перспективным направлением использования зерна гуара может быть улучшение условий прорастания семян яровых культур ввиду водоудерживающей способности камеди. Например, некоторые народы Средней Азии до сих пор весной срезают растение верблюжьей колючки и на месте появления воды с глубины 9 м высевают семена дыни. Поскольку зерна при набухании впитывают количество влаги, в два раза превышающее их массу, камедь в семенах гуара образует гель с небольшим резервом жидкости, которого достаточно для получения всходов поздних культур. Внесение в рядки может быть осуществлено в виде гранул или водных растворов камеди до посева или во время него. Уже имеется положительный опыт при внесении семян гуара при посадке картофеля. Такое применение этого вещества послужило основой разработки способов высева многих сельскохозяйственных культур — евразийский патент № 024542, Китай; полезная модель № 102616, РФ.

Таким образом, гуар — перспективная для юга России культура многоцелевого направления. Ее способность выдерживать высокие температуры и дефицит влаги делает возможным выращивание в разных условиях. Методом многократного отбора из иранской популяции уже выведены сорта: одностебельный Вектор и ветвистый Синус. Качество семян для получения камеди отвечает требованиям, предъявляемым со стороны потребителя. Сорта занесены в Государственный реестр селекционных достижений. Кроме того, готовится к передаче в испытание одностебельный высокорослый сорт с формированием кистей в пазухе каждого листа и потенциальной урожайностью семян более 28 ц/га.

ПРЕДПОСЫЛКИ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗАВОДА ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ГУАРА В КРАСНОДАРСКОМ КРАЕ

М. И. Волошин, 

доктор сельскохозяйственных наук

Гуар – совершенно новая для России бобовая культура, возделываемая ради получения гуаровой камеди, являющейся главнейшим компонентом буровых растворов в нефтяной и газовой промышленности, в особенности, при добыче сланцевого газа и нефти. Четверть производимой в мире камеди потребляется пищевой промышленностью. Несколько меньшие объемы необходимы для косметической, текстильной, бумажной и других 40 отраслей промышленности. По справочным данным, ежегодная мировая потребность в камеди составляет 1 500 тысяч тонн; для получения такого количества необходимо вырастить около 5 миллионов тонн зерна. Основными мировыми экспортерами гуаровой камеди являются Индия (80%) и Пакистан (15%). Гуаровая камедь востребована и в РФ; по импорту камеди Россия занимает четвертое место в мире после США, Китая и Германии. Ежегодные закупки гуаровой камеди Россией составляют около 15 тыс. тонн. Для получения такого количества необходимо переработать 45-50 тыс. тонн зерна. При средней урожайности зерна 20 ц/га ежегодные посевы должны занимать около 25 тыс. га.

По сравнению с другими регионами юга России, почвенные и климатические условия Краснодарского края являются практически единственными, пригодными для выращивания гуара. Центральная, северная и восточная зоны края обладают необходимыми климатическими ресурсами для устойчивого выращивания зерна гуара, а именно, сумма эффективных годовых температур составляет 3400-3500°С, количество выпадающих за вегетационный период осадков составляет 270 -350 мм. Избыток осадков значительно снижает урожайность зерна. Оптимальный срок посева 10 - 20 мая. В целом, Кубань может полностью удовлетворить потребности страны собственным сырьем (зерном) для получения гуаровой камеди и обеспечить зерном некоторые страны Западной Европы. Подтверждением таких утверждений является результаты наших десятилетних агротехнических опытов и выведение первых отечественных сортов гуара Вектор и Синус, зарегистрированных в 2018 году. За годы испытаний (2014-2016 гг.) в трех точках края, уровень урожайности этих сортов составил от 18 до 26 ц зерна с гектара, что превышает средний мировой показатель более чем в два раза. Имеется и новый селекционный материал с более высокой урожайностью и другими ценными хозяйственными признаками: скороспелостью, устойчивостью к полеганию и вредителям. Нами разработана технология возделывания на зерно новой культуры с использованием серийных сеялок, машин для ухода и уборки.

