1. Введение

Кукурузный силос является важным компонентом рациона крупного рогатого скота. Благодаря удобству хранения и высокому содержанию питательных веществ, он широко используется в смешанных рационах для мясного скота [1], [2], [3]. Включение кукурузного силоса в рацион молочных коров способствует увеличению потребления корма, повышению молочной продуктивности и содержания молочного белка [3], [4], [5]. За последние десятилетия значительно возросло выращивание кукурузы на силос во многих регионах мира. В сочетании с травой, кукурузный силос становится основным кормовым компонентом в рационах молочных коров при различных схемах кормления [6], [7]. Однако не все сорта и гибриды кукурузы обеспечивают качественный силос. Разнообразие предпочтений производителей и выращивание кукурузы до 55° северной широты требуют корректировки селекционных программ по срокам созревания и уборочной влажности зерна [8].

В России селекция кукурузы проводится на группах спелости ФАО 200–600, адаптированных к условиям от 52° до 42° северной широты. Такая протяжённость (1110км) повышает риски холодового стресса на ранних стадиях органогенеза, снижая качество урожая и его биохимический состав [9]. Сорта и гибриды кукурузы для северных зон должны обладать устойчивостью к недостатку суммы активных температур и формировать большую листостебельную массу с высокой долей початков. Для этого используются среднепоздние и позднеспелые гибриды и сорта кукурузы с индексом группы спелости ФАО 300–500. Тетраплоидные растения характеризуются более высоким выходом биомассы и лучшей адаптацией к абиотическим факторам среды по сравнению с диплоидными [10], [11].

Индуцированная полиплоидия у кукурузы (Zea mays L.) позволяет увеличить производство биомассы для энергии или силоса за счёт удвоения хромосом, что приводит к более крупным клеткам и частям растения, а также повышенной устойчивости к неблагоприятным факторам [11], [12]. Впервые тетраплоидная кукуруза была создана Рандольфом в 1930-х годах [13], но не получила широкого распространения из-за низкой семенной продуктивности. Сорт тетраплоидной кукурузы Тетрасил, создан на основе длительного селекционного отбора, характеризуется высокой зерновой продуктивностью, большой вегетативной массой и другими качественными признаками, подходящими для использования в качестве источника зерна и силоса. Исследования показали, что инбредные и гибридные сорта 4n имеют более широкие листья, больший диаметр стебля и початка, более высокую уборочную влажность зерна и соломы по сравнению с диплоидными аналогами [11], [14], что дает им некоторые преимущества перед диплоидными сортами и гибридами для использования на силос.

Целью данной работы являлось изучить качество силоса из тетраплоидной кукурузы сорта Тетрасил в сравнении с силосом диплоидной кукурузы в условиях самоконсервации.

2. Методы и принципы исследования

Материалом для исследования послужили образцы, относящиеся к подвиду зубовидной кукурузы (Zea mays ssp. indentata Sturt.)., с диплоидным сортом Радуга, и тетраплоидным сортом Тетрасил. Испытания и фенотипическую оценку сортов проводили в оптимальных для созревания зерна агроклиматических условиях Саратовской области. Агроклиматические условия летнего сезона в Саратовской области в 2022/2023гг способствовали получению урожая зерна кукурузы для групп спелости изученных сортов. Вегетационный период в Саратове длится 127–150 дней. Среднегодовое количество осадков составило 360–455 мм. Климат зоны охарактеризовался как умеренно-континентальный с суммой активных температур до 3100 °C. Диплоидные и тетраплоидные сорта кукурузы были высеяны при стабильной температуре почвы в диапазоне 10–12°C на стандартных двухрядных делянках площадью 9,8 м². Количество растений на каждой делянке составляло 60 растений при широкорядной схеме посева 35×70см. Почва опытного участка представляет собой южный малогумусный чернозём, среднемощный и тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое по методу Тюрина составляет 3,80–4,60%, валового азота — 0,17–0,22%, валового фосфора — 0,11–0,14%, калия — 1,10–1,38%. Плотность почвы составляет 1,20–1,32 г/см³, наименьшая влагоёмкость (НВ) — 101,1 мм в слое 0–30 см и 295,6 мм в слое 0–100 см. Учет морфометрических параметров, элементов структуры урожая и прочих характеристик проводился в соответствии с методиками, представленными в работах Шмараева и Матвеевой [15] и Доспехова [16]. Качество силоса оценивалось в соответствии с ГОСТ Р 55986-2014 [17] и Михину [18]. Опыты по силосованию кукурузы проводили в период созревания растений до фазы восковой спелости. Растения кукурузы отбирали с делянки в количестве 5 типичных растений с середины делянки в трех повторностях. Срез осуществляли на высоте 40см от поверхности почвы. Измельчение растений осуществляли при средней влажности силосной массы 60–70% на частицы размером 10–20 мм. Навеска 1 повторности пробы составила 5 кг, число повторностей в опыте трехкратное. Данные по всем параметрам были проверены методом дисперсионного анализа (ANOVA), и наименьшее значимое различие при p < 0,05 использовалось для сравнения со средним значением разницы с помощью программы Statistix (version 10.0, Tallahassee, Florida).

