Latvijas Lauksaimniecības universitātes raksti nr. 13 (308) , 2005 … · 2016. 3. 3. ·...

SATURS 1 CONTENTS

Petijunii par NPK bilanci zemnieku saimniecib5s. I. Jelgavas raj. Sesavas pagasta "Rudeni" I NPK Balance Studies in Farms of Latvia. I. Farm "Rudeni", Jelgava Region: A. KiirklinS, I. Llpenite

Notekudenu diinu un to komposta ietekme uz smago metiilu koncentriiciju augsne un augos I Effect of Sewage Sludge and Its Conlpost on Heavy Metals Concentrations in Soils and Plants: A. Erciins, I. Gemste, H. Smilga

Augsnes pamatapstr5des minimaliziicjja augsekii. 1 Augsekas produktivitiite I Mininialization of Primary Soil Tillage in Crop Rotation. 1 Productivity of Crop Rotation: R. Krogere, J. LiepinS, M. Ausmane, I. Melngalvis

Augsnes pamatapstr5des mininlalizscija augseks. 11 Augsnes agrokimiskiis TpaSibas I Mininialization of Primary Soil Tillage in Crop Rotation. I1 Agrochemical Properties of Soil: R. Krogere, J. Liepipi

Studies of Variability, Heritability and Correlations in Cocksfoot I Kamolz2les Skiqu mainiba un noturiba un to ipaSibu sakaribas: P Tarakanovas, J. Kanapeckas, N. Lemeiiene

Baltiis balandas (Chenopodium album L.) n3koS3s paaudzes augu jutibas izmaipas pret lietotajiem herbicidiem I Changes in Susceptibility of Next Generation of Common Lanlbsquater (Clzenopodium album L.) to Applied Herbicides: J. Kopmanis

Chemical Composition of Crown Bud and Rape Wintering in Crop of Different Density I RapSu saknu kaklina pumpura kimiskais sastiivs un pirziemoSana atkaribs no sEjumu biezibas: R. Velicka. M. Rimkeviciene, A. Marcinkeviciene. S. Raudonius

JEru liemenu kvalitiite - viens no galvenajiem galas raioSanas riiditijiem aitkopibs I The Lambs' Carcass Quality - One of Most Important Indices in the Production of Sheep Meet: D. Kairiia, J. Spriii.~

Broileru produktivitiite un produkcijas kvalitzte organiskiis lauksaimniecibas sistEm3 I Broilers Productivity and Product Quality in the Organic Farming System: I.: Krastina, A. Jemefianovs, J. MiEulis

Kuqga funkcioniilais stiivoklis te(iem pirmajii postnat2lZs dzTves nienesi 1 The FunctionaI State of the Stomach in Calves in the First Month of Postnatal Life: A. Ilgaia, E. Birgele

Effect of the Inoculum Spore Concentration and Medium pH on the Aspergill~rs niger R3 Morphology I lnokuliita sporu koncentriicijas un vides pH ietekme uz Aspergillus nigrr R3 morfologiju: M. Priede, U. Viesturs

Kontrolcepiena metodes pilnveide rudzu miltu cepamipaSibu noteikianai I Development of Baking Test Methods for Evaluation of Rye Flour Baking Properties: E. Straumite, D. K~mkrrlherga, S. lvanovu

Problemas un risinsjumi kokmateriiilu izveSanas darbu efektivitates uzlaboSanai / Problems and Solutions to Improve the Efficiency of Timber Transportation: A. Dr2.ska

REDKOLEGIJA I EDITORIAL BOARD

Janis Alsins, vad. pgtn., Ph.Dr., Upsalas universitate Imants Liepa, prof., Dr.habil.biol., LLU Miirti~S Bekers, prof., Dr.habil.biol., LU lzaks RaSals, proE, Dr.habil.biol., LU JBnis Greivulis, prof, Dr.habil.sc.ing., RTU Kazirnirs spogis, prof., Dr.habil.oec., LLU Aleksandrs Jerneljanovs, prof., Dr.habil.agr., Dr.~ned.vet., LLU Liudvikas Spokas, prof., Dr.habil.sc.ing., Lietuvas Aldis KarklinS, prof., Dr.habil.agr., LLU Lauksaimniecibas universitste Valdis KIBsens, prof:, Dr.habil.agr.. LLU Henns Tuherms, prof., Dr.habil.sc.ing., Dr.h.c., Maris KlavinS, prof.. Dr.habil.chem., LU LLU Jiinis Valters, prof., Dr.habil.sc.ing.. Rihards KondratoviEs. prof., Dr.habil.biol., LU udenssain~niecibas un zemes ziniitniskais institots Maija Ktile, prof., Dr.habil.phil., Uldis Viesturs, prof., Dr.habil.sc.ing., Mikrobiolo$ijas Filozofijas un sociologijas institats, LU un biotehnologijas instituts, LU Petrs Lazauskas, prof., Dr.habil.biol., Peteris Ziilitis, proE, Dr.habil.biol., LVZMI "Silava" Lictuvas Lauksaimniecibas universitate

ATBILD~CAIS REDAKTORS I RESPONSIBLE EDlTOR Valdis Kliisens, prof., Dr.habil.agr., LLU

C3 Latvijas Lauksaimniecibas universitiite (LLU) 2005

LLU Raksti (Proceedings of the Latvia University of Agriculture) is a scientific journal published by the Latvia University of Agriculture since 1946. The Proceedings operates on a non-profit basis. Editorial Office: Latvia University of Agriculture, Liela iela 2, Jelgava, LV-3001, Latvia; phone: + 37 1-3005671; fax: + 37 1-3005685; e-mail: [email protected]. Printed and bound in Jelgava by Jelgavas tipogrsfija.

For information about article submission to LLU Raksti (Proceedings of LLU), visit our web page at www.l/zr./i~ under section Research.

1LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

A. Kārkliņš, I. Līpenīte Pētījumi par NPK bilanci zemnieku saimniecībā "Rudeņi"

Pētījumi par NPK bilanci zemnieku saimniecībāsI. Jelgavas raj. Sesavas pagasta “Rudeņi”NPK Balance Studies in Farms of Latvia

I. Farm “Rudeni”, Jelgava Region

Aldis Kārkliņš, Ināra LīpenīteLLU Augsnes un agroķīmijas katedra, e-pasts: [email protected]

Department of Soil Sciences and Agrochemistry, LLU, e-mail: [email protected]

Abstract. Plant nutrient balances are considered as important agroenvironmental indicators characterizing thesustainability of farm activities. Routine calculations of balances using internationally recommended methodsare planned for all commercial farms operating in vulnerable zones of Latvia. NPK balance calculation modelapplicable for Latvia's conditions has been developed, and its plausibility test was performed in a selected modelfarm within 1999-2003. NPK Soil surface and Farm-gate balances were calculated for each test year as well asaverage for a 5-year period. NPK input-output values, their structure as well as balances were analyzed anddiscussed. Within the 5-year period, NPK balances were positive for all nutrients and there was a comparativelygood agreement between obtained values for Farm-gate and Soil surface calculation approach: 61.2 N, 22.8 P2O5and 56.0 K2O kg ha-1 of sown area and 69.5, 18.6 and 51.3, respectively.Key words: plant nutrient balance, NPK fluxes in agriculture, sustainable agriculture.

IevadsMūsdienās aizvien paplašinās augu barības

elementu aprites pētījumu nozīme. Liekot akcentu uzlauksaimniecības ilgtspējīgas attīstības modeli, tiekuzsvērts, ka tas lielā mērā balstās uz pamatnostādni, kaaugu barības elementu ienesei jābūt sabalansētai ar toiznesi. Līdz ar to augu barības elementu plūsmaspētījumiem lauksaimniecībā (un ekosistēmā kopumā)plaši pielieto bilances metodi. Iegūtos rezultātusizmanto arī starptautiski, kā indikatoru, kas rāda, cikefektīvi un no vides viedokļa droši darbojas lauksaim-nieciskā ražošana katrā konkrētā valstī (OECD, 2001).Piemēram, OECD1 dalībvalstis bilances atbilstoši vie-notai metodikai rēķina ik gadus un iegūtie rezultāti tiekapkopoti un publicēti.

Augu barības elementu bilanču rādītāju iespējamaispielietojums ir daudzpusīgs. Tos var izmantot mēsloša-nas līdzekļu lietošanas optimizācijai, augsnes īpašībuizmaiņu prognozei, kā lauksaimnieciskās darbībasintensitātes rādītāju un kā tās agroekoloģiskos indikato-rus. Augu barības elementu bilance var būt arī kritērijs,ko var izmantot valsts atbalsta, papildus nodokļu vaipat zināmu sodu sankciju noteikšanai. Šāda kārtībapastāv, piemēram, Dānijā, kur vides kvalitātei tiek pie-griezta ļoti liela nozīme.

Augu barības elementu bilanci var rēķināt dažādi,taču lai iegūtu savstarpēji salīdzināmus rezultātus,nepieciešama zināma metodiska vienveidība. Tāpēc irizstrādātas un starptautiskajā mērogā akceptētas

vairākas augu barības elementu bilances aprēķinametodes (Vermeulen et al., 1998; Isherwood, 1998; Igraset al., 2000, 2003; Urfi et al., 2003; Bujnovsky, 2003). ArīLatvijā bilances metode kā tāda ir tikusi un tiek plašipielietota, izmantojot atšķirīgas to aprēķina shēmas untādējādi arī iegūstot dažādus bilanču paveidus, kuruskaitliskās vērtības ir atšķirīgas, piemēram, kopējā,kopējā precizētā, aktīvā u.c. Lai aprēķināto bilančurezultātus varētu savstarpēji salīdzināt un izmantotstāvokļa viennozīmīgam raksturojumam, kā arī noteiktulēmumu pieņemšanai, aprēķina metodēm jābūt stan-dartizētām. Tāpēc pēdējā desmitgadē starptautiskāmērogā ir panākta zināma vienošanās bilances aprē-ķiniem izmantot unificētas metodes. Plašāku pielie-tojumu ir guvušas divas metodes, kuras arī pamatā tiekizmantotas informācijas starptautiskajai apmaiņai, kāarī lauksaimniecības slodzes vidē novērtējumam. Tās irPARCOM2 ieteiktā, jeb tā sauktā augu barības elementubilance saimniecības līmenī un OECD ieteiktā, jeb augubarības elementu bilance lauka līmenī (cit. no Oenema,1999; Fotyma, 1999). Latvijai tagad kā Eiropas Savie-nības dalībvalstij, kā arī integrējoties citās starp-tautiskajās organizācijās, rodas nepieciešamība sakārtotnormatīvo bāzi šo starptautiski atzīto metodiku pie-lietošanai, jo tās būs vienas no galvenajām metodēmlauksaimniecības radītās slodzes vidē novērtējumam.Šīs slodzes attiecas gan uz ūdenskrātuvju iespējamopiesārņojumu, gan arī nevēlamo vielu nokļūšanu atmo-sfērā, kas veido tā saucamo “siltumnīcas efektu”.

1 OECD – Ekonomiskās sadarbības un attīstības organizācija.2 PARCOM – Parīzes konvencija jūras piesārņojuma novēršanai.

2 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Minētās starptautiskās augu barības elementu bilan-ces aprēķina metodikas ir samērā specifiskas un Latvijālīdz šim nav pielietotas. Galvenās grūtības, ar ko jāsa-stopas, ir saistītas ar objektīvu uzskaites datu ieguvigan ienesas, gan iznesas aprēķinam. Rutīnas aprēķinosparasti to veic, izmantojot normatīvos rādītājus, tačutādi ir jāveido, jāseko līdzi to objektivitātei un nepār-traukti jāaktualizē. Pētījumos izmanto gan tiešos mērī-jumus, gan arī normatīvos rādītājus. Pētniecībai ir jāradabāze, lai veiksmīgi varētu nodrošināt rutīnas aprēķinus.Papildus normatīvajiem rādītājiem arī izstrādātāsbilances aprēķina metodes pirms to ieteikšanas izman-tošanai masveidā (rutīnas aprēķiniem) ir jāpārbauda,vajadzības gadījumā veicot to precizēšanu un adaptācijuLatvijas apstākļiem. To vislabāk var izdarīt, izvēlotieskonkrētas, reāli darbojošās saimniecības, tā sauktāsmodeļsaimniecības (testa saimniecības), kuras ir vairākvai mazāk raksturīgas kā Latvijā eksistējošas komerciālarakstura saimniecības. Modeļsaimniecībās tiek veiktaiespējami precīzāka NPK bilanci ietekmējošo faktoruuzskaite. Iegūto informāciju pēc tam ar pietiekoši augstuprecizitāti var attiecināt uz citām līdzīga profila unspecializācijas saimniecībām Latvijā, kā arī izstrādātmodeli jebkuras saimniecības NPK bilances aprēķinamun iegūto rezultātu izvērtējumam.

LLU Augsnes un agroķīmijas katedra 1999.-2003. ga-dā, pielietojot vienveidīgu metodiku, kopumā apsekoja6 zemnieku saimniecības, kuras izvietotas dažādos rajo-nos un ir dažāda lieluma, specializācijas un ar dažādulauksaimnieciskās darbības intensitāti. Visas tās varapzīmēt kā komerciāla rakstura saimniecības, tas ir, tāsražoja preču produkciju realizācijai un no tās gūtieienākumi tika ieguldīti ražošanas paplašināšanai unmodernizācijai, kā arī veidoja būtisku ģimenes iztikasdaļu. Turpmākajā rakstu sērijā tiks atspoguļoti unanalizēti iegūtie rezultāti, kas var dot ieskatu par augubarības elementu plūsmas likumsakarībām līdzīgarakstura zemnieku saimniecībās Latvijā.

Materiāli un metodesAugu barības elementu aprites pētījumiem un

bilanču aprēķiniem nepieciešamās informācijas un datuvākšana veikta Jelgavas rajona Sesavas pagastazemnieku saimniecībā “Rudeņi” laika posmā no 1999.līdz 2003. gadam. Saimniecības zemes kopplatībapētījumu periodā vidēji bija 387.5 ha, no kuriemaramzeme aizņēma 80.2%, ganības 4.8%, pļavas 8.5%,meži 1.9% un cita zeme 4.6%. Dominējošās augsnesbrūnaugsnes, glejaugsnes un velēnu podzolaugsnes.

Saimniecība nodarbojās ar augkopības (pārsvarāgraudaugi un cukurbietes) un lopkopības (liellopi)produkcijas ražošanu. Ganāmpulku veidoja slaucamās

govis, teles (6 24 mēn.) un teļi (līdz 6 mēn.) vidēji 74.8DV (dzīvnieku vienības)3 gadā. Lopbarībai tika audzētidaudzgadīgie zālāji (tai skaitā tauriņzieži) un graudaugu-tauriņziežu mistri. Iegūtos un uzglabātos seklās kūtspakaišu kūtsmēslus izmantoja saimniecībā laukaugumēslošanai. Lauksaimnieciskās ražošanas nodroši-nāšanai augu barības elementu krājumi tika papildinātiar iepirktiem minerālmēsliem, iepirkto lopbarību unbarības piedevām, kā arī ar iepirkto sēklas materiālu.Pētījumu saimniecību var raksturot kā vidēja lielumakomerciāla rakstura saimniecību, kurā ir sabalansētasgalvenās nozares augkopība un lopkopība. Saimniecībaatrodas tā sauktajā Īpaši jūtīgajā teritorijā, kas noteiktaatbilstoši MK noteikumiem Nr. 531 (“Noteikumi parūdens un augsnes aizsardzību no lauksaimniecis-kas darbības izraisītā piesārņojuma ar nitrātiem”,18.12.2001.).

Pētījumu gaitā modeļsaimniecībā iegūta, apkopotaun analizēta informācija par zemes izmantošanas vei-diem un to augšņu raksturojumu, par ik gadus iepirktiemminerālmēsliem un organiskiem mēslošanas līdzek-ļiem, to sastāvu un pielietošanu, iepirkto sēklu un lop-barību, mājdzīvnieku skaitu un apriti, lopu turēšanassistēmu un kūtsmēslu uzkrāšanu un uzglabāšanu, parkultūraugu mēslošanu un iegūto ražu, kā arī parrealizētās augkopības un lopkopības produkcijasapjomu. Saimniecībā periodiski tika ievākti un analizētikūtsmēslu paraugi, nosakot sausnas un NPK saturutajos. Saimniecībai pētījumu periodā (pa gadiem un pavisu pētniecības periodu) tika aprēķināti divi augubarības elementu bilanču veidi.

1. Lauka bilance4, (Yl)kur uzskaites vienība bijasaimniecības lauksaimniecībā izmantojamā zeme (LIZ),tas ir, zeme, no kuras ik gadu tika iegūta (ievākta) lauk-saimniecības produkcija (raža). Augu barības elementuienesu veidoja ar saimniecībā uzkrātiem (un arī gadalaikā pielietotajiem) organiskiem mēsliem (A), ar iepir-ktiem organiskiem mēsliem (B), minerālmēsliem (C), arsēklas un stādāmo materiālu (E) augsnē ienestā NPKmasa un bioloģiski saistītais slāpeklis (D), bet iznesuslāpeklis, fosfors un kālijs, kas tika saistīts kultūrauguražā un novākts no lauka (R):

REDCBAYl −++++= )( .2. Saimniecības bilance5, kur uzskaites vienība

bija visa saimniecība kopumā. Ienesu sastādīja NPKmasa, kas nonāca saimniecībā ar iepirktajiem orga-niskiem mēsliem (B), ar minerālmēsliem (C), ar iepirktosēklas un stādāmo materiālu , ar iepirktajiem mājdzīv-niekiem (F), ar iepirkto lopbarību (G), un kā bioloģiskisaistītais slāpeklis (D). Savukārt iznesu veidoja NPK,kas atstāja saimniecību, t.i., ar pārdoto augkopības

3 DV aprēķinātas, par kritēriju ņemot ar kūtsmēsliem izdalīto slāpekli gadā. Normatīvi ņemti no (Labas lauksaimniecī-bas …, 1999).4 Angļu valodā – soil surface balance.5 Angļu valodā – farm gate balance.


3LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

produkciju (K) un pārdoto lopkopības produkciju (L),kā arī NPK zudumi no lopkopības (Z):

)()( ZLKGFEDCBY is ++−+++++= .Aprēķini veikti, izmantojot LLU Augsnes un agro-

ķīmijas katedrā izveidoto datorprogrammu (A. Kārkliņš,I. Līpenīte), kuras prototips aizgūts no Polijas Zemko-pības institūta Pulawy izstrādes (Mariusz Fotyma unlīdzautori). Programma ir veidota kā EXCEL darbaburtnīcu kopums, kurā iestrādāti Latvijas augšņu kli-matiskajiem apstākļiem atbilstošie normatīvie lielumi unkritēriji.

NPK bilanču programmas aprakstu, tajā lietotosalgoritmus, izmantotos normatīvos lielumus un topamatojumu var atrast zinātniskā darba pārskatā (Augubarības elementu ..., 2004).

Rezultāti un diskusijaAprēķinot NPK lauka bilanci, slāpekļa, fosfora un

kālija ienesu augsnē veidoja pielietoto minerālmēslu,saimniecībā uzkrāto un augsnē iestrādāto organiskomēslu, kā arī sēklas un stādāmā materiāla sastāvā esošieaugu barības elementi. Tā kā saimniecībā tika audzēti

arī tauriņzieži, tad slāpekļa krājumi papildinājās ar bio-loģiski saistīto slāpekli. Pētījumu periodā ienesas struk-tūra mainījās, taču vidēji piecos gados dominante auguapgādē ar galvenajiem barības elementiem (NPK) bijaminerālmēsliem (1. tabula un 1. att.). Kultūraugumēslošanai vidēji gadā izlietoja 114.4 kg ha-1 N, 44.9 kgha-1 P2O5 un 98.9 kg ha-1 K2O. Mēslojuma apjomi unNPK attiecība ievērojami atšķīrās 1999. un 2000. gadā,bet nostabilizējās turpmākajos gados. Tā, 1999. gadāslāpekļa ienesa sasniedza 137.6 kg ha-1, bet 2000. gadāar minerālmēsliem uz 1 ha sējplatības iestrādāja tikai89.3 kg N, 20.7 kg P2O5 un 35.6 kg K2O, veidojot vājisabalansētu NPK attiecību (1.00:0.23:0.40), salīdzi-nājumam vēlākos gados tā bija ievērojami tuvākaaudzēto kultūraugu vajadzībām 1.00:0.43:1.02.Modeļsaimniecībā lietotais minerālmēslu apjoms ungalveno augu barības elementu attiecība tajos bijaievērojami atbilstošāka intensīvas ražošanas apstāk-ļiem, nekā vidēji Latvijā. Tas rāda, ka komerciāla raksturazemnieku saimniecībās arī mūsdienās minerālmēslulietošana ir pietiekoši intensīva un uz tām nevar attie-cināt tos vidējos rādītājus, kuri tiek atspoguļoti statis-tikas krājumos. Tas liek kritiski vērtēt daudzu autoru

Ienesas veids / Input variables N P2O5 K2O Ar saimniecībā uzkrātajiem organiskajiem mēsliem / Manure, in-farm production

15

8

14

Ar minerālmēsliem / Commercial fertilizers 73 90 85 Ar sēklu un stādāmo materiālu / By seed 2 2 1 N bioloģiskā fiksācija / Biological fixation 10 – –

1. tabula/Table 1NPK ienesas struktūra 1999.-2003. g., % no kopējās

NPK input variables as a % from total plant nutrient coverage (1999-2003)


��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

0

50

100

150

200

N

P2O

5

K2O N

P2O

5

K2O N

P2O

5

K2O N

P2O

5

K2O N

P2O

5

K2O

1999 2000 2001 2002 2003

kg

ha-1

��ar minerālmēsliem - mineral fertilizer

�� ar organiskiem mēsliem - manure

1. att. NPK ienesa ar mēslojumu, 1999.-2003. g.Fig. 1. NPK input by fertilizers, 1999-2003.

4 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

apgalvojumus gan par to, ka zemā mēslošanas līdzekļulietošanas intensitāte veicina Latvijas augšņu vispārējuauglības pazemināšanos, gan arī, ka šī iemesla dēļLatvijai nebūtu jāuztraucas par mēslošanas līdzekļuradīto slodzi vidē.

Otrā pēc nozīmes ir NPK ienesa ar organiskiemmēsliem, ko nodrošināja saimniecībā uzkrātie kūtsmēsli.Kūtsmēslu kustība ārpus saimniecības nenotika, tas ir,tie netika ne pirkti, ne arī pārdoti. Kopējā seklās kūtssalmu pakaišu kūtsmēslu masa, kas vidēji gadā uzkrājāssaimniecībā, bija 1385 t. No kopējā organiskos mēslosesošā slāpekļa masas vidēji 7499 kg N tika atrēķināti kāizkliedes-iestrādes laikā radušies zudumi amonjakaveidā. Zudumu lielumi tika diferencēti atkarībā no kūts-mēslu pielietošanas un iestrādes laika un tehnoloģijas,un tie svārstījās no 300 līdz 800 kg, jeb 1.0-2.6 kg ha-1 N.Ar uzkrātajiem organiskajiem mēsliem vidēji gadā uz1 ha iestrādāja 22.4 kg N, 4.2 kg P2O5 un 15.6 kg K2O.NPK masa pētījumu periodā pa gadiem kūtsmēslosnedaudz mainījās proporcionāli dzīvnieku vienību skaitapieaugumam no 0.16 līdz 0.23 DV ha-1 (korelācijaskoeficients r = 0.96), taču samērā maz ietekmēja kopējoienesu ar mēslojumu. Tādējādi kopumā ar mēslojumu(organiskie + minerālmēsli) vidēji gadā augsnē iestrādāja138.4 kg ha-1 N, 50.3 kg ha-1 P2O5 un 132.8 kg K2O, kasveidoja NPK attiecību 1.00:0.36:0.83, kas agronomiskiir pieņemama, ņemot vērā augsnes auglības rādītājusun audzēto kultūraugu prasības.

Palielinoties mājlopu skaitam, saimniecībā papla-šinājās arī zālāju, tai skaitā tauriņziežu platības (āboliņš,lucerna, āboliņa stiebrzāļu maisījums un tauriņziežumistrs). Līdz ar to būtisku slāpekļa ienesas daļu (vidēji10%) veidoja bioloģiski saistītais slāpeklis. Tauriņziežusējumu platības pētījumu gados un slāpekļa iznesu arto ražu raksturo 2. tabulas dati. Taču tauriņziežu platībaspalielināšanās vēl nenodrošināja bioloģiski saistītāslāpekļa uzkrājumu pieaugumu. Svarīga loma ir audzētotauriņziežu sortimentam un to spējai saistīt atmosfēras

slāpekli, kā arī iegūtās ražas lielumam. Bioloģiski fiksētoslāpekli ražošanas apstākļos tieši izmērīt praktiski naviespējams. Tāpēc tika izmantots pieņēmums, ka, pie-mēram, no pākšaugu un daudzgadīgo zālāju (ja tau-riņziežu īpatsvars >50%) ražā uzkrātās kopējās slāpekļamasas bioloģiski saistītais slāpeklis sastāda 85%, nozaļmēslojuma augu (lupīna, zirņi, seradella) masā esošāslāpekļa 50%, tauriņziežu mistriem 25%. Pamatojotiesuz to, aprēķinātā bioloģiski saistītā slāpekļa masa pagadiem diezgan ievērojami atšķīrās. Tā 2001. gadā, kadzālāju struktūrā dominēja āboliņš un lucerna, simbiotiskisaistītais slāpeklis bija 152 kg ha-1, bet 2003. gadāāboliņa stiebrzāļu ražā un mistros saistījās tikai 35 kgha-1 slāpekļa. Vidēji uz 1 ha sējplatības bioloģiski saistītāslāpekļa masa saimniecībā sastādīja 15.4 kg.

Zināms daudzums augu barības elementu augsnētika ienests arī ar sēklas un stādāmo materiālu. Ņemotvērā saimniecības sējumu platības, tajās ar izmantotosēklu kopumā vidēji nonāca 838 kg N, 374 kg P2O5 un247 kg K2O, taču, pārrēķinot uz vienu hektāru, tasattiecīgi bija 2.7 kg N, 1.2 kg P2O5 un 0.8 kg K2O.

Augu barības elementu iznesu no augsnes veidojaveģetācijas perioda laikā no augsnes un mēslošanaslīdzekļiem kultūraugu ražā uzkrātā NPK masa. Saim-niecība specializējusies cukurbiešu un graudauguaudzēšanā, bet nozīmīgu daļu aizņēma arī zālāju platības.Augkopības produkcijas kopējais apjoms piecu gadulaikā palielinājās no 3761 līdz 5618 tonnām (2. att.).Attiecīgi pieauga arī augu barības elementu iznesa arnovākto ražu, taču šī sakarība nebija lineāra. Kopražasun kopējās iznesas korelācijas koeficients (r) slāpeklimbija 0.76, fosforam 0.71 un kālijam 0.82. To noteicadažādo kultūraugu ražas atšķirīgais ķīmiskais sastāvsun šo kultūraugu relatīvā masa kopražā. Kā redzams3. attēlā, NPK iznesa no 1 ha bija diezgan stabila unsastādīja vidēji 84.6 kg N, 31.3 kg P2O5 un 65.5 kg K2O.Vienīgi 2003. gadā šie skaitļi bija nedaudz zemāki, laigan kopējais augkopības produkcijas ievākums


Rādītājs 1999 2000 2001 2002 2003

Tauriņziežu platība / Legumes, ha:

37.0

62.3

57.0

50.0

89.0

t.sk. āboliņš / incl. clover 0 0 30.0 40.0 0 lucerna / alfalfa 10.0 10.0 10.0 10.0 0 āboliņš-stiebrzāles / clover-grasses 17.0 17.0 17.0 0 58.0 tauriņziežu mistri / legumes mixtures

10.0 35.3 0 0 31.0

N tauriņziežu ražā / N in yield of legumes, kg ha–1:

135 111 179 82 51

t.sk. bioloģiski saistītais N1 / incl. biologically fixed, kg ha–

104 65 152 70 35

2. tabula/Table 2Tauriņziežu platības saimniecībā un to ražā uzkrātais slāpeklis

Legumes grown on a farm and N fixation

5LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

palielinājās. Tas skaidrojams gan ar graudaugu, kasraksturojas ar salīdzinoši augstu NPK saturu produkcijā,kopražas samazināšanos, gan arī ievērojamo papuvesplatību (103 ha), kas šajā gadā neveidoja augu barībaselementu iznesi. NPK attiecība augu barības elementuiznesā vidēji bija 1.00:0.37:0.77, kas rāda nedaudzmazāku kālija daļu nekā ienesā ar mēslojumu.

Iegūtie augu barības elementu ienesas un iznesasaprēķini deva iespēju noteikt NPK lauka bilanci saim-niecības platībām, kur tika izmantots mēslojums unnovākta kultūraugu raža (4. att.).

Rezultāti rāda, ka visos pētījuma gados saimniecī-bas laukos bija pozitīva slāpekļa bilance. Ar mēslojumuiestrādātā slāpekļa masa par 29.0 kg ha-1 (2000. g.) līdz93.0 kg ha-1 (2003. g.) pārsniedza iznesu. Vidēji 5 gadosslāpekļa lauka bilance sastādīja +69.5 kg ha-1, bet

bilances intensitāte, kas rāda šī augu barības elementaizmantošanas efektivitāti, 182%. Kā redzams, tadaugsnē iestrādātais slāpeklis pilnībā netika izmantotsražas veidošanai.

Fosfora bilance vidēji pētījumu laikā bija pozitīva(+18.6 kg ha-1), bet bilances intensitāte 159%. Tomēratsevišķos gados fosfora iznesa pārsniedza tā ienesu.Lai gan fosfora izmantošanās efektivitāte bija augsta,kas vērtējama pozitīvi, tomēr, ņemot vērā saimniecībasaugšņu nodrošinājumu ar augiem izmantojamo fosforu,ilgstoši saglabājoties šādai mēslošanas intensitātei,varētu notikt augsnes fosfora rezervju un augsnes aug-lības samazināšanās.

Kālija bilance saimniecības laukos ir pozitīva, patei-coties tam, ka ievērojams cukurbiešu ražā (lapās)uzkrātā kālija daudzums tika atgriezts augsnē. Vidēji


��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��0

20

40

60

80

100

120

1999 2000 2001 2002 2003

izne

sa /

outp

ut, k

g ha

-1

��N ��

�� P2O5�� K2O

3. att. Vidējā NPK iznesa ar kultūraugu ražu.Fig. 3. NPK removal by crops’ yield

2. att. Augkopības produkcijas kopievākums saimniecībā (dabīgi mitrs).Fig. 2. Crop production on a farm.

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1999 2000 2001 2002 2003

tonn

as /

tons

��Z. kvieši - Winter wheat

��V. kvieši - Spring wheat

Mieži - Barley��

Auzas - Oats�� Cukurbietes - Sugar beet

�� Kukurūza - Maize for silage

Daudzg.zāl. - Peren. grasses�� Mistri - Cereal/legume mixture

6 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

kālija ienesa ar mēslojumu par 51.3 kg ha-1 pārsniedzatā iznesu ar ražu. Negatīva kālija bilance (-17.2 kg ha-1)bija 2000. gadā, kad saimniecībā ar mēslojumu augsnēiestrādāja tikai 50.9 kg ha-1 K2O. Tā kā saimniecībasaugsnes visumā ir ar vidēju un augstu augiem izman-tojamā kālija saturu, kāliju saturošs mēslojums būtujālieto tā, lai nosegtu tā iznesu ar kultūraugu ražu.

Lauka bilances rādītāju izmantošana par indikatoruvides risku izvērtēšanai ir samērā sarežģīts jautājumsun pie pašreizējā izziņas līmeņa nevar tikt viennozīmīgiinterpretēts. Loģiski varētu domāt, ka NPK pārpali-kumam pēc kultūraugu novākšanas vajadzētu būtminimālam vai pat vienādam ar nulli. Taču tādu to izvei-dot (vai apzināti uz to tiekties) ir problemātiski un reālito var darīt tikai auglīgās augsnēs ar augstu PK nodro-šinājumu, jo augu apgādi ar barības elementiem ietekmēne tikai to absolūtā masa augsnē, bet arī augu barošanosietekmējošie faktori, kurus ļoti ierobežoti iespējamsparedzēt un kontrolēt. Arī pat ļoti labvēlīgos apstākļosaugi nespēs uzņemt un izmantot pilnībā visus ar mēs-lojumu augsnē ienestos barības elementus, tas ir,lietderības koeficients arī šajā sistēmā nekad nebūsabsolūts. Tāpēc vājāk iekultivētās (mazāk auglīgās)augsnēs pieļaujama bilances pozitīva vērtība, taču

acīmredzot eksistē robeža, aiz kuras sāk pieaugt videspiesārņojuma risks. Šajā publikācijā autori neņemasapgalvot, kādai šai riska robežai būtu jābūt pētītajāsaimniecībā. Savulaik A. Beināre uzskatīja, ka, vadotiesno Latvijas augšņu klimatiskajiem apstākļiem un lairacionāli izmantotu mēslojumu un nepieļautu videspiesārņošanu, slāpekļa ienesa ar mēslošanas līdzekļiemvarētu pārsniegt iznesu ar ražu par 100-120%, fosforampar 160-200% un kālijam par 120-150%, taču šie lielumitika iegūti, izmantojot atšķirīgu aprēķina metodi (tāsaukto kopējo NPK bilances aprēķinu).

Atšķirībā no lauka bilances NPK saimniecībasbilance neņem vērā augu barības elementu apriti saim-niecības iekšienē, bet rāda starpību starp NPK ienesusaimniecībā un iznesu no tās, tādējādi dodot priekšstatupar saimnieciskās darbības resursu un saražotās pro-dukcijas sabalansētību un ietekmi uz vidi. Tā kā saim-niecība pētījumu laikā neiepirka mājdzīvniekus, kā arīorganiskos mēslus, tad augu barības elementu ienesusaimniecībā veidoja tikai NPK iepirktajos minerālmēs-los, iepirktajā lopbarībā un iepirktajā sēklā, kā arīatmosfēras slāpeklis, ko saistīja tauriņzieži (3. tab.).Galveno NPK masu ienesā (vidēji 80%) veidoja mine-rālmēsli. Taču pētījumu gados saimniecībā būtiski


��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

-20

0

20

40

60

80

100

bila

nce

/ bal

ance

, kg

ha-1

1999 2001 2003

��N��

�� P2O5��

K2O

4. att. NPK lauka bilance.Fig. 4. NPK Soil surface balance.

3. tabula / Table 3NPK kopējā ienesa saimniecībā un ienesas struktūrelementi, kg, vidēji 5 gados

NPK input variables, kg, average for a 5-year period

Ienesa / Input N P2O5 K2O Ar minerālmēsliem / Mineral fertilizers

35302

13493

30472

Ar iepirkto lopbarību / Purchased feedstuffs 3249 2829 1001 Ar iepirkto sēklu / Purchased seed 511 226 147 N bioloģiski saistītais / Biologically fixed N 4628 – –

Kopā / Total 43690 16548 31620 Uz 1 ha LIZ / Per 1 ha of agricultural land 119.0 45.1 86.1

7LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

palielinājās iepirktās lopbarības daudzums. Ja 1999. ga-dā lopbarība praktiski netika pirkta, tad 2003. gadālopbarībā esošais slāpeklis kopējā ienesā jau sastādīja16.0%, fosfors 29.8% un kālijs 6.0%. Pa gadiem mainīgsbija arī ar iepirkto sēklas materiālu nonākošais NPKdaudzums, jo saimniecībā sēklai izmantoja arī pašuizaudzēto produkciju. Vidēji gadā saimniecībā ienākošāNPK masa uz 1 ha lauksaimniecībā izmantojamās zemesbija 119 kg N, 45.1 kg P2O5 un 86.1 kg K2O.

Iznesu no saimniecības veidoja realizētā augkopībasun lopkopības produkcija. No iegūtās augkopības pro-dukcijas vidēji gadā tika pārdotas 535 t kviešu, 114 t miežuun 25 t auzu graudu, 1909 t cukurbiešu un atsevišķosgados arī salmi, bet no lopkopības 365 t piena un 8.2 tliellopu gaļas. Augu barības elementu iznesu galvenokārtveidoja pārdotajā ražas daļā esošie NPK krājumi (5. att.).Tā kā realizētā produkcija pārsvarā bija graudi, tad iznesā,salīdzinot ar ražu kopumā, bija mazāks kālija īpatsvars:lielāko iznesas daļu veidoja slāpeklis vidēji 44 kg ha-1, betmazāk kālijs 25.4 kg ha-1 un fosfors 19 kg ha-1. Rezultātāno tā NPK daudzuma, kas ienāca saimniecībā arminerālmēsliem realizētajā produkcijā aizgāja tikai daļa

apmēram 46% N, 52% P2O5 un 31% K2O.Realizētā piena un gaļas daudzums ir salīdzinoši

neliels, līdz ar to tas kopējā NPK iznesā no saimniecībasveidoja visai nelielu daļu apmēram 10% (6. att.). Arpienu un gaļu vismazāk iznesa kāliju vidēji gadā uz 1ha LIZ tikai 1.8 kg, fosforu 2.6 kg un slāpekli 5.8 kg. ŠieNPK daudzumi bija pat mazāki par saimniecībā ienākošodaudzumu ar iepirkto lopbarību, kas attiecīgi bija 2.7 kgK2O, 7.7 kg P2O5 un 8.8 kg N.

NPK saimniecības bilances aprēķinos iznesas sada-ļā ņēma vērā arī šo augu barības elementu zudumus nolopkopības, kas radās kūtsmēslu uzkrāšanas un uzgla-bāšanas laikā. Saimniecībā pētījumu periodā zudumuapjoms mainījās atkarībā no lopu skaita (r = 1.0). Tā,piemēram, slāpekļa zudumi 1999. gadā bija 1791 kg, bet2003. gadā 3519 kg, t.i. vidēji 35.5 kg N uz vienu dzīv-nieku vienību. Vidēji gadā NPK zudumi no lopkopībasveidoja 2773 kg N, 69.6 kg P2O5 un 257 kg K2O, kas,pārrēķinot uz 1 ha lauksaimniecībā izmantojamās zemes,bija attiecīgi 7.6, 0.2 un 0.7 kg.

Apkopotie dati par augu barības elementu ienesisaimniecībā un iznesi no tās dod iespēju analizēt NPK


��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��0

10203040506070

1999 2000 2001 2002 2003

kg h

a-1 L

IZ /

agric

ultu

ral l

and

��N��

�� P2O5��

K2O

5. att. NPK iznesa ar realizēto augkopības produkciju.Fig. 5. NPK output bu crops’ products.

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��0

123456789

1999 2000 2001 2002 2003

kg h

a-1 L

IZ /

agric

ultu

ral l

and

��N��

�� P2O5��

K2O

6. att. NPK iznesa ar realizēto lopkopības produkciju.Fig. 6. NPK output by animal products.

8 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

apriti saimniecībā kopumā. Kā redzams 7. attēlā, NPKsaimniecības bilance visā pētījumu periodā bija pozitīvavidēji gadā slāpeklim 61.2, fosforam 22.8 un kālijam 56kg ha-1 LIZ. Tas nozīmē, ka augu barības elementi vairāktika ienesti ar iepirktajiem materiāliem, nekā, pārveidojotlauksaimnieciskās produkcijas veidā, iznesti ārpussaimniecības robežām. Tomēr pa gadiem vērojamas NPKpārpalikuma masas svārstības. Tā, 2000. gadā fosforaun kālija bilance bija tuva nullei, jo ienesa ar iepirktomēslojumu un sēklas materiālu šiem augu barības ele-mentiem bija zema, turpretī realizētās produkcijas dau-dzums bija pat lielāks nekā, piemēram, 2001. gadā, kadsavukārt PK ienesu būtiski palielināja iepirktās lop-barības īpatsvars.

Iegūtie rezultāti rāda, ka saimniecības iekšienē nebijasabalansēta augu barības elementu aprite un to plūsmauz un no saimniecības. Iespējams, ka apriti varētukoriģēt, izanalizējot, kādā veidā un attiecībās notikaiegūtās augkopības produkcijas sadale tālākajos iz-mantošanas veidos realizācijai, lopbarībai un sēklai.Tāpat jānoskaidro, cik pamatota augkopības-lopko-pības tipa saimniecībā bija lopbarības iepirkšana, cikefektīva tās izmantošana, kādam būtu bijis jābūt rea-lizētās produkcijas apjomam saimniecībai, lai neveidotoskāda augu barības elementu pārpalikums, lai tie efektīvitiktu izmantoti ne tikai lauka, bet arī saimniecības līmenī.Šie jautājumi ietilpst turpmāko pētījumu programmā,tāpat kā konkrētu kritēriju izstrāde un pamatojums, kasbūtu izmantojami citu, līdzīgas specializācijas saimnie-cību NPK bilanču izvērtējumam, sevišķi no agroekolo-ģiskā viedokļa.

Tuvākos gados augu barības elementu bilances būsjārēķina ik gadus lielam skaitam zemnieku saimniecību,kuras atrodas MK noteiktajās Īpaši jūtīgajās teritorijās.Tāpēc ir vajadzīga metodika relatīvi vienkārša, lai tovar izpildīt, bet tai pašā laikā atbilstoša likumdošanā

minētajiem kritērijiem. Bez tam ir jābūt modelim rezultātuinterpretācijai un to izmantošanai lēmumu pieņemšanā,kas skar gan saimniecisko darbību, gan attiecas uz videssakārtošanu un aizsardzību. Šis jautājums vēl joprojāmir aktuāls ne tikai Latvijai, bet arī tām valstīm, kurasievērojami ātrāk ieviesa ES Nitrātu direktīvas prasībasun jau uzkrājušas zināmu pieredzi NPK bilanču rutīnasaprēķinam. Vēl aizvien šajās zemēs notiek intensīvipētījumi un diskusijas par atbilstošākajiem bilančuaprēķinu rezultātu interpretācijas modeļiem (Neeteson,2000; Schroder et al., 2001; Solveig, 2001; Grignani etal., 2001).

Nepieciešams apzināt esošo normatīvo bāzi, kasvajadzīga šādu aprēķinu veikšanai un interpretācijai.Tās izveidei un aktualizācijai ir būtiska nozīme, lai iegūtierezultāti būtu objektīvi un lai uz tiem balstītie lēmumitiešām reāli atspoguļotu patieso situāciju. Nepamatotilēmumi tikai kavēs sabalansētu lauksaimniecībasattīstību un nenesīs arī labumu vides sakārtošanā, vaiarī notušēs tās patieso degradāciju. Normatīvās bāzesnepilnības pētījumu periodā tika apzinātas un ir izteiktikonkrēti priekšlikumi atbilstošu pētījumu finansēšanai,lai, piemēram, Latvijā uzsāktu slāpekļa savienojumuemisiju pētījumus gan no organiskajiem mēsliem touzkrāšanas un pielietošanas laikā, gan arī no augsnes.Tāpat jāpalielina atbilstoša rakstura mēslošanas laukuizmēģinājumu skaits, lai precizētu normatīvus, kasnepieciešami augu barošanās optimizācijai.

SecinājumiLatvijas apstākļiem adoptēta augu barības elementu

bilanču aprēķina metodika, kas pārbaudīta reālieksistējošas komerciāla rakstura zemnieku saimniecībasapstākļos. Noskaidrota bilances ietekmējošo faktorunozīme gala rezultāta veidošanā. Pētījumu periodāsaimniecībā “Rudeņi” vairāk par 80% no kopējās NPK

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

0102030405060708090

bila

nce

/ bal

ance

, kg

ha-1

1999 2000 2001 2002 2003 vidējiaverage

�� N�� P2O5��

K2O

7. att. NPK saimniecības bilance.Fig. 7. NPK Farm gate balance.


9LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

ienesas veidoja minerālmēsli, kas praktiski nosedzaNPK iznesu ar izaudzēto kultūraugu ražu. Slāpekļapapildu ienesa ar organiskajiem mēsliem un bioloģiskisaistītais slāpeklis radīja N pārpalikumu augsnē. NPKlauka bilance vidēji piecos gados bija +69.5 kg ha-1 N,+18.6 kg ha-1 P2O5 un +51.3 kg ha-1 K2O. Saimniecībāienākošā augu barības elementu masa pārsniedza toiznesi ar realizēto augkopības un lopkopības produkciju.NPK saimniecības bilance slāpeklim bija +61.2 kg,fosforam +22.8 kg un kālijam +56.0 kg ha-1 LIZ.

Literatūra1. Augu barības elementu aprites pētījumi un

mēslošanas līdzekļu optimizācija atbilstoši LabasLauksaimniecības Prakses principiem. (2004) Pārskatspar LZP zinātnisko pētniecības projektu 01.07.65.Latvijas Lauksaimniecības universitāte. Tēmas vad.A. Kārkliņš. Jelgava, 131 lpp.

2. Fotyma, M., Fotyma, E. (1999) Balance of nitro-gen in the soilfertilizercrop system. In: Nitrogen cycleand balance in Polish agriculture. Conference Pro-ceedings, December 1-2, 1998, Falenty. IMUZ, 90-95.

3. Grignani, C., Bassanino, M., Zavattaro, L., Bar-beris, E. (2001) Farm indexes to evaluate the fertlizationmanagement at farm level. In: Element balances as asustainability tool. Proceedings of the Workshop inUppsala, March 1617, 2001. JTI Swedish Institute ofAgricultural and Environmental Engineering, 87-89.

4. Igras, J., Fotyma, M., Kopinski, J. (2000) Phos-phorus balance in Polish agriculture. In: Potassium andphosphorus: Fertilisation effect on soils and crops.Proceedings of the Regional IPI workshop, October2324, 2000, Lithuania. Dotnuva-Akademija, 43-49.

5. Isherwood, K. F. (1998) Good fertilizer practiceand balanced fertilization: A global overview. In: Codesof Good Fertilizer Practice and Balanced Fertiliza-tion. Proceedings of the 11th International Sympo-sium, September 2730, 1998, Pulawy. CIEC, HELCOM,IUNG, IPI, IMPHOS, PFS, FAL, 157-170.

6. Labas lauksaimniecības prakses nosacījumiLatvijā. (1999) Jelgava, 103 lpp.

7. Neeteson, J. J. (2000) Nitrogen and phospho-rus management on Dutch dairy farms: legislation andstrategies employed to meet the regulations. Biologyand Fertility of Soils, V. 30, Nos 56, pp. 566-572.

8. OECD National Soil Surface Nutrient Bal-ances: Explanatory notes. March, 2001, OECD secre-tary, 19 pp.


9. Oenema, O. (1999) Nitrogen cycling and lossesin agricultural systems; identification of sustainabilityindicators. In: Nitrogen cycle and balance in Polishagriculture. Conference Proceedings, December 12,1998, Falenty. IMUZ, 25-43.

10. Schroder, J.J., Neeteson, J.J. (2001) Potential andlimitations of wholefarm nutrient balances. In: Elementbalances as a sustainability tool. Proceedings of theWorkshop in Uppsala, March 1617, 2001. JTI Swed-ish Institute of Agricultural and Environmental Engi-neering, 65-66.

11. Schroder, J.J., Van Asperen, P., Van Dougen,G.J.M., Wijnands, F.G. (1996) Nutrient surpluses onintegrated arable farms. European Journal ofAgronomy, V. 5, pp. 181-191.

12. Solveig, D. (2001) Nitrogen and phosphorusbalances in arable land and agricultural sector in Swe-den. In: Element balances as a sustainability tool.Proceedings of the Workshop in Uppsala, March 1617,2001. JTI Swedish Institute of Agricultural and Envi-ronmental Engineering, 77-78.

13. Urfi, P., Sardi, K., Polgar, P., Bacsi, Zs., Somogyi,T. (2003) Development of environmental farm gate nu-trient balances in mixed farms. In: Fertilisers in con-text with resource management in agriculture. (Ed.by: E. Schnug, J. Nagy, T. Nemeth, Z. Kovacs, T. Do-venyiNagy.) Proceedings of the 14th InternationalSymposium of Fertilizers held at Faculty of Agricul-ture, University of Debrecen on 2225 June, 2003 inDebrecen, Hungary, V. 1, pp. 329-336.

14. Van Beek, C.L., Brouwer, L., Oenema, O. (2003)The use of farm gate balances and soil surface bal-ances as estimator for nitrogen leaching to surfacewater. Nutrient Cycling in Agroecosystems, V. 67,No. 3, pp. 233-244.

15. Vermeulen, S. E., Steen, I., Schnug, E. (1998)Nutrient balances at the farm level. In: Codes of GoodFertilizer Practice and Balanced Fertilization. Pro-ceedings of the 11th International Symposium, Sep-tember 2730, 1998, Pulawy. CIEC, HELCOM, IUNG,IPI, IMPHOS, PFS, FAL, 108-123.

PateicībaPētījums veikts ar LZP granta tēmas Nr. 01. 0765

un Eiropas Komisijas finansētā projekta PL 950231INCOCOPERNICUS atbalstu. Pateicība saimniecībasīpašniekiem par atsaucību pētījumu veikšanā.

10 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Notekūdeņu dūņu un to komposta ietekme uz smago metālukoncentrāciju augsnē un augos

Effect of Sewage Sludge and Its Compost on Heavy MetalsConcentrations in Soils and Plants

Alberts Vucāns, Inta GemsteLLU Augsnes un agroķīmijas katedra, e-pasts: [email protected]

Departament of Soil and Agrochemistry, LLU, e-mail: [email protected] Smilga

LLU aģentūra "Ūdenssaimniecības un zemes zinātniskais institūts", e-pasts: [email protected] agency "Research Institute of Water Management and Land", e-mail: [email protected]

Abstract. The article summarizes results of four-year observations of the effect from applying sewage sludge andits compost on agricultural land on the concentration of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn) in soils andplants. In the areas with sludge application, the addition of heavy metals with the rate 14-63 kg ha-1 increased thetotal metal concentration by 0-23 mg kg-1 in the soil surface layer (25 cm). The concentrations of heavy metals inthe grains of cereals, rape seeds and cultivated pasture grass were significantly lower than the permitted values.However, the concentration of As was close to the permitted values.Key words: heavy metals, sewage sludge, soil, cultivated plants.

A. Vucāns et al. Notekūdeņu dūņu un to komposta ietekme uz smago metālu koncentrāciju augsnē un augos

IevadsNotekūdeņu dūņu un to kompostu (turpmāk – dūņu

mēslojums) galvenie izmantošanas vai likvidācijas virzieniir šādi:

– augšņu mēslošana lauksaimniecības un mežsaim-niecības platībās, teritoriju rekultivācija un apzaļumošana;

– apglabāšana atkritumu izgāztuvēs (poligonos) unto rekultivācija;

– sadedzināšana.Pašlaik visizplatītākais dūņu mēslojuma izmantošanas

virziens ir tā iestrāde augsnē, galvenokārt lauksaimniecībāizmantojamās platībās, kas izriet no šī izmantošanasvirziena priekšrocībām:

– ar dūņu mēslojumu augsnē atgriež ievērojamu dau-dzumu augu barības elementu, it sevišķi slāpekli un fos-foru, ko iznes ar ražu;

– mēslošanai var tikt izmantotas lielas platības;– šis ir vislētākais dūņu izmantošanas virziens.Dūņu mēslojuma izmantošanai augšņu mēslošanā

piemīt arī vairāki trūkumi:– augsnē ievada zināmu daudzumu videi un cilvēku

veselībai bīstamu vielu;– nepieciešama regulāra vides situācijas kontrole;– daļēji pazeminās lauksaimniecības prestīžs.2003. gadā Latvijā visās notekūdeņu attīrīšanas iekār-

tās kopā saražots 29.3 tūkst. tonnu notekūdeņu dūņusausnas. Lauksaimniecībā izmantojamo platību augsnēsminētajā gadā iestrādātas 9.2 tūkst. tonnu notekūdeņudūņu sausnas jeb 31% [1].

No bīstamajām vielām, ko augsnē emitē ar dūņu mēs-lojumu, vispirms jāmin smagie metāli, jo tie uz ilgāku laikupasliktina augsnes kvalitāti. Latvijā pagaidām ir aprēķinātitikai orientējoši dati par vidēji svērtajām septiņu smago

metālu koncentrācijām notekūdeņu dūņu sausnā val-stī [2]. Izmantojot šos datus, aprēķināts, ka 2003. ga-dā ar notekūdeņu dūņām lauksaimniecībā izmanto-jamo platību augsnēs iestrādāts ap 16 t smago metālu.

Latvijā līdz šim pētījumi par smago metālu kon-centrāciju izmaiņām dūņu mēslojuma ietekmē uztādiem svarīgiem vides elementiem, kā augsne, augiun ūdens, pagaidām veikti tikai fragmentāri. No 1995.līdz 1999. gadam notekūdeņu dūņu izmantošanasvides monitoringa ietvaros veikti novērojumi parsmago metālu koncentrāciju izmaiņām augsnē unkultūraugu pamatprodukcijā platībās, kas mēslotasar dūņu mēslojumu [3, 4]. Orientējoši pētījumi parsmago metālu izskalošanos no augsnes aramkārtaspēc dūņu iestrādes veikti 1992.–1995. gadā, izman-tojot lizimetrus, veģetācijas traukus, kā arī izdarotatsevišķus drenu noteces novērojumus [3, 5].

2001. gadā uzsākti kompleksi novērojumi pardūņu mēslojuma izmantošanu lauksaimniecības pla-tību augsnēs. Šajos novērojumos tiek realizēta pla-šāka pētījumu programma, kas aptver:

– augšņu agroķīmiskās īpašības;– smago metālu koncentrācija augsnē;– slieku blīvums (eks.m-2 ) un sugu skaits augsnē;– smago metālu koncentrācija lauksaimniecības

kultūraugu pamatprodukcijā;– smago metālu, slāpekļa un fosfora koncentrācija

pazemes un drenu noteces ūdeņos.Viens no mūsu pētījumu galvenajiem mērķiem –

skaidrot dūņu mēslojuma ietekmi uz smago metālukoncentrāciju augsnē, augos un ūdeņos. Šādi pētī-jumi ir nepieciešami, lai izdarītu izmaiņas attiecīgajosnormatīvajos aktos un tehnoloģijās ar nolūku

10-17

11LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


samazināt smago metālu emisiju un to kaitīgo ietekmiuz vidi, lietojot dūņu mēslojumu.

Šajā darbā apkopoti un izvērtēti četru gadu (2001.-2004.) pētījumu rezultāti tikai par smago metālu koncen-trācijām augsnē un kultūraugu pamatprodukcijā platī-bās ar dūņu mēslojumu.

Materiāli un metodesNovērojumu vietas

Dūņu mēslojuma izmantošanas kompleksie novē-rojumi lauksaimniecībā izmantojamo platību augsnēsveikti trīs novērojumu vietās (NV). Tās atrodas:

– Cēsu rajona Stalbes pagasta zemnieku saimniecībā“Kalnmuiža” (pieņemtais nosaukums Kalnmuiža),

– Rīgas rajona Mārupes pagasta SIA “Mārupe”(pieņemtais nosaukums Lagatas),

– Jelgavas rajona Platones pagasta LLU mācību unpētījumu saimniecībā “Pēterlauki” (pieņemtais nosau-kums Pēterlauki).

Novērojumu lauki izvietoti lauksaimnieciskajā ražo-šanā izmantotajās platībās. Šo lauku platība visāsNV 1 ha. Tie izvietoti drenētās platībās.

Novērojumu vietas / Observation sites Rādītāji Parametres Kalnmuiža Lagatas Pēterlauki

1. Tips, apakštips / Type, subtype: - pēc Latvijas augšņu klasifikācijas / according to Latvian soil classification - pēc pasaules augšņu klasifikatora / according to WRB

Velēnpodzolētā virsēji glejota / Sod-podzolic

stagnogley

Stagnic Albeluvisols

Velēnpodzolētā

glejota / Sod-podzolic-

gleysolic

Umbric- Endogleyic

Reliktkarbonātiskā

brūnaugsne / Brown soil with

residial carbonates

Stagnic Luvisol

2. Granulometriskā sastāva grupa / Soil textural class: - according to FAO - pēc Kačinska / by Kachinsky

Smaga smalka mālsmilts /

Fine sandy loam

Mālsmilts / Loamy sand

Smalka mālsmilts / Loamy fine sand

Saistīga smilts /

Consolitated sand

Viegls putekļu māls /

Silty clay loam

Viegls māls / Light clay

3. Agroķīmiskie rādītāji / Agrochemical parametres: - pH KCl - organiskās vielas / OM, % - kustīgais P2O5 / available P2O5, mg kg-1

5.9 1.8 139

5.6 2.9 188

6.9 1.9 204

4. Smagie metāli / Heavy metals, mg kg-1:

Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn

0.07 17 1.0

0.02 1.8 10 24

0.04 13 0.8

0.02 8.8 3.4 5.3

0.09 36 8.3

0.04 20 9.8 46

Nepietiekoša finansējuma dēļ novērojumi veikti bezkontroles varianta, t.i., tikai platībās, kur iestrādāts dūņumēslojums.

NV Kalnmuiža augsnē 2000. gada rudenī iestrādāta10 t ha-1 Cēsu pilsētas notekūdeņu BAI dūņu sausna.2001. gada pavasarī zem virsauga (auzas) iesēts daudz-gadīgo zāļu maisījums, virsaugs un zelmenis apganītssējas gadā. Turpmākajos trijos gados platība izmantotakā kultivētās ganības.

NV Lagatas augsnē 2000. gada rudenī iestrādāta15 t ha-1 Rīgas notekūdeņu BAI dūņu sausna. 2001. ga-dā audzēti mieži, 2002. gadā – rapsis, bet 2003. gadāiesēts daudzgadīgo zāļu maisījums bez virsauga.2004. gadā daudzgadīgās zāles izmantotas siena saga-tavošanai.

NV Pēterlauki augsnē 2001. gada vasarā iestrādāta21 t ha-1 Jelgavas notekūdeņu BAI dūņu un zāģu skaidukomposta sausna. Pēc komposta iestrādes iesēti ziemaskvieši. 2002. gadā audzēti ziemas kvieši, 2003. – vasaraskvieši, bet 2004. gadā – mieži.

NV augšņu raksturojums pirms dūņu mēslojumaiestrādes dots 1. tabulā.

1. tabula / Table 1Novērojumu vietu augšņu raksturojums

Description of soils of the observation sites

10-17

12 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


Paraugu ievākšana un sagatavošana testēšanailaboratorijā

Augsnes paraugi smago metālu koncentrāciju noteik-šanai ievākti pirms un pēc dūņu mēslojuma iestrādes, kāarī katru gadu pēc ražas novākšanas. Veicot gājienu panovērojumu lauka abām diagonālēm, no augsnes virsējā25 cm slāņa ievākti 25-30 individuālie paraugi, kas apvienotividējā (integrētā) paraugā. Pēc augsnes vidējā paraugaizžāvēšanas ar “aploksnes” metodi paņemts paraugsattiecīgo rādītāju testēšanai laboratorijā.

Novērojumu laukos katru gadu noņemti kultūraugupamatprodukcijas paraugi smago metālu un arsēnakoncentrācijas noteikšanai. Tie noņemti kultūraugusaimnieciskās gatavības fāzē. Veicot gājienu pa novē-rojumu lauka abām diagonālēm, ne mazāk kā 25 pun-ktos noņemti kultūraugu individuālie paraugi.

Labību individuālais paraugs ņemts kā sauja labībustiebru, kurā bija 10-15 produktīvo stiebru. Tiem nogriez-tās vārpas apvienotas vienā vidējā paraugā. Vārpas pēcizžāvēšanas izkultas, graudi iztīrīti un no to masas ar“aploksnes” metodi paņemts 200-250 g paraugs smagometālu un arsēna koncentrāciju testēšanai laboratorijā.

Daudzgadīgo zāļu individuālajam paraugam ņemtaviena sauja augu, bet kultivēto ganību zelmenim – 2-3saujas augu. Abos gadījumos augi nogriezti apmēram5 cm virs zemes. Nogrieztie augi apvienoti vienā vidējāparaugā un sagriezti 2-3 cm garos ekseļos. No šīs ekseļumasas ar “aploksnes” metodi paņemts 1.2-1.5 kgsasmalcinātās dabiski mitrās masas paraugs. Tas izžā-vēts līdz gaissausam stāvoklim (parasti ap 250 g) unnodots laboratorijā testēšanai.

Testēšanas metodesSmago metālu koncentrāciju testēšana ievāktajos

paraugos veikta Latvijas Vides aģentūras Laboratorijudepartamentā ar atomu absorbcijas spektrometrijas(AAS) metodi:

– augsnē – Cd, Cu, Cr, Ni, Pb un Zn – LVS ISO 11047;Hg – LVS 346;

– lauksaimniecības kultūraugu pamatprodukcijā –Cd, Cu un Pb – LVS ISO 11047; Hg – LVS 346; As –US EPA 7060 A.

Meteoroloģiskie apstākļiMeteoroloģisko apstākļu raksturošanai izmantoti

veģetācijas perioda galveno mēnešu (maijs–septem-bris) nokrišņu summas un šo mēnešu gaisa vidējās tem-peratūras rādītāji. Raksta apjoma samazināšanas nolūkā2. tabulā ievietoti iepriekš minētā perioda kopējās no-krišņu summas un gaisa temperatūras vidējie rādītājikatrai NV.

Tā kā meteoroloģiskos apstākļus labāk raksturoiepriekš minēto meteoroloģisko elementu attiecība,aprēķināts šo attiecību raksturojošais rādītājs – hidro-termiskais koeficients. To aprēķina sekojoši:

H= ,

kurH – hidrotermiskais koeficients,X – aprēķinu perioda nokrišņu summa, mm,Σ t – gaisa dienakts vidējo temperatūru summa

aprēķinu periodā, oC.

Nokrišņu summa / Total rainfall

Gaisa vidējā temperatūra, oC / Mean air temperature, oC Novērojumu

vietas / Observation

sites

mm

% no normas / % from long-term

average

vidēji / average

novirze no normas / deviation from

long-term average

Hidrotermiskais koeficients /

Hydrothermic coefficient

2001. g. Kalnmuiža Pēterlauki Lagatas

472 429 453

118 126 133

14.9 15.1 15.6

1.0 0.7 1.3

2.08 1.87 1.91


229 247 346

60 72

109

15.9 15.8 16.9

2.1 1.5 2.7

0.94 1.00 1.30


393 320 242

98 94 91

14.8 15.4 16.8

0.8 1.2 1.9

1.75 1.37 1.18


384 386 328

96

128 96

14.0 14.3 14.8

0.2 0.3 0.5

1.79 1.76 1.45

2. tabula / Table 2Veģetācijas periodu (maijs-septembris) meteoroloģisko apstākļu raksturojums

Characteristics of meteorological conditions in vegetation periods (May-September)

10-17

13LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


Atsevišķu NV meteoroloģisko apstākļu raksturo-šanai izmantoti šādu meteoroloģisko staciju (MS) novē-rojumu dati:

Kalnmuiža – MS “Priekuļi”; Lagatas – MS “Rīga”; Pēterlauki – MS “Jelgava” un LLU meteopostenis

“Pēterlauki”.2001. gada veģetācijas periodu var raksturot kā pār-

mitru visās NV – nokrišņu summa par 18-33% pārsnie-dza šī perioda normu, un hidrotermisko koeficientuvērtības bija tuvas 2. Ar nokrišņiem bagāti bija jūnijs,jūlijs un augusts. Arī gaisa temperatūra šajā veģetācijasperiodā par 0.7-1.3 oC pārsniedza normu.

2002. gada veģetācijas periodu var raksturot kā sausu,izņemot NV Lagatas, kur nokrišņi pārsniedza normu par9%. Nokrišņu daudzums pa mēnešiem bija stipri atšķirīgs.Ja jūnijā nolija 103-146 mm nokrišņu, tad augustā topraktiski nebija (0-0.5 mm). Šajā veģetācijas periodā gaisatemperatūra bija ļoti augsta un par 1.5-2.7 oC pārsniedzanormu, bet atsevišķos mēnešos šīs novirzes sasniedzapat 3.5-4.2 oC. Hidrotermiskā koeficienta vērtības šajāveģetācijas periodā bija tuvas 1.

2003. gada veģetācijas periodā NV nokrišņu summabija par 2-9% mazāka par normu. Nokrišņiem ļoti bagātsbija augusts, kad nolija 119-175 mm nokrišņu, kas par63-95% pārsniedza normu. Neparasti karsts bija jūlijamēnesis, kurā gaisa vidējās temperatūras normas tikapārsniegtas par 3.4-4.5 oC. Hidrotermiskā koeficientavērtības šajā veģetācijas periodā NV bija stipri atšķi-rīgas – 1.18-1.75.

2004. gada veģetācijas periodā NV nokrišņu summabija 96-128% no normas, un vislielākais to daudzumsnovērots jūnijā un jūlijā. Veģetācijas perioda vidējāstemperatūras bija par 0.2-0.5 oC augstākas par normu.Kopumā šo veģetācijas periodu var raksturot kā samērāmitru un siltu. Hidrotermiskā koeficienta vērtības šajāperiodā NV bija 1.45-1.79.

Rezultāti un diskusijaSmagie metāli augsnē

Atbilstoši MK 20.08.2002. noteikumos Nr. 365noteiktajiem normatīviem augsnē vienā reizē ar dūņumēslojumu drīkst iestrādāt stipri atšķirīgu smagometālu masu, kas atbilst 1-7 gada emisiju robež-vērtībām [6]. Bez tam arī Latvijas augsnēs ir atšķirīgasmago metālu fona koncentrācija. Abi iepriekšminētie faktori galvenokārt nosaka augsnē smagometālu koncentrāciju absolūtās (mg kg-1) un relatīvās(%) izmaiņas pēc dūņu mēslojuma iestrādes. Tādēļšāda tipa novērojumos un arī ražošanas apstākļospraktiski maz nozīmīgi ir izvērtēt iepriekšminētāssmago metālu koncentrāciju izmaiņas augsnē, t.sk.arī to būtiskumu. No cilvēku veselības un videsaizsardzības viedokļa svarīgi ir ievērot, lai pēc dūņumēslojuma iestrādes augsnē smago metālu kon-centrācija nepārsniegtu normatīvajos aktos no-

teiktās limitējošās koncentrācijas (robežlielumus).Pēc mūsu aprēķiniem, iestrādājot augsnes virsējā

25 cm slānī vienu kg ha-1 smago metālu, to koncentrācijaibūtu jāpaaugstinās par 0.29-0.40 mg kg-1, atkarībā noaugšņu sakārtas blīvuma [3].

Aprēķinātajiem samērā tuvi rezultāti iegūti mūsuiepriekšējos gados (1995.-1999.) veiktajā dūņu izman-tošanas vides monitoringā, kas metodiski bija līdzīgsšajā darbā aplūkotajiem novērojumiem. Iestrādājotnovērošanai pakļauto septiņu smago metālu kopējomasu vidēji 40 kg ha-1, to kopējā koncentrācija augsnēpaaugstinājās vidēji par 12 mg kg-1, salīdzinot ar to vidējokoncentrāciju pirms dūņu iestrādes [3].

Tomēr, kā liecina iepriekš minētajā monitoringā unarī 2001.-2004. gadu novērojumos iegūtie rezultāti,aprēķinātie un novērotie smago metālu koncentrācijuizmaiņu rādītāji pēc dūņu mēslojuma iestrādes vismazākatšķiras, ja iestrādātā metālu masa pārsniedz 15 kg ha-1.Tas izskaidrojams ar smago metālu noteikšanas ciklaatsevišķos etapos iespējamām kļūdām:

– ne vienmēr precīzi var noteikt augsnē iestrādātosmago metālu masu,

– paraugu noņemšanas kļūdas, kas saistītas arnevienmērīgu dūņu mēslojuma izkliedi,

– paraugu testēšanas nenoteiktība.Zviedrijā ilggadējos novērojumos (Igelosa, 1981.-

1997.) konstatēts, ka, ar dūņām iestrādājot augsnē 46un 139 kg ha-1 smago metālu, to kopējā koncentrācijaaugsnē paaugstinājusies attiecīgi par 12 mg kg-1 un27 mg kg-1 [7].

Smago metālu koncentrāciju rādītāji atsevišķu NVaugsnēs pēc dūņu mēslojuma iestrādes apkopoti 3. tabulā.

NV Kalnmuiža augsnē iestrādāta relatīvi nelielasmago metālu masa, kopā 14 kg ha-1. Atsevišķu smagometālu masa, izņemot Pb, nepārsniedz viena gadaemisiju robežvērtības [6]. Kopējā iestrādātajā smagometālu masā vislielākais īpatsvars bija Zn – 57%. Tā kāaugsnē iestrādāta neliela smago metālu masa, to kopējākoncentrācija augsnes virsējā 25 cm slānī pirms un pēcdūņu mēslojuma iestrādes pirmajā gadā praktiski bijavienāda, attiecīgi 54 mg kg-1 un 52 mg kg-1. Kā redzams3. tabulā, četru gadu novērojumu periodā pēc dūņumēslojuma iestrādes pat atsevišķu smago metālu maksi-mālās koncentrācijas bija 2-5 reizes mazākas parlimitējošām.

NV Lagatas augsnē iestrādātā kopējā smago metālumasa bija 47 kg ha-1. Kā jau tas raksturīgs Rīgasnotekūdeņu dūņām, iestrādātajā smago metālu masāvislielākais īpatsvars bija Zn un Cu, attiecīgi 72% un11%. Atsevišķu iestrādāto smago metālu masa atbilst5-8 gadu emisiju robežvērtībām [6]. Tas nozīmē, ka šajāplatībā dūņu mēslojumu atkārtoti drīkst iestrādāt pēcastoņiem gadiem.

Smago metālu kopējā koncentrācija augsnes virsējā25 cm slānī pēc dūņu iestrādes bija 50 mg kg-1 jeb par 19mg kg-1 vairāk nekā pirms mēslojuma iestrādes. Četrugadu novērojumu periodā pēc dūņu mēslojuma iestrā-

10-17

14 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

des atsevišķu smago metālu koncentrāciju maksimālierādītāji bija 1.5-3 reizes mazāki par limitējošiem.

NV Pēterlauki augsnē ar notekūdeņu dūņu-zāģuskaidu kompostu iestrādāts 63 kg ha-1 smago metālu.Tā kā iestrādātajā komposta sausnā bija augsta Crkoncentrācija (1560 mg kg-1), tad tā īpatsvars kopējāmetālu masā arī bija vislielākais – 52%. Jāatzīmē, kaparasti dūņu mēslojuma smago metālu masā vislielākaisir Zn īpatsvars.

Ar kompostu iestrādātā Cd, Cu, Hg, Ni un Zn masaatbilst 1.5-6 gadu emisiju robežvērtībām. Turpretimiestrādātā Cr un Pb masa ievērojami pārsniedz septiņugadu emisijas robežvērtības [6]. Ja vērtējam pēc jaunāsES notekūdeņu dūņu izmantošanas direktīvas projektanormatīviem, iestrādātā Cr masa atbilst 10 gadu emisijasrobežvērtībām, kas tikai nedaudz pārsniedz iepriekšminēto septiņu gadu normatīvu.

Smago metālu kopējā koncentrācija pēc kompostaiestrādes paaugstinājusies par 23 mg kg-1, salīdzinot aršo rādītāju pirms mēslojuma iestrādes. Apmēram pusi(11 mg kg-1) no iepriekš minētās koncentrācijas deva Cr.


Rādītāji / Parametres

Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn

Kalnmuiža Iestrādāts augsnē / Incorporated into the soil, kg ha-1 Koncentrācija pēc mēslojuma iestrādes / Concentration after incorporation of fertilizer, mg kg-1:

0.009

0.62

1.3

0.019

0.14

3.8

7.8

vidējā / mean 0.08 16 4.2 0.03 3.4 8 24 maksimālā / maximum 0.09 21 5.7 0.03 5.5 8 28 limitējošā / limiting 0.50 40 15 0.10 15 20 50 Standartnovirze / Standart deviation (SD), mg kg-1

0.005 5.1 1.9 0.006 1.9 0.1 3.0

Lagatas Iestrādāts augsnē / Incorporated into the soil, kg ha-1 Koncentrācija pēc mēslojuma iestrādes / Concentration after incorporation of fertilizer, mg kg-1:

0.21

4.9

5.3

0.04

1.2

1.9

34

vidējā / mean 0.14 10 4.8 0.04 5.3 4.6 19 maksimālā / maximum 0.17 18 5.5 0.05 10 6.0 26 limitējošā / limiting 0.50 40 15 0.10 15 20 50 Standartnovirze / Standart deviation (SD), mg kg-1

0.04 7.4 0.5 0.008 3.5 1.2 5.9

Pēterlauki Iestrādāts augsnē / Incorporated into the soil, kg ha-1 Koncentrācija pēc mēslojuma iestrādes / Concentration after incorporation of fertilizer, mg kg-1

0.05

33

2.5

0.06

1.9

5.0

21

vidējā / mean 0.13 45 13 0.04 15 10 58 maksimālā / maximum 0.14 59 15 0.05 22 13 65 limitējošā / limiting 0.70 70 50 0.35 50 30 80 Standartnovirze / Standart deviation (SD), mg kg-1

0.03 11 1.3 0.01 5.5 2.7 5.3

3. tabula / Table 3Smagie metāli novērojumu vietu augsnēs

Heavy metals in the soils of observation sites

Četru gadu periodā pēc komposta iestrādes Cr mak-simālā koncentrācija augsnē bija mazāka par limitējošotikai par 18%. Pārējo smago metālu koncentrācijasaugsnē pēc mēslojuma iestrādes bija 1.3-7 reizes ma-zākas par limitējošām.

Četru gadu novērojumu periodā pēc dūņu mēslo-juma iestrādes visu NV augsnēs ir notikusi pakāpeniskaun samērā strauja Cr un Ni koncentrāciju sama-zināšanās. 2004. gadā šo metālu koncentrācijas bijagandrīz 2 reizes mazākas nekā pēc dūņu mēslojumaiestrādes 2001. gadā. Šādu strauju minēto metālu kon-centrāciju samazināšanos augsnē autoriem pagaidāmir grūti izskaidrot. Iespējams, tas saistīts ar meteo-roloģisko apstākļu īpatnībām novērojumu periodā, kāarī šo metālu „dabu”.