По сравнению с наиболее близкой по фенотипу культурой – соей, гуар значительно засухоустойчивее. Это связано с происхождением культур. Родина сои – Китай, Япония и Корея, с годовым количеством осадков – более 1000 мм. Родина гуара – Северная Африка, где в местах возделывания культуры выпадает 200-400 мм осадков. В Курганинском районе в засушливом 2010 году урожайность среднеспелого сорта сои Вилана составила 8 ц/га, зерна гуара - 18 ц/га. Гуар высевается после озимой пшеницы и служит хорошим предшественником большинства сельскохозяйственных культур, за исключением бобовых. Зеленые растения гуара за счет симбиоза с клубеньковыми бактериями фиксирует за вегетационный период 60-90 кг атмосферного азота и оставляют в почве 40-50 ц/га пожнивных остатков, что равносильно внесению 20-25 тонн навоза на гектар. В зоне неустойчивого достаточного увлажнения края гуар может возделываться как сидеральная культура в пожнивном посеве. В растениеводстве гелеообразующая способность камеди гуара может быть с успехом использована при защите почв от ветровой эрозии, приносящей ежегодно существенный ущерб сельскому хозяйству края. Гуар слабо повреждается вредителями вегетативной массы и семян, не поражается повиликой. Для выращивания сырья в крупных хозяйствах края имеется необходимая материально – техническая база для возделывания гуара.

Выход гуаровой камеди из перерабатываемого зерна составляет около 30%. Остальная часть – это гуаровый корм (шрот, жмых) в виде муки или гранул, с содержанием сырого белка около 50%. Это – еще один из аргументов сосредоточения производства камеди на юге России, поскольку сокращаются затраты на логистику.

Рыночная цена на гуаровую камедь определяется уровнем цены на нефть и газ; чем выше цена на углеводороды, тем дороже камедь. Максимальная рыночная цена гуаровой камеди отмечена в 2012 году – 660 руб/кг; в настоящее время – значительно ниже – 200-250 руб/кг. Китай, занимающий второе место по производству камеди, импортирует зерно гуара из Индии для переработки. По индийским источникам, стоимость зерна гуара должна составлять около 45%, корма – 33% от цены на гуаровую камедь. Рыночная цена зерна на мировом рынке составляет около 60-70 руб/кг; при этом валовой доход с гектара в крае составит около 90 - 100 тысяч рублей. Скармливание цельного зерна гуара животным без переработки имеет серьезные ограничения из-за наличия камеди. В то же время в России пока нет ни одного предприятия по выделению камеди из семян гуара.

В связи с осуществляемой в стране программой импортозамещения и успешной адаптацией гуара в крае, наступило время для организации промышленной переработки собственного зерна гуара с целью выделения камеди и товарного производства высокобелкового корма. Ориентировочная стоимость завода по переработке зерна гуара составляет около 140 млн. рублей.

БОБОВАЯ НОВИНКА

М. И. Волошин, д-р с.-х. наук, заслуженный деятель науки Кубани, академик общественной организации «Кубанская народная академия»; Д. А. Маджар, канд. с.-х. наук, генеральный директор ООО «Творница»; Е. А. Беспалов, аспирант ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина»

СОВРЕМЕННЫЙ ВИДОВОЙ СОСТАВ ЮЖНЫХ ПОЛЕЙ НАШЕЙ СТРАНЫ НЕЗНАЧИТЕЛЕН И НАСЧИТЫВАЕТ НЕМНОГИМ БОЛЕЕ 10 НАИМЕНОВАНИЙ. В БЛИЖАЙШИЕ ГОДЫ ЗЕРНОПРОПАШНЫЕ СЕВООБОРОТЫ МОЖЕТ ДОПОЛНИТЬ ГУАР ЧЕТЫРЕХКРЫЛЬНИКОВЫЙ — НОВАЯ ДЛЯ РОССИИ БОБОВАЯ КУЛЬТУРА

Однолетний зернобобовый вид Cyamopsis tetragonoloba (L) Taub семейства Fabaceae издавна возделывается в Индии, Пакистане и некоторых странах Африки. По фенотипу растения сходны с хорошо известной соей, но в отличие от нее гуар считается засухоустойчивой культурой, имеющей в составе семени вещество исключительно важного значения — камедь. …(гуар засухоустойчив  за счет наличия в семени камеди).

ПОЛЕЗНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Ранее бобы гуара использовались в качестве пищи для человека, …(в питании человека) а все растение отправлялось   на корм для крупного рогатого скота. В начале прошлого века в США культура применялась лишь в хлопковых севооборотах как предшественник. Только около 70 лет назад новый зернобобовый вид получил мировое распространение в связи с открытием ценнейшего компонента семени — гуаровой камеди. Она представлена полисахаридами (C₆H₁₀O₅)n — галактозой и маннозой с примерным соотношением 1:2. Данное вещество нашло применение во многих отраслях экономики, главным образом в нефтегазовом направлении. Камедь способна формировать вязкий гель в холодной воде, в связи с чем широко используется в промышленности при гидравлическом разрыве пласта. В пищевом сегменте как добавка Е412 она чаще всего задействуется при изготовлении соусов, мороженого, йогуртов. В меньших объемах этот компонент необходим в текстильном, косметическом, фармацевтическом секторах и при производстве бумаги. Актуальной культура может быть для животноводства, ведь отходы переработки зерна с содержанием протеина около 50% являются ценным элементом комбикорма для скота, птиц и рыбы. Однако в них нежелательно содержание камеди, так как она снижает питательную ценность смеси.

БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ

Целесообразно рассмотреть перспективы Cyamopsis tetragonoloba в растениеводстве. Культура тропической и субтропической частей земного шара требовательна к теплу. Тем не менее она успешно адаптируется в зонах умеренного климата, например на юге Канады на широте 45°. Уместно отметить, что город Краснодар находится на аналогичной широте. Гуар предпочитает легкую почву, солнечную инсоляцию и периодические осадки малой и средней интенсивности. В зависимости от сорта, густоты стояния и других условий высота растений составляет от 50 до 170 см. В отличие от влаголюбивой сои, гуар является засухоустойчивой культурой с мощной, хорошо развитой корневой системой. Стебель полый, листорасположение очередное, цветки мелкие с нежно-сиреневой или белой окраской. Бобы образуют кисти по 5–35 штук в пазухах всех или некоторых настоящих листьев.

Семена имеют средний размер, по форме напоминают чечевичные, содержат 25–29% белка и 8–9% клетчатки. Масса 1000 штук у сортов зернового направления достигает 30–40 г, овощного — порядка 50 г. Наружная часть семени покрыта прочной оболочкой, составляющей 15–22% от массы, а его внутренний объем занимает зародыш — до 46%. По сравнению с посевным материалом распространенных бобовых культур семя гуара включает относительно большой эндосперм, на который приходится до 23–38% от массы, с высокой концентрацией камеди — до 85%. Эволюционно этот признак связан с произрастанием в ареалах неустойчивого и недостаточного увлажнения, так как камедь предотвращает обезвоживание семени. Способность взрослого растения останавливаться в развитии при неблагоприятных условиях и возобновлять рост при их улучшении обеспечивает возможность успешного возделывания культуры в традиционных для нее регионах — в пустыне Тар на Северо-Западе Индии и Юго-Востоке Пакистана.

ЗАДАЧИ СЕЛЕКЦИИ

Срок посева гуара в новых районах адаптации приурочен к прогреванию почвы на глубине заделки семян в 2–3 см свыше 18°С, ведь температурный фактор играет решающую роль при появлении всходов. Апрельский высев неблагоприятен вследствие прохладной погоды, а июньский — из-за сокращения вегетационного периода и дефицита влаги в условиях жары. Так, при посеве в последней декаде апреля проростки отмечаются на 12–20 день, в первой трети мая — на 10–16 сутки, во второй — на 7–10 день, а в третьей декаде мая и начале июня — на 5–12 сутки. Срок весеннего появления всходов определяет в первую очередь температура почвы, а июньского — наличие достаточного количества влаги, обеспечивающей процесс набухания и прорастания семян.

Сейчас перед селекцией стоит задача выведения раннеспелых урожайных сортов гуара, устойчивых к болезням, имеющих высокое содержание камеди и обладающих азотфиксирующей способностью. Успеху способствуют разнообразие исходного материала, а также новые условия произрастания, при которых значительно увеличивается интенсивность формообразования. Селекционный процесс гуара имеет много общего с процедурами для других представителей бобовых — сои и гороха.

ВЫБРАТЬ МЕСТО

Сотрудники «Кубанской народной академии» в Краснодарском крае более 10 лет занимаются выведением сортов и разработкой технологии возделывания этого теплолюбивого вида. Регион по праву считается благоприятной территорией для производства большинства сельскохозяйственных культур, однако в нем существуют климатические зоны, где выращивание гуара экономически наиболее целесообразно. Выбор максимально пригодных территорий определяется биологическими особенностями вида и подтвержден накопленным опытом. За период исследований в трех географических точках региона специалистами были изучены различные морфологические типы Cyamopsis tetragonoloba, в частности ветвистый, одностебельный и детерминантный.

