Способ определения химического состава растений

 

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве, в частности для изучения качества кормов. Способ заключается в том, что среднюю пробу целых растений взвешивают, разделяют на структурные части с последующим взвешиванием и установлением процентной их доли во всей зеленой массе. Из каждой структурой части растения формируют среднюю пробу и определяют химический состав, на основе процентного соотношения каждой структурной части в целом растении определяют химический состав всего растения. Изобретение позволяет объективно оценивать кормовые культуры при их сравнительных испытаниях. 6 табл.

Изобретение относится к отрасли сельского хозяйства, в частности к изучению качества кормов.

Известен метод определения химического состава зеленых растений, заключающийся в том, что с каждой из 10 пробных делянок на 1 га площади размером 1 м² каждая, скашивают траву на высоте 3 - 5 см от земли. Разовые пробы из прокосов каждой делянки берут рукой из 10 мест. Формирование средней пробы целых растений производят из травы, скошенной со всех 10 делянок, полученную пробу подвергают химическому анализу [1].

На наш взгляд, отбор средней пробы в данном методе, а следовательно, и результаты исследований химического состава растений являются несовершенными. Это объясняется тем, что существующий метод не учитывает увеличивающиеся с возрастом различия как в химическом составе различных вегетативных частей растений, так и их структуре.

Проводились некоторые работы по изучению содержания протеина в различных органах растений, но это были единичные исследования, цель которых совершенно другая - выявление оптимальной фазы вегетации растений для уборки на силос [2].

Предлагаемое изобретение заключается в том, что разработан более совершенный метод отбора средней пробы и определения химического состава зеленых растений. Его сущность: скашивание растений осуществляют аналогично существующему методу. Общую массу скошенных растений взвешивают и разделяют на структурные части - стебли, листья, метелки (зерно, семена), которые также взвешивают с последующим установлением процентной доли каждой структурной части в зеленой массе всего растения. Далее из каждой структурной части растения формируют среднюю пробу, которую подвергают химическому анализу соответственно общепринятым требованиям и на основе процентной доли каждой структурной части в целом растений по их сумме находят химический состав всего растения.

Например: Доля частей в растениях кукурузы периода молочной спелости: стеблей - 42,7%, листьев - 18,9, початков - 38,4%. Содержание сухого вещества по данным химического анализа - в стеблях 202,8 г/кг натурального вещества, листьях 235,2, початках 193,0 г/кг. Содержание сухого вещества в целых растениях (X) находится так: X = 0,427·202,8+0,189·235,+0,384·193,0=205,2 г/кг HB Содержание других химических веществ устанавливается также.

Пример. В комплексно-аналитической лаборатории Всероссийского НИИ мясного скотоводства был проведен полный зоотехнический анализ средних проб травянистого сорго (суданской травы) по общепринятому (прототипу) и предлагаемому методам.

Химический состав данной культуры, определенный по указанным методам, представлен в табл. 1.

Результаты исследований показали, что общепринятый метод исследования химического состава целых растений, взятый за прототип, имеет значительную ошибку, которая постоянно изменяется по мере развития растения. В частности, при анализе целых растений травянистого сорго было установлено, что содержание сухого вещества, определенное по прототипу и новому методу, различалось в период выхода в трубку на 0,9 - 1,2%, фазу метелка во влагалище листа на 9,4%, выметывания метелки 0 - 0,2%, цветения 5,7 - 9,3% и образования семян на 47,8%. За период вегетации разница между показателями подвержена определенным колебаниям. Если в фазах трубкования и выметывания метелки она укладывается в пределы допустимой ошибки (5%), то в другие - значительно превосходит их.

Основной причиной столь заметной ошибки являются увеличивающиеся с возрастом различия в химическом составе, в частности содержании сухого вещества, между различными вегетативными частями растений, а общепринятый метод совершенно не учитывает их структуру в навеске.

Предлагаемый метод отбора средних проб оказал заметное влияние на точность определения другого важного показателя - содержание сырого протеина, причем в значительно большей степени, чем сухого вещества. Так, при определении данного показателя по прототипу и предлагаемому методу в фазу трубкования разница была незначительной и составила 0 - 4,4%, в последующие фазы она оказалась существенной и была при нахождении метелки во влагалище листа 37,8, выметывании метелки 5,8 - 9,8, цветении 10,0 - 10,5% и образовании семян 49,4%.

Столь значительная ошибка обуславливалась различным содержанием сырого протеина в вегетативных частях растений травянистого сорго. Динамика содержания сухого вещества и сырого протеина в различных частях растений травянистого сорго представлена в табл. 2.

Анализ табл. 2 свидетельствует о том, что превосходство листьев и метелок над стеблями по содержанию сырого протеина, в зависимости от фазы вегетации, составляло от 200 до 500%, в то время как для сухого вещества разница не превышала и 200%.

Аналогичная закономерность изменения величины ошибки традиционного метода отбора проб была установлена и для кукурузы. В частности, при изучении химического состава растений в фазе цветения, молочной и восковой спелости зерна установлено, что традиционный метод отбора средних проб приводит к ошибке в определении содержания сухого вещества в растениях от 18,7% в период цветения до 0,4% в фазу молочной спелости и 18,5% в период восковой спелости.