Pārējo piecu smago metālu koncentrācijas novē-rojumu periodā ir mainījušās samērā maz.

Smagie metāli kultūraugu pamatprodukcijā Smago metālu uzņemšana augos ir atkarīga gal-venokārt no tādiem augsnes īpašību rādītājiem, kā

10-17

15LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


Rādītāji / Parametres Cd Cu Hg Pb As

Kalnmuiža Kultivēto ganību zāle* / Cultivated pasture grass*

Koncentrācija / Concentration, mg kg-1:

vidējā / mean 0.026 7.3 0.016 0.23 0.13 maksimālā / maximum 0.035 11 0.024 0.24 0.13 maksimāli pieļaujamā / maximum permitted

1.0 – 0.10 40 2.0

Standartnovirze / Standard deviation, mg kg-1

0.008 2.9 0.008 0.04 0

Pēterlauki Labību graudi** /

Cereal grain** Koncentrācija / Concentration, mg kg-1:

vidējā / mean 0.012 2.9 0.015 0.043 0.13 maksimālā / maximum 0.020 4.0 0.023 0.043 0.13 maksimāli pieļaujamā / maximum permitted

0.10 7.0 0.030 0.50 0.20

Standartnovirze / Standard deviation, mg kg-1

0.006 1.1 0.010 0 0

4. tabula / Table 4Smago metālu un arsēna koncentrācijas kultūraugu pamatprodukcijā

Concentration of heavy metals and arsenic in the basic product of cultivated plants

* – pārrēķinātais mitruma saturs –12% / calculated moisture level – 12%** – pārrēķinātais mitruma saturs – 14% / calculated moisture level – 14%

Zn > Cd > Ni > Cu > Pb > Hg > CrSmago metālu uzņemšana kultūraugos ir atkarīga

arī no to sugu īpatnībām. Vērtējot pēc smago metālukoncentrācijas kultūraugu pamatprodukcijā, vismazāksmago metālu uzņem labības, tām seko zirņi, burkāniun pupas, bet visvairāk – salāti, spināti un redīsi. Vairāksmago metālu ir augu saknēs un veģetatīvajos orgānos,bet mazāk reproduktīvajos un uzkrāšanas orgānos.

Visi iepriekš minētie apstākļi nosaka to, ka dūņumēslojuma iestrādes rezultātā, paaugstinot smagometālu un arī biogēno vielu koncentrāciju augsnē, nevienmēr seko proporcionāla smago metālu koncen-trāciju paaugstināšanās augos. Mūsu novērojumurezultāti par smago metālu koncentrācijām kultūraugupamatprodukcijā pēc dūņu mēslojuma iestrādes parādīti4. un 5. tabulā.

Smago metālu un arsēna koncentrāciju rādītājuizvērtēšanai kultivēto ganību zelmenī un daudzgadīgozāļu sienā izmantoti MK 06.04.2004. noteikumos Nr. 237uzrādītie normatīvi [9].

NV Kalnmuiža, kur visus četrus gadus ievāktikultivēto ganību zāles paraugi, smago metālu un arsēnakoncentrācijas tajos, pat paraugos ar maksimālo šo vielukoncentrāciju, bija daudzkārt (4-154 reizes) mazākas parmaksimāli pieļaujamām.

reakcija, organiskās vielas saturs, granulometriskaissastāvs, temperatūras un mitruma apstākļiem, smagometālu koncentrācijas augsnē, kā arī no kultūraugusugas īpatnībām un atsevišķu metālu “dabas”.

Smago metālu uzņemšanu augos kavē neitrāla vaitai tuva augsnes reakcija, augsts organiskās vielas unmāla daļiņu saturs, kā arī labs augsnes nodrošinājumsar biogēnām vielām. Tā, fosfors un kalcijs kavē visuseptiņu šai darbā minēto smago metālu uzņemšanuaugos, bet slāpeklis – galvenokārt svina un cinkauzņemšanu [8]. Tas nozīmē, ka, iestrādājot augsnē dūņumēslojumu, kas parasti ir ar augstu slāpekļa, fosfora unarī kalcija saturu, zināmā mērā tiek samazināta smagometālu uzņemšana augos.

Paaugstināta gaisa temperatūra, kas izsauc augsnespastiprinātu sasilšanu un izžūšanu, veicina smagometālu uzņemšanu augos, jo augsnes šķīdumā palie-linās to jonu koncentrācija. Tāpēc nereti pēc karstāmvasarām var novērot paaugstinātu smago metālu kon-centrāciju kultūraugu ražā.

Smago metālu uzņemšana augos ir atkarīga ne tikaino iepriekš aplūkotajiem apstākļiem, bet arī no katrametāla “dabas”. Tā, piemēram, augos visvieglāk pārietcinks un kadmijs, bet vismazāk – dzīvsudrabs un hroms.Smagos metālus pēc to spējas pāriet augos var sarindotšādā secībā [8]:

10-17

16 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Smago metālu un arsēna koncentrāciju rādītāji labī-bu graudos un rapša sēklās, ko izmanto pārtikas ražo-šanai, izvērtēti, salīdzinot tos ar MK 20.08.1999. no-teikumos Nr. 292 noteiktiem normatīviem [10].

NV Pēterlauki visus gadus audzētas labības. Šolabību graudos smago metālu koncentrācijas, patmaksimālās, kas konstatētas šajā novērojumu periodā,bija 1.3-12 reižu mazākas par maksimāli pieļaujamāmkoncentrācijām, kas noteiktas pārtikas ražošanai izman-tojamiem graudiem. Vistuvāk maksimāli pieļaujamai bijagraudos konstatētā arsēna koncentrācija.

NV Lagatas četru gadu periodā audzētas trīs dažādukultūraugu sugas. 2001. gada miežu graudos un 2002.gada rapša sēklās smago metālu koncentrācijas bija1.5-12 reižu mazākas par maksimāli pieļaujamāmkoncentrācijām, līdzīgi kā labību graudos NV Pēterlauki.

Daudzgadīgajās zālēs to sējas gadā (2003. gads)bija novērota augstāka Cd, Cu un Hg koncentrācijanekā daudzgadīgo zāļu sienā 2004. gadā. Tas, mūsuprāt,izskaidrojams ar to, ka daudzgadīgo zāļu zelmenī sējasgadā praktiski ir tikai veģetatīvie dzinumi (lapas), betnākamajā gadā, izmantojot zālāju siena ieguvei, tajā irliels reproduktīvo dzinumu (stiebri, ziedkopas) īpat-svars.

Līdzīgi kā kultivēto ganību zālē NV Kalnmuiža, arī

NV Lagatas daudzgadīgo zāļu paraugos smago metālunovērotās koncentrācijas bija daudzkārt mazākas parmaksimāli pieļaujamām.

Visu testēto kultūraugu paraugu sausnā As kon-centrācija tika uzrādīta mazāka par metodes detek-tēšanas robežu (MDL<0.3 mg kg-1). Tas apgrūtinaizvērtēt novēroto As koncentrāciju pārtikā izmanto-jamos graudos, jo tiem maksimāli pieļaujamā koncen-trācija ir 0.2 mg kg-1. Tādēļ būtu nepieciešams pārietuz As testēšanas metodēm ar mazāku detektēšanasrobežu.

Secinājumi1. Ar dūņu mēslojumu iestrādājot augsnē 14-63 kg

ha-1 smago metālu (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni Pb, Zn), to kopējākoncentrācija novērojumu vietu augsnes virsējā 25 cmslānī pirmajā gadā pēc iestrādes palielinājusies par0-23 mg kg-1, salīdzinot ar to kopējo koncentrāciju pirmsmēslojuma iestrādes.

2. Dūņu mēslojuma izmantošanas ekoloģiskās dro-šības līmenis attiecībā uz smago metālu koncentrācijāmaugsnē un augos jāvērtē pēc tā, kā tiek ievērotas nor-matīvajos aktos noteiktās prasības, sevišķu vērību pie-vēršot tam, vai novērotās koncentrācijas nepārsniedzlimitējošās.

A. Vucān, et al. Notekūdeņu dūņu un to komposta ietekme uz smago metālu koncentrāciju augsnē un augos

10-17

* – pārrēķinātais mitruma saturs – 14% / calculated moisture level – 14% ** – pārrēķinātais mitruma saturs – 8% / calculated moisture level – 8%*** – pārrēķinātais mitruma saturs – 12 % / calculated moisure level – 12 %

Rādītāji / Parametres Cd Cu Hg Pb As

Miežu graudi* / Barley grain * Koncentrācija / Concentration, mg kg-1: novērotā / observed 0.009 4.6 0.003 0.043 0.13 maksimāli pieļaujamā / maximum permitted

0.10 7.0 0.03 0.50 0.20

Rapša sēklas** / Rape seed** Koncentrācija / Concentration, mg kg-1: novērotā / observed 0.025 2.5 0.004 0.14 0.28 maksimāli pieļaujamā / maximum permitted

0.10 15 0.05 1.0 0.30

Daudzgadīgās zāles sējas gadā*** / Perennial grasses in the sowing year***

Koncentrācija / Concentration, mg kg-1: novērotā / observed 0.08 4.7 0.024 0.18 0.13 maksimāli pieļaujamā / maximum permitted

1.0 – 0.10 40 2.0

Daudzgadīgās zāles sienam*** / Perennial grasses for hay***

Koncentrācija / Concentration, mg kg-1: novērotā / observed 0.018 3.5 0.018 0.18 0.13 maksimāli pieļaujamā / maximum permitted

1.0 – 0.10 40 2.0

5. tabula / Table 5Smago metālu un arsēna koncentrācijas kultūraugu pamatprodukcijā novērojumu vietā Lagatas

Concentration of heavy metals and arsenic in the basic product of cultivated plants inobservation site Lagatas

17LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

3. Pēc dūņu mēslojuma iestrādes atsevišķu smagometālu koncentrāciju maksimālie rādītāji augsnē, kasnovēroti četru gadu periodā, bija 1.5-7 reizes mazākipar limitējošiem. Vistuvāk limitējošām bija Cr koncen-trācija novērojumu vietas Pēterlauki augsnē. Tas no-zīmē, ka Latvijas normatīvajos aktos noteiktās smagometālu gada emsijas robežvērtības dūņu mēslojumaiestrādei ir ar ievērojamu ekoloģiskās drošības rezervi.

4. Labību graudos un rapša sēklās atsevišķu smagometālu maksimālo koncentrāciju rādītāji bija 1.3-12 reizesmazāki par šo metālu maksimāli pieļaujamo koncentrācijurādītājiem pārtikas ražošanai izmantojamiem graudiemun rapša sēklām. As koncentrācijas, kas četru gadulaikā konstatētas labību graudos un rapša sēklās, bijatuvas maksimāli pieļaujamām.

5. Kultivēto ganību zālē un daudzgadīgo zālāju sienāsmago metālu un As koncentrāciju novērotie maksi-mālie rādītāji bija vairākkārt mazāki par šo vielu maksimālipieļaujamiem.

Literatūra1. Valsts statistiskā pārskata par ūdens lietošanu

2003. gadā “Nr. 2 – ūdens” apkopojums. (2004) LatvijasRepublikas Vides ministrijas Latvijas vides aģentūra,37 lpp.: http://www.lva.gov.lv – resurss aprakstīts 2004.gada jūnijā.

2. Vucāns, A., Gemste, I., Bebris, R., Grase, M. (2004)Bīstamo vielu koncentrācija un masa notekūdeņosun to dūņās. Jelgava, 39 lpp.

3. Gemste, I., Vucāns, A. (2002) Notekūdeņu dūņas

un to izmantošana. Jelgava: Latvijas lauksaimniecībasuniversitāte, 172 lpp.

4. Gemste, I., Vucāns, A., Pile, O. (1997) Notekūdeņudūņu ķīmiskais sastāvs un to ietekme uz smago metālusaturu augsnē un augos. Latvijas Lauksaimniecībasuniversitātes raksti, Nr. 11 (288), A – bioloģiskāszinātnes, lopkopība, 25.-32. lpp.

5. Gemste, I., Vucāns, A. (2003) Smago metāluorientējošie zudumi no augsnes ar notekūdeņu dūņāmmēslotajās platībās. Latvijas Universitātes 61.zinātniskā konference. Ģeogrāfija, ģeoloģija, videszinātne. Referāta tēzes. Rīga. 216.-218. lpp.

6. Noteikumi par notekūdeņu dūņu un to kompostaizmantošanu, monitoringu un kontroli. (2002) LR MK2002. gada 20. augusta noteikumi Nr. 365. LatvijasVēstnesis, Nr. 119, 23.08.2002., 2.-4. lpp.

7. Andersson, Per-Göran, Nilsson, Peter (1999) Slam-spridning pa akermark. VA – Forsk Rapport, 22, p. 47.

8. Disposal and Recycling Routes for SewageSludge. (2002) Part 3 – Scientific and technical sub-component report October 23, 2001. European Com-mission DG Environment-B/2-Luxembourg, p. 221.

9. Noteikumi par dzīvnieku barībā un barības sastāv-daļās aizliegtajām vielām un barības nekaitīgumaprasībām. (2004) LR MK 2004. gada 6. aprīļa notei-kumi Nr. 237. Latvijas Vēstnesis, Nr. 56, 08.04.2004.,16.-18. lpp.

10.Noteikumi par pārtikas piesārņojumu. (1999) LRMK 1999. gada 20. augusta noteikumi Nr. 292. LatvijasVēstnesis, Nr. 268/269, 24.08.1999., 3.-5. lpp.

10-17


18 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Augsnes pamatapstrādes minimalizācija augsekāI Augsekas produktivitāte

Minimalization of Primary Soil Tillage in Crop RotationI Productivity of Crop Rotation

Rūta Kroģere, Juris Liepiņš, Maija Ausmane, Indulis MelngalvisLLU Laukkopības katedra, e-pasts: [email protected]

Department of Soil Management, LLU, e-mail: [email protected]

Abstract. Significance of soil tillage in intensive farming with great doses of mineral fertilizers and effectivepesticides is decreasing. Soil tillage, especially ploughing, is expensive, labor-consuming and demands largeamounts of non-renewable energy resources. Therefore ways are searched for minimalization of tillage. In Latvia,one of most suitable ways may be abandonment of normal (deep) ploughing and its replacement with shallowploughing in succession of 1-3 years. A long-term (1982-2002) field experiment was conducted on sandy clayloam soil. A six-field crop rotation with perennial grasses (red clover + timothy) and four cereals was used. Threesystems of primary soil tillage were compared. Conclusion is made that in fertile soil without high infestation ofperennial weeds, ploughing at 0.22-0.24 m once in rotation does not significantly decrease productivity of croprotation. More suitable is the system, where deep ploughing takes place after perennial grasses for winter wheat,but for subsequent oats, barley, and barley with undersown grasses primary tillage consists of ploughing at 0.10-0.12 m. Third treatment, where deep ploughing is done before barley with undersown grasses, gives slightlyworse results.Key words: depth of ploughing, sandy clay loam, cereals, perennial grasses.

R. Kroģere et al. Augsnes pamatapstrādes minimalizācija. I Augsekas produktivitāte

IevadsAugsnes apstrādei kopš seniem laikiem bijusi liela

nozīme agrofizisko īpašību, līdz ar to augsnes ūdensun gaisa režīmu regulēšanā. Augsnes apstrāde ietekmēarī augu barošanos (augu atlieku sadalīšanos, trūdaveidošanos un noārdīšanos u.c.) un sējumu fitosanitārostāvokli, sevišķi nezāļainību: gadu simteņiem augsnesapstrāde ir bijusi galvenais nezāļu ierobežošanaspaņēmiens. Taču zemkopības attīstības gaitā, palie-linoties minerālmēslu lietošanai, kā arī praksē ieviešotiesaizvien efektīvākiem ķīmiskās augu aizsardzībaslīdzekļiem (īpaši herbicīdiem), augsnes apstrādes nozīmesamazinās.

Līdz ar tehnikas jaudas un masas palielināšanosarvien vairāk izpaužas intensīvas, t.i., dziļas un daudz-kārtējas augsnes apstrādes negatīvās sekas: erozijaspastiprināšanās, trūda satura mazināšanās, struktūrassaputekļošanās, zemaramkārtas slāņu noblīvēšanās u.c.Bet galvenais cēlonis, kas liek meklēt jaunus ceļus, irliels darba un līdzekļu, t.sk. neatgriezenisko energo-resursu, patēriņš augsnes apstrādei, galvenokārt ar-šanai.

Noteicošais augsnes apstrādes attīstības virziensir tās minimalizācija, pirmām kārtām atsakoties noaršanas. Mēģinājumi aizstāt aršanu ar citiem paņē-mieniem bija jau 20. gs. pašā sākumā Krievijā (Ovsin-skis), Francijā (Jean, 1913), plašu ievērību guva Folkneramācība ASV, aršanas pretinieki bija Vācijā un citur.Gadsimta otrajā pusē augsnes apstrādes minimalizācijabija populārs pētniecības temats visā pasaulē, tā strauji

ieviesās praksē Kanādā, Kazahstānā, Ukrainā, ASV uncitās vēja erozijas apdraudētās vietās. Anglijā izplatī-jās aršanas aizstāšana ar frēzēšanu, pateicoties her-bicīda parakvata sintezēšanai. Aktīvi dažādus augsnesapstrādes veidus bez aršanas pētījuši daudzi zinātniekiKrievijā (Ревут, 1970; Доспехов, Пупонин, 1975),Baltkrievijā (Белов, 1979; Александрович, 1984;Симченков, 1997; Вострухин, 1990), Lietuvā(Тынджюлис, Arlauskas, 1987), Igaunijā (Lauringson,Vipper, 2000) u.c. Daudz un ilggadēji izmēģinājumi veiktiRietumeiropā un Skandināvijas valstīs (Cannel, 1985;Häkansson, 1994).

Galvenās atziņas līdzšinējos pētījumos ir šādas.Augsnes apstrādes minimalizācijas mērķis nav palielinātražas, bet gan saglabāt augsnes auglību un ietaupītlīdzekļus. Vairāki autori atzīst, ka ekonomiski attaisnojaspat ražu pazemināšanās par 3-5% (Аллен, 1985; Алек-сандрович, 1984; Пупонин, 1989; Patterson, 1980).Viens no ērtākajiem paņēmieniem ir aršanas dziļumasamazināšana. Atteikties no ikgadējas aršanas paras-tajā, t.i., aramkārtas dziļumā var labi iekultivētās, ardaudzgadīgajām nezālēm nepiesārņotās augsnēs arnoregulētu ūdens režīmu. Vieglas augsnes vairāk pie-mērotas seklai apstrādei nekā smagas.

Tomēr smagās augsnēs minimalizācijas ekonomiskāefektivitāte ir lielāka nekā vieglās. Smagā smilšmālāenerģijas patēriņš seklai aršanai bijis 2.1 reizi mazāksnekā dziļai (normālai), bet vieglā smilšmālā – tikai 1.6reizes (Pattersson, 1980).

Vislabāk seklu augsnes apstrādi panes ziemāji,

18-25

19LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


sliktāk vasaras labības, īpaši mieži, mazāk piemērota tāir rušināmaugiem. Ilgstoša (>10 g.) atteikšanās noaršanas noved pie daudzgadīgo nezāļu savairošanās,aramkārtas virsējā un apakšējā slāņa diferencēšanāspēc trūda un barības elementu satura (virsējais slānisauglīgāks) un ražu samazināšanās (Cannel, 1985;Ekenberg, 1997; Lauringson et al., 2000; Stancevičiuset al., 2000; Романюк, Симченков, 1997).

Par perspektīvu tiek atzīta periodiska dziļas aršanasaizstāšana ar lobīšanu, irdināšanu bez apvēršanas,kultivēšanu vai seklu aršanu. Periodiskums cieši saistāsar augseku, jo ir svarīga dziļās apstrādes vieta – kādiemkultūraugiem, pēc kādiem priekšaugiem. Augsnespamatapstrādes sistēma augsekā pētīta Krievijā (Пупо-нин, Кирюшин, 1989; Лыков, 1988), Baltkrievijā(Вострухин, 1990), Igaunijā (Lauringson et al., 2000),Lietuvā (Майкштениене, 2000). Diemžēl vairumāgadījumu pētītās augsekas ir bez daudzgadīgajām zālēmvai arī ar zālēm un rušināmaugiem, ziemājus izvietojotpēc vīķauzām, lupīnas, kas Latvijas apstākļiem navraksturīgi.

Latvijā aršanas dziļumi skaidroti daudz un jau sen(Апсит, 1946), taču šo izmēģinājumu apstākļi stipriatšķiras no mūsdienu prakses. 20. gs. septiņdesmitajosgados pētījumi augsnes apstrādes minimalizācijā Latvijāveikti kombinēto augsnes apstrādes darbarīku lietošanā(Klovans, Pogodins, 1979; Риекстиньш, 1970). Aug-snes apstrādes un sējas apvienošanu, sēklu iestrādājotaiz kultivatora zara vai frēzes, 1973.g. sāk pētīt LLAAugkopības un Zemkopības katedras (Юршевскис,Крогере, 1978), aktīvi iesaistoties Lauksaimniecībasmehanizācijas institūtam (A. Vilde). Ziemas kviešu sējadaudzgadīgo zāļu velēnā pēc herbicīdu lietošanas arfrēzi – sējmašīnu pirmoreiz Latvijā un visā bijušajā PSRSpētīta šo pašu autoru izmēģinājumos 1975.-1978. g.Diemžēl toreiz šis paņēmiens nedeva cerētos rezultātuskontaktherbicīda dipiridilfosfāta nepietiekamas efekti-vitātes dēļ (Юршевскис, Крогере, 1979).

Aršanas dziļuma krasa samazināšana (uz pusi) trīsgadus no vietas, aršanu pilnā dziļumā, veicot tikaivienreiz sešos gados labību augsekā ar daudzgadīgajāmzālēm, ne Latvijā, ne kaimiņvalstīs nav pētīta, šimjautājumam arī veltīts mūsu izmēģinājums.

Pētījumu apstākļi un metodesVieta un laiks. Stacionārs lauka izmēģinājums

iekārtots 1982. g. LLU Laukkopības (toreiz Zemkopības)katedrā R. Kroģeres vadībā. Kopš 1994. g. izmēģinājumuvada J. Liepiņš sadarbībā ar M. Ausmani un I. Meln-galvi. Izmēģinājumu laukā “Pēterlauki” ir lesivētabrūnaugsne, smags putekļu smilšmāls (daļiņas <0.01mm, 45%) uz slokšņu māla. Agroķīmiskie rādītāji pirmsizmēģinājuma ierīkošanas bija šādi: pHKCl – 7.0-7.4, P2O5un K2O (pēc Engera-Rīma) attiecīgi 130-150 un 120-145 mg kg-1, organiskās vielas saturs 16.0-18.0 g kg-1

(pēc Tjurina). 2003. gadā P2O5 un K2O saturs bija 97-100 un 104-111 mg kg-1, organiskās vielas saturs 19.1-

19.8 g kg-1, pH vērtība nav mainījusies. Lauks līdzens,drenēts. daudzgadīgo nezāļu maz, galvenās sugas irtīruma usne (Cirsium arvense), tīruma mīkstpiene(Sonchus arvensis), ārstniecības pienene (Taraxacumofficinale), pēdējos gados arī ložņu vārpata (Elytrigiarepens).

Izmēģinājumu shēma un metodika. Izmēģinājumālaikā un telpā izvērsta specializēta labību augseka ardivgadīgu āboliņa + timotiņa (turpmāk daudzgadīgāszāles) izmantošanu:

1) daudzgadīgās zāles 1. g.;2) daudzgadīgās zāles 2. g.;3) ziemas kvieši;4) auzas;5) mieži;6) mieži ar daudzgadīgo zāļu pasēju.Šāda augseka piemērota platībām, kurās dažādu

iemeslu dēļ neaudzē rušināmaugus. Auzas izvietotasstarp kviešiem un miežiem kā sanitārā kultūra atbilstošitā laika rekomendācijām. Augseka apgūta pakāpeniski,sākot ar daudzgadīgajām zālēm, un 2003. gadā daļā laukuauga 4. rotācijas ziemas kvieši, auzas un mieži, pārējosnobeigtas pilnas trīs rotācijas.

Salīdzinātas trīs augsnes pamatapstrādes sistēmasaugsekā (varianti).

1. Ikgadēja aršana 0.22-0.24 m dziļi (kontrole)(AAAA).

2. Aršana 0.22-0.24 m dziļi vienu reizi rotācijā (6 ga-dos) pēc daudzgadīgajām zālēm, pārējos laukos aizstātaar 0.10-0.12 m dziļu lobīšanu, lietojot lemešu lobītājuvai arklu (ALLL).

3. Tāpat kā 2. variantā, aršana 0.22-0.24 m dziļi vienureizi rotācijā, bet tā veikta pirms daudzgadīgo zāļu sējas(miežiem ar zāļu pasēju) (LLLA).

Aramkārtas slāņu izvietojums dažādos variantosparādīts 1. attēlā.

Tādējādi kontroles variantā sešos gados veiktasčetras aršanas, daudzgadīgo zāļu un labību pēcpļaujasatliekas tiek gan iestrādātas dziļumā, gan atkal uzvērstasvirspusē. Otrajā variantā daudzgadīgo zāļu pēcpļaujasatliekas (velēna) tiek ieartas un paliek aramkārtas apak-šējā slānī sešus gadus. Trešajā variantā aina ir pretēja:daudzgadīgo zāļu atliekas paliek virsējā slānī, sajaucasar rugājiem un salmiem un pakļautas galvenokārtaerobajiem noārdīšanās procesiem. Darba hipotēzēietverta iespēja, ka rugāju un salmu liela koncentrācijavirsējā slānī var būt nelabvēlīga miežu augšanai, kā arīsešus gadus neirdināta aramkārtas apakšējā daļa varētusablīvēties līdz kritiskām robežām un tajā varētu sama-zināties kālija un fosfora saturs.

Izmēģinājums iekārtots sešos atkārtojumos, variantisakārtoti 2 rindās. Augsekas lauku lielums 0.5 ha,lauciņu izmēri 18 x 6 m, uzskaites platība 39.6 m2.

Izmēģinājumā lietotā agrotehnika. Labību audzē-šanas tehnoloģija laika gaitā ir pilnveidota – pakāpeniskimainītas šķirnes, herbicīdi, kodnes, minerālmēslu veidi

18-25

20 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


utt., bet visumā lietota zonai rekomendētā agrotehnika.Pēc labību novākšanas rugaine obligāti lobīta arrotējošo nažu ecēšu 0.06-0.08 m dziļumā 1-2 kārtās,gados ar agru labību novākšanu tā atkārtota, lai nepie-ļautu daudzgadīgo nezāļu sazelšanu. Aršana un lobī-šana saskaņā ar shēmu vasarājiem veikta septembraotrajā pusē – oktobra sākumā. Pavasarī lauciņi šļūktiun ecēti vai sekli kultivēti un iespējami agri apsēti arsējmašīnu “Juko”. Ziemājiem augsne apstrādāta augus-ta otrajā pusē pēc atāla novākšanas, izņemot ļoti sausosgadus, kad atāls iestrādāts augsnē. Velēna sasmalcinātaar rotējošo nažu ecēšu un saskaņā ar shēmu arta vailobīta augusta beigās. Mēslojums lietots minerālmēsluveidā 4-5 t ha-1 graudu ražai (N90 P80 K80), tie izsēti pirmskultivācijas vai reizē ar sēju. Ziemas kviešiem slāpekļapapildmēslojums dots divos paņēmienos saskaņā araugsnes vai augu diagnostikas rezultātiem. Nozīmīgaizmaiņa uzsākta ar 1987. gadu, kad sākts lietot salmumēslojumu – 5 t ha-1 ziemas kviešu salmu (sasmalcināti+ N10), ar 1990. gadu visa salmu masa atstāta uz laukaarī pēc auzām un miežiem. Jau no izmēģinājuma sākumalabību sējumos lietoti herbicīdi īsmūža divdīgļlapjunezāļu apkarošanai (simazīns, 2.4 – DA, 2M-4H,bazagrāns, lontrels, MCPA, granstars u.c.). Sākot ar1997. gadu, pēc daudzgadīgo zāļu novākšanas unnezāļu ataugšanas lietoti raundaps vai citi glifosātapreparāti, jo to lietošana praksē jau bija vispāratzīta.

Raža novākta ar kombainu “Sampo” pilngatavības sā-kumā, dati apstrādāti pēc dispersiju analīzes metodes kat-ram gadam pa rotācijām un visam novērojumu periodamkopumā, variantu ietekmi vērtējot pēc Fišera kritērija.

Agrometeoroloģiskie apstākļi. Vairums izmēģinā-juma gadu bijuši bez krasām novirzēm no ilggadīgiemvidējiem rādītājiem. Tomēr vairāki gadi raksturojas arpalielinātu nokrišņu daudzumu pavasarī (1989., 1996.,1997.) vai / un vasarā (1993., 1998.). Anomāli sausi unkarsti veģetācijas periodi bijuši 1996., 2000. gadā, betīpaši 2002. gadā, kad Jelgavas apkaimē bezlietus peri-ods ar paaugstinātu temperatūru ilga no 18. jūlija līdz14. septembrim (tas ir garākais 80 gados). Maz nokrišņubijis arī 1994. g. vasarā, bet ļoti silts un slapjš jūnijsnovērots 2001. g. ar biežiem pērkona lietiem. Par hidro-termisko apstākļu lielo daudzveidību liecina vasarājusējas laiks izmēģinājumā: tas svārstās no 29. marta 1990.g. līdz pat 5. maijam 1996. g. (to nosaka augsnes apžū-šana). Meteoroloģiskie apstākļi izsaukuši ievērojamasražu svārstības pa gadiem, sevišķi auzām un daudz-gadīgām zālēm.

Rezultāti un diskusijaIzmaiņas, ko kultūraugu ražībā izsauc augsnes pa-

matapstrādes dziļuma samazināšana, parādās ne uzreiz,bet ilgākā laikā.

Ziemas kviešu raža izmēģinājumā svārstījusies no7.27 t ha-1 1991. g. līdz 4.23 t ha-1 1986. g., ražu variācijaskoeficients laikā no 1986. g. līdz 2002. gadam 16.3%.Vidējā ziemas kviešu raža kontroles variantā augsekas3. rotācijā (1995.-2000.) tikai par 9.1% pārsniedz ražu1983.-1988. g., lai gan šai laikā audzēšanas tehnoloģijair pastāvīgi pilnveidota (jaunas šķirnes, efektīvākiherbicīdi utt.).

Ziemas kviešu ražas pa augsnes apstrādes va-

A – aršana 0.22–0.24 m/ploughing at the depth of 0.22–0.24 mL – lobīšana 0.10–0.12 m/ploughing at the depth of 0.10–0.12 m

1. att. Aramkārtas slāņu izvietojums variantos.Fig. 1. Layers of arable horizon in treatments

18-25

Augseka / Crop rotation daudzgad. zāles / perennial grasses

Varianti / Treatments

mieži ar zāļu

pasēju / barley + grasses

1. gads / 1st year

2. gads / 2nd year

ziemas kvieši / winter wheat

auzas / oat

mieži / barley

mieži ar zāļu

pasēju / barley + grasses

1. AAAA

2.

ALLL

3. LLLA

– aramkārtas virsējais slānis zem daudzgadīgām zālēm / top layer under perennial grasses

21LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

riantiem būtiski nav atšķīrušās nevienā no izmēģi-nājuma gadiem. Arī visā pirmajā rotācijā (te ir tikai divivarianti – arta un lobīta augsne) ražas ir praktiskivienādas (1. tabula). Otrajā rotācijā parādās būtiskaražas samazināšanās trešajā variantā, kur aršana pilnāaramkārtas dziļumā veikta pirms daudzgadīgo zāļusējas. Arī vidēji visā novērojumu periodā, sākot arotro rotāciju, kad parādās iepriekšējo gadu ietekmearī otrajā variantā un ieskaitot arī ceturtās rotācijasdivus gadus (2001., 2002.), trešais variants ir visslik-tākais: raža, salīdzinot ar kontroli, samazinās par 0.24 tha-1 (RS05 = 0.11) jeb 4.3%. To, ka trešajā rotācijā nepa-rādās būtiska ražas samazināšanās šajā variantā, varizskaidrot ar raundapa lietošanu pēc daudzgadīgo zāļunovākšanas. Vidēji 14 gados parādās būtiska ražassamazināšanās arī otrajā variantā, taču tā ir neliela –0.12 t ha-1 (2.1%) un tai vairāk ir teorētiska nekā prak-tiska nozīme. Tas pats attiecas uz starpību starp otroun trešo variantu.

Parasti tiek uzskatīts, ka lauka izmēģinājumos nevarpierādīt starpības, kas mazākas par 4-5%. Tā tas ir arīmūsu izmēģinājumā, ja runājam par atsevišķiem gadiem,trīsgadīgiem periodiem vai pat rotācijām (6 gadi). Tačutendences visos gados bijušas vienādas, seši atkārto-jumi telpā nodrošina augstu datu ticamību un 14 gadu

periods, uzskatot gadus par atkārtojumiem laikā, ļaujpierādīt arī ražas samazināšanos trešajā variantā,salīdzinot ar otro (2.26%). Ziemas kvieši reaģē ne tikdaudz uz augsnes apstrādi pirms to sējas, cik uz visupiecu iepriekšējo gadu ietekmi.

Neskatoties uz to, ka vairumā publikāciju ziemaskvieši atzīti par kultūraugu, kas labi panes seklu apstrādiun pat tiešo sēju, mūsu izmēģinājuma dati rāda, ka jābūtpiesardzīgiem: ziemas kvieši, sevišķi intensīvās šķirnes,ir prasīgi pret augšanas apstākļiem. Tomēr seklākaaugsnes apstrāde ļauj īsākā laikā sagatavot augsni sējai,līdz ar to iespējams palielināt ziemāju platības. Nav arīnepieciešama augsnes blīvēšana, ja starplaiks starplobīšanu un sēju ir neliels. Gados ar sausu vasaru, kadlīdz aršanas laikam (augusta vidū) ir paspējis samit-rināties tikai aramkārtas virsējais slānis, sekla apstrādenodrošina smalkdrupatainu augsni, kamēr aršanas laikāsausā apakškārta lūzt lieliem gabaliem.

Augsnes apstrādes ietekme uz ziemas kviešu ražuir atkarīga no priekšauga – daudzgadīgo zāļu ražas: pēctrim gadiem ar augstāko zaļmasas ražu (1993., 1990.,1992.), kad novāktas attiecīgi 41.2, 30.7, 26.5 t ha-1

āboliņa + timotiņa, ziemas kviešu ražas samazināšanāsotrajā un trešajā variantā bijusi 0.3 un 4.6%. Turpretīpēc daudzgadīgajām zālēm nelabvēlīgajiem 2000., 1994.


Augsekas rotācijas un gadi / Rotation cycles and years

Vidēji / Mean of

1989–2002

Varianti / Treatments 1./1st

1983–1988 2./2nd

1989–1994 3./3rd

1995–2000 t ha-1 %

1. 4.93 5.88 5.38 5.55 100.0 2. – 5.84 5.17 5.43*) 97.9 3. 4.90 5.62*) 5.14 5.31*) 95.7

F fakt. 0.23 6.59 3.50 9.27 F05 4.10 4.10 4.10 3.37

1. tabula / Table 1Ziemas kviešu raža, t ha-1

Yield of winter wheat, t ha-1

*) – starpība ar kontroli ir būtiska / the difference is significant compared to the control

Augsekas rotācijas un gadi / Rotation cycles and years Varianti /

Treatments 1./1st 1984–1989

2./2nd 1990–1995

3./3rd 1996–2001

Vidēji / Mean of

1984–2002 %

1. 4.88 4.52 3.57 4.20 100.0 2. 4.92 4.45 3.47 4.16 99.0 3. 4.86 4.12 3.47 4.04*) 96.2

F fakt. 0.59 3.17 1.45 3.47 F05 4.10 4.10 4.10 3.32

2. tabula / Table 2Auzu raža, t ha-1

Yield of oats, t ha-1


18-25

22 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

un 1988. gadiem, kad zaļmasas raža bijusi tikai 8.8, 8.9un15.0 t ha-1, sekojošo ziemas kviešu ražas otrajā untrešajā variantā samazinājušās par 5.3 un 7.8%, salī-dzinot ar kontroli.

Auzu raža izmēģinājumā svārstījusies vēl plašākāsrobežās nekā ziemas kviešiem: no 2.00 t ha-1 2002. g. un2.73 t ha-1 2001. g. līdz 7.76 t ha-1 1995. gadā (s % = 34.1).Uz augsnes apstrādes variantiem auzas reaģējušasmazāk kā kvieši – nevienā rotācijā nav konstatēta bū-tiska variantu ietekme (2. tabula). Tomēr tendence ražaisamazināties trešajā variantā vērojama visās trīs rotā-cijās. Vidēji 18 gados šajā variantā raža ir samazinājusiespar 0.16 t ha-1 jeb par 3.8 % (starpība būtiska, RS 05 =0.14). Otrajā variantā raža ir kontroles līmenī.