Вегетационный период гуара составляет 100–130 дней. Весной его развитие начинается с конца мая и длится обычно до конца сентября. Прекращается оно при понижении ночной температуры до 8–10°С или заморозках. При достаточном количестве влаги в почве и теплой погоде вегетация может продолжиться, однако сформировавшиеся бобы не успеют вызреть. Кроме того, поле после этой культуры должно быть своевременно подготовлено для посева озимой пшеницы. По многолетним данным, сумма эффективных температур в Краснодаре за вегетацию составляет около 3000°С, Ростове-на-Дону — 2790°С, Ставрополе — 2620°С. В Индии при среднесуточных 27°С данный показатель равняется примерно 3200°С. Для успешного семеноводства помимо этого параметра большое значение имеет регулярное выпадение достаточного, но не избыточного количества осадков. Наблюдения показали, что при благоприятном температурном режиме с учетом поступившей осенне-зимней влаги для получения урожая семян на уровне 20 ц/га за вегетационный период оптимальны 150–200 мм осадков. Если зимнего запаса недостаточно или он отсутствует, желателен полив. Большой объем влаги — свыше 300 мм — или чрезмерное увлажнение создают условия для увеличения количества темных семян по причине повреждения их оболочки микроорганизмами. Максимальная доля пораженных экземпляров отмечается при уменьшении температуры и выпадении осадков, при этом снижаются посевные качества материала и выход камеди.

НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Введение гуара в полевые севообороты южных регионов важно с позиции не только замещения импорта камеди, но и повышения плодородия угодий: благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями он способен накопить в почве свыше 60 кг азота. Данные микроорганизмы специфичны для разных бобовых культур, однако был установлен симбиоз спонтанного штамма бактерии робинии с линией овощного гуара ТГ18. На других вариантах подобное явление не отмечалось. Существует надежда на перспективные штаммы микроорганизмов для предпосевной обработки семян от крымских ученых, поскольку спонтанные ризобии зернового гуара в почвах не были обнаружены. Весомый вклад в повышение плодородия вносят пожнивные остатки данной культуры — до 50 ц/га сухого вещества с содержанием 6,6–8,7% сырого протеина и 17,6–29,7% клетчатки. Кроме того, благодаря остаточной концентрации галактоманнанов в стеблях, листьях и створках бобов улучшается водный режим почвы, что положительно влияет на микробиологическую деятельность бактерий и грибов.

Не менее перспективным направлением использования зерна гуара может быть улучшение условий прорастания семян яровых культур ввиду водоудерживающей способности камеди. Например, некоторые народы Средней Азии до сих пор весной срезают растение верблюжьей колючки и на месте появления воды с глубины 9 м высевают семена дыни. Поскольку зерна при набухании впитывают количество влаги, в два раза превышающее их массу, камедь в семенах гуара образует гель с небольшим резервом жидкости, которого достаточно для получения всходов поздних культур. Внесение в рядки может быть осуществлено в виде гранул или водных растворов камеди до посева или во время него. Такое применение этого вещества послужило основой разработки способов высева многих сельскохозяйственных культур — евразийский патент № 024542, Китай; полезная модель № 102616, РФ.

Таким образом, гуар — перспективная для юга России культура многоцелевого направления. Ее способность выдерживать высокие температуры и дефицит влаги делает возможным выращивание в разных условиях. Методом многократного отбора из иранской популяции уже были выведены одностебельный и ветвистый сорта Вектор и Синус соответственно. Качество семян для получения камеди отвечает требованиям, предъявляемым со стороны потребителя. Сорта занесены в Государственный реестр селекционных достижений. Кроме того, готовится к передаче в испытание одностебельный высокорослый сорт с формированием кистей в пазухе каждого листа и потенциальной урожайностью семян более 28 ц/га.

ЦИФРЫ:

до 85% камеди содержит эндосперм семян гуара

100–130 дней составляет вегетационный период новой бобовой культуры в Краснодарском крае

свыше 60 кг азота способен гуар накопить в почве благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями

до 50 ц/га сухого вещества содержат пожнивные остатки гуара

                      ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

       УДК 631.874.4

Беспалов Е. А.¹, Волошин М. И.², Костенкова Е.В.³

Гуар ( Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub в пожнивном посеве в Западном Предкавказье

¹ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина»

²АО « Агрообъединение «Кубань»

Реферат. Статья посвящается актуальной проблеме- восстановлению плодородия черноземов посредством пожнивных посевов однолетней бобовой культуры -  гуара. Предлагаемая для этих целей  культура успешно адаптирована на юге страны. К настоящему времени в Госреестре зарегистрировано 8 отечественных сортов гуара зернового направления. В статье рассматриваются биологические особенности растения при посеве после уборки озимого ячменя на зерно. Отличительными особенностями гуара является засухоустойчивость и жаростойкость, способность прекращать рост при недостатке влаги в почве и возобновлять вегетацию при выпадении осадков. Проведен  четырехлетний (2016 – 2019 гг.) анализ зависимости наступления  фазы всходов и величины урожайности зеленой массы от срока выпадения осадков и температуры воздуха.  Оптимальный срок посева был приурочен к завершению уборки зерна озимого ячменя. Фаза появления всходов зависела от влажности почвы в верхнем слое почвы и определялась, как правило, выпадением не менее 10 мл осадков после посева. В 2016 г. появление всходов отмечено 5 июля (через семь дней после посева), что способствовало формированию самой высокой в опыте урожайности надземной массы – 281 ц/га; в 2017 г. (при появлении всходов 12 июля) – 244 ц/га. Посевы с поздними всходами 2018 года (28 июля) были менее урожайны – 165 ц/га. По сравнению с весенним сроком посева, при пожнивном посеве продолжительность вегетации, в среднем, на месяц короче, поэтому гуар успевает сформировать только урожай зеленой массы с множеством незрелых бобов. В условиях 2017 г. при наличии доступной влаги в почве гуар не испытывал угнетения от высоких дневных температур (35−40 °С) и низкой относительной влажности воздуха (18−25 %). При этом не наблюдали потери тургора, увядания и опадения листьев. В условиях высоких температур и недостатка влаги в почве в 2018 г. гуар достоверно снизил урожайность по сравнению с предшествующим годом на 79 ц/га. За весь период исследований, в 2019 г. вегетационный период был самым продолжительным (84 дня), однако в условиях недостатка тепла сформировал только 199 ц/га зеленой массы. Как показали лабораторные анализы, соотношение стеблей, листьев и бобов зависело от продолжительности вегетационного периода и метеоусловий произрастания. В наиболее урожайном году (2016 г.) соотношение составляло 2 : 2 : 1. В статье приведен сравнительный анализ влияния глубины заделки на полевую всхожесть семян сорта зернового направления Синус с массой 1000 семян равной 37 г и крупно- семе нной селекционной линии ТГ 18, с массой 1000 семян 50 г. Результат опыта показал преимущество крупных семян при заделке на глубину  8 и 10 см. Так, при глубине заделки семян 8 см,   полевая  всхожесть  сорта Синус была ниже линии ТГ 18 на 16%, а при 10 см – на 32 %.  Различия просматриваются на графиках (рис. 1 и 2). Отмеченное свойство имеет существенное значение при посеве гуара в летние сроки в условиях интенсивной потери влаги поверхностными слоями почвы. В качестве пожнивной культуры рекомендуется использовать высокорослую (до 85 см), одностебельную линию ТГ 18 с урожайностью зеленой массы  при достаточном увлажнении  свыше 250 ц/га. Из ранее изученного селекционного материала  линия отличается самой высокой массой 1000 семян, равной 50 г, что по сравнению с  сортами зернового типа составляет свыше 130%. На основании проведенных опытов сделан вывод о возможности возделывания гуара в пожнивном посеве после озимого ячменя в зоне достаточного увлажнения  юга России.

Ключевые слова: гуар, Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub, почва, сидераты, сорт, пожнивной посев, глубина посева.

Введение

Проблему сохранения и повышения плодородия почв считают одной из важнейших задач современного земледелия. Большинство авторов отмечают повсеместное снижение содержания гумуса в почве. За последние два десятилетия черноземы  потеряли до трех процентов гумуса, главным образом из-за  усиления эрозии и дефляции, разрушения структуры почвы [1]. В начале двадцать первого века средний дефицит гумуса в пахотном слое в среднем по стране составил 520 кг/га. На черноземах Западного Предкавказья за 30 лет (1960−1990 гг.) снижение содержания гумуса составило 18,6 %, а за последующие 20 лет – 24,9 %. Такое состояние почвы способствовало ухудшению физических и химических свойств пахотного слоя [2]. В целях сокращения процессов деградации почв аграрии ведут поиск доступных  источников пополнения её органическим веществом.

Три десятилетия назад основной вклад в поддержание плодородия вносили многолетние и однолетние бобовые культуры севооборотов, а также навоз крупного рогатого скота. Сегодня эту задачу частично выполняют послеуборочные остатки в виде соломы, листьев и потерь урожая. В сохранение почвенного плодородия большинство ученых-аграриев их вклад считают недостаточным и подчеркивают важность дополнения его путем специально выращиваемых  культур.

В качестве сидеральных культур используют горчицу, редьку масличную, рапс, сафлор, фацелию и другие. Первоначально эти культуры возделывали, в основном на бедных гумусом песчаных и дерново-подзолистых почвах, где заметнее их положительное действие [3]. В средней полосе европейской части страны и Сибири наибольшее распространение получили люпин, донник, горчица, рапс, сафлор, фацелия и другие (4-7).

В настоящее время сидерация стала актуальной и для черноземных почв. На юге страны выращивание сидератов можно считать новым направлением, поскольку ранее повторные культуры (кукуруза, соя) выращивали ради основной продукции – зерна или зеленой массы для скармливания животным в свежем виде и приготовления силоса. Другой причиной слабого распространения сидератов можно считать относительно высокое плодородие почв и развитое животноводство. В условиях интенсивного земледелия на юге страны сидеральные культуры возделывают преимущественно в пожнивном посеве, когда посев и вегетация проходят при высокой температуре почвы и воздуха, дефиците влаги в поверхностном слое почвы. К глубокой заделке семян лучше адаптированы крупносеменные культуры – подсолнечник, соя, кукуруза, глубина заделки семян которых составляет 5–8 см. Однако использование первых двух упомянутых культур в качестве сидератов ограничено рядом причин, среди которых – необходимость поддержания фитосанитарных условий в севообороте и высокая требовательность сои к влаге.

В последние годы рядом исследователей и производственников аграрного сектора Краснодарского края предприняты попытки по поиску лучших сидеральных культур и их сортов, а также технологий возделывания с целью повышения почвенного плодородия и урожайности последующих культур. В центральной зоне Краснодарского края изучено влияние горчицы белой на урожайность кукурузы и подсолнечника. Сидерат из зеленой массы горчицы в количестве 215 ц/га после измельчения БДТ 7 запахивали в почву на глубину до 27 см плугом ПЛН 5-35. В результате на следующий год получена прибавка урожая зерна кукурузы и семян подсолнечника [8].

Однако, по мнению ряда зарубежных исследователей в сравнении с распространенными культурами, гуар в пожнивном посеве имеет несколько преимуществ, таких как высокая засухоустойчивость и жаростойкость. Гуар – это однолетнее тропическое бобовое растение.  Стержневая корневая система гуара проникает на глубину свыше двух метров и способна переводить в доступное состояние многие питательные элементы. В результате разложения корневой системы в пахотном слое и в материнской породе образуются поры, благодаря которым улучшается водопроницаемость. При правильном подборе штаммов клубеньковых бактерий и достаточном увлажнении корнеобитаемого горизонта, гуар обогащает почву азотом в количестве 60–70 кг/га. Запаханная осенью зеленая масса обогащает почву органическим веществом и усиливает микробиологические процессы.  Полисахариды растительной массы при соединении с водой образуют гель и способствуют сохранению почвенной влаги. В результате улучшается физическое и химическое состояние почвы. Культура слабо повреждается вредителями и, в отличие, от другой засухоустойчивой бобовой культуры – нута, не поражается повиликой. Масса 1000 семян гуара зернового направления составляет 32– 38 г. Норма высева гуара - 10-15 кг/га. Семена не нуждаются в скарификации. В условиях хорошей влажности почвы высокая летняя температура порядка 35−40°С не прерывает вегетации. При остром дефиците влаги в почве рост и развитие растений приостанавливается, а при выпадении осадков – вновь возобновляется. Содержание белка в зерне составляет 29,2–30,4 %, в сене – 14,7–15,9 %, в пожнивных остатках – 6,2–8,7 % [9]. Слабое место культуры – неблагоприятное воздействие близких грунтовых вод и неустойчивость к затоплению – явлению, довольно редкому на юге страны в летнее время года.

Основные посевные площади гуара размещены в полупустынных зонах  Индии, Пакистана и США, где гуар занимает около  двух с половиной миллионов гектаров. В России посев гуара проводится на небольших площадях юга европейской части страны, главным образом в научных целях. В мировой практике выращиваемое зерно  перерабатывается с целью выделения гуаровой камеди. Камедь используют в нефтяной, газовой, пищевой (добавка Е 412), текстильной, бумажной промышленности, а также в других отраслях. На родине произрастания (Африка, Юго-Восточная Азия) гуар издавна используют в питании населения (зеленые бобы) и для кормления домашних животных (сено, солома). В цельном зерне содержание белка составляет 26−30 %; в побочных продуктах переработки после извлечения гуаровой камеди – около 50 %  [10].

В мировом земледелии гуар используется и в качестве сидеральной культуры. В США, куда гуар был ввезен в начале прошлого столетия, культуру  используют для получения зерна,   для выращивания корма и для обеззараживания почвы в хлопковых севооборотах.  В сравнении  с другими однолетними бобовыми культурами в штате Аризона гуар показал самые высокие результаты по  урожайности зеленой массы. [11].