3. Основные результаты

Испытание кукурузы сорта Тетрасил в условиях Саратовской области проводили в сравнении с районированным сортом Радуга, адаптированной к данным климатическим условиям и вызревающей на зерно. Сорт Радуга традиционно используется для силосования в местных животноводческих хозяйствах. Однако эти же климатические условия позволяли сорту Тетрасил достигать только восковой спелости, и до наступления заморозков редко удавалось достичь необходимой уборочной влажности зерна. Сравнительный анализ урожая зеленой массы и содержания в нем сухого вещества, а также биохимический состав зерна продемонстрировали значительное превосходство сорта Тетрасил над диплоидной популяцией Радуга (рис. 1).

При этом значения НСР05 для урожая зеленой массы с початками составило 2,3т/га, а для доли початков восковой спелости и абсолютно сухого вещества 1,6т/га и 1,2 т/га соответственно. Содержание масла, крахмала и белка в зерне показало, что тетраплоидный сорт Тетрасил превышает диплоидный стандарт по количеству крахмала и протеина, в то время как по содержанию масла наблюдается незначительное отставание от диплоидного стандарта (рис.2).

За 60 дней силосования диплоидной и тетраплоидной кукурузы были зафиксированы схожие изменения в содержании каротиноидов в силосной массе (таблица 1). Несмотря на то, что каротиноиды содержались в силосной массе тетраплоидов в 2 раза больше, чем диплоидной (на 14 день) уже к 60 дню консервации их значения сравнялись. Аналогичная динамика снижения наблюдалась и по содержанию жира в силосе из тетраплоидной и диплоидной кукурузы. Причем динамика снижения у тетраплоидного образца происходит более интенсивно, чем у диплоидного. Динамика протеина и клетчатки в силосе за 60 дней имело различные тенденции. Динамика снижения содержащейся в силосе протеина происходило плавно, без резких изменений их количества, кроме небольшого пика роста на 30 день в обоих вариантах. Возможно, это вызвано активностью ферментирующих бактерий и накопления их биомассы в силосе. При достижении 60 дней силосования, возросшая кислотность снижает бактериальную активность и содержание белка падает ниже двух предыдущих значений. Динамику роста клетчатки до 60 дней силосования показал силос из диплоидной кукурузы, тогда как у тетраплоидной кукурузы этот пик пришелся на 30 день. Снижение содержания золы в силосах диплоидной и тетраплоидной кукурузы показало, что у диплоидного силоса снижение в 2 раза менее интенсивно, чем в силосе тетраплоидной кукурузы. Причину такой динамики можно объяснить более интенсивными процессами разложения органических веществ до газообразного состояния. Наиболее важными показателями качества силоса являются значения содержания БЭВ и абсолютно сухого вещества. На 60 сутки силосования содержание БЭВ в силосе диплоидной кукурузы снизилось, тогда, как в силосе тетраплоидной кукурузы наблюдалось незначительное повышение. Небольшое снижение на 30 сутки с последующим повышением на 60 сутки силосования наблюдалось по содержанию абсолютно сухого вещества в обоих вариантах силоса.

Исследование органолептических характеристик силоса, приготовленного из различных сортов кукурузы, показало, что оба образца имели приятный характерный запах силоса, насыщенный оливковый оттенок и рассыпчатую, нелипкую текстуру. Уровень активной кислотности силосованной массы, независимо от плоидности кукурузы, соответствовал рекомендуемым значениям pH — от 4,12 до 4,4 (таблица 2). Динамика кислотности в силосе диплоидной кукурузы была в 2 раза интенсивнее, чем тетраплоидной. Статистически значимых различий между образцами не выявлено. Незначительное повышенное накопление в варианте с тетраплоидной кукурузой над диплоидной, за 60 дней консервации, согласуются с динамикой суммы органических кислот (общая, молочная, уксусная) в те же сроки.

Растения диплоидной кукурузы уступали по морфометрическим признаками растениям тетраплоидной (рис.3).

Тетраплоидная кукуруза характеризовалась мощными растениями с широкими листьями и толстым стеблем, крупными початками с крупным зерном.

4. Заключение

Тетраплоидные и диплоидные сорта кукурузы являются высокопродуктивными источниками корма, демонстрирующими стабильные показатели качества независимо от времени заготовки. Впервые проведенные исследования силоса, изготовленного из тетраплоидной кукурузы сорта Тетрасил, не позволяют сравнить полученные результаты с данными аналогичных исследований из-за отсутствия в отечественной и мировой практике тетраплоидных сортов и гибридов кукурузы. Тем не менее, образцы силоса, произведённые из диплоидных и тетраплоидных сортов кукурузы, соответствуют одному классу по органолептическим и биохимическим показателям, установленным в ГОСТ Р 55986-2014. Тетраплоидный сорт кукурузы Тетрасил обладает значительно более высокой урожайностью зеленой массы, которая превышает урожайность диплоидных сортов в 2,4 раза. Это приводит к увеличению объема кормов, получаемых с одного гектара, что способствует повышению экономической эффективности выращивания данного сорта на кормовые цели. При этом качество кормов не ухудшается, что подтверждается соответствием биохимическим и органолептическим стандартам. Необходимы дополнительные исследования качества силоса сорта Тетрасил, произведенного в агроклиматических условиях СКФО или ЮФО, где этот сорт может накапливать больше сухого вещества и вызревать на зерно.

The additional file for this article can be found as follows: