СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА РАСТЕНИЙ Российский патент 1999 года по МПК A23K1/00 

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.

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.

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.