Mieži dažādos agroekoloģiskos apstākļos devušistabilākas ražas nekā auzas, bet šai ziņā atpaliek noziemas kviešiem. Variācijas koeficients visam novēro-jumu periodam miežiem ir 25.8%, bet galējās ražasvērtības 6.10 un 2.73 t ha-1. Mieži reaģējuši uz augsnesapstrādi ļoti līdzīgi auzām (3. tabula). Tāpat kā auzas,arī mieži neuzrāda būtisku variantu ietekmi nevienārotācijā. Un tieši tāpat vidēji visā periodā trešajā variantāparādās būtiska ražas samazināšanās par 3.5%. Tātadlaukā, kas nav arts jau piecus gadus un kur augsnesvirsējā 0.10-0.12 m slānī uzkrājušās daudzgadīgo zāļu,ziemas kviešu un auzu pēcpļaujas atliekas plus salmi,bet apakšējais slānis nav irdināts, apstākļi miežu aug-

šanai ir sliktāki kā pie ikgadīgas aršanas. Otrajā variantā,kur aršana veikta pēc daudzgadīgajām zālēm, bet pēcziemas kviešiem un auzām rugaine lobīta, vērojamaneliela tendence ražai samazināties (98.1 % pret kon-troli).

Miežiem ar daudzgadīgo zāļu pasēju ilgākais laiksbez aršanas – 3 gadi – ir otrajā variantā, turpretim trešajāaršana veikta tieši pirms miežiem ar zāļu pasēju. Līdz arto abi minimalizācijas varianti izlīdzinās un neviena nostarpībām matemātiski nepierādās (4. tabula).

Vairāku autoru publikācijās norādīts, ka vasaraslabības, īpaši mieži, samērā slikti panes augsnesapstrādes minimalizāciju (Пупонин, Кирюшин, 1989;Вострухин, 1990; Симченков, 1997). Taču Lietuvā unSkandināvijas valstīs iegūtie rezultāti ir līdzīgi mūsudatiem (Майкштениене, 2000; Stancevičius et al., 2000;Cannel, 1985). Jāatzīmē, ka miežu raža augsekas sestajālaukā ir jūtami zemāka nekā piektajā laukā: kontrolesvariantā attiecīgi 4.30 un 3.93 t ha-1. Te parādās trīsiepriekšējo gadu atkārtotas labības negatīvā ietekme,beidzas daudzgadīgo zāļu pozitīvais efekts, sava nozīmevar būt arī pasētajām zālēm.

Daudzgadīgās zāles ir ļoti jūtīgas pret agrometeo-roloģiskajiem apstākļiem, it īpaši otrajā izmantošanasgadā: maksimālā raža 41.2 t ha-1 zaļmasas iegūta 1993.gadā, bet 2000. un 1994. g. tikai 8.8 un 8.9 t ha-1. Variācijaskoeficients vid. 1986.-2002. g. sasniedz ļoti lielu skait-




1985–1990 2./2nd

1991–1996 3./3rd

1997–2002

Vidēji / Mean of

1985–2002

%

1. 5.15 3.98 3.76 4.30 100.0 2. 5.02 4.02 3.61 4.22 98.1 3. 4.90 3.98 3.57 4.15*) 96.5

F fakt. 1.82 0.37 3.65 4.74 F05 4.10 4.10 4.10 3.28

3. tabula / Table 3Miežu raža, t ha-1

Yield of spring barley, t ha-1


Augsekas rotācijas un gadi / Rotation cycles and years Varianti /


2./2nd 1992–1997

3./3rd 1998–2002

Vidēji / Mean of

1986–2002 %

1. 4.15 4.36 3.15 3.93 100.0 2. 4.10 4.22 3.08 3.84 97.7 3. 4.15 4.22 3.00 3.84 97.7

F fakt. 0.53 1.58 0.87 2.28 F05 4.10 4.10 4.46 3.29

4. tabula / Table 4Miežu ar zāļu pasēju raža, t ha-1

Yield of barley with undersown grasses, t ha-1

18-25

23LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

li – 47.8%. Galvenais zemo ražu cēlonis ir sausumsmaijā – jūnija pirmajā pusē (raža novākta parasti jūnijavidū). Bieži ražu pazeminājuši nelabvēlīgi laika apstākļivai slimības rudenī – ziemā – agrā pavasarī. Dažreizzema ir bijusi arī pirmā izmantošanas gada zāļu raža, piem.,1993. g. (14.5 t ha-1), 2000. g. (11.7 t ha-1), 2003. g.(11.9 t ha-1). Tas izskaidrojams galvenokārt ar sliktiem

zāļu sadīgšanas apstākļiem – ilgstošiem bezlietus perio-diem pēc sējas vai arī izveidojušos augsnes garozu.

Uz augsnes apstrādi daudzgadīgās zāles pirmajāsdivās rotācijās praktiski nav reaģējušas: Fišera kritērijavērtības ir ļoti zemas – no 1.21 līdz 2.60 pie F05 = 4.10 (5.un 6. tabula). Izņēmums ir pirmā izmantošanas gadazāļu raža trešajā rotācijā, kur parādās būtiska sama-



1987–1992 2./2nd

1993–1998 3./3rd

1999–2002

Vidēji / Mean of

1987–2002

%

1. 30.4 24.0 23.0 25.8 100.0 2. 32.6 25.3 22.4 26.8 103.9 3. 33.0 23.4 19.6*) 25.3 98.1

F fakt. 2.60 1.21 6.15 2.49 F05 4.10 4.10 5.14 3.32

5. tabula / Table 5Daudzgadīgo zāļu 1. izmantošanas gada raža, t ha-1

Yield of 1st year perennial grasses, t ha-1


Augseka, gadi / Crop rotation, years Vidēji augsekā / Mean of crop rotation

Varianti / Treatments

ziemas kvieši / winter wheat,

1983–2002

auzas / oats,

1984–2002

mieži / barley,

1985–2002

mieži ar zāļu pasēju /

barley + grasses,

1986–2002

daudzgad. zāles 1.+2.g. /

perennial grasses,

1987–2002

GJ ha-1 %

1. 69.0 46.1 52.1 47.6 54.0 53.8 100.0 2. 67.8*) 45.6 51.1 46.5 52.2 52.6 97.8 3. 6.6.7 44.3 48.6 46.5 53.0 51.8 96.3

7. tabula / Table 7Augsekas produktivitāte (maiņas enerģija), GJ ha-1

Productivity of crop rotation (metabolisable energy), GJ ha-1

*) – 1989–2002


Varianti /


2./2nd 1994–1999

3./3rd 2000–2002

Vidēji / Mean of

1988–2002

%

1. 25.3 15.5 11.8 17.5 100.0 2. 26.2 15.2 10.0 17.1 97.7 3. 24.4 14.8 11.6 16.9 96.6

F fakt. 1.41 1.46 0.63 1.17 F05 4.10 4.10 19.0 3.37

6. tabula / Table 6Daudzgadīgo zāļu 2. izmantošanas gada raža, t ha-1

Yield of 2nd year perennial grasses, t ha-1


18-25

24 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

zināšanās trešajā variantā. Tendenci uz samazināšanosšajā variantā parāda arī vidējie ražas dati (98.1 un 96.6%attiecīgi pirmajā un otrajā izmantošanas gadā). Neska-toties uz to, ka otrajā variantā daudzgadīgās zāles sētastrīs gadus neartā augsnē, to raža ir kontroles līmenī.

Kopumā augsekas ražas enerģētiskā vērtība otrajāvariantā ir 97.8% pret kontroli (7. tabula). Nedaudzsliktāks ir trešais variants, kur samazināšanās ir 3.7%.

2003. gadā piecos laukos uzskaitīta variantu pēc-ietekme, audzējot augsekas shēmā paredzētās kultūras,bet 2002. g. rudenī veicot vienlaidus aršanu 0.22-0.24 mdziļumā. Rezultāti apstiprina iepriekšējos secinājumus:neviena starpība nav būtiska, bet ir tendence ziemaskviešu ražai samazināties kā otrajā, tā trešajā variantā(8. tabula) Vidēji visos laukos ražas visos variantos irpraktiski vienādas (100-101%).

Ražu sakarības ar augsnes agroķīmiskajām unagrofizikālajām īpašībām, kā arī ar sējumu nezāļainībuanalizētas citos rakstos. Tā kā par degvielu, smērvielu,tehnikas lietošanu un darbaspēka izmaksām, samazinotaršanas dziļumu, ir pietiekami daudz datu literatūrā,mūsu izmēģinājumā šie rādītāji nav pētīti. Pats dārgākaisaugsnes apstrādes paņēmiens, izņemot dziļirdināšanu,ir aršana pilnā aramkārtas dziļumā (0.22-0.25 m).Vien-kāršs aprēķins rāda, ka sešlauku augsekā ar daudz-gadīgajām zālēm arot četras reizes, izdevumi ir vairāknekā divreiz lielāki, nekā arot tikai vienu reizi. Lobīšanaar arklu vai lemešu lobītāju un sekla (0.10-0.12 m) aršanaprasa aptuveni 50% no tradicionālās aršanas izmaksām.Tā kā otrajā un trešajā variantā augsnes pamat-apstrādes izmaksas ir vienādas, bet ražas trešajā va-riantā mazākas, par labāko aršanas vietu atzīstamsdaudzgadīgo zāļu lauks, gatavojot to ziemāju sējai.

Vēlreiz jāuzsver, ka šie dati iegūti labi iekultivētā, ardaudzgadīgajām nezālēm maz piesārņotā augsnē arnoregulētu ūdens režīmu. Lai sekmīgi aizstātu aršanuar lobīšanu, jānodrošina atbilstoša mēslošana un visudarbu savlaicīga veikšana. Nezāļu apkarošanai labībusējumos jālieto herbicīdi. Gadījumos, kad āboliņš otrajāizmantošanas gadā slikti saglabājies, pēc tā novākšanasjālieto glifosāta preparāti. Jāveic rugaiņu sekla lobīšananekavējoši pēc ražas novākšanas.

Mūsu ieteiktā metode ir vienkārša, neprasa speciā-las tehnikas iegādi un atkarībā no apstākļiem (augsnesmitrums, nezāļainība, ražas novākšanas termiņi utt.) tovar viegli izmainīt: vajadzības gadījumā aršanas dziļumuvai palielināt jebkurā laukā.

Secinājumi1. 0.22-0.24 m dziļas aršanas aizstāšana ar lobī-

šanu 0.10-0.12 m dziļumā ziemas kviešiem ir droša unizdevīga, ja priekšauga – daudzgadīgo zāļu raža ir laba(>20-25 t ha-1).

2. Auzām un miežiem trešajā variantā, aršanuveicot vienreiz rotācijā pirms daudzgadīgo zāļu pasējas,ražas samazinās par 3.9 un 3.5%. Ja aršanu veic pēcdaudzgadīgām zālēm, vasaras labību ražas ir kontroleslīmenī.

3. Daudzgadīgo zāļu ražas pa variantiem atšķirasvēl mazāk nekā labībām.

4. Kopumā augsekas produkcijasas maiņas ener-ģija otrajā variantā praktiski neatšķiras no kontroles,bet trešajā par 3.7% samazinās.

SlēdziensLabi iekultivētā smaga smilšmāla augsnē sešlauku

augsekā ar divgadīgu āboliņa + timotiņa izmantošanuikgadēja aršana pilnā aramkārtas dziļumā nav nepie-ciešama, gluži otrādi – tā ir ekonomiski neizdevīga unnevajadzīga. Labākā aršanas vieta šajā augsekā ir pēcdaudzgadīgo zāļu novākšanas, nevis pirms to sējas.

Literatūra1. Arlauskas, M. (1987) Arimas. Vilnius, 186 pp.2. Cannel, R.Q. (1985) Reduced tillage in north-

west Europe – a review. Soil and Tillage Research,vol. 5, issue 2, 103–222.

3. Ekenberg, E., Riley, H. (1997) Tillage intensityeffects on soil properties and crop yields in a long–time trial on morainic loam soil in southeast Norway.Soil and Tillage Research, vol. 42, 277–293.

4. Häkansson, I. (1994) Soil tillage for crop pro-duction and for protection of soil and environmental

Ziemas kvieši / Winter wheat

Auzas / Oats

Mieži / Barley

Mieži + pasēja / Barley + grasses

Daudzgad. zāles / Perennial grasses

Varianti /

Treatments

t ha-1 %

t ha-1 % t ha-1 % t ha-1 % t ha-1 %

1. 4.15 100.0 4.87 100.0 4.99 100.0 3.99 100.0 11.9 100.0 2. 3.58 86.3 4.88 100.2 5.28 105.8 4.19 105.0 12.8 107.6 3. 3.65 87.9 4.95 101.6 5.13 102.8 4.14 103.8 12.8 107.6

F fakt. 2.83 0.26 1.35 0.70 2.22 F 0.05 3.29 3.29 3.29 3.29 2.87

8. tabula / Table 8Augsnes apstrādes sistēmu pēcietekme uz ražām 2003. g.

Post–impact of soil tillage systems on the yield, 2003


18-25

25LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

quality: a Scandinavian viewpoint. Soil and TillageResearch, vol. 30, issues 2–4, 109–124.

5. Lauringson, E., Kuill, T., Vipper, H., Talgre, R.(2000) The effect of crop rotation, autumnal soil culti-vation and herbicides on the productivity and weedi-ness of crops. Proceedings of the Intern. Conf. “TheResults of Long-term Field Experiments in BalticStates”. Jelgava, 71–80.

6. Patterson, D.E., Chamen, W.C.T., Richardson, C.D.(1980) Long-term experiments with tillage systems toimprove the economy of cultivations for cereals.J.Agric.Eng. Res., 25, 1–35.

7. Pogodins, S., Klovans, J. (1979) Augsnes ap-strāde intensīvas zemkopības apstākļos. Rīga, 31 lpp.

8. Riekstiņš, A. (1979) Augsnes strādāšanas mini-malizācija. Padomju Latvijas lauksaimniecība, Nr. 4,12.–16.

9. Stancevičius, A., Špokiene, N., Raudonius, S.,Trečiokas, K. (2000) Reduced primary soil tillage onthe light loamy soils. Proceedindgs of the Intern. Conf.“The Results of Long-term Field Experiments in Bal-tic States”. Jelgava, 133–146.

10. Александрович, П.К., Родькин, И.Г. (1984)Система обработки почвы в севообороте. Сб.научных трудов БелСХА, вып. 121, 20–26.

11. Аллен, Х.П. (1985) Прямой посев и мини-мализация обработки почвы (перевод с англ.).Москва, 208 с.

12. Апсит, Я. (1946) Научно-исследовательскиеработы по общему земледелию в Латвии за по-

следние два десятилетия. Научные Труды ЛСХА, вып.1, Рига, 103–109.

13. Белов, Г.А. (1979) Поверхностная обработкапочв Белоруссии. Минск, 80 с.

14. Вострухин, Н.П. (1990) Продуктивностькультур полевого севооборота. Минск, 200 с.

15. Доспехов, Б., Пупонин, А. (1975) Обработкапочв в нечерноземье. Вестник с/х наук, 12, 26–29.

16. Майкштениене, С. (2000) Возможностиминимализации основной обработки почвы натяжёлых суглинках. Proceedindgs of the Intern. Conf.“The Results of Long-term Field Experiments in Bal-tic States”. Jelgava, 106–113.

17. Пупонин, А.И., Кирюшин, Б.А. (1989) Мини-мализация обработки почвы: опыт, проблемы иперспективы. Москва, 55 с.

18. Ревут, И.Б. (1970) Научные основы мини-мализации обработки почвы. Земледелие, No 2, 17–25.

19. Романюк, Г., Симченков, Г., Симченков, А.(1997) Влияние систем основной обработки почвына засоренность ячменя с подсевом клевера всевообороте. ”Weed Control in Baltic Region”. Pro-ceedings of International Conference. Jelgava, 167–177.

20. Юршевскис, Л., Крогере, Р. (1978) Уро-жайность ярового ячменя при заделке семян за S–образным зубом культиватора и фрезернымбарабаном. Труды Латв.СХА, вып. 151, 3–11.

21. Юршевскис, Л., Крогере, Р. (1979) Мини-мализация обработки почвы под озимую пшеницу.Труды Латв. СХА, вып. 165, 17–22.


18-25

26 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Augsnes pamatapstrādes minimalizācija augsekāII Augsnes agroķīmiskās īpašības

Minimalization of Primary Soil Tillage in Crop RotationII Agrochemical Properties of Soil

Rūta Kroģere, Juris LiepiņšLLU Laukkopības katedra, e-pasts: [email protected]

Department of Soil Management, LLU, e-mail: [email protected]

Abstract. Changes in agrochemical properties of soil in a long-term, stationary primary soil tillage experimenthave been studied. A six-field crop rotation was used: 1-2 – perennial grasses (red clover + timothy), 3 – winterwheat, 4 – oat, 5 – barley, 6 – barley with undersown grasses. Three systems of tillage were compared in a six-fieldcrop rotation: 1st – ploughing at 0.22-0.24 m every year (control); 2nd – ploughing at 0.22-0.24 m once in the croprotation (after perennial grasses), and shallow (0.10-0.12 m) ploughing for three successive years (after winterwheat, oat and barley); 3rd – the same as the second variant (except that deep ploughing was used before springbarley with undersown perennial grasses). It was established that content of organic matter was independent ofsoil primary tillage. A slightly reduced organic matter content (19.1 g kg-1 in comparison with 19.8 g kg-1 forcontrol) was noted only in the 3rd variant after a 14-year treatment. The content of plant available phosphorusand potassium was equal in all the variants. Conclusion is drawn that shallow ploughing did not affect the soilagrochemical properties in succession of three years. The second tillage system is considered as more advanta-geous – residues of perennial grasses are incorporated into lower layer of soil and remain there for five years.Key words: depth of ploughing, sandy clay loam, organic matter, phosphorus, potassium.

R. Kroģere, J. Liepiņš Augsnes pamatapstrādes minimalizācija. II Augsnes agroķīmiskās īpašības

IevadsAugsnes apstrāde ietekmē tās agroķīmiskās īpašī-

bas un augu barības režīmu divējādi:1) iestrādājot augu pēcražas atliekas un mēslošanas

līdzekļus dažādā dziļumā;2) izmainot augsnes agrofiziskās īpašības un

ūdens-gaisa režīmus, tādejādi ietekmējot augsnesmikroorganismu darbību (augu atlieku sadalīšanos unhumificēšanos, organisko vielu mineralizāciju, minerālosavienojumu pārvēršanu augiem uzņemamā veidāu.c.).

Zemkopības intensifikācijas gaitā rodoties ten-dencei minimalizēt augsnes apstrādi, vajadzēja no-skaidrot, kā atteikšanās no dziļas un vairākkārtējasaugsnes apstrādes ietekmē tās agroķīmiskos rādītājus.Īpaša nozīme augsnē ir organiskajai vielai un trūdam.Organiskās vielas izpētei veltīts daudz publikāciju(Кононова, 1972; Александрова, 1980; Орлов, 1985;Gemste, 1991). Vairākums autoru ir vienisprātis, kaintensīva augsnes irdināšana veicina organisko vielumineralizāciju (Кулаковская, 1980; Лыков и др., 1988;Тарарико, 1990). Tāpat tiek atzīts, ka virspusēja (0.06-0.10 m dziļa) augsnes apstrāde ar šķīvju ecēšām, frēzēm,vērsējlobītājiem u.c., kas iestrādā rugājus un citas auguatliekas aramkārtas virsējā slānī, veicina to ātrākusadalīšanos, salīdzinot ar iearšanu 0.22-0.25 m dziļumā(Carter, 1996; Крейтс и др., 1990). Tomēr daudzosgadījumos augsnes apstrādes ietekme uz organiskovielu saturu bijusi nenozīmīga vai pretrunīga (Майк-штениене, 2000; Крогере и др., 1990).

Attiecībā uz augu barības elementu režīmu augsnēvalda uzskats, ka sekla augsnes apstrāde nedaudzsamazina minerālā slāpekļa saturu un noved pie augiemizmantojamā fosfora un kālija uzkrāšanās augsnesvirsējā slānī, kas var pasliktināt augu barošanos, īpašinepietiekama mitruma apstākļos (Пупонин, 1984;Тарaрико, 1990). Lietuvā smaga smilšmāla augsnēčetrdesmitgadīgos izmēģinājumos nav konstatēta vērāņemama starpība augiem izmantojamā fosfora un kālijasaturā, augsni arot 0.22-0.25 m vai 0.10-0.15 m dziļi(Майкштениене, 2000). Vispār augsnes agroķīmiskāsīpašības atkarībā no augsnes apstrādes pētītas daudzmazāk nekā agrofiziskās vai nezāļainība. Latvijā par šojautājumu datu tikpat kā nav.

Pēdējos 10-15 gados Latvijā, tāpat kā pasaulē, salmino blakusprodukcijas, ko lietoja lopbarībai vai pa-kaišiem, daudzviet kļuvuši par nevajadzīgu pārpalikumu.Dažās valstīs tos dedzina, citās (arī Latvijā) dedzinā-šana ir aizliegta. Labākais risinājums ir salmu iestrādeaugsnē – sasmalcināti un vienmērīgi izkliedēti tieuzskatāmi par samērā labu organisko mēslojumu (ganar papildus lietotu minerālo slāpekli). Sakarā ar augsnesapstrādes minimalizāciju aktuāls kļuvis jautājums parsalmu iestrādes dziļumu. Šajā jomā daudz pētījumuveikts Rietumeiropas valstīs (Cannel, 1985).

Vairums pētnieku uzskata, ka augu atliekas, t. sk.salmi, ir galvenais traucēklis tiešās sējas veikšanai(Staniforth, 1984; Larkin, 1984 – citēts pēc Cannel, 1985).Par salmu iestrādes dziļumu izmēģinājumu dati iratšķirīgi. Ziemas kviešiem sekla (0.05-0.07 m) salmu

26-29

27LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


iestrāde pasliktinājusi to augšanu agrīnās attīstībasfāzēs, ko izskaidro ar sliktāku sēklas iestrādi vai toksiskuvielu izdalīšanos salmu sadalīšanās procesā, kā arīdīgstu pastiprinātu inficēšanos ar dažām labību sli-mībām (Cannel, 1984; Christian and Miller, 1984).Latvijas apstākļos, ja ziemas kviešus sēj pēc labībām,tas varētu būt svarīgi. Tomēr vairumā gadījumu salmusekla iestrāde nav samazinājusi ražas.

Vasarāju labībām salmu iestrādes dziļuma efekts irmazāks. Daži autori norāda uz iespējamu lēnāku aug-snes apžūšanu pavasarī, ja sekli iestrādāta liela (6–10 t ha-1) salmu masa (Rydberg, 1982; Hansen, 1981 –citēts pēc Cannel, 1985).

Pētījuma apstākļi un metodesStacionārs lauka izmēģinājums iekārtots 1982. g.

Laukkopības (toreiz Zemkopības) katedrā, tā metodikaaprakstīta šā krājuma iepriekšējā rakstā (... – ... lpp.).

Augsnes paraugi organiskās vielas, augiem izman-tojamo fosfora un kālija savienojumu noteikšanai ņemtiziemas kviešu, auzu un miežu laukos pēc ražas novāk-šanas, trīs vietās katrā lauciņā.

Augsne ņemta no 0.00-0.10 m un 0.10-0.20 m slāņiem1986.-1988. un 1990.-2003. g. (organiskā viela līdz1999. g.). Analīzes veiktas Agroķīmisko pētījumu centrā,organiskās vielas saturs pēc Tjurina metodes, P2O5 unK2O saturs pēc Egnera-Rīma. Dati apkopoti pa augsekasrotācijām, tātad vidēji 6 gados. Piemēram, ziemas kviešipirmajā rotācijā auguši visos sešos augsekas laukos1983.-1988. gadam, otrajā rotācijā 1989.-1994. un trešajā– 1995.-2001. gadam. Auzām šie gadi pavirzās par vienuuz priekšu – 1984.-1989. g. utt.

Pētījumu rezultātiLauka raksturošanai pirms izmēģinājuma ierīkošanas

1982. gadā veiktās analīzes uzrādīja organisko vielu16.0-1-18.0 g kg-1. Jau pa variantiem tā noteikta 1986.-1988. gadā: 18.2-21.7 g kg-1. Praktiski tāds pats orga-niskās vielas līmenis bijis 1999. gadā, kad tas noteiktspēdējo reizi: vidēji visos laukos 19.0-20.5 g kg-1. Tā kākūtsmēsli visā pētījumu laikā nav lietoti un galvenaisorganisko vielu avots izmēģinājuma augsekā ir divu iz-mantošanas gadu daudzgadīgās zāles (āboliņš + timo-tiņš), šāds stāvoklis atbilst teorētiski aprēķinātajam. Pieizmēģinājumā iegūtajām daudzgadīgo zāļu un labīburažām (>20 t ha-1 zaļmasas un ~ 4.5 t ha-1 graudu)organisko vielu bilance augsekā ir ar nelielu pozitīvutendenci (Liepiņš, Kroģere, Lepsis, 1992).

Augsnes apstrādes variantu ietekme uz organiskāsvielas saturu aramkārtā ir neliela (1. tabula).

Pirmajā augsekas rotācijā, kā bija paredzams,nekādas izmaiņas nav vērojamas. Otrajā rotācijā ziemaskviešu laukā varētu parādīties dziļi iestrādāto daudz-gadīgo zāļu pēcpļaujas atlieku ietekme. Tomēr 0.10-0.20m slānī organiskās vielas saturs ir praktiski vienāds:20.2 un 19.8 g kg-1 attiecīgi 1. un 2. variantā. Arī auzu unmiežu laukos nekādu likumsakarīgu izmaiņu nav. Trešāvarianta 0.10-0.20 m slānī, kur svaigas augu atliekasnav iestrādātas trīs gadus, organiskās vielas saturs ir ne-daudz mazāks nekā kontrolē: 18.9 g kg-1 un 19.2 g kg-1.Taču izmēģinājuma nobeigumā šī tendence pastiprināsun samazinājums trešajā variantā vidēji visos laukos ir0.07g kg-1 (3.5%). Lai arī starpība ir neliela, tā vērojamavisos laukos un visos trešās rotācijas gados bez izņē-muma. Tā kā organiskās vielas saturs izmēģinājumu

* A – aršana 0.22-0.24 m / ploughing at 0.22-0.24 m L – lobīšana 0.10-0.12 m / shallow ploughing at 0.10-0.12 m

Augsekas rotācijas / Rotation cycles Varianti /

Treatments

Slānis / Depth,

m 1. / 1st 2. / 2nd 3. / 3rd

Vidēji / On average

0.0-0.1 19.4 20.7 20.3 20.1 1

AAAA* 0.1-0.2 19.5 19.2 19.3 19.3

0.0-0.1 19.3 21.1 20.1 20.7 2 ALLL

0.1-0.2 19.5 19.0 19.3 19.7

0.0-0.1 19.8 20.5 19.6 20.0 3 LLLA

0.1-0.2 19.4 18.9 18.6 18.9

1. tabula / Table 1Organiskās vielas saturs augsnē 1986.-1999. g., g kg-1

The soil organic matter content in 1986-1999, g kg-1

26-29

28 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


lauka augsnē ir tikai ~2 g kg-1, pat procenta desmitdaļasvar būt nozīmīgas. Otrajā variantā starpības ar kontrolinav, tas uzskatāms par labāko (resp., aršana pilnā dziļumājāveic pēc daudzgadīgajām zālēm). Ikgadējas aršanas0.22-0.24 m dziļumā negatīva ietekme uz organiskāsvielas saturu nav konstatēta. Smaga smilšmāla augsnēaugu atliekas sadalās lēni: pat pēc auzu novākšanasaugsnē labi saskatāmas āboliņa un timotiņa stublājudaļas ar mezgliem, kas ieartas pirms ziemas kviešu sējasun atradušās augsnē divus gadus. Tāpat ziemas kviešu

salmu daļas labi saglabājušās un skaidri saskatāmas,arot augsni pēc miežiem. Atkarībā no sējumu ražībasnesadalījušos (anatomisko uzbūvi saglabājušo) auguatlieku masa svārstās no 2.5 t ha-1 līdz pat 6.0 t ha-1

(Крейтс, Крогере, Ивуланс, 1990). Konstatēts, katrešajā variantā bijis par 18.2% vairāk nesadalījušosaugu atlieku nekā kontrolē. Iespējams, ka sadalīšanoskavē mitruma trūkums aramkārtas virsējā slānī. Tomēraugsnes bioloģiskā aktivitāte (pēc linu auduma masaszuduma vasarā) lielāka bijusi tieši trešajā variantā:

Augsekas rotācijas / Rotation cycles Varianti

Treatments

Slānis / Depth,

m 1. / 1st 2. / 2nd 3. / 3rd


0.0-0.1 121 118 97.0 112 1

AAAA* 0.1-0.2 106 99 89.0 98

0.0-0.1 126 118 98.0 114 2 ALLL

0.1-0.2 104 88 90.0 94

0.0-0.1 119 123 95.3 112 3 LLLA

0.1-0.2 104 87 88.0 93

2. tabula / Table 2Augiem uzņemamā fosfora saturs augsnē 1986.-2003. g., P2O5 mg kg-1

The content of plant available phosphorus in 1986-2003, P2O5 mg kg-1

* A – aršana 0.22–0.24 m / ploughing at 0.22–0.24 m L – lobīšana 0.10–0.12 m / shallow ploughing at 0.10–0.12 m

Augsekas rotācijas / Rotation cycles Varianti /

Treatments

Slānis / Depth,

m 1. / 1st 2. / 2nd 3. / 3rd


0.0-0.1 142 154 124 140 1 AAAA*

0.1-0.2 131 131 112 124

0.0-0.1 144 154 122 140 2 ALLL

0.1-0.2 123 122 108 117

0.0-0.1 163 156 114 144 3 LLLA

0.1-0.2 121 124 103 116

3. tabula / Table 3Augiem uzņemamā kālija saturs augsnē 1986.-2003. g., K2O mg kg-1

The content of plant available potassium in 1986-2003, K2O mg kg-1

* A – aršana 0.22–0.24 m / ploughing at 0.22–0.24 m L – lobīšana 0.10–0.12 m / shallow ploughing at 0.10–0.12 m

26-29

29LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


59.9% pret 50.4% kontrolē (Крогере, Крейтс, Гайсс,1990). Kopumā jāsecina, ka jautājumā par organiskāsvielas uzkrāšanos un pārveidošanos atkarībā no arša-nas dziļuma nepieciešami turpmāki pētījumi.

Augiem uzņemamā fosfora saturs augsnē ir samērāstabils un laikā no 1986. līdz 2003. gadam nedaudz sama-zinājies: no 112 uz 98 mg kg-1 vidēji visos laukos. Aug-snes apstrādes variantu ietekme ir nenozīmīga (2. ta-bula). Lai gan superfosfāta veidā dotais mēslojums(80 kg ha-1 tīrvielā katru gadu) smagā augsnē pārvie-tojas maz un tāpēc trīs gadus sekli apstrādātajā variantāmiežu laukā varēja sagaidīt fosfora koncentrācijaspalielināšanos virsējā slānī, tas tomēr nav noticis.Nekādi fosfora uzkrājumi tur arī nevarēja rasties, joiznese ar ražām līdzinās ar mēslojumā doto.

Arī augiem izmantojamā kālija saturs izmēģinājumaapstākļos bija samērā stabils un svārstījās no 118-155mg kg-1 1986.-1988. g. līdz 104-111 mg kg-1 2003. gadā,tātad nedaudz samazinājies. Tas skaidrojams ariespējamu kālija izskalošanos slapjos gados un nepie-tiekamu mēslojumu (K2O – 80 kg ha-1 ik gadu) augsturažu gados. Tātad nekādi kālija uzkrājumi sekliapstrādātajā augsnē 0.00-0.10m slānī nevarēja veidoties,ko arī pierāda izmēģinājuma dati (3. tabula). Nevienāotrās rotācijas laukā, ne gadā likumsakarības kālijasaturā nav vērojamas. Trešajā rotācijā parādās nelielatendence uz samazināšanos 3. variantā: 108 pret 118mg kg-1 kontrolē (-8.5%). Šī tendence saglabājas arī2003. gadā (-6.3%). Lai arī starpība ir niecīga, tā parādāsvisos laukos un visos gados. Ražu šādas starpības,jādomā, ietekmēt nevar, taču tām ir teorētiska nozīme.Tāpat kā fosfora saturā, arī kālija nodrošinājumā otraisvariants ir labāks par trešo.

Secinājumi1. Organiskās vielas saturs augsnē laikā no 1986.

līdz 1999. gadam praktiski palicis nemainīgs, to navietekmējusi augsnes apstrādes varianti. Bezdeficītabilanci nodrošina daudzgadīgo zāļu pēcpļaujas atliekas.

2. Pētītie augsnes apstrādes varianti organiskāsvielas saturu ietekmējuši nedaudz, tomēr augsekastrešajā rotācijā konstatēta tā samazināšanās tendencevariantā ar seklu apstrādi pēc daudzgadīgajām zālēm.

3. Augiem izmantojamā fosfora saturs augsnē atka-rībā no pētītajiem variantiem nav mainījies ne pa slā-ņiem, ne aramkārtās kopumā.

4. Augiem izmantojamā kālija saturu augsnē pētītievarianti ietekmējuši nenozīmīgi, tomēr pēc 20 gadiemparādās tendence uz samazināšanos trešajā variantā.

SlēdziensAgroķīmisko īpašību izmaiņas augsnes apstrādes

rezultātā ir nenozīmīgas un nav par šķērsli aršanasaizstāšanai ar lobīšanu (trīs gadus). Tomēr iezīmējušāstendences organiskās vielas un kālija satura sama-zināšanā pierāda otrā varianta priekšrocību, salīdzinot

ar trešo. Tātad labākā aršanas vieta augsekā ir pēcdaudzgadīgo zāļu novākšanas.

Literatūra1. Cannel, R.Q. (1985) Reduced tillage in north-west

Europe – a review. Soil & Tillage Research, 5, 129–177.2. Cannel, R.Q. (1984) Straw decomposition in rela-

tion to soil conditions and crop growth. Outl. Agric.,13, 130–135.

3. Carter, M. R. (1996) Characterization of soil physi-cal properties and organic matter: long-term primarytillage in a humid climate. Soil & Tillage Research, 38,251–263.

4. Christian, D. G., Miller, D. P. (1984) Cephalospo-rium stripe in winter wheat grown after different meth-ods of straw disposal. Plant Pathology, 33, 605–606.

5. Gemste, I. (1991) Augsnes organiskā vielaintensīvas zemkopības apstākļos. Rīga, Zinātne, 109.

6. Liepiņš, J., Kroģere, R., Lepsis, J. (1992) Augsnestrūdvielu bilance augsekā. Ražība, 12, 15–17.

7. Александрова, Л. И. (1980) Органическоевещество почвы: процессы его трансформации.Ленинград, 190.

8. Кононова, М., Мишустин, Е., Штина, Э. (1972)Микроорганизмы и трансформация органическоговещества почвы. Почвоведение, 3, 95–104.

9. Крейтс, В., Крогере, Р., Ивуланс, И. (1990)Динамика накопления органического вещества приразных системах обработки почвы в севообороте.Вопросы повышения плодородия почв в системеземледелия при интенсивной технологии. Елгава,46–50.

10. Крогере, Р., Крейтс, В., Гайсс, М. (1990)Влияние мелкой основной обработки почвы на еёагрохимические свойства. Труды ЛСХА, 26, 40–46.

11. Кулаковская, Т. Н. (1980) Оптимизацияагрохимической системы почвенного питаниярастений. Москва, Агропромиздат, 219.

12. Лыков, А. М., Иванов, Ю. Д. (1988) Прев-ращение органического вещества дерново-подзо-листой почвы и урожайность культур в специа-лизированных зерновых севооборотах при разныхсистемах удобрения и обработки почвы. ИзвестияТСХА, 1, 14–20.

13. Майкштениене, С. (2000) Возможностиминимализации основной обработки почвы натяжёлых суглинках. The Results of Long-term FieldExperiments in Baltic States. Proceedings of the In-ternational Conference. Jelgava, 106–113.

14. Орлов, Г. Д. (1985) Химия почв. Москва, МГУ,376 с.

15. Пупонин, А. И. (1984) Обработка почвы винтенсивном земледелии нечерноземной зоны.Москва, Колос, 184 с.

16. Тарарико, А. Г. (1990) Агрономическиеосновы почвозащитного земледелия. Киев, Урожай,184 с.

26-29

30 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Studies of Variability, Heritability and Correlations in CocksfootKamolzāles šķirņu mainība un noturība un to īpašību sakarības

Pavelas Tarakanovas, Juozas Kanapeckas, Nijole LemežienėLithuanian Institute of Agriculture, e-mail: [email protected]

Lietuvas Zemkopības institūts, e-pasts: [email protected]

Abstract. Economically valuable features such as dry matter yield (DMY) of first cut, DMY of aftermath, annualDMY, height of plant, days to heading, leafiness, digestibility, crude protein and crude fiber were studied in 18varieties and populations of cocksfoot (Dactylis glomerata ssp. glomerata L.) in the period of 2002-2003 at theLithuanian Institute of Agriculture (Dotnuva). Applying a covariance analysis, the genotypic and phenotypiccoefficients of variation, correlation and broad sense heritability were studied. For all traits, the phenotypiccoefficients of variation were higher than the genotypic coefficients. The heritability was lowest for crudeprotein content (0.09) and highest for days to heading (0.83). By annual DMY (11.45-12.07 ha-1), five newcocksfoot breeding lines (Nos. 2555, 1927, 1316, 1260 and 1262) reliably (P < 0.05) exceeded the standard cultivar‘Aukštuolė’ (by 7.16-12.86%). Among the breeding lines studied, only three (Nos. 1164, 1327 and 2196) showeda reliably (P < 0.05) better dry matter digestibility (65.47-66.41%) as compared to the standard (60.14%). Thepositive, high genotypic correlations (P < 0.01) of DMY of first cut were noted to plant height (0.780) as well asto crude fiber content (0.828). Negative high genotypic correlations (p < 0.01) were found between yield and thefeed quality features such as digestibility and crude protein content. As a simple index for selecting plantscombining productivity and quality, digestible matter yield is suggested. The highest yield of digestible matterwas shown by the varieties ‘Regenta’ (4.0 t ha-1), populations Nos. 1262 (3.79 t ha-1), 1316 (3.76 t ha-1) and 1927(3.72 t ha-1).Key words: Dactylis glomerata, heritability, correlation, genotypic variation.

P. Tarakanovas et al. Studies of Variability, Heritability and Correlations in Cocksfoot

IntroductionIt is long since perennial grasses have been culti-

vated in Lithuania as a cheep and valuable forage forcattle. Cocksfoot (Dactylis glomerata ssp. glomerataL.) is one of such fodder grasses. It is sown on mead-ows and pastures. According to statistical data, inLithuania about 80-100 thou. ha are under early grassesin which this species prevails (Statistical Yearbook ofLithuania, 2003). The wide distribution of cocksfootcan be explained by its positive qualities, such asunpretentiousness to soil, stable annual green massand seed yields, good response to fertilizers, nitrog-enous in particular, rapid aftermath regrowth, droughtresistance. Breeding work with cocksfoot has been inprogress since 1924 in Lithuania; four cultivars (Asta,Aukštuolė, Regenta and Dainava) have been devel-oped.

Intensification of the selection process, transitionfrom analytical to synthetical selection requires theknowledge of heritability regularities of quantitativetraits allowing a more rational use of breeding meth-ods. For producing new cultivars of cocksfoot, thebreeding process consisting of two principal stages isconsidered optimal. The stages are as follows: selec-tion of clones according to genotype in an individualarrangement of plants and evaluation of their geneticvalue (combining ability) in thick stands (Casler et al.,1997, 2002). Alongside assessment of the combiningability of the parental forms according to yield as the

main criterion for selecting the initial forms in develop-ing synthetic varieties, of importance is also knowl-edge of separate economically valuable traits.

The high coefficients of trait heritability imply theprevalence of genetic variation in their generalphenotypic variation and thus favour a more effectiveselection of plants according to the genotype (Nyquist,1991; Smith et al., 1998).

The heritability of some traits in cocksfoot was firststudied by Kalton (Kalton et al., 1952, 1955). Accord-ing to their data, panicle number and plant heightshowed a medium heritability. A number of authorsnote that in cocksfoot the heritability, both in the broadan narrow sense, is higher for forage quality traits thanfor forage mass yield (Shenk, Westerhaus, 1982; Saiga,1983; van Santen, Casler, 1987; van Santen, Sleper,1996).

The correlations among the traits are widely usedin the breeding process for selection of the necessarygenotypes. The genotypic and phenotypic correlationsamong the traits in cocksfoot have been discussed byseveral authors. Kalton at al. (1952) reports on the pres-ence of strong positive correlations among the springvigour of plants, leafiness and panicle number withforage mass yield. Carlson and Moll (1962) studied thecorrelations among 8 traits in selection lines and notedthat the genotypic correlations always somewhat ex-ceeded the phenotypic ones. Particularly high posi-

30-36

31LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

tive correlations have been found among leafiness andsummer regrowth as well as between summer regrowthand the autumnal vigour of plant development. Corre-lations between earliness and leafiness were low, if any.A strong negative interrelation was found betweenyield and plant pests (Casler, 1991; Casler et al., 2002).

The aim of the current study was to elucidate thevariability, heritability and correlations among eighteconomically valuable traits of cocksfoot in order tointensify the process of selection and development ofnew cultivars.

Materials and methodsAs the objects of the study, four cocksfoot cultivars

and 14 breeding populations developed over the re-cent years at the Lithuanian Institute of Agriculturewere used. Testing experiments were carried out in 2002-2003 in Dotnuva on a sod gleyic moderately heavydrained loam soil with a pH value in the arable layervarying from 6.4 to 7.2 and humus content from 1.9 to2.2%. The following crop rotation was used:

1) black fallow; 2) grasses of the sowing year; 3)grasses of the first year of use; 4) grasses of the sec-ond year of use; 5) spring cereals; 6) spring cereals.The experiment was located under numbers 2, 3 and 4in this rotation.

The grasses were sown on 8.37 m2 plots in fourreplications in the first half of June without a covercrop. In the year of use, the grass was cut three timeswith a Hege 212 field mower, and 0.5 kg herbage sam-ples were taken for dry matter content analysis. Thevarieties studied were grouped into three groups ofearliness according to the beginning of plant heading.The first cut was taken at the beginning of heading ofeach group of varieties.

Aftermath (1st and 2nd cuts) was cut 45–55 daysfollowing the previous cut.

In the autumn of each year of use, the phosphorusand potassium fertilizers (P60K90) were applied. Nitrog-enous fertilizers (N150) were applied each year of herb-age utilization in several applications: in spring N60 and

N45 after the first and second cut. As a standard, the‘Aukštuolė’ cocksfoot cultivar was used.

Meteorological conditions in the years of studyvaried rather significantly. In 2002, the second half ofsummer was droughty, thus the dry matter yield in theaftermath was lower. In 2003, the vegetation periodconditions favored the growth and development ofcocksfoot plants.

Alongside the DMY of first cut and aftermath, inthe varieties and breeding populations plant height,the number of days from spring regrowth to pani-culation and the leafiness were established. The con-tent of digestible matter, crude protein and crude fiberwas determined for the first cut plants at the laboratoryof the chemical tests on a NIRS-6500 spectrometer(Butkutė et al., 2003).

The experimental data were calculated by thecovariation analysis method with the application ofthe breeding-oriented software from the AGROS ver.2.06 package. Broad sense heritability (hb

2) was calcu-lated as the ratio of the genetic to the phenotypic vari-ance, h b

2 = Vg/Vp, where Vg is the genetic varianceamong populations and Vp is the phenotypic variance.

The genotypic and phenotypic coefficients of vari-ation were calculated according to the formulas:

100*

xg

g

VCV −= , 100*

xV p

pCV −= (Burton, 1952).

The phenotypic and genotypic correlations were esti-mated in the following manner:

))(( 2211

12

MMMrph = ;

22

12

12cov

pp

pgr

σσ= (Falconer, 1985).

Results and discussionThe mean values, the F value, coefficients of vari-

ability and heritability are presented in Table 1. The 18genotypes studied showed reliable differences in all 8traits and thus allowed to determine the phenotypicand genotypic variations and broad sense heritability.For all traits, the phenotypic coefficients of variation


Traits F value X− ± Se Range CVp, % CVg, % h2

b DMY of 1st cut, t ha-1

5.86**

5.94±0.13

5.02-6.82

15.25

8.29

0.30

DMY of aftermath, t ha-1 11.53** 4.94±0.10 4.25-5.89 12.13 8.43 0.48 Height of plant, cm 12.85** 79.19±1.34 73.25-91.80 8.53 6.92 0.66 Heading, days 21.98** 38.64±1.01 29.00-45.00 11.93 10.85 0.83 Leafiness, % 9.98** 83.38±0.98 73.55-91.80 5.64 4.73 0.70 Digestibility, % 7.11** 59.40±1.09 52.28-66.40 8.60 7.20 0.70 Crude protein, % 2.95* 12.56±0.18 11.00-13.99 16.32 4.96 0.09 Cellulose, % 7.09** 30.13±0.40 26.52-32.69 6.32 5.28 0.70

Table 1Variability and heritability for 8 traits of cocksfoot cultivars and breeding lines

*, ** – P < 0.05 and P < 0.01, respectively

30-36

32 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

were higher than the genotypic coefficients. The herit-ability was lowest for crude protein (0.09) and highestfor pre-paniculation days (0.83). Below we shall dis-cuss the expression peculiarities of economically valu-able traits in different cocksfoot samples.

Annual DMY in grasses is an integral index con-sisting of yields from different cuts. The first cut DMYis less dependent on meteorological factors, as in springthe soil contains moisture enough for the growth anddevelopment of plants, accumulated over a winter pe-riod (Kanapeckas et al., 1999). According to first cutDMY, only one experimental population (No. 2577) re-liably exceeded the standard (cultivar ‘Aukštuolė, 0.97t ha–1, or 16.58%). Its early-ripening plants in springshowed the fastest regrowth and by the time of cuttingreached their optimum height in all the samples stud-ied (Table 2). However, plants of this population give areliably low aftermath yield (4.36 t ha-1) and thus haveonly the mean annual DMY (11.18 t ha-1).

Aftermath yield formation in cocksfoot usuallytakes place in droughty summer conditions. Variouscultivars and numbers show a different response tomoisture deficiency. Presently, when climate in Europeshows a warming tendency and the related more fre-quent droughts, elucidation of relatively drought-re-sistant forms is of primary importance (Wiedlich, 1999).Breeding-lines Nos. 1156, 1316, 1262 and 1260 stood

out as having a high DMY (Table 2). The first cut andaftermath DMY showed an average genotypic vari-ability (CVg %) (8.29 and 8.43, respectively) and a lowbroad sense heritability (hb

2) (0.30 and 0.48) (Table 1).Annual DMY is the basic index characterizing the

economic value of the new cocksfoot cultivars. Ac-cording to annual DMY (11.45-12.07 t ha-1), five newbreeding lines (Nos. 2555, 1927, 1316, 1260 and 1262)reliably exceeded the standard (cultivar ‘Aukštuolė’)by 7.11-12.91% (Table 2).

Plant height in the first cut is closely related toplant regrowth and eventually to DMY. The highestplants (82.05-91.80 cm) were found in the breeding lines1422, 2555, 2577, 2578 and 1262, which exceeded thestandard cultivar ‘Aukštuolė’ by 5.0-14.8 cm (Table 2).The plant height showed a low genetic variability (CVg% = 6.92) and a medium broad sense heritability (hb

2 =0.66) (Table 1).

The number of days from the beginning of springregrowth to paniculation is an important economicalindex showing the ripeness of cocksfoot cultivars forgrazing. Depending on this index, all the samples stud-ied were grouped as follows:

– early – samples with a reliably shorter (29-37 days,P < 0.05) period from the beginning of regrowth topaniculation;

– mid-ripening – samples showing no reliable dif-


Cultivar/ breeding

population

DMY of 1st cut,

t ha-1

DMY of after-math, t ha-1

Annual DMY, t ha-1

Height of plant,

cm

Head-ing, days

Leafi-ness,

%

Digesti-bility,

%

Crude protein,

%

Crude fibre,

%

Aukštuolė St. 5.85 4.84 10.69 77.00 40,0 81.10 60.14 13.23 29.77 Regenta 6.34 4.99 11.33 75.65 40.5 86.20+ 63.18 12.78 28.69 Asta 5.83 4.69 10.52 82.50+ 34.0-- 80.80 54.77- 12.24 31.00 Dainava 5.26 4.82 10.08 77.95 44.5++ 84.35 64.07 12.78 28.89 1164 5.02- 4.44- 9.46-- 74.65 45.0++ 90.45++ 65.47+ 13.14 28.63 1156 5.70 5.38++ 11.08 73.25 39.0 84.30 60.75 12.34 29.91 1179 5.46 4.96 10.42 73.30 41.5 88.45++ 62.69 12.18 29.12 1260 6.13 5.89++ 12.02++ 74.80 39.0 82.95 58.35 12.51 30.88 1262 6.42 5.65++ 12.07++ 82.75+ 36.0-- 81.85 59.02 12.93 31.34 1316 6.48 5.44++ 11.92++ 78.30 38.0 81.00 58.06 11.66- 30.09 1327 5.62 4.97 10.59 73.35 43.0+ 86.70++ 65.76+ 13.61 26.52-- 1422 6.42 4.82 11.24 90.30++ 29.0-- 73.55-- 52.28-- 11.53- 32.69++ 1927 6.40 5.21 11.62+ 84.85++ 39.0 80.70 58.06 11.00-- 31.02 2196 5.26 4.62 9.87- 73.80 43.0+ 89.60++ 66.41+ 13.99 28.09 2555 6.51 4.94 11.45+ 82.05+ 34.5-- 81.55 52.40-- 11.82- 32.66++ 2556 5.26 4.72 9.98 77.00 41.0 85.45+ 59.97 13.29 28.86 2577 6.82++ 4.36- 11.18 91.80++ 33.0-- 78.20 53.43- 12.36 32.21+ 2578 6.18 4.25-- 10.43 82.20+ 35.5-- 83.60 54.48- 12.76 32.00+ LSD05 0.666 0.383 0.735 4.747 2.73 3.924 5.161 1.329 1.926 LSD01 0.915 0.527 1.009 6.521 3.75 5.391 7.089 1.826 2.646

Table 2Mean values of yield, plant height, heading, leafiness, digestibility,

crude protein and crude fibre of cocksfoot cultivars and breeding lines

+, ++ indicate the highest and -, -- the lowest differences from check data, significance at P < 0.05 and P < 0.01 probabilitylevels, respectively

30-36

33LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

ference from the standard in the duration of the periodfrom the beginning of regrowth to paniculation (38-42days);

– late-ripening – samples reliably exceeding thestandard according to this index (43-45 days).

To early samples belong lines Nos. 1422, 2577, 2578,1262 and cultivar ‘Asta’. The mid-repining group com-prises samples Nos. 1156, 1179, 1260, 1316, 1927, 2556,cultivar ‘Regenta’ and the standard ‘Aukštuolė’. Tolate-ripening belong samples Nos. 1164, 132, 2196 andcultivar ‘Dainava’ (Table 2). The period from the be-ginning of regrowth to paniculation shows the highestgenotypic variation (CVg % = 10.85) and coefficient ofheritability (hb

2 = 0.83) cultivars from all the traits stud-ied (Table 1).

Leafiness. For the new cocksfoot varieties the ma-jor problem remains forage quality improvement. In thestage of plant bushing and earing these grasses are read-ily consumed by cattle, however, in the case of belatedcutting, green mass soon stiffens and loses its nutritivequalities. In the phase of earing, the true value index ofcocksfoot forage reaches 221 and by the end of flower-ing drops down to 65 (Kalpokas et al., 1995). With age,DMY in the plants increases. However, their dry matterbecomes poor in nitrogenous substances and rich incrude fiber, particularly in crude fiber washed out byneutral solutions (Berg, Hill, 1989; Clyde et al., 1989). Byproducing cultivars with an improved leaves/stalk ratioit is possible to improve the quality of forage.

Leafiness is an index easily to determine by struc-tural analysis. It is closely related to forage mass qual-ity and is better expressed in the late-ripening cocksfoot

samples. According to leafiness, the standard cultivar‘Aukštuolė’ reliably (P < 0.05) exceeds lines Nos. 1164,1179, 1327, 2196 and 2556 (by 4.35-9.35%) (Table 2).Among the samples studied, the genotypic variationof this trait (CVg) was low (only 4.73%), though itscoefficient of heritability (hb

2) was high and reached0.70 (Table 1).

Dry matter digestibility (in vitro) is the basic indexof forage quality and shows a tendency to a decrease,which is related to the process of ageing in plants. Inlate-ripening cocksfoot cultivars this process proceedsslower than in earlier-ripening ones (Lentz, Buxton,1991). Among the cultivars studied, only three (Nos.1164, 1327 and 2196) showed a reliably (P < 0.05) betterdry matter digestibility (65.47-66.41%) versus the stand-ard (60.14%). The genotypic variation (CVg) of thistrait was low and reached only 7.20%, whereas the co-efficient of heritability (hb

2) was high (0.70).Crude fiber content in dry mass is inversely pro-

portional to the content of digestible substance and isalso one of the basic indices of fodder quality. Fromthe cocksfoot samples studied, only one (No. 1327)stood out as having a reliably (P < 0.05) low crude fibercontent (26.52%) in dry mass versus the standard(29.77%) (Table 2). The genotypic variation (CVg) ofthis trait is lower (5.28%) than of dry matter digestibil-ity, the heritability coefficient being as high as that ofdigestibility (0.70).

Crude protein content reflects the content of totalnitrogen (albuminous and non-albuminous), which isevaluated in protein by multiplying it by a correspond-ing coefficient. The higher the yield and crude protein


Traits / No. 2 3 4 5 6 7 1. DMY of 1st cut, t ha-1

G

0.780**

-0.828**

-0.825**

-0.887**

-0.904**

0.828**

P 0.732** -0.683** -0.708** -0.177ns -0.819** 0.193ns 2. Height of plant, cm G -0.888** -0.923** -0.918** -0.770** 0.894** P -0.793** -0.804** -0.465* -0.593** 0.470* 3. Heading, days G 0.917** 1.025ns 0.699** -0.957** P 0.840** 0.691** 0.487* -0.655** 4. Leafiness, % G 0.936** 0.762** -0.825** P 0.567** 0.574* -0.549* 5. Digestibility, % G 0.827** -0.985** P -0.034ns -0.911** 6. Crude protein, % G -0.857** P 0.035ns 7. Cellulose, % G P

Table 3Genotypic and phenotypic correlations between 7 traits of 1st cut of

cocksfoot cultivars and breeding lines

*, ** – P < 0.05 and P < 0.01, respectively ns – nonsignificant

30-36

34 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

content, the better is the fodder in respect of its nutritivevalue. Crude protein content in fodder mass stronglydepends on environmental conditions, therefore amongthe samples studied the genotypic variation was low(4.96%). The coefficient of heritability of this trait is alsolowest among all the traits studied, reaching only 0.09.There was not a single sample from those studied toexceed reliably the standard cultivar ‘Aukštuolė’ by thecrude protein content in forage mass.

The genotypic and phenotypic correlations aremeasures of the degree of closeness of the linear rela-tionship between the pairs of variables.

The knowledge of the intertrait correlations allevi-ates the choice of the breeding strategy in developing anew cultivar. The value of the genotypic correlation de-pends on the pleiotropic effect of genes and on the her-itability coefficients of both traits (Falconer, 1985). Thephenotypic and genotypic correlations among seventraits in cocksfoot plants of first cut are shown in Table3. In all cases the correlations on the genotypic levelexceeded those on the phenotypic level. In four cases,the phenotypic correlations were very weak and statis-tically unreliable (Table 3). The positive high genotypiccorrelations (P < 0.01) of DMY of first cut were found totake the place of plant height (0.780) and crude fibercontent (0.828). The negative high correlations were re-vealed among DMY of first cut and the number of daysbefore paniculation (-0.828), leafiness (-0.825), digest-ibility (-0.887) and crude protein content (-0.904). Drymatter digestibility positively correlates with leafiness(0.936) and crude protein content (0.827), and negatively– with crude fiber content (-0.985).

Phenotypic correlation is not a precise criterion forassessing the interrelations among the traits, as it ig-nores the influence of environmental conditions onthe degree to which the traits are expressed. The rea-son for a genotypic correlation to arise is based on themanifestation of the pleiotropic action of genes or con-jugation among the blocks of genes decisive for thetraits. The genotypic correlation will be close to thephonotypical correlation and have the same sign if themedium correlation between the traits is insignificantor negligible. For breeders working on the improve-ment of both traits, the positive genotypic correlationbetween the traits will be desirable, whereas the nega-tive correlation will be an obstacle for attaining thedesirable goal. It is rather difficult to explain unequivo-cally the reason for the appearance of different typesof correlations. For instance, a higher genotypic corre-lation as compared to phenotypic one implies a weakinfluence of environmental factors on the traits or amanifestation of the additive action of genes.

The main drawback of cocksfoot is the low qualityof its fodder mass as compared to other cereal grasses(Kanapeckas et al., 1999). A correlative analysis con-firmed a negative relation on the genotypic level be-tween first cut yield and the indices of its quality. Thelate-ripening cultivars of cocksfoot can be regarded asa reserve for raising its quality as a fodder (Collins,Casler, 1990). The processes of ageing in them are slowerthan in the earlier cultivars. By cutting late-ripeningcultivars together with early ones it is possible to gainin digestible matter yield (Paplauskienė, Tarakanovas,2000). The strategy of developing a high-yielding


0

1

2

3

4

Aukš

tuol

ė St

.

Reg

enta

1262

1316

1927

1327

2577

1260

2196

1156

1179

2555

Dai

nava

2578

1422

1164

Asta

2556

t ha-1

Fig. 1. The digestible DMY of 1st cut of cocksfoot cultivars and breeding lines.

30-36

35LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

cocksfoot cultivar with a high quality of fodder shouldbe based on a compromise between yield and dry mat-ter digestibility. As a simple breeding index for selec-tion, digestible matter yield can be used. Figure 1shows digestible matter yield in cocksfoot cultivarsand breeding lines. The highest digestible matter yieldhas been found in cultivar ‘Regenta’ (4.0 t ha-1), Nos.1262 (3.79 t ha-1), 1316 (3.76 t ha-1) and 1927 (3.72 t ha-1).

Conclusions1. For all traits, the phenotypic coefficients of varia-

tion were higher than the genotypic coefficients. Herit-ability was lowest for crude protein content (0.09) andhighest for the number of days before paniculation (0.83).

2. Five new breeding lines (Nos. 2555, 1927, 1316,1260 and 1262) of cocksfoot showed a reliably (P < 0.05)higher (by 7.11-12.86%) annual dry matter yield(11.45-12.07 t ha-1) than the standard cultivar ‘Aukš-tuolė’.

3. Forage quality improvement remains to be themain problem in cocksfoot breeding. Among the breed-ing lines studied, only three (Nos. 1164, 1327 and 2196)showed a reliably (P < 0.05) better dry matter digestibil-ity (65.47-66.41%) compared to the standard (60.14%).

4. The positive high genotypic correlations (P < 0.01)were found between first cut yield and plant height (0.780),as well as crude fiber content (0.828). The negative, high,genotypic correlations (P < 0.01) were observed betweenthe fodder quality indices and first cut yield.

5. As a simple index of breeding, for selection ofplants combining productivity and quality, digestibledry matter yield is suggested. The highest digestiblematter yield of 1st cut was exhibited by cultivar ‘Re-genta’ (4.0 t ha-1), Nos. 1262 (3.79 t ha-1), 1316 (3.76 t ha-1) and1927 (3.72 t ha-1).

References1. Berg, C.C., Hill, R.R. (1989) Maturity effect on

yield and quality of spring harvested orchard grassforage. Crop Science, 29, 4, pp. 944-948.

2. Burton, G.W. (1952) Quantitative heritability ingrasses. Proc. 6th International Grassland Cong., pp.277-283.

3. Butkutė, B., Mašauskienė, A., Paplauskienė,V. (2003) Database collecting and development ofcalibration equation for the evaluation of chemicalcomposition of grasses by a NIR spectrophotom-eter. Agriculture. Scientific Articles, 82(2), pp.157-168.

4. Carlson, I.T., Moll, R.H. (1962) Phenotypic andgenotypic variation in quantitative characters in strainsof orchardgrass. Crop Science, 2, pp. 282-286.

5. Casler, M. D. (1991) Genetic variation andcovariation in population of tetraploid Dactylis L. ac-cessions. Theoretical and applied genetics, 81, 2, pp.253-264.

6. Casler, M.D., Berg, C.C., Carlson, I.T., Sleper,D.A. (1997) Convergent-divergent selection for seedproduction and forage traits in orchardgrass. III. Cor-related responses for forage traits. Crop Science, 37,pp.1059-1065.

7. Casler, M.D., Fales, S.L., McElroy, A.R., Hall,M.H., Hoffman, L.D., Undersander, D.J., Leath, K.T.(2002) Half-sib family selection for forage yield inorchardgrass. Plant breeding, 121, pp. 43-48.

8. Clyde, C., Berg, C.C., Hill, R.R. (1989) Maturityeffect on yield quality of spring harvested orchard-grass forage. Crop Science, 29, pp. 944-948.

9. Collins, M., Casler, M. D. (1990) Forage qualityof five cool-season grasses. II. Species effects. Anim.Feed Sci. Technol., 27, pp. 209-218.

10. Falconer, D. S. (1985) Introduction to Quanti-tative Genetics. Second Edition. Moskow, 486 pp.

11. Kalpokas, V., Kulpys, J., Bartkevičiūtė, Z.,Juozaitis, A., Juraitis, V. (1995) Some zootechnical as-pects of the formation of pasture swards. Scientificworks of theLithuanian Institute of Agriculture, 43,pp. 150-158.

12. Kalton, R. R., Leffel, R.S., Wasson, C.E., Weiss,M.G. (1955) Evaluation of combining ability in Dactylisglomerata L. Clonal and outcross progeny perform-ance. Science, 29, pp. 631-658.

13. Kalton, R. R., Smit, A.G., Leffel, R.C. (1952) Par-ent-inbred progeny relationships of selected orchardgrass clones. Agronomy Journal, 44: pp.481-486.

14. Kanapeckas, J., Lemežienė, N., Tarakanovas, P.,Nekrašas, S., Paplauskienė, V. (1999) Dependence ofthe productivity and quality of perennial grasses ontime of heading. Agricultural Science, 1, pp.10-16.

15. Lentz, E. M., Buxton, D. R. (1991) Morphologi-cal trait any maturity group relations with digestibilityof orchardgrass. Crop Science, 34, 6, pp. 1555-1560.

16. Nyquist, N.E. (1991) Estimation of heritabilityand prediction of selection response in plant popu-lations. Plant Sci., 10, pp. 235-322.

17. Paplauskienė, V., Tarakanovas, P. (2000) Evalua-tion of cocksfoot (Dactylis glomerata L.) varieties differ-ing in development. Agricultural Science, 4, pp. 57-62.

18. Saiga, S. (1983) Selection effect for digestibilityof summer regrowth in orchardgrass. In: Proc. 14thInt. Grassl. Congr., Lexington, Kentucky. 15-24 June1985. Smith, J. A. and Hays, V. W.(eds.), WestviewPress, Boulder, CO., pp. 143-146.

19. Santen, E. van, Sleper, D.A. (1996) Orchardgrass.In: Cool-Season Forage Grasses, Agronomy Mono-grahy, 34, pp. 503-534.

20. Santen, E. van, Casler, M. D. (1987) Effects ofinbreeding and genetic variation on forage quality traitsand dry matter yield in Dactylis glomerata L. subspe-cies. Plant Breed, 98, pp. 243-248.

21. Shenk, J. S., Westerhaus, M. O. (1982) Selec-tion for yield and quality in orchardgrass. Crop Sci-ence, 22, pp. 422-425.


30-36

36 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

22. Smith, S. E., Kuehl, R. O., Ray, R. H., Soleri, D.(1998) Evalution of simple Methods for EstimatingBroad-Sense Heritability in Stands of Randomly PlantedGenotypes. Crop Science, 38, pp. 1125-1129.

23. Statistical Yearbook of Lithuania. (2003)Vilnius, 365 pp.

24. Wiedlich, W. (1991) Kiwis aus Sibirien?:Treibhauseffekt, Ozonloch und Umweltpolitik. Basel;Boston; Berlin; Birkhäuser, 224 pp.

30-36


AnotācijaKamolzāles (Dactylis glomerata ssp. glomerata L.) 18 šķirnēm 2002.–2003. gada izmēģinājumos noteikti

saimnieciski nozīmīgi ražas rādītāji kā sausnas raža, augu aplapojums, kopproteīnu raža, sagremojamība unkokšķiedra. Ar kovariācijas analīzi noteikti šķirņu genotipisko un fenotipisko īpašību variācijas koeficienti.

37LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Baltās balandas (Chenopodium album L.) nākošās paaudzes augu jutībasizmaiņas pret lietotajiem herbicīdiem

Changes in Susceptibility of Next Generation of Common Lambsquater(Chenopodium album L.) to Applied Herbicides

Jānis KopmanisLLU Lauksaimniecības fakultāte, e-pasts: [email protected]

LLU Faculty of Agriculture, e-mail: [email protected]

Abstract. The trials were carried out at the Danish Institute of Agricultural Science, Flakkebjerg, Denmark, inthree series during years 2002-2004 to examine possible changes in susceptibility of next generation of Chenopo-dium album L. treated with herbicides at different dosages. Plants were grown in plastic pots, placed in glass-houses or outdoor tables. The herbicides were applied at plants 2-4 true leaf stage. The application was carriedout with a laboratory pot sprayer equipped with Hardi flat fan nozzles, operating at a speed 5.4-5.5 km h-1,pressure – 3 bars, and spraying volume varied between 149-165 L ha-1. Data statistical analysis was done usinglinear and nonlinear regression models. Nonlinear analysis was done using a log-logistic analysis model forparallel or non-parallel dose-response curves. Model comparison was done using lack-of-fit F-test. Chenopo-dium album L. seed samples were harvested from spring barley plots treated with 5 herbicides (dicamba 65.9 g L-1

+ triasulfuron 4.1 g L-1; amidosulfuron 750 g L-1; fluroxipyr 180 g L-1; tribenuron-methyl 750 g L-1; dichlorprop-P310 g L-1 + mecoprop-P 130 g L-1 + MCPA 160 g L-1) at different dosages. The sample from the place whereherbicides were not used for at least 20 years was used as a control sample. The results show that Chenopodiumalbum L. next generation plants possess no significant changes in their susceptibility to applied herbicides.Some traits of decreasing of susceptibility were observed for samples from plots treated with low dosages ofamidosulfuron and from plots treated with a full dosage of fluroxipyr.Key words: Chenopodium album L., herbicides, next generation, plant susceptibility.

IevadsVirzoties uz efektīvāku saimniekošanu, aktualizējas

jautājums par pesticīdu, tai skaitā arī herbicīdu, lieto-šanas optimizēšanu, kas sevī ietver arī herbicīdu lietotodevu samazināšanas iespējamību. Taču līdz ar to varsekot jautājums, kā šis pasākums ietekmēs neiznīcinātonezāļu sēklu veidošanos – kādā apmērā šādas nezālesražos sēklas, vai tās būs dīgtspējīgas un vai to nākamajaipaaudzei neizmainīsies jutība pret lietoto herbicīdu.

Vairāki autori raksta, ka herbicīdu lietošanas rezul-tātā izdzīvojušām nezālēm to sēklu veidošanās apjomisamazinās (Meinlschmidt et al., 1994; Andersson, 1992;Rasmussen, 1993). L. Andersons (1994) herbicīduietekmi uz nezāļu sēklu veidošanās samazināšanuapraksta gan kā tiešu, gan netiešu iedarbību. Tiešāiedarbība tiek raksturota kā herbicīda darbīgo vieluiejaukšanās nezāļu fizioloģiskajos procesos, kā rezultātātās veido mazāk sēklas. Herbicīdu iedarbības izraisītanezāļu augšanas palēnināšana, kas veicina kultūraugakonkurētspējas palielināšanos, tādējādi samazinotnezāļu reproduktīvo spēju, tiek skaidrota kā netiešāiedarbība. Kā piemērs tiek minēts baltā balanda(Chenopodium album L.), kas lauka apstākļos ražodaudz mazāk sēklu nekā audzēta veģetācijas traukos.

Lauka izmēģinājumos Dānijā, pētot herbicīdu metil-tribenurons, MCPA, joksinils + bromoksinils, bentazons+ MCPA un dihlorprops-P + MCPA samazinātu devu

ietekmi vasaras miežos, konstatēts, ka herbicīdu ietekmeuz nezāļu sēklu masu pozitīvi korelē ar to ietekmi uznezāļu gaissauso masu. Secināts, ka, lietojot pusi noreģistrētās herbicīdu devas, nezāļu sēklu masa būtiskisamazinās, tomēr dažos gadījumos arī 1/4 un pat 1/8lielas herbicīdu devas stipri samazina nezāļu sēklumasu. Tiek atzīmēts, ka pat gadījumā, ja lielākā daļa nosēklām izdzīvo un ir dīgtspējīgas, 1/4 līdz 1/2 lielu visupārbaudīto herbicīdu devu lietošana ievērojamisamazinās nezāļu sēklu krājuma pieaugumu augsnē.Nezāļu dīgšanai sliktākos apstākļos šādu rezultātu varsasniegt, lietojot pat tikai 1/16 līdz 1/32 lielas herbicīdudevas (Rasmussen, 1993).

A. Halds (1999), pētot nezāļu sēklu kvalitāti, lietojotherbicīdus pret nezālēm, kuras šie preparāti ierobežosalīdzinoši vāji, secina, ka nezāļu sēklu dīgšanu ietekmēne tikai herbicīdu lietošana pilnās devās, bet it īpašisamazinātās devās. Tā kā šādi gadījumi ir iespējami visaibieži (laukmales vai blakus esošie lauki smidzināšanaslaikā ar vēju var tikt apsmidzināti ar herbicīdiem ļotimazās devās), tas var veicināt sēklu veidošanos šajāsplatībās ar paaugstinātu dīgtspēju.

Kanādā veiktajos laboratorijas pētījumos par pre-parāta 2.4-D, kas lietots zemākās devās par letālo (no 0līdz 0.6 kg t.v. ha-1), ietekmi uz baltās balandas sēkluveidošanos un to īpašībām secināts, ka augiem, apstrā-dātiem ar samazinātām devām, ir aizkavēta ziedēšana

J. Kopmanis (Chenopodium album L.) nākošās paaudzes augu jutības izmaiņas pret lietotajiem herbicīdiem

37-45

38 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

un sēklu nogatavināšana, tie ir zemāka auguma un mazākzaroti, kā arī veido mazāk sēklu nekā neapstrādāti augi,bet to sēklas ir lielāka izmēra. Konstatēts, ka sēklas,iegūtas no šādiem apstrādātiem augiem, dīgst ātrāk unprocentuāli lielākā skaitā nekā sēklas no neapstrādātiemaugiem. Dotā sakarība pieaug, palielinot lietoto herbi-cīda devu. Tas tiek skaidrots ar lielākām barības vielurezervēm lielāka izmēra sēklās. Autori izsaka pieņē-mumu, ka dīgsti no šādām sēklām var būt ar lielākukonkurētspēju (Hume, Shirriff, 1989).

Diemžēl literatūrā neizdevās atrast norādes parnezāļu nākamās paaudzes augu jutību pret herbicīdu,pēc kura lietošanas tās ir izdzīvojušas un izveidojušassēklas, no kā var secināt, ka šāds jautājums joprojām irmaz izpētīts vai nav pētīts nemaz.

Materiāli un metodesVeģetācijas trauku izmēģinājumi veikti 3 sērijās

Dānijas Lauksaimniecības zinātņu institūta pētniecībascentrā “Flakkebjerg” 2002.–2004. gadā. Izmēģinājumosizmantotas iepriekšējā veģetācijas sezonā ievāktāsbaltās balandas (Chenopodium album L.) sēklas, tāpēcturpmāk veģetācijas trauku izmēģinājumu un tajosiegūto rezultātu raksturošanai kā izmēģinājuma gadstiks lietots sēklu ievākšanas gads. Sēklas ievāktas nolauka izmēģinājuma ar dažādu herbicīdu un to devulietošanas variantiem (sīkāka informācija par šo izmē-ģinājumu citās publikācijās – Kopmanis, 2003a, 2003b;Kopmanis 2004) neilgi pirms vasaras miežu ražasnovākšanas, tāpēc par šo sēklu paraugu nosaukumu


turpmāk tiek ņemts varianta nosaukums, no kura tieievākti. Tās diedzētas veģetācijas traukos un apstrā-dātas ar to pašu herbicīdu, no kura lietošanas lauciņiemievāktas. Kontrolei izmantots balto balandu sēklu mate-riāls no vietas, kur vismaz 20 gadu herbicīdi nav lietoti(turpmāk „Kontrole”). Arī šīs sēklas ievāktas katru gaduun veģetācijas trauku izmēģinājumā vienlaicīgi lietotstikai vienā un tai pašā veģetācijas sezonā ievāktais sēklumateriāls.

2001. gadā izmēģinājums iekārtots laboratorijas(siltumnīcas) apstākļos. Veģetācijas trauka lielums –1 litrs, substrāts – tīruma augsne (mālsmilts, trūdvielusaturs 11 g kg-1, augsnes reakcija pHKCl 7.2). Taču 2002.un 2003. gadā izmēģinājums veikts daļēja laukaapstākļos (uz speciāliem, nepieciešamības gadījumāpārsedzamiem galdiem). Izmantotā veģetācijas traukalielums – 2 litri. Kā substrāts lietots augsnes, smilts unkūdras maisījums attiecībā 2 : 1 : 1. Smidzināšana veiktabalto balandu 4 īsto lapu stadijā. Pēc 2–3 nedēļāmnoteikta nezāļu zaļā masa kopā no viena veģetācijastrauka. Pēc paraugu izžāvēšanas noteikta balto balandugaissausā masa. Balto balandu sēklu paraugus katrugadu nebija iespējams ievākt no vienu un to pašu herbi-cīdu lietošanas variantu lauciņiem sakarā ar atšķirīguto iedarbību pret pētīto nezāli. Veģetācijas traukuizmēģinājumā lietotās šo herbicīdu devas uzrādītas 1.tabulā. Devas 2001. gadā izvēlētas saskaņā ar iepriekšDānijā veikto pētījumu rezultātiem par dažādu nezāļusugu jutību pret herbicīdiem, kā arī dāņu speciālistupieredzi par atšķirībām starp lauka un veģetācijas trauku

1. tabula / Table 1Lietotie herbicīdi un to devas 2001.–2003. gadā

Applied herbicide dosages in the trials of 2001–2003

* – herbicīda deva 2001., 2002. un 2003. gadā / dosage in years 2001, 2002 and 2003

37-45

Rel

atīv

ā de

va /

Rel

ativ

e do

sage

Gra

nsta

rs, g

ha-1

/

Trib

enur

on-m

ethy

l 750

g

L-1, g

ha-1

Dup

lozā

ns su

per,

ml h

a-1 /

Dic

hlor

prop

-P 3

10 g

L-1

+

mec

opro

p-P

130

g L-1

+

MC

PA 1

60 g

L-1

, ml h

a-1

Gro

dils

, g h

a-1 /

A

mid

osul

furo

n 75

0 g

L-1,

g ha

-1

Lint

ūrs,

g ha

-1 /

D

icam

ba 6

5.9

g L-1

+

trias

ulfu

ron

4.1

g L-1

, g h

a-1

Star

ane

180,

L h

a-1 /

Fl

urox

ipyr

180

g L

-1, L

ha-1

1/32

- / 0.3 / -*

- / 31 / -

- / 0.8 / -

- / - / -

- / 0.03 / -

1/16 - / 0.5 / 0.04 - / 63 / - - / 1.7 / 3.3 - / - / 5.4 - / 0.06 / 0.13 1/8 - / 1.0 / 0.08 - / 125 / - 0.8 / 3.3 / 6.7 1.8 / - / 10.7 0.03 / 0.13 / 0.25 1/4 - / 2.0 / 0.17 - / 250 / - 1.7 / 6.7 / 13.3 3.6 / - / 21.4 0.07 / 0.25 / 0.50 1/2 - / 4.0 / 0.33 - / 500 / - 3.3 / 13.3 / 26.7 7.1 / - / 42.9 0.14 / 0.50 / 1.00 1 - / 8.0 / 0.67 - / 1000 / - 6.7 / 26.7 / 53.3 14.3 / - / 85.7 0.28 / 1.00 / 2.00 2 - / 16.0 / 1.33 - / 2000 / - 13.3 / 53.3 / 106.6 28.6 / - / 171.4 0.56 / 2.00 / 4.00

39LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


izmēģinājumos lietoto devu efektu. 2002. gadā salī-dzinājumā ar 2001. gada veģetācijas trauku izmēģināju-mu herbicīda grodils deva paaugstināta 4 reizes, betstarane 180 – 3.6 reizes. Tā iemesls ir nepietiekamiaugstās šo herbicīdu devas 2001. gada izmēģināju-mā. Tā kā 2002. gadā bija iespējams ievākt vairākbalto balandu sēklas, veģetācijas trauku izmēģinā-jumā ir papildus iekļauti vēl divi herbicīdu devulietošanas varianti (1. tabula). 2003. gadā tika sama-zināts lietoto devu skaits, atmetot mazāko devu, kāarī dubultotas lietotās herbicīdu grodils un starane180 devas sakarā ar nepietiekami zemo to efektivitātiiepriekšējā gada izmēģinājumā. Tāpat, vadoties noiepriekšējo gadu rezultātiem, aptuveni 12 reižu tikasamazinātas lietotās granstara devas un 6 reizespalielinātas lintūra devas.

Pirms smidzināšanas katrā veģetācijas traukā 2001.gadā atstātas trīs baltās balandas, bet 2002. un 2003.gadā – 4. Smidzināšana visos izmēģinājuma gadosveikta, izmantojot Hardi ISO F-02-110 plakanstrūklassprauslas, darba šķidruma patēriņu 148.6–165.7 L ha-1,spiedienu 3 bāri un darba ātrumu 5.4–5.5 km h-1

Datu matemātiskā apstrāde veikta, izmantojotlineārās un nelineārās regresijas analīzes modeļus, datusattiecinot pret herbicīdu iedarbības devu–efekta līkni(formula 1):

( )( )( ) Czba

CDU ++−+

−=log2exp1

, (1)

kur:U – auga reakcija pret herbicīda iedarbību, z – herbicīda deva,D – līknes augšējā robeža, kas ir tuva dabiski augoša

auga lielumam,C – apakšējā robeža, jeb auga reakcija pie ļoti lielu

herbicīdu devu lietošanas,a – parametrs, kas raksturo līknes horizontālo

atrašanos koordinātu sistēmā,b – parametrs, kas raksturo līknes slīpumu vidū

starp augšējo un apakšējo robežu jeb liekšanāspunktā, kas ir arī ED50 punkts. Jo lielākanegatīva ir b vērtība, jo līkne būs stāvāka(Finney, 1979).

Analīzes gaitā balto balandu masas dati tiek trans-formēti uz to relatīvām vērtībām – masa kontrolē bezherbicīdu lietošanas tiek pieņemta par 100. Atsevišķitiek analizēta gan balto balandu zaļā, gan arī gaissausāmasa. Vienlaicīgi tiek veikta gan lineārās regresijasanalīze, gan arī nelineārās regresijas paralēlo un nepa-ralēlo līkņu analīze.

Divu modeļu salīdzināšanai, piemēram, salīdzinotpieņēmumus, ka līknes vai nu ir, vai nav paralēlas,izmanto piemērotības pārbaudes F-testu (formula 2):

IeDFI

eSS

IeDFII

eDFIeSSII

eSSF

/

/

−

−= , (2)

kur:SSe

II un SSeI – atlikuma kvadrātu summa attiecīgi

otrajam vai pirmajam modelim,DFe

II un DFeI – atlikuma brīvības pakāpju skaits

otrajam vai pirmajam modelim,F – faktiskais Fišera kritērijs (Seefeldt et

al., 1995).Ja, piemēram, lineāro sakarību analīzi attiecina pret

nelineāro un faktiskais Fišera kritērijs tiek iegūts mazākspar teorētisko, tad par atbilstošāko datu aprakstīšanaiir jāpieņem nelineāro sakarību analīze. Respektīvi,secinājumi tiek izdarīti, izejot no tā, kurš analīzes modelispret kuru tiek attiecināts.

Rezultāti un diskusijaDatu analīzes rezultāti uzrāda, ka secinājumi neat-

šķiras, vai analīze tiek veikta ar balto balandu zaļāsmasas vai gaissausās masas datiem, izņemot herbicīdugranstars 2002. gadā, tāpēc turpmākā analīze tiksizvērsta par balto balandu gaissauso masu.

Matemātiskās analīzes rezultāti parāda, ka visusiegūtos datus ar augstu ticamību skaidro lineārasakarība, taču, veicot modeļu piemērotības pārbaudi,kā precīzāki ir jāpieņem nelineāro sakarību modeļi. Tossavstarpēji salīdzinot, iegūtajiem rezultātiem atbil-stošāks ir paralēlo līkņu nelineārais modelis, izņemotgadījumu 2002. gadā, kad herbicīdam grodils kāpiemērotāks sakarību raksturošanai ir jāpieņem neli-neārās regresijas neparalēlo līkņu modelis – Ffakt. = 2.94> Fkrit. = 2.74, P > 95%. Turpmākā analīze tiks veiktaatsevišķi pa lietotajiem herbicīdiem.

Lintūrs. 2001. un 2003. gadā balto balandu sēkluparaugs ievākts tikai no varianta „Lintūrs 1/4”, bet2002. gadā tās no lintūra lietošanas variantiem netikaievāktas.

Datu matemātisko apstrādi, izmantojot nelineārāsregresijas modeļus, no 2001. gada datiem nav iespējamsveikt, jo lietotās lintūra devas ir izvēlētas par mazām.Tās visas, izņemot dubulto devu (2 N) kontroles parau-gam, ir attiecināmas tikai uz līknes augšējo daļu, jo baltāsbalandas gaissausās masas samazinājums nav iegūtslielāks par 50%.

2003. gada izmēģinājumā lietotās lintūra devas tikapalielinātas 6 reizes. Rezultātā iegūts, ka atkarībā nolietotās devas lieluma balto balandu gaissausā masamainās robežās no 12.24 līdz 1.3 gramiem, respektīvi,tiek aprakstīta balto balandu reakcija gan pret zemāmlintūra devām, gan arī augstām devām ar gandrīz 90%efektivitāti un dati ir izmantojami analīzei ar nelineārāsregresijas modeļiem.

37-45

40 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Datu analīzē iegūtie dati (ED50 deva un b parametrs)tiek izmantoti devu-efekta līkņu konstruēšanai (1. attēls).

1. attēlā redzams, ka balto balandu parauga no lin-tūra 1/4 devas lietošanas varianta nākošās paaudzesaugu jutība pret lietoto herbicīdu ir nedaudz palieli-nājusies – pie vienādām lietotajām lintūra devām, baltobalandu augiem bijusi mazāka gaissausā masa.Turpretim 2001. gadā bijis pretējs rezultāts – kontrolesvarianta augiem bijusi mazāka gaissausā masa 4 no 6lietoto lintūra devu variantos.

Vērtējot aprēķinātās lintūra ED50 un ED90 devas pretbalto balandu, var secināt, ka tās savstarpēji būtiskineatšķiras ar 95% ticamību – kontroles paraugamaprēķinātā ED50 deva ir 21 g ha-1 ar 95% ticamībasintervālu 11.5–30.6 g ha-1, bet paraugam „Lintūrs 1/4“attiecīgi 14 un 7.3–20.8 g ha-1. Līdz ar to var izteiktpieņēmumu, ka lietoto lintūra devu samazināšana līdz1/4 no pilnas devas būtiski neizmaina balto balandunākamās paaudzes augu jutību pret to. Tomēr jāņemvērā, ka par pilnībā izdevušos var uzskatīt tikai viena


1. att. Lintūra iedarbības pret balto balandu devu-efekta līknes 2003. gadā:1. – kontrole; 2. – paraugs „Lintūrs 1/4”.

Fig. 1. Dose-response curves explaining the effect of common lambsquater to dicamba + triasulfuron, 2003:1. – control sample; 2. – sample “dicamba + triasulfuron 1/4”.

37-45

2. att. Grodila iedarbības pret balto balandu devu-efekta līknes 2002. gadā:1. – kontrole un paraugs ,,Grodils 1/2"; 2. – paraugs „Grodils 1/4”; 3. – paraugs „Grodils 1/1”.

Fig. 2. Dose-response curves explaining the effect of common lambsquater to amidosulfuron, 2002: 1. – controlsample and sample “amidosulfuron 1/2”; 2. – sample “amidosulfuron 1/4”; 3. – sample “amidosulfuron 1/1”.

1.67 3.33 6.67 13.33 26.67 53.33 106.67 213.33 426.67

Deva,g ha-1/Dosage, g ha-1

Rel

atīv

ā ga

issa

usā

mas

a/R

elat

ive d

ry w

eigh

t

3.

2.

1.

100.0

80.0

60.0

40.0

20.0

.0

41LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

gada izmēģinājumu, kurā tika lietotas optimālasherbicīda lintūrs devas. Šos lietotos lintūra devu datusvar izmantot turpmākos veģetācijas trauku izmēģi-nājumos kā izejas datus, pētot lintūra iedarbību pretbaltajām balandām vai jutības ziņā tām līdzīgām nezāļusugām.

Grodils. Līdzīgi kā variantos ar lintūra lietošanu2001. gadā, šajā gadā iegūtos rezultātus arī no grodilalietošanas variantiem nevar pakļaut datu apstrādei arnelineārās regresijas modeļiem, jo herbicīda lietotāsdevas bijušas par mazām.

2002. gada veģetācijas trauku izmēģinājumālietotās devas galvenokārt bijušas ar vidēju efektivitāti.Pēc iegūtajiem rezultātiem ir grūti spriest par herbicīdaiedarbības devu-efekta līknes apakšējo daļu, kasraksturo augstu herbicīda iedarbības efektivitāti. Izvēr-tējot iegūtos rezultātus, var secināt, ka triju mazākolietoto grodila devu gadījumā balto balandu gaissausāmasa izmainās pavisam nedaudz, salīdzinot ar kontro-li, līdz ar to šie dati tiek izslēgti no turpmākās ana-līzes.

Izmantojot nelineārās regresijas neparalēlo līkņumodeļa aprēķinātos datus (ED50 devas un b parametrs),tiek konstruētas devu-efekta sakarību līknes (2. at-tēls).

2. attēlā redzams, ka kontroles un „Grodils 1/2"paraugu reakciju pret grodilu raksturojošās līknes irgandrīz identiskas, tā it kā pārsedz viena otru un attēlāpraktiski nav atšķiramas. Stāvākas ir paraugu „Grodils1/1” un it īpaši „Grodils 1/4" raksturojošās līknes, kasnorāda, ka šiem paraugiem reakcija pret grodilu, tā devuizmaiņu gadījumā, mainās straujāk.

Kaut arī 2003. gada veģetācijas trauku izmēģinājumālielākā lietotā grodila deva tika palielināta 2 reizes, tāslietošanas variantā balto balandu gaissausās masassamazinājums iegūts līdzīgs kā 2002. gada izmēģinājumā:kontroles paraugam un paraugam „Grodils 1/1” vairākkā 80% apmērā, paraugam „Grodils 1/2" – 75.1%, betparaugam „Grodils 1/4” – tikai 64.7%.

Aprēķinos iegūtie rezultāti ir izmantoti 3. attēlāredzamo līkņu konstruēšanai.

Līdzīgi kā 2002. gadā gandrīz identiskas līknes tiekiegūtas kontroles sēklu paraugam un paraugam „Grodils1/2". Ļoti līdzīga tām ir arī parauga „Grodils 1/1” devu-efekta līkne. Atšķirīga ir paraugu „Grodils 1/4" rak-sturojošā līkne, kura ir it kā pārvietojusies pa labi hori-zontālā virzienā, respektīvi, līdzīgas efektivitātes sa-sniegšanai kā pārējiem paraugiem, šim paraugam irnepieciešams lietot lielāku grodila devu (3. attēls).

Līkņu slīpumu ietekmē b parametrs – jo tam ir lielākanegatīvā vērtība, jo līkne ir slīpāka. 2002. gadaizmēģinājumā tas atšķīrās starp paraugiem, jo modeļupiemērotības pārbaudē par atbilstošāko tika atzītsneparalēlo līkņu modelis. b parametrs bija -0.9 kontrolesun „Grodils 1/2" paraugam, -1.3 paraugam „Grodils1/4" un -1.8 paraugam „Grodils 1/1”. Taču 2003. gadarezultāti par atbilstošāko uzrāda paralēlo līkņu modeliun visiem paraugiem b parametrs bija -1.0.

Salīdzinot aprēķinātās ED50 devas starp paraugiem,var konstatēt, ka pie 95% ticamības tās savstarpējineatšķiras abos pētījumu gados, neskatoties uz to, kaparauga „Grodils 1/4” aprēķinātā ED50 deva 2003. gadāir lielāka nekā kontroles un „Grodils 1/2" maksimālā 95%ticamības intervāla vērtība (2. tabula). Līdzīgu sakarību


3. att. Grodila iedarbības pret balto balandu devu-efekta līknes 2003. gadā:1. – kontrole; 2. – paraugs „Grodils 1/4”; 3. – paraugs „Grodils 1/2"; 4. – paraugs „Grodils 1/1”.

Fig. 3. Dose-response curves explaining the effect of common lambsquater to amidosulfuron, 2003: 1. – controlsample; 2. – sample “amidosulfuron 1/4”; 3. – sample “amidosulfuron 1/2”; 4. – sample “amidosulfuron 1/1”.

37-45

.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

1.67 3.33 6.67 13.33 26.67 53.33 106.67 213.33 426.67

Deva, g ha-1 / Dosage g ha-1

Rel

ativ

ā ga

issa

usā

mas

a /

Rel

ativ

e dr

y w

eigh

t

42 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

var novērot arī ar ED90 devām. Abos gadījumos datuanalīze uzrāda ļoti lielu ticamības intervālu.

Trīs gadu pētījumu rezultāti diemžēl neļauj izdarītkādus pārliecinošus secinājumus. Var konstatēt, ka noplatībām, kur lietots herbicīds grodils, ievāktu baltobalandu sēklu nākamās paaudzes augiem ir tendenceizmainīt jutīgumu pret lietoto herbicīdu. It īpaši to varnovērot 2003. gada izmēģinājumā, kur parādās baltobalandu sēklu, ievāktu no mazu grodila devu lietošanasvariantiem, nākamās paaudzes pieaugoša izturība pretlietoto herbicīdu.

Starane 180. Arī no starane 180 lietošanas varian-tiem 2001. gadā iegūtajiem rezultātiem var secināt, kalietotās herbicīda devas bijušas par mazu. 2002. gadarezultāti parāda, ka joprojām devu lieluma izvēle bijusinepietiekama. Kaut arī dati atspoguļo starane 180efektivitāti pret balto balandu visai plašā tā devu dia-pazonā, tomēr trīs mazākās veģetācijas trauku izmē-ģinājumā lietotās herbicīda devas radījušas niecīgu

balto balandu gaissausās masas samazinājumu, tāpēctās, līdzīgi kā variantos ar grodila lietošanu, turpmākajāanalīzē netiks izmantotas.

4. attēlā parādītās līknes ir stāvākas, nekā tas bijagrodila lietošanas variantos, jo b parametrs tika aprē-ķināts -2.4. Praktiski identiski rezultāti iegūti kontro-les variantam un paraugam „Starane 180 1/2”, tāpēcto attēlošanai ir izmantota viena devu-efekta līkne(4. attēls). Visvairāk atšķiras paraugu „Starane 180 1/1”raksturojošā līkne.

2003. gada izmēģinājumā lietotās starane 180 devastika vēl palielinātas divas reizes. Rezultātā augstākāsdevas lietošanas variants ir samazinājis balto balandugaissauso masu par vairāk nekā 80%, izņemot paraugu„Starane 180 1/1”, kur iegūts samazinājums par 77%.No tā var secināt, ka herbicīda starane 180 devas irizvēlētas pietiekami lielas. Taču, izvērtējot rezultātuspa lietotajām devām, pārsteidzoša šķiet mazākās devas(125 ml ha-1) efektivitāte, kura bijusi augstāka nekā uz


2002. gads / Year 2002 2003. gads / Year 2003 Sēklu paraugs /

Seed sample

ED50

95% ticamības intervāls / 95%

confidence interval

ED50 95% ticamības intervāls / 95%

confidence interval

Kontrole / Untreated

18.0

1.3–34.6

22.0

2.4–41.7 Grodils 1/4 / amidosulfuron 1/4 14.5 5.3–23.7 46.1 7.2–85 0 Grodils 1/2 / amidosulfuron 1/2 18.1 2.2–34.0 20.0 1.8–38.2 Grodils 1/1 / amidosulfuron 1/1 16.9 8.2–25.6 25.0 3.0–47.1

2. tabula / Table 2Aprēķinātās grodila ED50 devas baltajai balandai, g ha-1

Calculated ED50 dosages of amidosulfuron against common lambsquater, g ha-1

4. att. Starane 180 iedarbības pret balto balandu devu-efekta līknes 2002. gadā:1. – kontrole un paraugs ,,Starane 180 1/2"; 2. – paraugs „Starane 180 1/4”; 3. – paraugs „Starane 180 1/1”.

Fig. 4. Dose-response curves explaining the effect of common lambsquater to fluroxipyr, 2002:1. – control sample and sample “fluroxipyr 1/2”; 2. – sample “fluroxipyr 1/4”; 3. – sample “fluroxipyr 1/1”.

37-45

.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

0.03 0.06 0.12 0.25 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00

Deva, L ha-1 / Dosage, L ha-1

Rel

atīv

ā ga

issa

usā

mas

a /

Rel

ativ

e dr

y w

eigh

t

1.

2.

3.

43LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

pusi lielākai devai. Tā kā tam loģisku izskaidrojumunevar atrast, šī deva no turpmākās analīzes tiek izslēgta.

Datu analīzes gaitā arī no 2003. gada veģetācijastrauku izmēģinājuma ar herbicīdu starane 180 tiek iegūtilīdzīgi secinājumi kā 2002. gada izmēģinājumā.Salīdzinājumā ar 2002. gada rezultātiem aprēķinātais bparametrs ir mazāks, tikai -1.33, līdz ar to līknes irlēzenākas. Visas līknes atrodas ļoti tuvu viena otrai,bet, tāpat kā 2002. gadā, visvairāk pa labi ir novirzītaparaugu „Starane 180 1/1” raksturojošā līkne.

Salīdzinot ED50 devas, var konstatēt, ka starpparaugiem „Starane 180 1/1” un „Starane 180 1/4" 2002.gadā pastāv ar 95% ticamību būtiskas atšķirības –lietojot pilnu herbicīda starane 180 devu, nākamāspaaudzes balto balandu augi kļūst izturīgāki pret dotoherbicīdu. Tomēr salīdzinājumā ar kontroles auguparaugu atšķirības ar 95% ticamību nepierādās(3. tabula). 2003. gadā herbicīda starane 180 ED50 devaspret balandu ir iegūtas augstākas nekā 2002. gadā.Rezultāti rāda, ka 2003. gadā starp paraugiem ar 95%ticamību nepastāv būtiskas atšķirības.

Tā kā 2001. gada veģetācijas trauku izmēģinājumālietotās herbicīda starane 180 devas bija izvēlētas parmazām, kopīgus secinājumus var izdarīt tikai no divugadu pētījumiem. Ar 95% ticamību nevar apgalvot, ka,lietojot herbicīdu starane 180 graudaugu sējumos, baltobalandu nākamās paaudzes augu jutība izmainītos pretto salīdzinājumā ar augiem no platībām, kur herbicīdsstarane 180 nav lietots. Tomēr parādās tendence pieaugtbalto balandu nākamās paaudzes augu izturībai pretstarane 180 tajos gadījumos, kad ir lietota tā pilnā deva.

Granstars. 2001. gadā balto balandu sēklas nogranstara lietošanas variantiem netika ievāktas, jo šisherbicīds balto balandu bija ierobežojis vairāk nekā 80%apmērā, lietots arī 1/4 devā (Kopmanis, 2003b). 2002.gadā veģetācijas trauku izmēģinājuma rezultāti argranstaru parāda, ka, pat lietojot granstara 1/8 devu (1g ha-1), baltās balandas gandrīz pilnībā gāja bojā – tozaļā masa no veģetācijas trauka (tātad – 4 augu zaļāmasa) nebija lielāka par 1 g.

Sakarā ar to, ka balto balandu masa pie granstaradevas 1 g ha-1 jau ir gandrīz nulle, devu–efekta analīzē

netiek iekļauti dati par lielākām granstara devām. Tāpataprēķinos netiek iekļauts C parametrs – herbicīdaiedarbības efektivitātes apakšējā robeža, jo rezultāti,lietojot granstaru devās 1 g ha-1 un lielākās, ir ļoti tuvunullei. Aprēķinos tas automātiski tiek pieņemts par nulli.

Iespējams, ka sakarā ar mazo datu apjomu (rezultātitikai no triju herbicīda granstars devu lietošanasvariantiem) rezultāti atšķiras starp datu analīzi baltobalandu zaļās vai gaissausās masas datiem. Gaissausāsmasas datu analīze uzrāda, ka precīzāk sakarību raksturolineārā regresija (Ffakt. = 2.62 > Fkrit. = 2.02, P > 95%), tačubalto balandu zaļās masas datu analīze liecina par pretējo(Ffakt. = 1.04 < Fkrit. = 2.02, P > 95%). Sakarā ar šo pretrunu2002. gada datu analīze par balto balandu jutībasizmaiņām pret granstaru tiek pārtraukta, jo ir jāsecina,ka veģetācijas trauku izmēģinājumā lietotās granstaradevas bijušas izvēlētas par lielu un rezultāti ir nepie-tiekami pamatotas devu–efekta analīzes veikšanai.

Aptuveni 12 reižu samazinot lietoto granstara devu,2003. gada veģetācijas trauku izmēģinājumā iegūtierezultāti atspoguļo herbicīda plašu iedarbības diapa-zonu – no vājas iedarbības efektivitātes līdz vairāk nekā90% efektivitātei.

Abas iegūtās devu-efekta līknes ir savstarpēji ļotilīdzīgas un nedaudz lēzenākas nekā starane 180 lieto-šanas variantos 2002. gadā (b = -1.94). Arī aprēķinātāsgranstara ED50 un ED90 devas pret balto balandu sav-starpēji ar 95% ticamību būtiski neatšķiras. Nedaudzmazāka tā ir augu paraugam „Granstars 1/4" – 0.23 g ha-1

pret 0.25 g ha-1 kontroles paraugam.Tā kā herbicīds granstars ir ar augstu efektivitāti

pret baltajām balandām, problēmas sagādāja to sēkluievākšana no variantiem, kur bija lietots šis preparāts.Līdz ar to sēklas varēja ievākt tikai no viena varianta undivos no trim izmēģinājumu gadiem. Papildus tam 2002.gada veģetācijas trauku izmēģinājumā tika izvēlētaspārāk lielas granstara devas, kā rezultātā pilnu datuapstrādi varēja veikt tikai ar 2003. gadā iegūtajiemrezultātiem. Tas ir par maz, lai varētu izdarīt kādus seci-nājumus par balto balandu nākamās paaudzes augupotenciālajām jutības izmaiņām pret granstaru. Tāpēcarī šie rezultāti, līdzīgi kā tas bija gadījumā ar herbicīdu


2002. gads / Year 2002 2003. gads / Year 2003 Sēklu paraugs /

Seed sample

ED50


confidence interval

ED50


confidence interval Kontrole / Untreated

883.6

707.0–1060.3

1194.2

230.0–2158.4

Starane 180 1/4 / fluroxipyr 1/4 766.5 596.1–936.9 1327.2 935.7–1718.7 Starane 180 1/2 / fluroxipyr 1/2 877.1 701.3–1052.9 1285.1 987.3–1582.8 Starane 180 1/1 / fluroxipyr 1/1 1184.7 963.6–1405.9 1491.7 1141.5–1841.9

3. tabula / Table 3Aprēķinātās starane 180 ED50 devas baltajai balandai, ml ha-1

Calculated ED50 dosages of fluroxipyr against common lambsquater, ml ha-1

37-45

44 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

lintūrs, ir jāvērtē kā izejas dati turpmākajiem pētījumiempar granstara iedarbības efektivitāti pret baltajām balan-dām vai jutības ziņā tām līdzīgām nezāļu sugām.

Duplozāns super. Līdzīgi kā granstara lietošanasgadījumā, arī no duplozāns super lietošanas variantiem2001. gadā baltās balandas sēklas nevarēja ievākt, taču2002. gadā tās tika ievāktas. Diemžēl arī 2003. gadāduplozāns super gandrīz pilnībā lauka izmēģinājumāiznīcināja baltās balandas un tās sēklas ievākt nebijaiespējams.

Devu-efekta analīze paraugiem, kas apstrādāti arduplozānu super, veikta līdzīgi kā citu herbicīdu lieto-šanas gadījumos. Var secināt, ka 2002. gadā veģetācijastrauku izmēģinājumā lietotās duplozāna super devas irizvēlētas veiksmīgāk nekā izmēģinājumos ar pārējiemherbicīdiem. Tās pilnīgāk parāda balto balandu reakciju

pret lietoto herbicīdu tā lielu, virs ED50, devu lietošanasgadījumā. Tomēr ir novērojams datu trūkums par mazuduplozāna super devu efektivitāti, jo izmēģinājumālietotā zemākā herbicīda deva uzrādījusi aptuveni 40–50% efektivitāti. Sakarā ar to no turpmākajiem aprēķiniemtiek izslēgti balto balandu masas dati pie lielākās lietotāsduplozāna super devas.

Pēc devu-efekta līknēm var secināt, ka ar līdzīgureakciju pret duplozānu super bijuši balto balandu augino kontroles parauga un parauga „Duplozāns super1/4". Nedaudz pa kreisi novirzīta ir paraugu „Duplozānssuper 1/2" raksturojošā līkne, kas liecina, ka šī paraugaaugi ir bijuši ar vislielāko jutību pret lietoto herbicīdu(5. attēls).

Vērtējot iegūtās duplozāna super ED50 devas pretbalto balandu, var konstatēt, ka paraugam „Duplozāns

5. att. Duplozāna super iedarbības pret balto balandu devu-efekta līknes 2002. gadā:1. – kontrole; 2. – paraugs „Duplozāns super 1/4”; 3. – paraugs „Duplozāns super 1/2".

Fig. 5. Dose-response curves explaining the effect of common lambsquater to dichlorprop-P + mecoprop-P +MCPA, 2002: 1. – control sample; 2. – sample “dichlorprop-P + mecoprop-P + MCPA 1/4”;

3. – sample “dichlorprop-P + mecoprop-P + MCPA 1/2”.

Sēklu paraugs / Seed sample

ED50

95% ticamības intervāls /95 %

confidence interval

ED90


confidence interval Kontrole / Untreated

43.2

34.9–51.4

319.7

219.6–419.8

Duplozāns super 1/2 / dichlorprop-P + mecoprop-P + MCPA 1/2

23.1 18.3–27.9 171.0 119.3–222.7

Duplozāns super 1/4 / dichlorprop-P + mecoprop-P + MCPA 1/4

36.5 29.4–43.7 270.5 183.9–357.1

4. tabula / Table 4Aprēķinātās duplozāns super ED50 un ED90 devas baltajai balandai 2002. gadā, ml ha-1

Calculated ED50 and ED90 dosages of dichlorprop-P + mecoprop-P + MCPA againstcommon lambsquater in 2002, ml ha-1


37-45

.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

8 16 31 62 125 250 500 1000 2000

Deva, ml ha-1 / Dosage, ml ha-1

Rel

ativ

ā ga

issa

usā

mas

a /

Rel

ativ

e dr

y w

eigh

t

45LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

super 1/2" tā būtiski ir mazāka nekā abu pārējo parauguaugiem. Turpretim ED90 devu atšķirības starp paraugiemar 95% ticamību nepierādās (4. tabula).

Kopīgus secinājumus par balto balandu nākamāspaaudzes augu jutības izmaiņām pret herbicīdu duplo-zāns super, līdzīgi kā tas bija par herbicīdu granstars,izdarīt ir grūti, jo iegūts ir pārāk maz datu. 2002. gadarezultāti vedina uz domām, ka herbicīda duplozāns su-per lietošana graudaugu sējumos samazinātās devāspaaugstina balto balandu nākamās paaudzes augujutību pret to, taču, lai to apgalvotu, pētījumus būtunepieciešams turpināt.

Secinājumi1. Neskatoties uz dāņu zinātnieku pieredzi, visu

herbicīdu, izņemot duplozāns super, lietotās devas,veģetācijas trauku izmēģinājumu ar doto herbicīdu,veicot pirmo reizi, tika noteiktas neprecīzas un turpmākopētījumu gaitā koriģētas.

2. Lietojot herbicīdus granstars un lintūrs devās,samazinātās līdz 1/4 no pilnas devas, balto balandunākamās paaudzes augu jutība pret tiem izmaināsnebūtiski. Tomēr jāņem vērā, ka par pilnībā izdevušosvar uzskatīt tikai viena gada izmēģinājumu, kurā tikalietotas optimālas šo herbicīdu devas.

3. Novērota tendence balto balandu nākamās pa-audzes augiem, kuru sēklas ievāktas no platībām, kurlietots grodils samazinātās devās, samazināt jutību pretšo herbicīdu. Līdzīga tendence konstatēta augiem noplatībām, kur lietots herbicīds starane 180 pilnā reģis-trētajā devā. Diemžēl rezultāti ar 95% ticamību nepie-rādās.

4. Pēc herbicīda duplozāns super lietošanas vasa-ras miežu sējumā devā 1 L ha-1 nākamās paaudzes baltobalandu augiem novērota būtiski augstāka jutība pretlietoto herbicīdu. Tā kā šāda sakarība novērota tikaivienā izmēģinājumu gadā, to nevar uzskatīt par vispārējupierādījumu.

Literatūra1. Andersson, L. (1992) Effect of MCPA on the seed

production of six weed species. In: IXeme Colloque

international sur la biologie. l’Ecologie at lasystematique des mauvaises herbes, 16-18 September1992, Dijon, France, 279–287.

2. Andersson, L. (1994) Amounts and characteris-tics of seeds produced by annual weeds. Influence ofherbicides and time of plant emergence. PhD disser-tation, Swedish University of Agricultural Sciences.SLU/Repro, Upsala, 28 pp.

3. Finney, D. J. (1979) Bioassay and the practice ofstatistical inference. International statistical review,47, pp. 1–12.

4. Hald, A. (1999) Germination of seeds from twonon-target species subjected to sublethal herbicide dos-ages. In: Brighton crop protection conference, weeds.Proceedings of an international conference, Brighton,UK, 15-18 November 1999, Vol. 1, pp. 267–272.

5. Hume, L., Shirriff, S. (1989) The effect of 2,4-Don growth and germination of lamb’s-quarters(Chenopodium album L.) plants having different de-grees of tolerance. Canadian journal of plant sci-ence, 69, pp. 897–902.

6. Kopmanis, J. (2003a) Samazinātu herbicīdu devuvērtējums vasaras miežu sējumos. Agronomijas Vēstis,Nr. 5, 138.–142. lpp.

7. Kopmanis, J. (2003b) Chenopodium album L.susceptibility to herbicides applied at different dos-ages. In: 7th EWRS (European Weed Research Soci-ety) Mediterranean Symposium 2003, Adana, Turkey,6-9 May 2003, pp. 79–80.

8. Kopmanis, J. (2004) Herbicīdu starane 180 unlintūrs lietošana samazinātās devās vasaras miežos.Agronomijas Vēstis, Nr. 6, 80.–86. lpp.

9. Meinlschmidt, E., Hintzsche, E., Pallas, K. (1994)Influence of reduced tribenuron doses on weed sup-pression and their seed production. Materialy SesjiInstytutu Ochrony Roslin, 34: 2, pp. 106–111.

10. Rasmussen, I. A. (1993) Will weed seed pro-duction become a problem by use of reduced doses ofherbicides in cereal crops? Tidsskrift for PlanteavlsSpecialserie, No. S2236, pp. 71–81.

11. Seefeldt, S. S., Jensen, J. E., Fuerst, E. P. (1995)Log-logistic analysis of herbicide dose-response rela-tionships. Weed technology, 9, pp. 218–227.


37-45

46 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Chemical Composition of Crown Bud and Rape Winteringin Crop of Different Density

Rapšu sakņu kakliņa pumpura ķīmiskais sastāvs un pārziemošanaatkarībā no sējumu biezības

Rimantas Velicka, Marija Rimkeviciene, Ausra Marcinkeviciene, Steponas RaudoniusLithuanian University of Agriculture, e-mail: [email protected]; [email protected]

Lietuvas Lauksaimniecības universitāte, e-mail: [email protected]; [email protected]

Abstract. The aim of the investigation was to determine the influence of crop density on chemical compositionof winter rape crown bud in autumn period and its impact on plant wintering. The experiments were carried out atthe Experimental Station of the Lithuanian University of Agriculture in the period of 1999-2002. It was establishedthat average duration of winter rape vegetation in autumn was 96 days. In this period, rape accumulated the sumof active temperatures 857 ̊ C, and 24.7% of dry matter in the crown bud. At the increasing rape crop density thecontent of dry matter, raw protein and sulphur in rape increased, while the amount of total sugar, raw fat,potassium and phosphorus – decreased. A very high significant relationship was established between cropdensity and the content of total sugar (r = -0.98) and the nitrogen and potassium ratio (r = 0.97) in the crown bud.The wintering of rape significantly depended on the amount of total sugar in the crown bud (r = 0.91) as well ason the amount of raw fat in the crown bud (r = 0.91). A negative significant correlation (r = -0.97) was establishedbetween rape wintering and the content of raw protein in the crown bud. Rape wintering significantly dependedon crop density (r = -0.97). The higher rape crop density took place the worse plants wintering was determined.Key words: winter rape, crop density, chemical composition, crown bud, wintering

R. Velicka et al. Chemical Composition of Crown Bud and Rape Wintering in Crop of Different Density

IntroductionWintering of winter rape depends on the plant de-

velopment degree, agrotechnics and agroclimatic fac-tors (Gavelienė et al., 2000; Šidlauskas, 2002; Velička,2002). Periodical fluctuations of negative and positivetemperatures in snowless winter and early spring, icecrust that is formed by melting snow and thickness offrozen ground that controls water removal from thesoil have negative influence on rape wintering (Cramer,1990; Velička, 2002; Упманис, 1972). In autumn, rapeis often stressed by snow cover on unfrozen soil. Un-der snow the plants continue their vital functions, arebreathing, and at the same time are using the food thatis necessary for good wintering and regeneration ofthe plant in spring. Thaws in winter are also very harm-ful to rape. During thaw, ice covers the crop like glass.As if under the glass of a greenhouse at the tempera-ture of +2 ˚C plants pass from the dormant state toslow vegetation. By breathing the plants use oxygenand poison themselves by excreting carbon acid(Упманис, 1972).

