5.2.4. Влияние природно-климатических факторов

на качество зерна зернобобовых культур

В процессе созревания семян зернобобовых растений, как и в зерновках злаковых культур, происходят биохимические процессы, связанные с синте-зом белков, углеводов, липидов, витаминов, и они примерно одинаково реагируют на действие внешних факторов. В более жарких и сухих условиях в семенах бобовых культур интенсифицируются процессы синтеза запасных белков, а накопление крахмала и других углеводов уменьшается.

При повышении влажности и умеренных температурах, наоборот, сни-жается содержание белков и увеличивается количество углеводов в зерне. Такие сдвиги биосинтетических процессов в созревающем зерне наблюдают-ся как при изменении погоды, так и в результате действия природно-клима-тических факторов. В географических опытах установлено, что в зависимос-ти от погодных условий и района выращивания уровень белковости зерна у зернобобовых культур может изменяться на 5–10 %, а у таких культур, как соя и люпин, – на 10–15 %.

В зависимости от внешних условий, особенно в период созревания се-мян, наблюдаются определённые закономерные изменения в составе белков и углеводов, что оказывает заметное влияние на качество зерна зернобобо-вых культур. При выращивании бобовых растений в условиях повышенных температур и относительного дефицита влаги в их семенах больше синтези-руется глобулиновых белков, а в составе крахмала – амилопектина, тогда как концентрация водораствримых белков и амилозы уменьшается. С другой сто-роны, улучшение водообеспеченности растений (в том числе и за счёт ороше-ния) и относительное понижение среднесуточных температур во время созре-вания семян смещают биосинтетические процессы в зерне в сторону больше-го накопления водорастворимых форм белков и запасных углеводов.

Поскольку зернобобовые культуры с помощью клубеньковых бактерий способны усваивать молекулярный азот из атмосферы, они в меньшей сте-пени, чем злаковые культуры, зависят от питания азотом из почвы и поэтому в условиях орошения у них не снижается накопление в зерне белков, а в сос-таве белкового комплекса зерна возрастает доля водорастворимых белков, хорошо сбалансированных по содержанию незаменимых аминокислот.

5.2.5. Влияние режима питания растений на качество

зерна зернобобовых культур

При выращивании зерновых бобовых культур важной задачей является создание оптимальных условий для синтеза и накопления в семенах запасных белков, содержащих в своем составе много азота. Поэтому для получения высоких урожаев зерна с повышенным содержанием белков необходимо обеспечивать соответствующий уровень азотного питания растений за счёт интенсивной азотфиксации с помощью клубеньковых бактерий или путём внесения азотных удобрений.

В полевых опытах, проведенных на различающихся по плодородию и элементному составу почвах, установлено, что клубеньковые бактерии актив-но развиваются при выращивании зернобобовых культур на хорошо окуль-туренной почве с нейтральной или слабокислой реакцией среды, имеющей высокую обеспеченность фосфором, калием, кальцием, молибденом и други-ми питательными элементами. На кислых и бедных питательными элемен-тами почвах на корнях бобовых растений образуется очень мало клубеньков и поэтому меньше усваивается молекулярного азота из атмосферы, в резуль-тате снижаются зерновая продуктивность растений и уровень накопления в зерне белков. При выращивании зернобобовых культур на хорошо окульту-ренных почвах накопление в их зерне белков повышается на 3–7 %, причём в составе белков увеличивается доля альбуминов, в которых повышено содер-жание незаменимых аминокислот.

При известковании кислых почв создаются благоприятные условия для жизнедеятельности клубеньковых бактерий, вследствие чего усиливается симбиотическая азотфиксация и возрастают как зерновая продуктивность растений, так и накопление в зерне белков, а в составе белкового комплекса зерна увеличивается доля альбуминов, которые по сравнению с другими белками семян обладают более высокой биологической ценностью. Положи-тельный эффект от известкования почвы под зернобобовые культуры объяс-няется и тем, что они отличаются повышенной потребностью в питании кальцием и магнием, которые содержатся в известковых удобрениях и могут использоваться растениями.

Кроме известкования, на интенсивность азотфиксации клубеньковыми бактериями заметное влияние оказывает применение молибденовых удобре-ний. Молибден входит в состав ферментного белка нитрогеназного комплек-са, катализирующего восстановление молекулярного азота, и при его недо-статке снижается интенсивность азотфиксации. В опытах Н.С. Авдонина с различными зернобобовыми культурами, показано, что при известковании дерново-подзолистой почвы и внесении молибденового удобрения белко-вость семян может повышаться на 4–7 %.

Эффективным приёмом, повышающим интенсивность использования бобовыми растениями молекулярного азота атмосферы, является инокуляция семян зернобобовых культур активными расами клубеньковых бактерий (применение нитрагина и других бактериальных препаратов), при этом на корнях бобовых растений больше образуется клубеньков и усиливается процесс симбиотической азотфиксации, вследствие чего в формирующемся зерне инициируется более активный синтез запасных белков и белковость зерна увеличивается на 2–6 %. Однако положительный эффект от иноку-ляции семян бобовых растений клубеньковыми бактериями наблюдается только при создании оптимальных условий для жизнедеятельности этих микроорганизмов.

Наряду с известкованием и внесением молибденовых удобрений, важ-ным фактором для развития клубеньковых бактерий и интенсивной азотфик-сации является обеспеченность бобовых растений влагой, в связи с чем в засушливой зоне применение бактериальных удобрений эффективно лишь в условиях орошения. Однако необходимо отметить, что при выращивании зернобобовых культур в условиях орошения без инокуляции семян клубень-ковыми бактериями вследствие недостаточной азотфиксации снижается со-держание в зерне белков.

Аналогичные явления могут наблюдаться при внесении фосфорных и калийных удобрений. В результате улучшения питания растений фосфором и калием повышается урожайность зернобобовых культур, однако вследствие недостаточной азотфиксации содержание белков в семенах этих растений очень часто снижается. В таких условиях для оптимизации процесса синтеза запасных белков необходимо проведение инокуляции семян бобовых расте-ний клубеньковыми бактериями или внесение азотного удобрения. На фоне интенсивной азотфиксации внесение фосфорных и калийных удобрений повышает урожайность зернобобовых культур и увеличивает в их зерне содержание белков на 1–6 %, при этом в суммарном белке зерна возрастает доля альбуминов, хорошо сбалансированных по содержанию незаменимых аминокислот.

При выращивании зернобобовых культур на хорошо окультуренных и плодородных почвах на их корнях интенсивно образуются клубеньки, в которых активно функционируют клубеньковые бактерии и в течение веге-тации растений полностью обеспечивают их азотом. Однако в начале вегета-ции до образования клубеньков бобовые растения нуждаются в минеральном азоте, поэтому внесение небольших доз азотных удобрений стимулирует в этот период более мощное развитие вегетативной массы, вследствие чего на последующих этапах роста и развития растений на их корнях больше обра-зуется клубеньков, в результате чего усиливается фиксация молекулярного азота, вызывая тем самым повышение урожайности зернобобовой культуры и улучшение качества зерна.

Таким образом, подбирая эффективные штаммы клубеньковых бакте-рий и создавая оптимальные условия для симбиотической азотфикации (орошение, известкование почвы, применение молибденовых удобрений и др.), можно значительно повысить урожайность зернобобовых культур и накопление в их семенах запасных белков. В то же время уровень урожай-ности и общий сбор белков у зернобобовых растений зависят от внесения фосфорных и калийных удобрений, которые при интенсивной азотфиксации становятся основными факторами повышения урожайности этих культур и улучшения качества зерна.

Вопросы для самоконтроля

1. Каковы содержание и состав белков в зерне зернобобовых культур? 2. Какова би-ологическая ценность белковых фракций и суммарного белка зерна у этих культур? 3. Ка-кие применяются приёмы для повышения накопления в зерне зернобобовых культур запасных белков и улучшения их состава? 4. Как влияют на качество зерна зернобобовых культур другие содержащиеся в нём химические вещества – углеводы, липиды, витамины, алкалоиды, гликозиды, минеральные вещества? 5. В чём состоят биохимические особен-ности синтеза запасных белков в зерне зернобобовых культур? 6. Какие азотистые вещес-тва, кроме белков, содержатся в семенах бобовых растений? 7. Как изменяется содержа-ние азотистых веществ при созревании зерна зернобобовых культур? 8. Каковы особен-ности формирования белкового комплекса в созревающих семенах бобовых растений? 9. Как различаются зернобобовые культуры по накоплению в зерне углеводов? 10. В чём состоят биохимические особенности синтеза углеводов в созревающем зерне? 11. Как вли-яют природно-климатические условия на накопление в зерне зернобобовых культур бел-ков и углеводов? 12. В чём состоят биохимические особенности формирования липидного комплекса в созревающем зерне? 13. Каково содержание в зерне витаминов? 14. Источни-ком каких минеральных веществ служит зерно зернобобовых культур для питания челове-ка? 15. Как распределяются в семенах бобовых растений различные химические вещест-ва? 16. Какие биохимические изменения наблюдаются в созревающем зерне зернобобовых культур при влажной или сухой погоде? 17. Как влияет на химический состав зерна этих культур режим питания растений? 18. Какие приёмы регулирования режима питания бобовых растений применяются для улучшения качества и технологических свойств зерна? 19. Как влияют природно-климатические условия и режим питания зернобобовых культур на состав белков и углеводов в их зерне? 20. Какие приёмы используются при выращивании зернобобовых культур для усиления азотфиксации?