Влияние композиций из поливинилового спирта и крахмала на рост и развитие овса

В статье показано, что предпосевная обработка семян овса композицией поливинилового спирта и крахмала стимулирует рост, развитие, повышает урожай и улучшает качество зерна овса. Авторами отмечено, что компоненты композиций производятся промышленным способом и потому могут иметь широкую область применения в растениеводстве.

Для устойчивого наращивания производства высококачественной продукции, и в первую оче­редь зерна, может внести определенный вклад использование био- и синтетических полимеров. Они способны регулировать рост, развитие растений, защищать их от неблагоприятных условий, воздей­ствовать на качество почвы. В большинстве случаев в сельском хозяйстве практикуется предпосевная обработка семян полимерами или композициями на их основе [1].

При этом полимер должен отвечать следующими требованиям: хорошо растворяться в воде при данной температуре; не быть токсичным ни до, ни после применения; хорошим адгезивом, чтобы надежно удерживаться на семенах; соеди­нять все прочие компоненты; дешевым и доступным [2]. К числу таких ВМС относится и объект на­шего исследования — поливиниловый спирт (ПВС). Это бесцветное твердое вещество, которое в за­висимости от способа изготовления получается в форме порошка, волокон или хлопьев. Он раство­рим в воде, не токсичен, совмещается с низко- и высокомолекулярными соединениями. ПВС приме­няется при получении синтетического волокна, клея, упаковочных материалов для продуктов пита­ния, изготовлении пластырей, стерильных материалов, хирургических нитей, пленок медицинского назначения, как кровезаменитель [3]. Он имеет и высокие адгезионные характеристики, вследствие чего наиболее приемлем для семеноведения [4]. Нами разработана и применена композиция, вклю­чающая ПВС и крахмал, для предпосевной обработки семян зерновых культур. Крахмал — порошок белого или слегка желтого цвета. Главные источники получения крахмала — картофель, кукуруза, пшеница, рис, сорго. Он растворим, не токсичен. Крахмал широко применяется в пищевой, химиче­ской, полиграфической, бумажной, парфюмерной и других отраслях промышленности. Он ускоряет образование пленки ПВС и упрочняет её.

Картофельный крахмал. Его используют при выработке фруктово-ягодных киселей, для загуще­ния супов, соусов, подливок, в производстве некоторых видов колбасных изделий, сосисок, сарделек, для стабилизации некоторых видов кондитерских кремов, изготовления клеящих веществ, выработки искусственного саго. Он используется и в технических целях в текстильной, бумажной, полиграфи­ческой промышленностях, а также в быту. Зерна картофельного крахмала самые крупные (диаметр 0,05-0,08 мм), овальной формы. Картофельный крахмал обладает более ценными потребительскими достоинствами, чем кукурузный. Клейстеризуется он быстрее, при более низкой температуре, клей­стер получается более вязкий. По качеству картофельный крахмал делят на сорта: экстра, высший, первый и второй. Картофельный крахмал 2 сорта в продажу не поступает, его используют для техни­ческих целей или как сырье для выработки патоки и глюкозы. Цвет крахмала чисто белый, а высшего сорта — обязательно с блеском. Картофельный крахмал 2 сорта может иметь желтоватый оттенок. Методом гель-фильтрации через сефадекс В 200 сефарозу-28 картофельный крахмал разделяется на 9 фракций с молекулярной массой от 7х 10⁶ до 73х10⁶.

Кукурузный крахмал применяют в производстве соусов, начинок для пирогов, пудингов. Его ис­пользуют как добавку при выпечке булочных и кондитерских изделий в тех случаях, когда надо ослабить действие клейковины и придать большую мягкость и нежность продукту с одновременным уменьшением добавки сахара и жира (бисквитный полуфабрикат, вафельные стаканчики для моро­женного, печенье). Пересушенный кукурузный крахмал с пониженной влажностью используют в кондитерской промышленности при отливке мягких конфет и корпусов шоколадных конфет. Куку­рузный крахмал широко применяют в технических целях бумажного производства, в текстильной и медицинской промышленности. Его зерна значительно мельче (0,02-0,03 мм), имеют форму много­гранника, с трещиной в середине, расходящейся в стороны. Кукурузный крахмал бывает высшего и первого сорта. 1 сорт может иметь желтоватый оттенок.

Введение добавок в процессе пленкообразования приводит к формированию структуры разного типа и изменению свойств покрытий (равновесной степени, скорости растворения, величины разру­шающего напряжения), влияющих на ростовые свойства семян и развитие корневой системы. Исходя их совместимости ПВС и крахмала были определены соотношения компонентов в композиции. Уста­новлено, что при составе 3 % мас. ПВС - 6 % мас. крахмала время образования и высыхания пленки минимально и прочность её высокая [5, 6].