A negative impact of these meteorological con-ditions on rape can be decreased by agrotechnicalmeans: choosing varieties and soils, soil preparation,fertilization, timely sowing and formation of crop opti-mum density (seed rate). Efficiency of these meansdetermines the course of winter rape verbalization andplant hardening stages. In the first stage of winter rapehardening, which lasts for about 2 weeks in light, atoptimum air temperature – positive (10 ̊ C) in daytimeand negative (0-2 ̊ C) at night – plant energetic materi-

als accumulate: soluble sugars, proteins and unsatu-rated fatty acids. In the second stage of hardening,which lasts for about one week under snow or withoutit, at negative temperatures free water is removed fromcells (Туманов, 1967). During this process of ontogen-esis, rape forms protective mechanism, the essence ofwhich is physical-chemical and biochemical changesin cells solution under stress conditions. At the in-creasing amount of cryoprotectors: different forms ofsugar – mono-, poli- and oligo-saccharides, as well ashydrophilic proteins, pentosans, amino acids and lipids,the amount of free water in plant cells decreases andconcentration of solution increases. Otherwise, in thecase of a sudden fall in temperature (down to -20 ˚C),water vitrification (glassing) or even freezing of proto-plasm can take place in the cells of unhardened plants.Such plants often die. Glassy cells can maintain vitalfunctions, however, plant regeneration in spring is sig-nificantly weaker (Nhtnmzrjd, 1998).

Sugar is of great and comprehensive importance torape wintering. Sugar increases concentration of cellsolution and, at the same time, decreases the amountof free water and lowers freezing point of cytoplasm. Italso increases osmotic pressure of cell and preventsprotein coagulation by making hydrophilic cytoplasmcompounds with them. Sugar is particularly importantin protecting the proteins of cell membrane. Due tothat the amount of colloid bound water, which doesnot freeze in low temperatures, is not transportable andmaintains vitality of a cell, increases (Nhtnmzrjd, 1998).

The aim of our work was to investigate and deter-

46-54

47LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

mine the influence of crop density on chemical compo-sition of winter rape crown bud and its impact on plantwintering.

Materials and MethodsThe field trials were carried out at the Experimental

Station of the Lithuanian University of Agriculture(54˚53'N, 23˚50'E) in the period of 1999-2002. The soilwas formed in the layer of bottom moraine or bottomglacial formations, covered with limnoglacial deposits.According to soil classification of the year 1999 (LTDK–99), the soil of experiments was shallow leached gleyicsoil (Hapli-Epihypogleyic Luvisols) – Idg8 – p(LVg-p-w-ha). Loam on heavy loam dominates in the texture ofbottom moraine fine soil.

Soil pH – 6.1-7.2, sum of sorbed bases – 199 mekvkg-1, total nitrogen – 0.16%, organic C – 1.35%, mobilephosphorus – 255 mg kg-1, mobile potassium – 120 mgkg-1, total sulphur – 127.0 mg kg-1, mobile sulphur –18.1 mg kg-1, boron – 1.1 mg kg-1 of soil. Arable layerwas 23-27 cm. Water regime was regulated byunderdrainage, microrelief was made smooth.

Five crop densities have been investigated: 1 – lessthan 20, 2 – 20.1-40, 3 – 40.1-60, 4 – 60.1-80, and80.1-100 plants per m2. Different crop density wasformed by seed-drill of exact sowing “Multidrill–300”with respect to rape seed germinability (D) and 1000seed mass (M) and calculating seed rate (N) for every

different density treatment (a) according to the formulaN=

1002 −×

DMa . The grown hybrid winter rape variety

“Kasimir F1” had seed germinability of 92%, 1000seed weight – 4.72 g. The following amount ofrapeseeds in treatment plots was drilled: 1 – 1.11,2 – 2.22, 3 – 3.33, 4 – 4.44, 5 – 5.55 kg ha-1. In treatmentplots, the following average plant density in autumnwas reached: 1 – 19, 2 – 39, 3 – 59, 4 – 72, and 5 – 88plants m-2. Size of the experimental plot was 28 m-2,number of replications was 4. Randomized block de-sign was applied.

Soil tillage was applied according to the usualagrotechnics. Predecessor – black fallow. Winter rapewas sown in the first half of August (08.11-08.16). Theapplied fertilizers were N120P60K90 (PK – in autumn be-fore sowing, N – in spring). After sowing the rape wassprayed with butisane 400 2.5 l ha-1, and against pests– 3 x times with fastack (0.10-0.15 l ha-1). The yield washarvested with combine “Sampo 500” and determinedby weight method. Experimental data were statisticallyestimated using Fisher protected LSD test, correlationand regression analyses.

Rape wintering was established by calculatingplants in 4 areas of one square meter of each plot inautumn and spring. In autumn when temperature fell to0-2 ̊ C, 10 plants were taken randomly of each plot forbiometric and chemical analysis.


Table 1Meteorological conditions during winter rape autumn vegetation period

(Kaunas Meteorological Station, 1999-2001)

46-54

1999 2000 2001 Norm (average of many years)

Year Months

Average day air temperature, ºC July 20.0 16.2 20.9 17.6 August 16.8 16.1 17.9 16.7 September 14.4 10.6 12.2 11.8 October 7.2 9.6 9.0 6.9 November 1.2 5.4 1.9 1.4 December -0.5 1.4 -5.5 -2.1 Precipitation, mm July 30.5 112.9 143.5 76.4 August 85.9 53.5 55.0 74.5 September 28.7 15.0 75.3 54.4 October 79.4 4.2 40.4 46.2 November 34.9 70.2 73.5 56.3 December 57.3 43.8 31.4 43.0 Duration of sunshine hours July 356 195 264 283 August 245 235 253 252 September 221 234 118 161 October 99 172 100 122 November 36 18 70 41 December 32 10 64 30

48 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

The following chemical components were deter-mined in the plants: dry matter – by drying in dryingcupboard at the temperature of 105 ˚C, total sugar andmonosaccharide – by Bertran method; in the soil: pHKCl– by potentiometric method, organic C content – byTiurin method, sum of sorbed bases – according toKeppen-Hilkovic, total nitrogen – by Kjeldal method.

Other analyses of nutrients available to plants weredone with infrared rays spectrometer PSCO/ISI IBM –PC 4250 according to calibrations of data banks. Sam-ples for the formation of data banks were analyzed byreferent–chemical methods.

Meteorological conditions. Tables 1 and 2 presentmeteorological data of winter rape vegetation period inautumn and their influence on plants growth and de-velopment. The presented data of July characterize theconditions of soil preparation to sowing. All years ofthe experiments were favorable for rape vegetation inautumn, although some deviations were observed.

In 1999, July was warm and dry. Some rain at thebeginning of August (54.4 mm) made favorable condi-tions for soil preparation and sowing. Rape germinatedafter 8 days (19.08) (Table 2). September had enoughwarmth (2.6 ̊ C more than the norm) and sun (durationof irradiation was by 60 hours longer than the norm),but lacked moisture (25.7 mm less than the norm). Oc-tober was warm and rainy. In the middle of November(from 15th) the air suddenly got colder and reachednegative temperatures. The duration of rape vegeta-tion in autumn was 83 days. The plants accumulated818 ˚C sum of active temperatures. As rape develop-ment is possible at 2-3 ˚C, the sum of accumulatedtemperatures above 2 ˚C made 848 ˚C, and solar irra-diation duration was 440 hours.

Years of the experiments No. Events of rape winter vegetation duration and meteorological conditions 1999 2000 2001 Average

1.

Rape shoots

19.08

20.08

23.08

19.08–23.08

2. End of rape autumn vegetation (0-2 ºC) 15.11 17.12 24.11 15.11–24.11

3. Duration of rape autumn vegetation (number of days) 83 116 88 96

4. Date of the sum of active temperatures (about 400 ºC)

19.09 (402 oC)

21.09 (404 oC)

19.09 (403 oC)

19.09–21.09 403 oC

5. Sum of active temperatures 40 days after germination

524 oC (27.09)

484 oC (29.09)

507 oC (01.10)

505 oC 27.09–01.10

6. Date of the sum of active temperatures (about 550 oC)

29.09 (552 oC)

05.10 (552 oC)

06.10 (555 oC)

19.09–06.10 553 oC

7. Total of active temperatures 818 oC 939 oC 815 oC 857 oC 8. Total temperatures above 2 oC 848 oC 1010 oC 853 oC 904oC

9. Duration of sun radiation in the period of 550 oC active temperatures accumulation (hours)

315 356 204 292

10. Duration of sun radiation during autumn vegetation of rape (hours) 440 515 358 438

Table 2The influence of meteorological conditions on the duration of winter rape autumn vegetation

In 2000, July was cool, cloudy and humid. The rich-est precipitation (61.4 mm) was in the second decadeof July, and 21.5 mm in the third decade, therefore,favorable conditions formed for the winter rape sow-ing. The rape that was sown on August 13th germi-nated after 7 days. The lack of moisture was experi-enced in the period of real leaves formation (in Septem-ber – by 39.4 mm, in October – by 42.0 mm below thenorm). The temperature in September was 1.2 ̊ C belowthe norm, however, in October the average air tempera-ture exceeded the norm by 2.7 ˚C and in November –by 4.0 ̊ C. December was also warm – until December17th the temperature was 0-2 ˚C. Later constant nega-tive temperatures predominated. In the year 2000, au-tumn growth and development of winter rape lasted116 days. The sum of active temperatures was 939 ̊ C,while the sum of temperatures above 2 ̊ C was 1010 ̊ C.This was the sunniest year of the experiment – duringautumn vegetation of winter rape sunshine lasted for515 hours.

The July of 2001 was hot (average monthly air tem-perature – 20.9 ̊ C) and rainy (143.5 mm). The amountof precipitation in the first decade of August was 34.0mm. Soil preparation for rape sowing was prolonged.Rape was sown on August 16th and germinated after 6days. There were enough moisture and warmth for rapeleaves formation. Surplus moisture (17.3 mm above thenorm) in November did not damage rape because ofsufficient permeability of subsoil. In the second dec-ade of November at the average air temperature of 2.4-5.2 ̊ C snow fell (10.7 mm) on the unfrozen soil and, asthe temperature had fallen to -0.9 ̊ C, stayed there for 8days. Due to the thaw up to 3.6 ̊ C and rain (21.7 mm),the snow melted but the temperature fell down to -3.4


46-54

49LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

˚C (26.11). Autumn vegetation of winter rape finishedon November 24th and lasted for 88 days. During thisvegetation period the plants accumulated 815 ˚C ofactive temperatures, temperatures above 2 ˚C made853 ˚C. Sunshine was the shortest of all the years ofthe experiment – 358 hours.

Results and DiscussionRapid accumulation of dry matter in autumn ro-

sette of winter rape takes place after 35-40 days aftergermination (Šidlauskas, 2002). In our experiments, theaverage sum of active temperatures accumulated inthis period of winter rape vegetation (09.27-10.01) was505 ˚C (Table 2). Additional sum of 352 ˚C of activetemperatures accumulated before the period of plantdormancy. This indicates that intensive accumulationof dry matter in rape took place in the months of Sep-tember and October. At that period rape usually reachthe stage of 5 real leaves and maximum area of leavesassimilation surface (Montvilas, 1999; Šidlauskas,2002). Intensive physiological processes are going on– accumulation of nutrients and their storage in vitallyimportant organs. At the decreasing temperature thephysiological processes slow down and at the end ofautumn vegetation reach critical limit (Mendham, Scott,1975). Of all the complex of meteorological conditionsthe factor of warmth has the most intensive influenceon plants in the period of autumn vegetation(Nhtnmzrjd, 1998).

In our experiment, winter rape in the period of au-tumn vegetation on average accumulated 857 ˚C ofactive temperatures, and the sum of temperatures above2 ˚C made 904 ˚C. German scientists indicate that in

autumn rape should accumulate the sum of active tem-peratures not less than 600-650 ˚C, and only in such acase the degree of wintering risk decreases (Cramer,1990; Makowski, 1986). In our experiment the sum oftemperatures, accumulated in autumn, was sufficientfor the formation of rape dry matter and synthesis oforganic combinations in their composition. At the endof autumn vegetation the amount of dry matter in thecrown bud was on average 29.7% (Fig. 1). The litera-ture sources indicate that at the increasing rape den-sity in area unit the air-dry mass of plants decreasesand dry matter content increases (Ogilvy, 1984;Šidlauskas, 2002). In our experiment the correlationbetween plant density and accumulation of dry mat-ter in the crown bud was very high and significant(r = 0.98, P≤0.01), which is described by equationy = 27.32+0.04x.

At the increasing crop density (from 20 to100 plantsm-2) the amount of total sugar decreased in rape crownbud (Fig. 2). In the treatment of the highest rape den-sity (80.1-100 plants m-2) the amount of total sugar inthe crown bud was significantly lower than that in theplots with less than 20 plants m-2, 20.1-40.0 and 40.1-60.0plants m-2 – accordingly 3.9; 2.1 and 1.3 per cent units.In every crop, which is denser than 20 plants m-2, thecrown bud contains lower (P≤0.05) amount of totalsugar in comparison with that in the thinnest crop (lessthan 20 units m-2). Correlation and regression analysisshows that crop density by 96% (y = 16.57-0.06x,P≤0.01) determines the amount of total sugar in thecrown bud of the plants and, at the same time, readi-ness of rape for wintering.

Potassium participates in the synthesis of carbo-

28.4a28.7a

29.8b30.5bc

31.2c

26

27

28

29

30

31

32

Dry

mat

ter

%

<20 20.1-40 40.1-60 60.1-80 80.1-100

Crop density, plants m-2

Fig. 1. The content of dry matter in the crown bud (means not sharing a common letter are significantly different (P≤0.05)).


46-54

50 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

hydrates, especially in their transportation to vitallyimportant morphological parts of plants, and in thesynthesis of monosaccharide to polysaccharides. Al-though organic compounds do not contain potassium,its mobile ionic form is an irreplaceable and one of themost important elements in the processes of rape or-ganic matter formation (Holmes, 1980). The biggest

concentration of potassium is observed in youngleaves of rape (Rollier, 1982). The data of our experi-ments shows that at the end of autumn vegetation ofwinter rape the amount of potassium in the crown budof plant was 19.7-24.3 g kg-1 (Fig. 3). According to cor-relation and regression analysis of data, the positivedependence of total sugar in the crown bud of rape on

g kg-1

28.7b24.8a23.5a23.2a

29.5b

24.3a22.3b

21.3bc20.3cd 19.7d

10

15

20

25

30

35

40

45

50

<20 20.1-40 40.1-60 60.1-80 80.1-100


6

9

12

15

18

21

24

27

g kg-1NitrogenPotassium

Fig. 3. The content of nitrogen and potassium in the crown bud(means not sharing a common letter are significantly different (P≤0.05)).


11.9d12.4cd

13.2bc14.0b

15.8a

1.26d1.44c

1.77b1.88b

2.07a

10

11

12

13

14

15

16

17

18

<20 20.1-40 40.1-60 60.1-8080.1-100Crop density, plants m-2

%

0.4

0.60.8

11.2

1.41.6

1.82

2.2%

Total sugarMonosacharides

Fig. 2. The content of total sugar and monosaccharides in the crown bud(means not sharing a common letter are significantly different (P≤0.05)).

46-54

Monosaccharides

51LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

potassium is very strong, significant and is describedby the following equation: y = -4.78+0.85x (r = 1.00,P≤0.01). At the increasing crop density the amount ofpotassium decreases in crown bud of plants. The sig-nificant decrease of potassium is established betweenthinner (density less than 60.0 plants m-2) and denser(60.1-100 plants m-2) crops. This brings to the statementthat crop density – when the number of plants in onesquare meter is more than 60 – is the limit of significantdecrease of potassium in rape crown bud. The amountof potassium in rape autumn rosette determines winter-ing of plants. Very high dependency (r = 0.92, P≤0.05) isobtained between the amount of potassium in the crownbud of rosette and rape plants wintering (Fig. 4).

The ratio of nitrogen and potassium is very impor-tant in the processes of synthesis of carbohydrates,their movement in plants and passing from one form toother (Nhtnmzrjd, 1998). In our experiments, depend-ing on crop density, in the crown bud this ratio fluctu-ates from 0.95 to 1.50. At the increasing rape crop den-sity the ratio of nitrogen and potassium in the plantcrown bud increases (y = 0.75+0.008x, r = 0.97, P≤0.01),which is undesirable in the process of rape preparationfor wintering. The ratio of nitrogen and potassium inthe crown bud of plants by 97% (r = -0.99, P≤0.01)determines the preparation of rape for wintering (Fig. 5).

Accumulation of organic matter in plants is deter-mined by interrelated but competitive relations – syn-thesis of proteins and carbohydrates. The biggeramount of proteins is accumulated in plants, the less –of carbohydrates (Nhtnmzrjd, 1998). In our experi-ments, the content of raw proteins is 1.2 times biggerthan that of total sugar in the crown bud of plants.This can be explained by physiological processes, hap-

pening at the end of rape vegetation in autumn – in-creasing concentration of cell biocoloids and lowerpoint of freezing. At the increasing rape crop densitythe amount of raw proteins in rape rosette increases,while the amount of sugar – decreases. Data of correla-tion and regression analysis shows the existence of asignificant hyperbolic relationship between the amountof raw proteins and accumulation of sugar in the crownbud: y = 1.18+197.11/x, r = -0.87, P≤0.05.

It is known that sulphur also influences metabo-lism of nitrogen in plants. This is particularly charac-teristic to the plants of Mustard family (Brasicaeae).Already in the stage of shoots winter rape start usingsulphur, and in the stage of the second leaf the amountof sulphur found in dry matter is more than 0.8%(Knittel, 2000). In our experiments, at the end of hybridrape autumn vegetation crown bud of plants contain0.53-0.83 g kg-1 of sulphur (Fig. 6). At the crop densityincrease from 40.1 to 100 plants m-2, the amount of sul-phur in the crown bud significantly (P≤0.05) increasesin comparison with the thinnest rape crop (less than 20plants m-2 and 20.1-40.0 plants m-2).

Correlation and regression data analysis shows apositive very strong relationship between sulphur andnitrogen in the crown bud of plants, which is describedby the equation y = 11.43+21.55x (r = 0.97, P≤0.01). Anegative very high correlation (y = 30.20-12.80x,r = -0.94, P≤0.05) was established between the amountsof sulphur and potassium in the crown bud of plants atdifferent densities. There was very high negative sig-nificant correlation (y = 2.72-1.13x, r = -0.99, P≤0.01)between the amount of sulphur and phosphorus in therape autumn rosette crown bud of plants.

Phosphorus is a necessary element in the process


70

75

80

85

90

95

100

19 20 21 22 23 24 25Potassium content, g kg-1

Wintering %

Fig. 4. Dependence of rape wintering on potassiumcontent in the crown bud.

70

75

80

85

90

95

100

0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6N:K

Wintering %

Fig. 5. Dependence of rape wintering on the nitrogenand potassium ratio (N:K) in the crown bud.

46-54

52 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

%

1.79b1.83b

1.98ab2.09a2.13a

0.83d0.78c

0.68b

0.55a0.53a

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

<20 20.1-40 40.1-60 60.1-8080.1-100


00.10.20.30.40.50.60.70.80.91%Phosphorus

Sulphur

of fat synthesis. In our experiment, a very strong posi-tive relationship (y = -0.56+0.63x, r = 0.92, P≤0.05) wasestablished between phosphorus and raw fats in rapeautumn rosette crown bud of plants. At the crop den-sity increase from less than 20 to 80.1-100 plants m-2,the amount of raw fats in the crown bud was signifi-cantly different almost between all treatments (Fig. 7).

Correlation and regression analysis of the data oforganic compounds, accumulated in the autumn ro-sette crown bud and wintering of winter rape plants,

Fig. 6. The content of phosphorus and sulphur in thecrown bud

(means not sharing a common letter are significantlydifferent (P≤0.05)).

%

14.5a 14.7a15.5ab

18.0bc 18.4c

0.57d0.61c0.64c0.72b

0.83a

12

14

16

18

20

22

24

<20 20.1-40 40.1-60 60.1-80 80.1-100


00.10.20.30.40.50.60.70.80.9%

Raw proteinRaw fat

Fig. 7. The content of raw protein and raw fat in thecrown bud

(means not sharing a common letter are significantlydifferent (P≤0.05)).

established a positive very high significant depend-ence (r = 0.91, P≤0.05) of rape wintering on the amountof total sugar in the crown bud (Fig. 8), as well as de-pendence of rape wintering on the content of raw fat inthe crown bud of rape (r = 0.91, P≤0.05) (Fig. 9). Itmeans that the amount of total sugar and raw fat in thecrown bud of winter rape autumn rosette directly influ-ences plant wintering by 83 %.

A negative very strong significant correlation(r = -0.97, P≤0.01) was established between rape win-

70

75

80

85

90

95

100

11 12 13 14 15 16

Total sugar content, %

Wintering %

Fig. 8. Dependence of rape wintering on the contentof total sugar in the crown bud.

70

75

80

85

90

95

100

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9Raw fat, %

Wintering %

Fig. 9. Dependence of rape wintering on the contentof raw fat in the crown bud.


46-54

53LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

tering and the content of raw proteins in the crownbud of rape (Fig. 10).

Data analysis of the chemical composition of theautumn rosette crown bud of winter rape shows that inthe period of experiments plants preparation for win-tering was good. This is confirmed by the data pre-sented in Figure 11. According to average data, eventhe most dense rape crop (80.1-100 plants m-2) win-tered successfully – 77%. The most successful winter-ing (97-98%) was that of the thinnest crops (less than20 and 20.1-40.0 plants m-2). Almost similar number ofplants survived the winter in plots of these treatments.In the plots of increasing density the number of sur-vived rape plants decreased. A positive very high sig-nificant (r = -0.97, P≤0.01) dependence of hybrid win-ter rape wintering on the crop density was established.The investigation enables to state that wintering ofhybrid winter rape even by 94 % is determined by thecrop density, which greatly influences chemical com-position of the crown bud in autumn period.

Conclusions1. In the autumn period of 1999-2001, synthesis of

organic materials in hybrid winter rape was stronglydetermined by the sum of active temperatures (857 ̊ C)and the sum of temperatures above 2 ̊ C (904 ̊ C).

2. At the end of autumn vegetation, on average 29.7%of dry matter was accumulated in the winter rape rosettecrown bud. At the increasing crop density the amount ofdry matter also increased (from 28.4% to 31.2%).

3. At the increasing crop density the amount oftotal sugar in the crown bud of rape successively de-creased (r = -0.98, P≤0.01).

4. The accumulation of total sugar in the crownbud of rape autumn rosette directly depended on the

70

75

80

85

90

95

100

14 15 16 17 18 19Raw protein, %

Wintering %

Fig. 10. Dependence of rape wintering on the contentof raw protein in the crown bud.

70

75

80

85

90

95

100

0 20 40 60 80 100Crop density, plants m-2

Wintering%

Fig. 11. Dependence of rape wintering on the cropdensity.

amount of potassium (r = 1.00, P≤0.01), and negativestrong correlation was established between the con-tent of raw protein and total sugar (r = -0.87, P≤0.05).Sulphur determined synthesis of nitrogen in the crownbud (r = 0.97, P≤0.01) and, at the same time, synthesisof raw proteins.

5. At the increasing crop density the amount ofpotassium in the rape autumn rosette crown bud de-creased: a significant decrease took place up to cropdensity >60 plants m-2. Wintering highly depended onthe content of potassium in the crown bud (r = 0.92,P≤0.05).

6. The ratio of nitrogen and potassium in the crownbud of plants significantly depended on the crop den-sity (r = 0.97, P≤0.01). At the N:K increase from 0.95 to1.50 in the crown bud a significant worsening of rapewintering was observed (r = -0.99, P≤0.01).

7. The amount of raw fat found in autumn rosette indense crops of winter rape was significantly smallerthan that in thin crops. A significant strong depend-ence between phosphorus and raw fat was establishedin the crown bud (r = 0.92, P≤0.05).

8. Wintering of hybrid winter rape directly de-pended on the total sugar content in the autumn ro-sette crown bud (r = 0.91, P≤0.05) and on raw fat (r =0.91, P≤0.05). A negative relationship was establishedbetween wintering of rape and the amount of raw pro-teins in the autumn rosette crown bud (r = -0.97, P≤0.01)and between wintering and crop density increase (r =-0.97, P≤0.01).

References1. Cramer, N. (1990) Raps: Anbau und Verwertung.

Stuttgart, Ulmer, 44–46.2. Gavelienė, V., Novickienė, L., Miliuvienė, L.,


46-54

54 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Pakalniškytė, L., Brazauskienė I. (2002) Relationship ofRape Growth and Crop Production with Plant GrowthRegulators and Disease. J. Vagos. Mokslo darbai,56(9), 7–11.

3. Holmes, M. R. J. (1980) Nutrition of the OilseedRape Crop. London, Applied Science Publishers LTD,158 pp.

4. Knittel, H. (2000) Winterraps, der Schwefelfresser.J. Raps, 18(1), 30–31.

5. Makowski, N. (1986) Zur SortenspezifischenAnbautechnik von Qualitätsraps. J. Feldwirtschaft, 27,271–273.

6. Mendham, N. J., Scott, R. K. (1975) The limitingeffect of plant size at inflorscence initiation on subse-quent growth and yield of oilseed rape (Brassicanapus). Journal of Agricultural Science, 84, 487–502.

7. Montvilas, R. (1999) Beerukinių žieminių rapsų(Brasica napus L.) vystymosi ir produktyvumo tyrimailengvuose priemoliuose: daktaro disertacija. Aka-demija, 86 pp.

8. Ogilvy, S. E. (1984) The influence of seed rate on


population, structure and yield of winter oilseed rape.J. Aspects of Applied Biology, Agronomy, Physiology,Plant Breeding and Crop Protection of Oilseed Rape,6, 59–67.

9. Rollier, M. (1982) La fertilization phospho-potassique du colza d’hiver. J. Le Producteur AgricoleFrancais, 58(314), p. 50.

10. Šidlauskas, G. (2002) Žieminių ir vasariniųrapsų (Brassica napus L.) vystymosi ir derliausformavimosi ryžiai su aplinkos veiksniais: habilitacijosdarbas. Akademija, 150 pp.

11. Velička, R. (2002) Rapsai. Kaunas, Lututė, 320 pp.12. Третьяков, Н. Н. (1998) Физиология и

биология сельскохозяйственных растений. Мос-ква, 280–597.

13. Туманов, И. И. (1967) О физиологическоммеханизме морозостойкости растений. Ж. Физио-логия растений, 3(14), 520–537.

14. Упманис, В. М. (1972) Перспективы возде-лывания озимой сурепицы и озимого рапса в усло-виях Латвийской ССР: автореферат докт. дисс.Таллин, 60 с.

AnotācijaPētījumi veikti Lietuvas Lauksaimniecības universitātes izmēģinājumu stacijā 1999.-2002. gadā. Dažādas biezības

ziemas rapša sējumos rudenī noteica sakņu kakliņa pumpura ķīmisko sastāvu un to izvērtēja, saistot ar augupārziemošanu. Rudenī veģetācijas perioda ilgums bija 96 dienas, aktīvo temperatūru summa – 857 ̊ C un sausnassaturs galotnes pumpurā – 24.7%. Palielinot sējumu biezību, paaugstinājās sausnas, kopproteīna un sēra saturs,bet samazinājās cukuru, koptauku, kālija un fosfora saturs. Novērota cieša negatīva korelācija starp augu biezībuun kopējo cukuru daudzumu sakņu kakliņa pumpurā (r = -0.98). Rapša ziemošanu pozitīvi ietekmēja kopējaiscukuru (r = 0.91) un koptauku (r = 0.91) daudzums sakņu kakliņa pumpurā, bet negatīvi – kopproteīna saturs (r =-0.97). Palielinot sējumu biezību, augu pārziemošana bija sliktāka.

46-54

55LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Jēru liemeņu kvalitāte – viens no galvenajiemgaļas ražošanas rādītājiem aitkopībā

The Lambs’ Carcass Quality – One of Most Important Indices in theProduction of Sheep Meet

Daina Kairiša, Jāzeps SprūžsLLU Lauksaimniecības fakultāte, Dzīvnieku zinātņu katedra, e-pasts: [email protected]

Department of Animal Science, LLU, e-mail: [email protected]

Abstract. The research was carried out on the private farm “Mežkalēji” of the Platone village, district of Jelgava,from 1997 to 2003. Evaluation of the development of muscular tissues of lambs’ carcasses and the layering degreeof adipose tissues according to the new standard was done soon after slaughter. The results of evaluationsuggest that lambs’ carcasses of a satisfactory quality were obtained. The development of muscular tissues in64.7% of cases was good, but in 35% of cases – average. Progeny of the Il-de France sires (3rd group) demon-strated the best results – in 100% of cases good layering of muscular tissues and in 71% of cases low layering ofadipose tissues was observed. Muscular tissues are the most qualitative part of tissues in the carcass. In theanimals under research, the percentage of muscular tissues varied between 56.3-62.2%, but the absolute mass –from 6.09 to 6.59 kg. Also according to this indication, 3rd research group showed the best results. From everyanimal of this group, on average 0.5 kg more muscular tissues were obtained compared to the control group. Anequal ratio of fleshiness was obtained from carcasses of the 2nd and 3rd animal groups; the obtained masses ofmeat and bone tissues were 3.7. An essentially higher correlation of muscular tissues and adipose tissues wasobtained from animals of the 3rd research group compared to the control group – +1.5 (p<0.01), compared to 2ndresearch group – +1.3 (p<0.01), and to 4th research group – +1.2 (p<0.05).Key words: lambs, carcass quality, meat, muscular tissues, bone.

D. Kairiša, J. Sprūžs Jēru liemeņu kvalitāte – viens no galvenajiem gaļas ražošanas rādītājiem aitkopībā

IevadsAitkopības industrija visā pasaulē konkurē ar

liellopu, cūku, putnu gaļas, kā arī zivju produktu indus-triju. Patērētāju noteikts aitkopības mērķis ir nekaitīgas,veselīgas, liesas, vienveidīgas jēru gaļas produkcijasražošana. Visi gaļas ražošanas posmi, kā dzīvniekušķirnes izvēle, turēšana, ēdināšana, transportēšana unkaušana, ietekmē liemeņa, gaļas un gaļas produktukvalitāti, un tie visi jāiekļauj kvalitātes uzlabošanasstratēģijā.

Pēdējo gadu laikā Eiropā, tai skaitā arī Latvijā, iraktualizējušās kvalitatīvas produkcijas ražošanasproblēmas. Tāpēc virkne zinātniski pētniecisko iestāžuvisā pasaulē nodarbojas ar dažādu sugu dzīvnieku gaļaskvalitātes un to ietekmējošo faktoru pētījumiem.

Latvijā ir labvēlīgi apstākļi aitu audzēšanai unaitkopība varētu kļūt par nozīmīgu lauksaimniecībasnozari, kas veicinātu papildu nodarbinātību laukuapvidos un nestu reālus ienākumus. Latvijā audzētāsLatvijas tumšgalves šķirnes aitas uzskatāmas parmonošķirni (Lauksaimniecības gada ziņojums, 2003).Uz 01.01.2004. VCIDAC aitu reģistrā bija reģistrēti 22610dzīvnieki, no kuriem 69% reģistrēti kā Latvijas tumš-galves.

Aitkopības speciālistu mērķis Latvijā ir izveidotstabilu aitu audzēšanas un pārstrādes nozari, kas spēturažot kvalitatīvu, konkurētspējīgu produkciju iekšējāun ārējā tirgū. Lai to panāktu, ir jāstrādā pie vietējās

Latvijas tumšgalves šķirnes aitu gaļas produktivitātesrādītāju uzlabošanas. Viens no ātrākajiem ceļiem šī mērķasasniegšanai ir citu radniecisku vai neradniecisku gaļastipa aitu šķirņu izmantošana, sevišķi rūpnieciskākrustošana (Ciltsdarba normatīvie dokumenti, 2002).

Pētījumu mērķis – noskaidrot, vai Latvijas apstāk-ļos ir iespējams iegūt kvalitatīvus jēru liemeņus, izman-tojot tam Latvijas tumšgalves šķirnes aitas un tokrustojumus.

Materiāls un metodesPētījumi veikti no 1997. līdz 2003. gadam Jelgavas

rajona Platones pagasta z/s “Mežkalēji”. Pētījumiemizmantoti dažādas izcelsmes teķi. Pētījumu shēmā(1. tabula) izveidota kontroles grupa (1. grupa), kā arītrīs pētījumu grupas. Otrajā pētījumu grupā iekļautiLatvijas tumšgalves (LT) un Vācijas melngalves (VM)šķirņu krustojuma dzīvnieki, bet trešo pētījumu grupuveido Latvijas tumšgalves un Il-de-France (IF) šķirņukrustojuma dzīvnieki. Ceturtajā grupā iekļāvām kastrētusteķīšus, kas pēc izcelsmes atbilda trešajai grupai.Testēšanai paredzēto dzīvnieku izvēle balstījās uz toizcelsmi, līdzīgu vecumu un dzīvmasu kaušanas dienā.Dzīvmasas starpība kaušanas dienā pa grupām nebijalielāka par ±5 kg. Visu grupu dzīvnieku turēšanas unēdināšanas apstākļi bija vienādi.

Pēc dzīvnieku nokaušanas priekškājas atdalījām noliemeņa līdz karpālajām, pakaļkājas – līdz tarsālajām

55-60

56 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


Pētījumu grupas / Trial groups

Pētījumam pakļauto dzīvnieku izcelsme / Origin of animals

under research

Testēšanai izmantoto dzīvnieku skaits / Number of animals used in testing

1. tabula / Table 1Pētījumu shēma / The sheme of the trial

Paskaidrojumi / Explanation: LT – Latvijas tumšgalve / Latvian dark-heads; VM – Vācijas melngalve / German black-heads;IF – Il-de-France.

1. kontroles (teķi) / control (rams) & LT x %LT 102. pētījuma (teķi) / trial (rams) & LT x %VM 103. pētījuma (teķi) / trial (rams) & LT x %IF 74. pētījuma (kastrāti) / trial (castrates) & LT x %IF 4

locītavām, galvu – līdz pirmajam kakla skriemelim.Liemeni nosvērām siltu un pēc 12 h – atdzesētu. Saim-niecībā izmantotie mērinstrumenti:

– svari ar celtspēju līdz 100 kg un precizitāti ±0.1 kgun līdz 500 kg (±0.2 kg);

– laboratorijas svari ar precizitāti ±0.01 kg.Latvijā, izmantojot Eiropas Savienības normatīvus

(EEC, Nr. 123/92; EEC, Nr. 461/93), sagatavots ESstandartiem atbilstošs aitu liemeņa klasifikācijasstandarts LVS 298:2000, ko 27.10.2000. gadā apstiprinājaLauksaimniecības produktu standartizācijas tehniskākomisija. Liemeņu kvalitāti analizējām, izmantojot minētoaitu liemeņu klasifikācijas standartu. Muskulatūrasattīstības novērtējuma apzīmēšanai izmantojām EUROPburtu apzīmējumus, kuru nozīme ir šāda: E – teicamiattīstīta, U – ļoti labi attīstīta, R – labi, O – vidēji, P –vāji attīstīta muskulatūra. Lai minētos rādītājus varētupakļaut biometriskai apstrādei, tos apzīmējām šādi: E –1, U – 2, R – 3, O – 4 un P – 5 (Hartjen, 1991).

Tauku noslāņojuma pakāpi apzīmējām ar skaitļiemno 1 līdz 5, kur 1 – ļoti zems, 2 – zems, 3 – vidējs, 4 –augsts, 5 – ļoti augsts.

Taukaudu biezumu mērījām aiz pēdējās ribas.Sadalītos izcirtņus atkaulojām un sadalījām pa auduveidiem un izsvērām katru atsevišķi: muskuļaudi,kaulaudi, taukaudi un saistaudi.

Aprēķinājām iegūto audu – gaļas (muskuļaudi +taukaudi) un kaulaudu (gaļīguma koeficients), muskuļ-audu un kaulaudu, muskuļaudu un taukaudu – attie-cības.

Datu matemātiskā apstrāde veikta ar “MicrosoftExcel for Windows 2000” (Arhipova, Bāliņa, 1999) unSPSS 8.0 programmu paketi (Arhipova, Bāliņa, 2003;Backhaus et al., 2000), izmantojot dispersijas analīzi.

