Просо
Просо — источник белка и каротиноидов
Просо является одной из основных крупяных культур Украины, ценность которой определяется практически безотходным использованием продуктов переработки в пищевой, кормовой, фармацевтической, микробиологической, промышленной отраслях производства, а также возможность выращивания в пожнивных и послеукосных посевах и как страховая культура для пересева озимых. Сырье проса можно использовать в пивоваренной промышленности для солода. Также эта культура имеет высокую оценку и в кормопроизводстве: зерно и продукты его переработки является ценным кормом для сельскохозяйственного скота.
Увеличение производства белка и повышение его питательной ценности остается одной из наиболее актуальных проблем. Сельское хозяйство является основным поставщиком растительных белков для людей. На его долю приходится до 80% годового сбора белка.
По данным ФАО, сегодня треть человечества страдает от недостаточной калорийности питания, более половины — от недостатка белка. В Украине основным крупяным продуктом, содержащим большое количество белка, является пшено — продукт переработки проса. В зависимости от сорта, почвенно-климатических условий выращивания пшено содержит 12-14% белка, 80-82% крахмала, 2,0-3,5 мг / кг каротиноидов, 2-3% жира.
Кроме того, содержание белков в зерне проса колеблется от 8,8 до 19,3%, и составляет в среднем 13,7%. В процессе изготовления пшена, при удалении цветковых пленок, количество белковых веществ в ядре увеличивается в пределах 11,2-23,5% при среднем содержании 16%. Но при шлифовании пшена (дранке) уменьшается не только содержание белка и крахмала, но и минеральных веществ, прежде всего, фосфора. Кстати, также содержание белка в зерне зависит от природно-климатических условий, агротехнических мероприятий, генотипических особенностей сорта.
Белки зерна представлены двумя группами — протоплазматических и запасными. Первые (белки собственно цитоплазмы и ядра) богаты всеми незаменимыми аминокислотами и сбалансированные, сконцентрированы в зародыше. Доля белков протоплазмы составляет лишь 10-15%. Белки зародыша содержат в основном альбумины и глобулины, витамины группы В и микроэлементы, запасных белков в зерне 65-75%. Это преимущественно глобулины, проламинов и глютелины.
Каротиноиды играют важную роль в процессах обмена в организме человека и животных. При недостатке провитамина А в организме наблюдается процесс А-авитаминоза, ведет к глубоким изменениям в обмене белков, нуклеиновых кислот, повышению содержания фосфатов и ненасыщенных жирных кислот. Каротиноиды (провитамин А) представляют группу желтых пигментов. На сегодня уже известно 80 каротиноидов, которые встречаются в природе, из них биологической активностью провитамина А владеющие не менее чем 10.
Каротиноиды легко окисляются под воздействием ультрафиолетового света при повышении температур. Изменение окраски из желтой в белое свидетельствует о разрушении каротиноидов в продуктах. Так, при длительном хранении зерна и зернопродуктов их желтые пигменты окисляются, отчего мука и крупа белеют.
Одним из основных поставщиков каротиноидов являются культурные растения, в которых накопление желтого пигмента происходит в зеленых стеблях, листьях, а при созревании — в плодах и семенах. Среди сельскохозяйственных культур просо ценится своими питательными свойствами, в частности, высоким содержанием провитамина А.
Так, в его ядре содержится 3,1-4,9 мг / кг ксантофила и 0,7-1,8 мг / кг каротина. На просе накопления каротиноидов в зерне связано с особенностью его созревания: когда зерно в нижней части метелки находится в стадии молочной спелости и еще накапливает провитамин А, зерно в верхней и частично в средней части метелки уже созревшее, и в ядре происходит процесс разрушения каротиноидов .
Итак, у проса, как и в культурных растений, содержание каротиноидов в зерне обусловлено генотипом и абиотических факторов среды.
Забываем о просо?
В наше время такой ценной крупяной культуре уделяется недостаточное внимание, хотя просо характеризуется высокой засухоустойчивостью, что является весьма положительным при постепенных изменениях климата в течение последнего десятилетия. А также эта культура обеспечивает достаточно стабильные урожаи в нашей зоне, независимо от погодных условий, например, в отличие от гречки.
За последние годы в Украине площади посева проса значительно уменьшились, как и объем производства — до 94,6-115 тыс. т. Хотя в оптимальной структуре валового сбора зерна в масштабах Украины должно занимать 0,7-1,3%, при потреблении только продовольственного зерна на уровне 120 тыс. т.