Целью нашего исследования явилось изучение влияния этой композиции на рост и развитие овса сорта «Мирный». Сорт среднеспелый, устойчив к пыльной головне (0,9-4,9 %), слабо восприимчив к коронарной ржавчине (50/2), засухоустойчивость высокая. Имеет крупное (масса 1000 зёрен 36,1­37,5 г), выровненное зерно, пониженная пленчатость (24,5-25,6 %), с натурой 552-567 г/л, содержа­ние белка в зерне 12,8-13,5 %. Сорт зернового назначения для продовольственных и фуражных це­лей, но благодаря большей высокорослости, устойчивости к полеганию и грибковым болезням может быть использован и для выращивания на зелёный корм в смеси с зернобобовыми культурами. Сорт хорошо отзывается на повышение агрофона. Обладает высокой технологичностью возделывания, в том числе по интенсивной технологии [5].

Овес — это важнейшая зернофуражная культура [7]. Он представлен приблизительно 70 видами, из которых только 11 имеют практическое значение; используется в продовольственных и кормовых целях [8]. Зерно овса используется для производства круп, геркулеса, толокна, галет, суррогата кофе, а также в диетическом и детском питании. Овес — незаменимое кормовое растение, широко приме­няемое на зеленый корм, сено, силос [9].

Согласно цели были проведены полевые испытания по следующим вариантам: 1 — контроль; 2 — предпосевная обработка семян овса композицией (ПВС-крахмал кукурузный); 3 — предпосев­ная обработка семян овса композицией (ПВС-крахмал картофельный).

Для решения поставленных задач были проведены лабораторные и полевые исследования. Ла­бораторные исследования проводились в лаборатории химии растений и биологически активных со­единений СКГУ им. М.Козыбаева, полевые опыты — на агробиологической станции СКГУ им. М.Козыбаева.

При выращивании овса применялась агротехника, рекомендованная для Северо-Казахстанской области Северо-Казахстанской сельскохозяйственной опытной станцией. Весенняя подготовка почвы включала ранневесеннее боронование в два-три следа боронами БИГ-3, предпосевную культивацию на 8-10 см глубиной культиватором КПП-2,2 и прикатывание кольчато-шпоровыми катками ЗКК-6А.

Семена замачивали в течение 6 часов в растворах биологически активных веществах, затем вы­сушивали на воздухе, смешивали в необходимых соотношениях на брезенте в хорошо проветривае­мом помещении. После этого устанавливали сеялку на норму высева смесей до выезда в поле.

Посев проводили сеялкой СЗС-2,1 в один рядок оба компонента на глубину 4-5 см. Посев был произведен 26 мая. Опыты закладывались в 4-кратной повторности. Площадь делянок 200 м². Разме­щение вариантов последовательное. Все учеты и наблюдения проводились согласно методике ВНИИ кормов. Математическая обработка экспериментальных данных рассчитывалась по Б.А.Доспехову [10].

Для приготовления композиции можно использовать любую смесительную емкость. Отдельно готовим раствор ПВС при нагревании до 80-90 °С и раствор крахмала — при 25-30 °С, при непре­рывном перемешивании. Затем в смесителе, при постоянном перемешивании, к раствору ПВС посте­пенно приливаем раствор крахмала. Перемешивание продолжаем 1-2 минуты, после чего раствор сливаем в приготовленную емкость, охлаждаем до комнатной температуры. Полученная таким обра­зом композиция готова к применению. Предварительно была проведена подготовка семян к посеву, а именно очистка, просушивание, сортирование. Затем в емкость для дражирования засыпали семена, приливали раствор так, чтобы они полностью покрылись, выдерживали 2-5 минут при небольшом перемешивании, удаляли избыток раствора. Отработанные семена сушили на воздухе слоем толщи­ной 20-30 см до полного высыхания полимерной пленки. При предпосевной обработке семян компо­зицией ПВС-крахмал при набухании образовавшейся пленки происходит постепенное проникнове­ние крахмала внутрь семени.

После этого семена овса высевались в почву (чернозем обыкновенный, маломощный, средне-углинистый). Климат региона резко континентальный, что выражается недостаточностью увлажне­ния и сравнительно большими амплитудами колебания как среднемесячных температур самого хо­лодного (январь) и самого теплого (июль) месяцев, так и особенно большой разницей минимальных и максимальных температур.