В Туркменистане гуар при весеннем сроке посева в условиях орошения обеспечил высокую урожайность зерна и кормовой массы. При пожнивном посеве в конце июня образцы гуара из Индии и США не успевали вызреть и надземную массу из стеблей, листьев и бобов можно было использовать только на зеленый корм и сено. В результате сравнения гуара с другими однолетними бобовыми культурами установлено его превосходство по сбору сухой массы, независимо от времени посева и уборки. Содержание сырого протеина в сухом веществе составило 15,6 %, БЭВ – 47,7 %, клетчатки – 15,7 %. При пожнивном посеве в конце июня высота растений к середине августа составила 60−70 см, а урожайность зеленой массы достигала 329 ц/га. Основная доля урожая приходилась на листья и бобы – наиболее питательную часть растения. С наступлением прохладной погоды в конце сентября рост растений ослабевал, а при похолодании прекращался полностью [12]. Упоминание об адаптивности гуара,  полезности для севооборотов, содержится и в обзоре, посвященном сидеральным культурам [13]. Таким образом, обобщение результатов выращивания гуара и других сидеральных культур в различных типах севооборотов подтверждает их положительную роль в сохранении и улучшении плодородия почв.

В России изучение  гуара начато  лишь в последние годы. На юге страны ведутся исследования гуара в области селекции и разработки технологий возделывания на зерно и сидерации. Наиболее важными вопросами, касающихся выращивания гуара в пожнивных посевах являются исследования зависимости урожайности и качества растительной массы от  сроков появления всходов  и оптимизации глубины заделки разнокачественных семян в условиях дефицита влаги в поверхностном слое почвы.  Разрешение этих вопросов и составляет  актуальность наших исследований.

Цель исследования – изучить пригодность    гуара для возделывания в качестве   пожнивной  культуры в зерно - пропашных севооборотах Западного Предкавказья.

В задачу исследования входило: изучить биологические особенности и урожайность зеленой массы гуара при возделывании в пожнивном посеве в почвенно-климатических условиях Западного Предкавказья; определить влияние глубины заделки семян на полевую всхожесть обычного и крупно - семенного образцов гуара.

Материалы и методы исследований

Опыты проводили в Центральной зоне Краснодарского края в 2016–2019 гг. Почва зоны представлена обыкновенными типичными и выщелоченными черноземами. Содержание гумуса незначительно изменяется в зависимости от времени года и в летнее время составляет около 3,35 %. pH солевой вытяжки – 6,05. Содержание P₂O₅ – 48,8 мг на 1 кг почвы (по Мачигину); K₂O – 325 мг/кг почвы (по Мачигину ), азота – 15,6 мг/кг почвы.

Климатические условия Краснодарского края за последние десятилетия заметно изменились в сторону повышения температуры и увеличения количества выпадающих осадков. Так, среднегодовая температура с 2000 г. по настоящее время выросла на один градус. Годовая сумма эффективных температур за 1985–1999 гг. составила 2938 °С, а за 2000– 2014 гг. – 3222 °С. Среднегодовое количество осадков в г.  Краснодаре увеличилось с 600 мм до 715 мм. Потепление климата положительно сказалось на адаптации гуара в новом месте выращивания.

Метеоусловия в годы проведения опытов были различными и способствовали выполнению поставленной задачи (таблица 1)

Таблица 1 – Метеорологические показатели вегетационных периодов гуара (2016 – 2019 гг.)

Температурные  показатели вегетационных периодов 2016, 2017 и 2019 гг. были близкими к средним многолетним, а прохладного  2018 года - ниже на 415 градусов. В 2018 году выпало и наименьшее количество осадков в период посева и  вегетации растений - 78 мм, против 179 мм средних многолетних за период июнь-сентябрь.

В опытах 2016 - 2019 гг. по определению урожайности зеленой массы в пожнивном посеве во второй половине июня после уборки озимого ячменя.  Посев осуществляли сеялкой РС 1М с нормой высева – 12 кг/га (14 семян на 1 погонный метр) [9]. Посев  сорта гуара Синус проводили широкорядным способом (0,45 м), с глубиной заделки семян 5–6 см. Площадь учетной делянки – 25 м². Повторность – четырехкратная. Дополнительное уплотнение поверхностного слоя почвы после сева осуществляли кольчатыми катками. Удаление падалицы озимого ячменя проводили посредством обработки гербицидом Пума супер в дозе 1 л/га. Уборку зеленой массы осуществляли косилкой ABM 875. В процессе уборки  отбирали пробы зеленой массы весом 1 кг, высушивали их в тени с целью определения химического состава сухого вещества. Определение сырого протеина проводили по ГОСТ 13496.4-93, фосфора – ГОСТ 26657-97, сырой клетчатки – ГОСТ 31675-2012 в специализированной лаборатории агрохолдинга «Кубань».