К 2010 году площади посева проса не превышали 7,9 тыс. га, что свидетельствует об отсутствии заинтересованности сельскохозяйственных производителей в выращивании этой культуры. В результате этих фактов мы видим резкое подорожание пшена в 2010 году. И уже в прошлом году площадь посева проса существенно возросла, до 13,6 тыс. га.
Рис. 1 Динамика площадей проса в Украине, тыс. га
В Институте растениеводства имени В.Я. Юрьева выращиванием проса занимаются достаточно давно. За это время был проведен анализ данных выращивания проса в лаборатории растениеводства и сортоизучения на основе лабораторных отчетов. Целью исследований было обобщение многолетних результатов наблюдения за формированием урожайности проса на опытном поле Института растениеводства имени В.Я. Юрьева, а также установление уровня урожайности проса зависимости от погодных условий лет, сортов, фонов минерального питания.
Опыты течение исследуемых лет проводились в севооборотах на опытных полях Института растениеводства имени В.Я. Юрьева и закладывались методом расщепленных участков. Изучались такие фоны минерального питания: 1) без внесения удобрений (сивозминнои фон) 2) минеральные удобрения в дозе N30P30K30, 3) минеральные удобрения в дозе N60P60K60.
Рис.2. Урожайность проса в севооборотах лаборатории растениеводства и сортоизучения в среднем за 1926-2010 годы, т / га
Как показывают опыты с просом, в течение почти века (1926-2010 годы) урожайность очень менялась: от 0,6 т / га в 1956 году до 5,7 т / га в 1982 году. Кроме того, значительное влияние на урожайность сортов проса в первую очередь должны погодные условия года (рис. 3).
Рис. 3 . Гидротермический коэффициент за период вегетации проса с 1972 по 2010
Если сравнить урожайность проса и гречихи в благоприятные годы, то урожайность проса превышала средние и максимальные отметки гречки на 0,25 и 0,72 т / га и составила 2,6 и 4,2 т / га соответственно. Если рассмотреть, например, засушливый 2010 год, то гречка не сформировала урожая, а просо в среднем по опыта 2,80 т / га. Это свидетельствует, что просо как крупяная культура преобладает гречку по урожайности как в благоприятные, так и в засушливые годы.
Сортовое разнообразие
Важнейшей составляющей любой технологии выращивания сельскохозяйственных культур является адаптированный к условиям сорт, обладающий высокой и стабильной урожайностью по годам. Появление современных сортов проса с принципиально новыми характеристиками, эффективное использование их генетического потенциала, уменьшение энергозатрат на производство требуют совершенствования системы подбора и рационального размещения сортов в определенных почвенно-климатических зонах с учетом биологических особенностей, адаптивности, агроэкологической пластичности и реакции на условия выращивания.
На рисунке 4 приведены сорта проса и их урожайность в среднем по опытах, выращивались в Институте растениеводства им. В.Я. Юрьева в лаборатории растениеводства и сортоизучения. Наибольшую урожайность формировал сорт Харьковское 57, который в среднем за 25 лет выращивания давал конкурентоспособную урожайность и не уступал новее сортам. Этот сорт до 2010 года был национальным стандартом Украины и сейчас занимает 10-15% посевных площадей под этой культурой.
Рис. 4. Средняя урожайность сортов проса за 1973-2010 годы выращивания, т / га
Одним из скороспелых сортов является Константиновский. Этот сорт пригоден для выращивания в пожнивных и послеукосных посевах, за счет чего можно получить дополнительный урожай с единицы площади на уровне 1,5-2 т / га, увеличивая валовые сборы зерна.
Сорт Константиновский был создан путем обработки сорта Благодатное 0,0125% раствором нитрозоетилсечовины. Сорт с 2006 года внесен в Государственный реестр сортов растений Украины и рекомендован для выращивания в степи Украины. Продолжительность вегетации составляет 70-77 суток. Потенциальная урожайность сорта — 4,5-5 т / га. Отличается хорошими технологическими показателями качества зерна и высокими потребительскими свойствами крупы. Сорт характеризуется повышенным содержанием белка (14%), является засухоустойчивым, устойчивым к полеганию и осыпанию зерна. Рекомендуется также использовать сорт в смешанных посевах с горохом и соей для получения высокопитательный кормосмеси, сбалансированной белком и незаменимыми аминокислотами.
Заслуживает особого внимания средне-позднеспелый сорт Парус, созданный методом внутривидовой гибридизации. В реестре сортов растений Украины с 2008 года для зоны Степи. Отличается он повышенной засухоустойчивостью и высокой устойчивостью к распространенным на Украине рас головни. По данным Госкомиссии по сортоиспытанию, в зоне Степи Украины гарантирована прибавка урожая за два года достигала 0,26 т / га. Характерные для этого сорта высокие технологические показатели: выход крупы (83%), пливчастисть (16,8%), оценки качества каши (4,2 балла), поражения меланозом от 0,8 до 4%. Зерно крупное, масса 1000 зерен колеблется в пределах 8,2-8,4 г. Содержание белка по данным Госкомиссии по сортоиспытанию составляет 14,8%.
На 2009 год рекомендован к распространению в Украине для зоны Полесья сорт Юбилейный с высокими показателями качества зерна и крупы.
Сорт Юбилейное создан методом внутривидовой гибридизации с участием сортов Масловский 3 и Мироновское 51 с последующим многократным отбором. Сорт характеризуется высокими технологическими показателями: выход крупы (83%), пливчастисть (16,5%), масса 1000 семян — 7,8 г, крупа ярко-желтого цвета, оценка качества каши — 4,2 балла. На инфекционном фоне искусственного заражения головней показал высокую устойчивость к 2,3 и 4 рас головни. Средняя урожайность за три года государственного сортоиспытания достигла 3,38 т / га, гарантированная прибавка — 0,31 т / га.
Сорта Института имени В. Я. Юрьева, рекомендованные для выращивания в разных зонах Украины, отличаются повышенной урожайностью, высоким качеством крупы, устойчивостью к засухе, осыпанию зерна, пригодностью к механизированной уборке с меньшими потерями зерна, а также в отличие от устаревших сортов , высокой стойкостью к головне, полеганию и большей массой 1000 семян, что является одним из определяющих факторов при формировании урожая.
Урожайные факторы
Одним из главных факторов влияния на урожайность проса является удобрения. Повышение урожая сельскохозяйственных культур от внесения удобрений в черноземной зоне составляет 40-50%. Обеспечение посевов элементами питания способствует более экономному расходованию воды, повышению их устойчивости к неблагоприятным факторам и поражения болезнями, создает условия для реализации генетически обусловленной потенциальной производительности. Просо подвержено минеральных и органических удобрений, внесенных непосредственно под него, а также во предшественники. Мировой опыт убеждает, что экстенсивное ведение земледелия без применения удобрений неизбежно ведет к постепенному истощению плодородия почв и снижение урожайности выращиваемых культур.
Недопустимость такого экстенсивного пути является основным направлением в развитии земледелия развитых стран мира, однако в Украине за последние 20 лет продолжают игнорировать эти предостережения, поэтому урожаи сельскохозяйственных культур формируются преимущественно за счет исчерпания естественной (эффективной) плодородия почв, земледелие ведется в условиях недостаточного внесения удобрений, жесткого дефицита питательных веществ в почве, острой деградации плодородия почв.
Длительное агроэкологическое изучения свидетельствует о том, что есть тенденции роста урожайности. Просо формировало достаточно высокую конкурентоспособную урожайность за счет сивозминнои фактора (без удобрений) на уровне 3,26-4,56 т / га (рис. 5). Установлено, что в благоприятные годы просо дает большую урожайность на фоне половинной дозы удобрений N30P30K30 на уровне 4,54 т / га, 4,15 т / га, 3,43 т / га при урожайности на контроле 4,08 т / га, 3 , 28 т / га, 2,37 т / га соответственно лет. Прибавки урожайности составляли от 0,16 до 1,06 т / га.
Рис. 5. Урожайность проса за годы исследований в зависимости от фонов питания, т / га
Прибавки урожайности от внесения полной дозы удобрений N60P60K60 сравнению с контролем достигают от 0,05 до 0,87 т / га, поэтому применение большей дозы экономически не выгодно.
Многолетними исследованиями выращивания проса установлено, что основным направлением повышения эффективности земледелия в современных условиях является комплексный подход к разработке научно обоснованных севооборотов в сочетании с рациональной системой удобрений и сохранением почвенного плодородия и подбор высокопродуктивных сортов адаптированных к конкретным условиям выращивания.