Холодная продолжительная зима с устойчивым снежным покровом сочетается с жарким, но ко­ротким летом. На севере Казахстана зима наступает в октябре и продолжается 5-7 месяцев, лето при­ходит в конце мая и длится до конца августа. Теплый период года с температурой выше +10 °С в се­верном регионе составляет 130 дней (с 10 мая по 16 сентября).

По сумме положительных температур, продолжительности безморозного периода и количеству осадков за вегетационный период территория области относится к умеренно-засушливому агрокли­матическому району.

При прорастании семян под влиянием амилазы крахмал разлагается до сахаров. Установлено, что имеются две амилазы (а и Р). а-Амилаза появляется при прорастании семян, а Р-амилаза находит­ся главным образом в покоящихся семенах. Если а-амилаза разлагает обе фракции крахмала, то Р-амилаза почти полностью гидролизует амилозу и лишь частично амилопектин. При этом в первую очередь освобождаются олигосахариды, которые расщепляются до мальтозы. Распад крахмала со­провождается и синтезом целлюлозы, являющимся составной частью новообразовавшихся тканей и органов прорастающих семян. Следовательно, образующиеся сахара при прорастании семян расхо­дуются не только в процессе дыхания, но и для синтеза новых соединений, необходимых для нор­мального функционирования проростка.

Результаты проведенных исследований приведены в таблицах 1-3.

Видно, что наилучшие показатели получены в 3-м варианте. Так, полевая всхожесть семян, со­хранность и густота стояния растений превысили контроль на 2; 0,8; 3 %, соответственно. Эти же по­казатели практически одинаковы для 2-го и 3-го вариантов.

Надо отметить, что сроки посева, глубина заделки семян, температура и влажность почвы были одинаковы для всех вариантов. Они существенно влияют, в частности, на полевую всхожесть, опре­деляющую в какой-то степени уровень урожая, особенно в зоне Северо-Казахстанской области, из-за крайне неустойчивой погоды весной и в начале лета.

Из таблицы следует, что самые высокие показатели у 3-го варианта. Так, например, высота рас­тений, длина колоса, количество растений, вес колоса на 2; 8,3; 2, 4,1 %, соответственно, выше кон­троля. Разница в показателях между 2-м вариантом и контролем оказалась меньше аналогичных с 3-м. Практически одинаковы показатели для 2-го и 3-го вариантов.

Видно, что в 3-м варианте получены более высокие показатели. Так, содержание сырого протеи­на, клетчатки, а также зольность оказались на 0,38; 1,1; 2 %, соответственно, выше контроля. В то же время перечисленные выше показатели для 2-го и 3-го вариантов практически не различались.

Обработка дает и определенный экономический эффект. Данные по экономической эффективно­сти приводятся в таблице 4.

При расчете его учитывались все затраты, связанные с агротехникой овса и обработкой семян композицией. Чистая прибыль во втором варианте составила 56573 тенге/га и в третьем — 604690 тенге/га.

Таким образом, предпосевная обработка семян овса композицией ПВС-крахмал (кукурузный и картофельный) стимулирует рост, развитие растения, повышает урожай овса, улучшает качество зер­на. Кроме того, такая обработка семян позволяет высевать на 10-15 дней раньше установленного срока. Компоненты композиций (ПВС-кукурузный крахмал, ПВС-картофельный крахмал) произво­дятся промышленным способом и потому могут иметь широкую область применения в растениевод­стве.

Список литературы

1. Алексейчук Г.Н. Современная технология предпосевной обработки семян и её биологические основы // Наука и ин­новации. — 2006. — Т. 43, № 9. — С. 37-41.
2. Ягодин Б.А. и др. Агрохимия. — М.: Колос, 2002 — 544 с.
3. Кулезнев В.Н. Химия и физика полимеров. — М.: Колос, 2007. — 367 с.
4. МухаВ.Д. и др. Агрономия. — М.: Колос, 2001. — 504 с.
5. Бекмухамбетов Э.Л. Кормовые растения Казахстана. — Алматы: Бастау, 2006. — 304 с.
6. Технология переработки растениеводческой продукции / Личко Н.М., Кудрина В.Н., Мельников Е.М. — М.: Колос, 2008. — 587 с.
7. Шпаар Д. и др. Зерновые культуры. — Минск: ФУАинформ, 2000. — 421 с.
8. КошкинВ.А. Каталог мировой коллекции ВИР // Овес и ячмень. — СПб., 2010. — Вып. 799. — 37 с.
9. ЛичкоН.М. Стандартизация и сертификация растениеводческой продукции. — М.: Колос, 2003. — 210 с.
10. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. — М.: Агропромизат, 1985. — С. 18-19.