В опыте по изучению влияния глубины заделки семян на густоту стояния растений (2017–2018 гг.) брали  сорт Синус (масса 1000 семян 37 г) и линию ТГ 18 (масса 1000 семян 50 г). По каждому образцу изучали пять вариантов глубины заделки семян: 2; 4; 6; 8 и 10 см. На 1 м² высевали 32 семени. Площадь учетной делянки – 1 м². Повторность – четырехкратная. Семена высевали в третьей декаде мая. Предшественник – озимая пшеница. Количество элементов минерального питания, оставляемого после запашки растений, определяли расчетным способом путем соотношения величины урожая зеленой массы и содержания химических элементов в абсолютно сухом веществе.

Агротехника возделывания гуара при пожнивном посеве значительно отличалась от весеннего срока посева.  После уборки озимого ячменя проводили поверхностную обработку почвы дисковым почвообрабатывающим агрегатом АД 600 Рубин, а затем – Смарагд 9/600 фирмы Lemken. При выборе глубины обработки ставили задачу обеспечения лучшего крошения поверхностного слоя  почвы с целью минимального выветривания влаги. Заделке стерни не придавали значения, поскольку в критический период появления всходов солома лучше защищает почву от перегревания, тем самым уменьшает испарение влаги. В июне 2016 года при оптимальной влажности поверхностного слоя почвы проводили дополнительную предпосевную обработку почвы культиваторами Kompaktor K-600 A, обеспечивающим качественное крошение до глубины 6–8 см [15].

Статистическую обработку результатов опытов проводили с помощью дисперсионного анализа Б. А. по Доспехову (Москва, 1985).

Результаты и их обсуждение

На полевую всхожесть семян при весеннем посеве наибольшее влияние оказывает температура воздуха, а при пожнивном посеве – влажность почвы. Наличие влаги в пахотном слое почвы определяет и развитие симбиоза с клубеньковыми бактериями (9,11).

За период изучения наиболее благоприятные условия для посева и вегетации сложились в 2016 году. В первой декаде июля выпало 28 мм осадков, что на 12,7 мм превышало среднюю многолетнюю величину. Такое увлажнение способствовало проведению качественной подготовки почвы, появлению дружных всходов и самой высокой урожайности зеленой массы – свыше 280 ц/га (таблица 2).

Таблица 2 – Влияние срока появления всходов на урожайность зеленой массы,  абсолютно сухого вещества и химический состав гуара в пожнивном посеве (2016 – 2019 гг.).

По сравнению с 2016 годом,  фаза всходов в 2017 г. отмечена на неделю позже. Полевая всхожесть семян составила 64 %.  Однако, благодаря осадкам и достаточно высокой температуре в течение вегетационного периода 2017 года, урожайность зеленой массы и сухого вещества  была  высокой, соответственно   244,5  ц/га и  40,1 ц/га. В засушливом 2018 году начало всходов отмечено через месяц после посева – 28 июля, через пять дней после выпадения осадков. Отсутствие существенных осадков в августе при повышении температуры воздуха до 40 °С отрицательно повлияло на растения; замедленный рост продолжался до третьей декады сентября. Урожайность сухого вещества была минимальной за все годы опыта и  составила 27,1 ц/га.

Из четырех лет наблюдений, в 2019 году отмечен самый продолжительный вегетационный период и среднемноголетнее количество осадков за период вегетации гуара – 183 мм, однако по урожайности надземной массы он превзошел лишь засушливый 2018 год.  Основная причина – пониженная температура воздуха. В июне она была на 1,7 °С; в июле – на 2,6 °С; августе – на 2,6 °С ниже средней многолетней. Уместно отметить, что во вторичном генетическом центре происхождения гуара – Юго-Восточной Азии среднегодовая температура составляет около  28⁰С. Сумма эффективных температур за вегетационный период оказалась ниже на 415 градусов  (Таблица 1).  Урожайность зеленой массы была на 23,4 ц/га ниже средней величины по опыту (222,7 ц/га), а сухого вещества - на 5,1 ц/га ниже средней за три предыдущих года (Таблицы 2 и 3).

         Таблица 3 - Анализ урожайности зеленой массы сорта гуара Синус (2016 – 2019 г.)