Данная динамика полностью соответствовала изменениям в содержании сухого вещества для отдельных частей растений. Динамика содержания сухого вещества и сырого протеина в различных частях кукурузы представлена в табл. 3.

Как следует из таблицы, если разница по сухому веществу между стеблями и листьями кукурузы фазы цветения составляла 45,1%, то и ошибка обычного метода была значительной, при соответственном снижении разницы в содержании сухого вещества между частями в фазу молочной спелости уменьшалась и величина ошибки.

Динамика величины ошибки прототипа при изучении содержания сырого протеина была аналогичной и изменялась от 21,4% в период цветения до 2,3 и 29,4% в фазу молочной и восковой спелости зерна соответственно.

Изучение химического состава более 50 средних проб кукурузы, травянистого, зернового и сахарного сорго показали, что обнаруженные закономерности характерны и при определении других питательных веществ. Полученный материал был обработан биометрически и вычислена средняя ошибка прототипа (обычного метода) по каждому из исследуемых показателей, приведенных в табл. 4, в %.

Как оказалось в среднем она составила по сухому веществу для кукурузы 10,2%, травянистого сорго 9,3%, зернового 7,06 и сахарного 10,5% по сырому протеину соответственно 14,0, 16,5, 16,7 и 22,1%.

В подавляющем большинстве случаев определение химического состава любого из пяти питательных веществ обычным методом приводит к ошибке свыше 5%. И только в одном из них - содержание сырой клетчатки в сахарном сорго было ниже, составив 2,8%.

При анализе всего совокупного материала по определению содержания сухого и органического вещества обычным методом (прототип) только 27,3% проб имели ошибку, не превышающую 5%.

Причины этого для разных культур различны. Для сорговых в фазах образования и налива семян это было вызвано большей удельной долей в средней пробе метелок, для кукурузы напротив стеблей и листьев. Это хорошо видно, если проанализировать пределы изменений числовых значений ошибки метода, взятого за прототип по каждому из показателей, описанных в табл. 5, в %.

Например, при определении химического состава травянистого сорго по прототипу наблюдается явное смещение числовых значений ошибки вправо от нуля. Причем для сухого вещества оно составляет +38,4%, сырого протеина +39,6%. Исходя из химического состава различных вегетативных частей растений, можно предположить, что в средних пробах и навеске сорговых культур, взятой из них, содержалось значительное количество семян, превышавшее средний уровень.

Неточность метода исследования по прототипу в определении химического состава растений сказывается на показателях их энергетической ценности. Так, при изучении динамики концентрации обменной энергии (КОЭ) в травянистом сорго обнаружено, что если в ранние фазы вегетации ошибка обычного метода исследования по отношению к предлагаемому методу была не столь значительна и находилась в переделах 0,2 МДж/кг СВ (около 2%), то в период цветения она составила 0,5 МДж, а в фазу образования семян 1,5 МДж (17,6%).

Ошибка традиционного метода определения химического состава целых растений приводила к ошибке в определении концентрации обменной энергии от -0,09 до +1,47 МДж/кг. Ошибка показателей КОЭ (МДж/КГ СВ) при использовании прототипа в качестве метода определения химического состава представлена в табл. 6.

Следует отметить, что величины этих отклонений для различных культур были неодинаковы. Так, если для сахарного и травянистого сорго среднеарифметическое отклонение составляет 0,31 - 0,32 МДж/кг, то для кукурузы - лишь 0,15 МДж.

Наименее объективно оценено в данном случае зерновое сорго. Ошибка при изучении его энергетической ценности составила 0,49 МДж/кг.

Таким образом, результаты наших исследований показали, что общепринятый метод определения химического состава целых растений (прототип) приводит к значительным искажениям результатов химического анализа и не может достаточно точно охарактеризовать химический состав и энергетическую ценность зеленых растений.

В связи с этим для характеристики целых растений целесообразно использовать предлагаемый метод, учитывающий структуру зеленых растений и химический состав их вегетативных частей.

Использование нового метода определения химического состава целых растений позволит сделать более правильные выводы при установлении времени заготовки высокорослых растений, таких как кукуруза и сорго. При его использовании в научных исследованиях можно более объективно оценивать кормовые культуры при их сравнительных испытаниях. Кроме того, новый метод основан на принципиально новом подходе к теории формирования урожая зеленой массы и его использование в дальнейшем позволит перейти к более совершенным таблицам питательности растений.

Формула изобретения

Способ определения химического состава растений, включающий проведение химического анализа целых растений, отличающийся тем, что химический состав растений определяют исходя из химического анализа отдельных частей растения, для чего после скашивания и взвешивания средней пробы растений их разделяют на структурные части, которые также взвешивают и вычисляют процентную долю каждой структурной части в общей анализируемой массе целых растений, из каждой структурной части растения формируют среднюю пробу, подвергаемую химическому анализу, и путем суммирования содержания химических веществ в отдельных частях определяют химический состав целого растения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2