Pazīmju starpību būtiskuma apzīmēšanai izman-toti 2 būtiskuma līmeņi: * p<0.05 un ** p<0.01.abc nozīmē, ka vidējie rādītāji tajā pašā rindā ar dažā-diem augšrakstiem ir nozīmīgi atšķirīgi pie būtiskumalīmeņa * p<0.05.

Rezultāti un diskusijaPēc kaušanai paredzēto dzīvnieku izvēles veicām

to izaudzēšanas rādītāju analīzi. Pētījumu laikā iegūtievidējie rezultāti apkopoti 2. tabulā.

Grupas / Groups 1. 2. 3. 4.

Dzīvnieku skaits / Number of animals 10 10 7 4

Pētāmās pazīmes /

Indications under research

xsx ± xsx ± xsx ± xsx ± Vecums pirms kaušanas, dienas / Age before slaughter, days

308

± 16.84

318

17.38

279

±25.77

293

± 30.67 Dzīvmasa pirms kaušanas, kg / Live weight before slaughter, kg

45.3 ± 1.83

47.2 ± 1.25

44.0 ± 2.20

47.5 ± 1.26

Dzīvmasas pieaugums diennaktī no dzimšanas līdz kaušanai, kg / Daily increase in the live weight starting from birth until slaughter, kg

0.137

± 0.005

0.141

± 0.009

0.151

± 0.013

0.154

± 0.017

2. tabula / Table 2Testēšanai paredzēto jēru augšanas intensitātes analīze

Analysis of growth intensity for lambs under testing

55-60

57LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Pētījuma laikā dzīvniekus kāvām, sākot ar 5 mēnešuvecumu un līdz 12 mēnešu vecumam ar dzīvmasu no 38līdz 55 kg. Aprēķinātais vidējais vecums pirms kaušanaspa grupām bija robežās no 278 līdz 318 dienām (vidēji 9-10 mēneši), bet vidējā dzīvmasa bija no 44.0 līdz 47.5 kg.Dzīvmasas pieaugums no dzimšanas līdz kaušanaiatsevišķiem īpatņiem variēja no 120 līdz 226 g, bet vidējipa grupām – no 136 līdz 154 g.

Liemeņa kvalitāti vērtējām vizuāli pēc liemeņuvērtēšanas jaunā standarta, kā arī audu iznākuma (kg)un īpatsvara (%).

Liemeņu muskuļaudu attīstības un taukaudunoslāņojuma pakāpes vērtēšanu izdarījām neilgi pēckaušanas (3. tabula). Vērtēšanas rezultāti liecina, kaiegūti vidējas kvalitātes jēru liemeņi. Muskuļauduattīstība 64.7% gadījumu bija laba, bet 35.5% gadījumu– vidēja. Labākie rezultāti bija Il-de-France šķirnesvaislas teķa pēcnācējiem (3. grupa), kuriem 100%gadījumu iegūts labs muskuļaudu novērtējums un 71%gadījumu konstatēts zems taukaudu noslāņojums.Kontroles grupas dzīvnieku liemeņu muskulatūrasattīstība 50% gadījumu novērtēti ar R un 50% gadījumu– ar O klasi, bet taukaudu noslāņojums 70% gadījumu– ar 3, bet 30% gadījumu – ar 4 punktiem.

Il-de-France šķirnes vaislinieka kastrētie pēcnācējipēc liemeņa novērtējuma bija līdzīgi kontroles grupai.Arī šīs grupas dzīvniekiem tikai 50% gadījumu bija labsmuskuļaudu attīstības vērtējums, bet tajā pašā laikāaugsts taukaudu noslāņojums. Ungārijā veiktie līdzīgarakstura pētījumi liecina, ka Il-de-France vaisliniekupēcnācēju liemeņi pēc muskulatūras attīstības 60%apmērā atbilda U, bet 40% – R klasei. Holandē Tekselasšķirnes jēru liemeņi ar kautmasu 21-24 kg novērtētivisaugstāk: 2% – E, 57% – U, bet 39% – R klase(Abeyne, 1998; Javor et al., 1998). Igaunijā 2002. gadākauto jēru kvalitāte 53.7% gadījumu atbilda R, bet 42.4%gadījumu – O klasei, bet taukaudu noslāņojums 59.9%gadījumu bija 2., bet 29.5% gadījumu – 3. klase (Piirsalu,2003). Veikto zinātnisko pētījumu rezultāti ļauj secināt,

ka Latvijā izaudzēto jēru kvalitāte ir tuva Igaunijāiegūtajiem.

Muskuļaudi ir kvalitatīvākā liemeņa audu daļa, tāsīpatsvars pētījumā izmantoto dzīvnieku liemeņos bijarobežās no 56.3 līdz 62.2%, bet liemeņa pusītes absolūtāmasa bija no 6.09 līdz 6.59 kg par labu 3. pētījumu grupai(4. tabula). Tātad no katra 3. pētījumu grupas dzīvniekaliemeņa ieguvām vidēji par 1.0 kg vairāk muskuļaudunekā no viena kontroles grupas dzīvnieka. Kontrolesgrupas dzīvnieku muskuļaudu īpatsvars bija būtiskimazāks (-5.8%), salīdzinot ar 3. pētījumu grupas dzīv-nieku liemeņiem, kā arī ar 2. un 4. grupas liemeņiem, betstarp šīm grupām starpība nav būtiska. Iegūtie rezultātiliecina, ka vienādos turēšanas un ēdināšanas apstākļosLatvijas tumšgalves tīršķirnes īpatņi pēc minētāspazīmes atpaliek no krustojumiem.

Visu sugu dzīvnieku gaļai jābūt pēc iespējas liesākai,jo liels aptaukojuma slānis dara nepievilcīgu piedāvātoproduktu. Tāpēc bija svarīgi noskaidrot taukaudu īpat-svaru un taukaudu slāņa biezumu pētījumam pakļautodzīvnieku liemeņos. Būtiski mazāka taukaudu masa unīpatsvars liemenī iegūts no teķiem ar Il-de-France šķirnesasinību (3. pētījumu grupa), salīdzinot ar 2. pētījumugrupu, attiecīgi – 0.52 kg vai – 4.2%, salīdzinot ar4. pētījumu grupu būtiska starpība konstatēta tikaitaukaudu īpatsvaram – 3.5%. No Latvijas tumšgalvestīršķirnes un 2. pētījumu grupas dzīvniekiem iegūti līdzīgirādītāji. Kaukāza un Stavropoles šķirnes aitas krustojotar Linkolnas šķirnes teķiem, 9 mēnešus vecu jēru liemenīvidēji bija 77.9 līdz 79.9% muskuļaudu (Гребнук, 2002;Тапильский, Чистяков, 2001). Līdzīgi rezultāti iegūtino Kaukāza aitu šķirnes un to krustojumiem arManirskas teķiem (Абонеев, Скорых, 2001), Stavro-poles, Ziemeļkaukāza, Prekos šķirnes aitu un Tekselasšķirnes teķu krustojumiem (Куликова u др., 2003;Куликова u др., 2000; Локтионов u др., 2002). Kopējietaukaudi liemenī atkarībā no dzīvnieka genotipa,vecuma un dzīvmasas pirms kaušanas var veidot 24-33% (Suess et al., 2000; Садыкулов, Жазылбеков, 2002;


Muskuļaudu attīstība / Development of muscular tissues

Taukaudu noslāņojums / Layering of adipose tissues

Grupa / Group

E U R O P 1 2 3 4 5 1. kontroles / control

0

0

5

5

0

0

0

7

3

0

2. pētījumu / trial 0 0 6 4 0 0 3 5 2 0 3. pētījumu / trial 0 0 7 0 0 2 3 1 1 0 4. pētījumu / trial 0 0 2 2 0 0 0 3 1 0 Liemeņu skaits / Number of carcasses

0

0

20

11

0

2

6

16

7

0

3. tabula / Table 3Teķu un kastrātu liemeņu muskuļaudu attīstības un

taukaudu noslāņojuma pakāpes vērtējumsEvaluation of the development of muscular tissues and

the layering degree of adipose tissues for rams and castrates

55-60

58 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Heylen et al., 1998 u.c.). Mūsu pētījumā iegūts gan mazāksmuskuļaudu, gan mazāks taukaudu īpatsvars liemenī.

Lai padziļināti analizētu iegūto liemeņu kvalitāti,aprēķinājām iegūto audu attiecības (1. att.). Vienādugaļīguma koeficientu ieguvām, attiecinot no 2. un 3.pētījumu grupas dzīvnieku liemeņiem iegūto gaļas un

kaulaudu masu – 3.7. Arī abās pārējās grupās tas bijavienāds – 3.5. Lielākā skaitliskā vērtība bija noteiktavienam no 3. pētījumu grupas liemeņiem – 5.16, kasatbilst gaļas tipa nobarojamo jēru liemeņu rādītājiem.Latvijā agrāk veiktajos pētījumos iegūta līdz 3.3 lielamuskuļaudu un kaulaudu attiecība (Norvele, 1999).


Grupas / Groups

1. 2. 3. 4. Dzīvnieku skaits / Number of animals

10 10 7 4

Pētāmās pazīmes /

Research indications

Mērvienības /

Units of measurement

xsx ± xsx ± xsx ± xsx ±

kg 6.09

± 0.364 6.54

± 0.218 6.59

± 0.416 6.49

± 0.230 Muskuļaudi / Muscular tissues

% 56.3

± 0.98a 58.4

± 0.46 62.2

± 0.81b 58.1 ± 0.66

kg

2.02 ± 0.103

2.08 ± 0.129 b

1.56 ± 0.228 a

1.983 ± 0.041

Taukaudi / Adipose tissues

% 18.7

± 0.56 b 18.5

± 0.61 b 14.3

± 1.12 a 17.8

± 0.65c

kg 2.34

± 0.070 2.31

± 0.064 2.19

± 0.073 2.41

± 0.117 Kaulaudi / Bone tissues

%

22.0 ± 0.70

20.7 ± 0.61

21.0 ± 1.14

21.6 ± 0.75

TSB mm 2.5 ± 0.17

2.4 ± 0.22

2.4 ± 0.30

3.3 ± 0.25

Paskaidrojumi / Explanation: TSB – taukaudu slāņa biezums pret pēdējo ribu / thickness of an adipose tissue layer againstthe last rib.

4. tabula / Table 4Liemeņa pusītes audu masa, kg un %

Tissue mass of one side of the carcass, kg and %

3.5 3.0

2.6

3.7 3.2

2.8

3.7 4.5

3.0

3.5

3.3 2.7

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5

Audu attiecības/ Tissues correlation

1 2 3 4 Grupas/ Groups

Gaļīguma koeficients/ Obtained masses of meat and bone tissues Muskuļaudu un taukaudu attiecība/ Correlation between muscular tissues and adipose tissues Muskuļaudu un kaulaudu attiecība/ Correlation between muscular tissues and bone i

1. att. Liemeņa audu attiecības.Fig. 1. Correlation between tissues in the carcass.

55-60

59LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Virknē pētījumu rezultāti liecina, ka krustojumu dzīv-niekiem gaļīguma koeficients var variēt no 2.73 līdz 3.74(Абонеев, Скорых, 2001; Тапильский, Чистяков, 2001;Norvele, 1999), bet gaļas šķirņu jēriem – pat līdz 5.5(Ernst, Kalm, 1994).

Muskuļaudu un taukaudu attiecība ir viens noliemeņa kvalitātes rādītājiem un var būt 1: 0.3-0.4 (Ha-ring, 1984; Ernst, Kalm, 1994; Hamann, 1987). Būtiskilielāka muskuļaudu un taukaudu attiecība iegūta no3. pētījumu grupas dzīvniekiem, salīdzinot ar kontrolesgrupu – +1.5 (p<0.01), salīdzinot ar 2. pētījumu grupu –+1.3 (p<0.01) un 4. pētījumu grupu – +1.2 (p<0.05).Kontroles grupas dzīvnieku liemeņos bija gan mazākāmuskuļaudu un taukaudu, gan mazākā muskuļaudu unkaulaudu attiecība (2.59 un 3.03).

Ir pierādīts, ka dzīvnieku vecums ietekmē dzīvmasupirms kaušanas, kautmasu un audu attiecības liemenī.Jēram ar 32 kg dzīvmasu taukaudu un muskuļauduattiecība var būt – 1 : 5, ar dzīvmasu 36 kg attiecīgi 1:5.5.Dzīvniekiem ar dzīvmasu 48 kg vairs tikai 1: 2. Tirgūpieprasīti ir jēru liemeņi ar kautmasu līdz 18 kg. Lielākamuskuļaudu un taukaudu attiecība ir smagākiem jēriem.Tādi autori kā Lušņikovs un Zabeļina (Лушников,Забелина, 2002) atzīmē, ka dzīvnieka vecums ietekmēgan gaļas morfoloģisko (vairāk muskuļaudu un mazākkaulaudu), gan ķīmisko sastāvu.

Secinājumi1. Pētījumā noskaidrots, ka no Latvijas tumšgalves

šķirnes teķiem iegūstam apmierinošas kvalitātesliemeņus, tāpēc turpmākā selekcijas darbā ir jāuzlabotādi liemeņa kvalitātes rādītāji kā muskuļaudu attīstība,jāsamazina taukaudu noslāņojums un kopējais tauk-audu īpatsvars liemenī.

2. Izmantojot Latvijas tumšgalves aitu krustošanaiVācijas melngalves šķirnes vaisliniekus, var uzlabotšādus liemeņa kvalitātes rādītājus – samazināt liemeņataukaudu noslāņojumu, palielināt muskuļaudu ieguviun līdz ar to arī gaļīguma koeficientu, uzlabot muskuļ-audu un taukaudu attiecību.

3. Izmantojot Latvijas tumšgalves aitu krustošanaiIl-de-France šķirnes vaisliniekus, var iegūt labaskvalitātes liemeņus, t.i., labu muskuļaudu attīstību unzemu taukaudu noslāņojumu, augstu muskuļauduieguvi, līdz ar to arī labu gaļīguma koeficientu, kā arīpalielinātu muskuļaudu un taukaudu attiecību.

Literatūra1. Abeyne, H.E. (1998) Major National and Inter-

national trends in sheep breeding. Sheep and goat pro-duction in Central and Eastern European countries.Proceedings of the workshop held in Budapest, Hun-gary. Rome, 43–50.

2. Arhipova, I., Bāliņa, S. (1999) Statistika arMicrosoft Excel ikvienam. 1., 2. daļa. Rīga, DatorzinībuCentrs, 163 un 136 lpp.

3. Arhipova, I., Bāliņa, S. (2003) Statistika eko-nomikā. Risinājumi ar SPSS un Microsoft Excel. Rīga,Datorzinību Centrs, 349 lpp.

4. Backhaus, K., Erichson, B., Plinka, W., Weiber,R. (2000) Multivariate Analisenmethoden. Eineanvendungsorientierte Einführung. 9. Aufb., Berlin:Springer, s. 661.

5. Ciltsdarba normatīvie dokumenti. (2002) 3. sē-jums. Latvijas Republikas Zemkopības ministrija, Rīga,59–98.

6. Commission Regulation (EEC) No 461/93 of 26February 1993 laying down detailed rules for the Com-munity scale for the classification of carcasses of ovineanimals.

7. Council Regulation (EEC) No 2137/92 of 23 July1992 concerning the Community scale for the classifica-tion of carcasses of ovine animals and determining theCommunity standard quality of fresh or chilled sheepcarcasses and extending Regulation (EEC) No 338/91.

8. Ernst, E., Kalm, E. (1994) Grundlagen derTierhaltung und Tierzucht. Verlag Paul Parey, Ham-burg, 212–217; 258–260.

9. Hamann, K.T. (1987) Analyse von Felddateneines Kreuzungsfersuches mit Romanov-und Vlaa-menschafen Dissertation, FB Agrarwissenschaften,Kiel, 57–92.

10. Haring, F. (1984) Schafzucht. Stuttgart: Ulmer,139–195.

11. Hartjen, P. (1991) Schätzung der Gewebezu-sammensetzung beim Rind mit Hilfe von Ultra-schallmessungen und Schlachtkörpermerkmalen. Dis-sertation, FB Agrarwissenschaften, Kiel, 18–99.

12. Heylen, K., Suess, R., Freudenreich, P., Len-gerken, G. (1998) Einfluā des intramuskulärem Fettesauf die Qualität von Lammfleisch unter besondererBerücksichtigung der Verzehrsqualität. Archiv furTierzucht, Dummerstorf, Volume 43, 111–122.

13. Javor, A., Kukovics, S., Nabradi, A., Molnar,Gy., Molnar, B., Molnar, A., Abraham, M. (1998) Presentstate of Hungarian sheep breeding. Sheep and goatproduction in Central and Eastern European coun-tries. Proceedings of the workshop held in Budapest,Hungary. Rome, 107–120.

14. Latvijas Valsts standarts. (2000) Aitu liemeņaklasifikācija LVS 298:2000, 7 lpp.

15. Lauksaimniecības gada ziņojums. (2002)Latvijas Republikas Zemkopības ministrija, R., 168 lpp.

16. Lauksaimniecības gada ziņojums. (2003) LRZemkopības ministrija, R., 187 lpp.

17. Norvele, G. (1999) Ātraudzības un gaļas īpašībuuzlabošana Latvijas tumšgalves aitām, pielietojot krus-tošanā Il-de-France, Vācijas melngalves un Tekselasšķirnes vaislas materiālu. Latvijas Lauksaimniecībaszinātniskie pamati. Latvijas Lauksaimniecībasuniversitāte, 16.52.–16.55.

18. Piirsalu, P. (2003) The quality of meat from the


55-60

60 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

carcasses of Estonian breeds of sheep classified ac-cording to the EUROP grading system. Proceedings ofthe 9th Baltic animal breeding conference. Sigulda,115–120.

19. Suess, R., Heylen, K., Lengerken, G. (2000)Einfluā von Booroola-Merinos auf Fettgehalt undqualität der schlachtkörper bei Kreuzung mitMerinofleischschafen. Archiv fur Tierzucht, Dum-merstorf, Volume 43, 45–57.

20. Абонеев, В.В., Скорых, Л.Н. (2001) Откор-мочные качества и мясная продуктивность молод-няка овец разного происхождения. Овцы, козы ишерстяное дело, № 1, 24–26.

21. Гребнук, А.З. (2002) Улучшение производстваи повышение качества баранины в тонкорунномовцеводстве. Овцы, козы и шерстяное дело, № 2, 3–5.

22. Куликова, А.Я., Павлов, М.М., Павлов, М.В.(2003) Некоторые результаты скрещивания матокставропольской породы с баранами тексель и полл-


дорсет. Овцы, козы и шерстяное дело, № 1, 25-27.23. Куликова, А.Я., Ульянов, А.Н., Ерохин, А.И.,

Шестаков, А.Ю. (2000) Откормочные и мясныекачества баранчиков северокавказкой мясошерс-тной породы и помесей северокавказкая-тексель.Овцы, козы и шерстяное делo, № 4, 66–68.

24. Локтионов, В.С., Бутковой, Н.И., Разинков,С.И. (2002) Убойные и мясные качества баранчиковпороды прекос и помесей прекос х тесель. Овцы,козы и шерстяное дело, № 2, 26–28.

25. Лушников, В.П., Забелина, М.В. (2002)Мясная продуктивность бакурских овец. Зоотехния,№ 6, 31–32.

26. Садыкулов, Т., Жазылбеков, К. Ж. (2002)Внутрипородный зональный тир овец дегересскойкурдючной породы. Зоотехния, 3, 5–6.

27. Тапильский, И. А., Чистяков, В.Т. (2001)Эффективность поглотительного скрещивания вовцеводстве. Зоотехния, № 1, 8–11.

55-60

61LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Broileru produktivitāte un produkcijas kvalitāteorganiskās lauksaimniecības sistēmā

Broilers Productivity and Product Qualityin the Organic Farming System

Vera Krastiņa, Aleksandrs Jemeļjanovs, Jānis MičulisLLU aģentūra “Biotehnoloģijas un veterinārmedicīnas zinātniskais institūts “Sigra””, e-pasts: [email protected] agency “Research Institute of Biotechnology and Veterinary Medicine “Sigra””, e-mail: [email protected]

Abstract. The effectiveness of the combined feed containing feedstuffs produced in organic farming system wasevaluated in comparison with combined feed containing conventionally produced feedstuffs. The test of theproduced feed value was carried out on cross Hibro-G broilerchicks at the vivarium of the Research Centre“Sigra”. Combined feed containing conventionally produced feedstuffs was fed out to control group broilers,but combined feed containing feedstuffs produced in organic farming system (wheat, rapeseed oil cakes, buck-wheat meal, etc.) was fed out to the trial group broilers. By feeding out the combined feed containing organicfarming feedstuffs the following productivity indices were obtained: broilers live weight at the age of 49 days –2694 g; feed consumption for 1 kg live weight obtaining – 2.03 kg, i.e. on average 2.7% higher; meat biological fullvalue increased, i.e. the total fat and cholesterol level decreased correspondingly by 0.27% and 6.3 mg%;polyunsaturated fatty acids (linoleic, linolenic acids) level increased in meat correspondingly by 4.4% and 3.6%from total lipids amount.Key words: broilers, organic farming, feeding, productivity.

V. Krastiņa et al. Broileru produktivitāte un produkcijas kvalitāte organiskās lauksaimniecības sistēmā

IevadsKā Rietumeiropas valstīs, tā arī mūsu republikā

palielinās pircēju pieprasījums pēc veselībai labvēlīgiemun bioloģiski pilnvērtīgiem putnkopības pārtikas pro-duktiem. Viens no problēmas risinājuma variantiem varētubūt organiskās lauksaimniecības attīstīšana Latvijā.Lauksaimniecības zinātnieki un speciālisti ir atzinuši, kaLatvijā vides apstākļi ir vairāk piemēroti organiskāsprodukcijas ražošanai nekā citās Rietumeiropas valstīs(Ruska, 2003). Organiskās lauksaimniecības produkcijapēc kvalitātes pamatrādītājiem ne tikai neatpaliek nokonvencionālajā lauksaimniecībā ražotām pārtikasizejvielām, bet bieži vien to pārspēj. Lai pamatotuorganiskā saimniekošanas veida pozitīvo ietekmi uzprodukcijas kvalitāti, ir nepieciešami dziļāk izvērstipētījumi, kas aptvertu gan organisma vielu maiņasmetabolītu ceļus, gan to iespējamo ietekmi uz bioloģiskiaktīvo vielu koncentrāciju iegūtajā gaļas produkcijā.Iespēja ražot bioloģiski tīru putnkopības produkcijuorganiskās lauksaimniecības apstākļos nodrošināsiegūto pārtikas produktu konkurences spēju ne tikaiLatvijas, bet arī Eiropas Savienības tirgos. Turklātorganiskās lauksaimniecības produktu cenas vadošajāsRietumvalstīs ir 2-3 reizes augstākas par konvencionālālauksaimniecībā ražotās produkcijas cenām.

Dzīvnieku valsts izcelsmes produktu iegūšanainepieciešama sertificētā organiskās lauksaimniecībassistēmā iegūta lopbarība. Papildu darbaspēka nepie-ciešamība, kā arī organiskā lauksaimniecībā ražotiebarības līdzekļi ir dārgāki par konvencionāli ražotajiembarības līdzekļiem – tie ir faktori, kas nosaka organiskā

lauksaimniecībā ražoto produktu augstāku cenu salī-dzinājumā ar konvencionālo (Vermeij, Enting, 2002).

Dzīvnieku ēdināšanu organiskās lauksaimniecībassaimniecībās organizē divējādi: A sistēma – dzīvnie-kiem izēdina tikai saimniecībā pašražoto lopbarību, Bsistēma – izēdina pašražoto barību un iepirkto kon-centrēto barību. Arī minerālvielas un vitamīnus iepērk.(Latvijas Republikas Ministru kabineta noteikumi Nr.514 (2002) “Bioloģiskās lauksaimniecības produktuaprites lopkopības produkcijas ražošanai un serti-fikācijas kārtība”.)

Organiskās lauksaimniecības saimniekošanasapstākļos kvalitatīvas un ekonomiski izdevīgas broilerugaļas ražošanas galvenie pamatnosacījumi ir augst-produktīvu broileru gaļas šķirnes krosu audzēšana unto ēdināšana ar atbilstoša sastāva kombinēto spēk-barību, kas satur organiskā lauksaimniecībā ražotosbarības līdzekļus. Barības līdzekļi LLU Raksti Nr. 13(308)un barībā esošo vielu līmenis būtiski nosakabroileru produktivitāti, gaļas iznākumu un tās kvalitāti.Putnkopības produktiem, kas iegūti no organiskālauksaimniecībā izaudzētiem veseliem putniem, irgarantēta kvalitāte. Tie nesatur toksiskas, stimulējošas,radioaktīvas vielas un medikamentu atliekas, kā arīprodukcijai neraksturīgus savienojumus.

Nākotnē organiskā lauksaimniecībā audzētai pārtikaiir perspektīvas – tā būs piemērota arī eksportam.

Darba mērķis – izvērtēt organiskā lauksaimniecībāražoto barības līdzekļu saturošu spēkbarības maisījumaefektivitāti broileru ēdināšanā salīdzinājumā ar konven-cionāli ražotu barības līdzekļu saturošu spēkbarību.

61-66

62 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

1) glikozes noteikšana – orto-tobioidīna;2) hemoglobīna – fotometriskā;3) rezerves sārmainība – Ņevedova;4) pirovīnogskābi – Frimana-Haundzema;5) kopējā olbaltuma – refraktometrijas;6) kalcija – trilonometriskā;7) fosfora – Brigsa.Uz iegūto datu analīžu pamata aprēķināja broileru

dzīvmasas dinamiku, barības patēriņu 1 kg dzīvmasasiegūšanai un produktivitātes indeksu. Produktivitātesindeksu noteica pēc šādas formulas:

Grupa / Group Ēdināšanas programma / Feeding programme

1. grupa – kontrole / 1st group – control

Konvencionāli ražotie barības līdzekļi / Feed stuffs produced by conventional farming system

2. grupa – izmēģinājuma / 2nd group – trial

Organiskā lauksaimniecībā ražotie un atļautie barības līdzekļi (1. ēdināšanas variants). Griķu īpatsvars barības maisījumā – 2% / Feed stuffs produced by organic farming system (feeding 1st variant) /

3. grupa – izmēģinājuma / 3rd group – trial

Organiskā lauksaimniecībā ražotie un atļautie barības līdzekļi (2. ēdināšanas variants). Griķu īpatsvars barības maisījumā – 4% / Feed stuffs produced by organic farming system (feeding 2nd variant)

Materiāls un metodes

Ēdināšanas izmēģinājumu veica LLU ZC “Sigra”vivārijā ar krosa Hibro-G broilercāļiem no 1 līdz 49 dienuvecumā.

Pēc analoga principa broilercāļus sadalīja 3 grupās(n=50). Izmēģinājumu veica pēc 1. tabulā norādītāsshēmas. Broilercāļus audzēja uz pakaišiem ES labturībasnormatīviem atbilstošos apstākļos.

Visu grupu broileriem izgatavotās spēkbarībasmaisījuma barības vērtība bija vienāda: kopproteīns1.audzēšanas periodā – 21%2. audzēšanas periodā – 19%maiņas enerģija – 13 MJ kg-1

koptauki – 3.3%kalcijs – 0.9%.

Izmēģinājumu grupu broileru ēdināšanas variantiatšķīrās ar barības līdzekļu – griķu dažādu īpatsvaru (1.tabula).

Izmēģinājuma periodā broileru barības patēriņusvēra katru dienu pa grupām, bet broileru dzīvmasu –sverot individuāli katru broileri diennakts, 7, 14, 28, 35un 49 dienu vecumā, kā arī uzskaitīja broileru sagla-bāšanos. Izmēģinājuma beigās (49 d.v.) ZC “Sigra”Bioķīmijas laboratorijā veica broileru asins, muskuļaudumasas un aknu sastāva ķīmisko analīzi, nosakotsausnas, kopproteīna, koptauku, koppelnu saturu pēcstandartmetodēm. Sausnu noteica paraugu žāvējot līdzgaissausam stāvoklim un pēc tam nosakot higro-skopisko mitrumu 103±2 ̊ C temperatūrā. Kopproteīnunoteica pēc Kjeldāla un koptaukus pēc Soksletametodes.

Taukskābju saturu broileru barībā un muskuļaudumasā analizēja valsts Veterinārmedicīnas diagnostikascentrs ar gāzes hromatogrāfijas (HP 6890) un masuselektīva detektora (Hewlet Packard 5973) iekārtu(Matiseks, Šnēpels et al., 1998).

Holesterīnu broileru muskuļaudu masā, aknās unasinīs noteica LLU ZC “Sigra” Bioķīmijas laboratorijaspektrometriski pēc Blūra metodes (Шманенков,Алиева, 1973). Asins bioķīmiskās analīzes veica pēcšādām metodēm:

1. tabula / Table 1Izmēģinājuma shēma broileriem no 1 līdz 49 dienu vecumam

Scheme of the trial


broileru realizācijas dzīvmasa (kg)x saglabāšanās, % : 10.broileru realizācijas vecums (nedēļas)x barības konversija (kg)

produktivitātesindekss =

Rezultāti un diskusijaLai izstrādātu broilercāļu kombinētās spēkbarības

sastāvu, kas satur organiskā lauksaimniecībā ražotosun atļautos barības līdzekļus, pamatreceptes sastāvāesošos konvencionāli ražotos kviešus aizvietoja ar orga-niskā lauksaimniecībā iegūtiem kviešiem, bet sojasspraukumus aizvietoja ar rapšu raušiem, griķu miltiem,kas audzēti organiskās lauksaimniecības saimniecībā.Savstarpēji salīdzinot, konvencionālu barības līdzekļusaturošās spēkbarības (kontroles grupa) barības vēr-tība ir līdzvērtīga izstrādātā spēkbarības maisījumabarības vērtībai (izmēģinājuma grupas).

Organiskā lauksaimniecībā ražoto barības līdzekļuspēkbarības cena 2. un 3. izmēģinājumu grupai ir par3.6-4.4 LVL 100 kg-1 dārgāka par konvencionāli ražotobarības līdzekļu saturošas spēkbarības cenu. Organiskālauksaimniecībā ražotie barības līdzekļi (kvieši, rapšurauši, griķu milti) ir dārgāki par barības līdzekļiem, kasiegūti ar konvencionālām ražošanas metodēm.

Kombinētās spēkbarības sastāva un vērtības efek-tivitāti broileru ēdināšanā izvērtēja pēc to produktivi-tātes, organisma vielu maiņas un iegūtās produkcijaskvalitātes rādītājiem.

No izmēģinājuma rezultātiem secināts, ka kontroles

61-66

63LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

grupas broileru dzīvmasa 7 nedēļu vecumā bija 2790 g,t.i., par 3.1-3.8% lielāka nekā izmēģinājuma grupasbroileriem, kurus ēdināja ar organiskā lauksaimniecībābarības līdzekļu saturošu spēkbarību (2. un 3. gr.).Starpība nav statistiski ticama (p>0.05).

Barības patēriņš 1 kg dzīvmasas iegūšanai kontrolesgrupas broileriem 49 nedēļu vecumā ir 1.98 kg, t.i., par2.5-3.0% mazāks nekā izmēģinājumu grupas broileriem(2. tabula).

Lai izvērtētu zinātniski un praktiski izstrādāto un


konvencionālo kombinētās spēkbarības sastāva ietekmiuz broileru produktivitāti, aprēķināja produktivitātesindeksu un barības ekonomisko efektivitāti (2. tabula).

Lielākais produktivitātes indekss bija kontrolesgrupas broileriem 287.5, t.i., par 15-19% augstāks nekāizmēģinājuma grupas broileriem. Tas saistīts ar to, kakontroles grupu broileru dzīvmasa 49 dienu vecumāir lielāka par izmēģinājumu grupu broileru dzīvmasu(2. tabula).

Lai novērtētu, vai organiskā lauksaimniecībā iegūto

Grupa / Group Rādītāji / Parameters 1. – kontroles

1st – control 2. – izmēģinājuma /

2nd – trial 3. – izmēģinājuma /

3rd – trial Broileru dzīvmasa 49 dienu vecumā, g / Live weight at the age of 49 days, g

2790.0±60.59

2684.0±67.38

2705.0±61.55

% pret kontroli / % to control 100.0 96.2 96.9 Barības konversija, kg kg-1 /

Feed conversion, kg kg-1 1.98 2.04 2.03

% pret kontroli / % to control 100.0 103.0 102.5 Produktivitātes indekss / Index of productivity

287.5 268.5 271.9

± pret kontroli / ± to control – -19.0 -15.6 Ieņēmumi uz 1000 broileriem, LVL / Income from 1000 broilers, LVL

1550.0 2274.0 2226.0

Ieņēmumi no 1 broilera, LVL / Income from 1 broiler, LVL

1.55 2.27 2.26

± pret kontroli / ± to control – +0.72 +0.67

2. tabula / Table 2Broileru produktivitātes rādītāji 49 dienu vecumā

Broilers productivity parameters at the age of 49 days

Grupa Group

Sausna / Dry matter,

%

Kopproteīns / Total protein,

%

Koptauki / Total fat,

%

Koppelni / Ash,

%

Muskuļaudu ķīmiskais sastāvs / Biochemical indices of muscle tissue mass 1. – kontrole 1st – control

22.13 19.92 1.13 1.16

2. – izmēģinājuma 2nd – trial

23.14 20.62 0.84 1.08

3. – izmēģinājuma 3rd – trial

23.96 21.47 0.87 1.11

Aknu ķīmiskais sastāvs / Biochemical indices of liver

1. – kontrole 1st – control

25.80 17.98 6.0 1.84

2. – izmēģinājuma 2nd – trial

25.47 25.47 3.92 2.00

3. – izmēģinājuma 3rd – trial

27.75 27.75 5.73 2.11

3. tabula / Table 3Muskuļaudu un aknu ķīmiskās analīzes sastāvs broileriem 49 dienu vecumā

Biochemical indices of muscle tissue mass and liver at the age of 49 days

61-66

64 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


barības līdzekļu saturošās spēkbarības pielietošanabroileru ēdināšanā ir izdevīga, tika veikta produktivi-tātes līmeņa ekonomiskā analīze (2. tabula). No 2. tabulāuzrādītajiem ekonomiskiem aprēķiniem varam secināt,ka organiskā lauksaimniecībā ražoto barības līdzekļusaturošas spēkbarības izēdināšana 2. un 3. grupasbroileriem dod papildieņēmumus no 1 broilera realizācijas0.67-0.72 LVL, salīdzinot ar kontroles grupu. Šopapildieņēmumu nodrošināja izmēģinājuma grupasbroileru gaļas augstāka realizācijas cena.

Kvalitatīvam broileru kautķermenim jāatbilst ar augstuproteīna un zemu koptauku saturu. Vērtējot pēc šādakritērija, labāka gaļas kvalitāte ir izmēģinājuma grupām,kuru broileru ēdināšanā pielietoja organiskā lauksaim-niecībā ražoto barības līdzekļu saturošu spēkbarību.

Pēc gaļas un aknu ķīmiskās analīzes rezultātiemsecināms, ka, izēdinot broileriem organiskā lauksaim-

niecībā ražoto barības līdzekļu saturošu spēkbarību,kopproteīna saturs vidēji par 0.7-1.6% ir augstāks nekākontroles grupas broileriem. Pozitīvi ir tas, ka 2. un 3.grupas broileru muskuļaudu masā un aknās esošaiskoptauku daudzums vidēji par 0.27% un 1.17% ir zemākspar koptauku daudzumu kontroles grupas broileriem(3. tabula). Tātad organiskā lauksaimniecībā ražotiebarības līdzekļi saturēja mazāk koptauku. No tā varamsecināt, ka, ēdinot broilerus ar organiskā lauksaimnie-cībā ražoto barību, uzlabojās gaļas īpašības pēckopproteīna un koptauku daudzuma pret kontrolesgrupu, kas tika ēdināta ar konvencionālā lauksaimnie-cībā ražoto barību. Pēc asins bioķīmiskiem rādītājiem(4. tabula) secināms, ka organiskās lauksaimniecībasražoto barības līdzekļu saturošas spēkbarības izēdinā-šana sekmēja olbaltumvielu un ogļhidrātu maiņubroileru asinīs, salīdzinot ar kontroles grupu.

12.5

3.1

15.5

2.5

18.4

6.0

02468

101214161820

Linolskābe / Linoleic acid, % Linolēnskābe / Linolenicacid, %

1. kontroles grupa / 1st group -control

2. izmēģinājuma grupa(1.ēdināšanas variants) / 2ndgroup - trial (feeding 1stvariant)3. izmēģinājuma grupa(2.ēdināšanas variants) / 3rdgroup - trial (feeding 2ndvariant)

1. att. Taukskābju līmenis broileru muskuļaudu masā.Fig. 1. The level of fatty acids in broiler muscle tissue mass.

Grupa / Group

Kopējais olbaltums /

Total albumen,

g%

Pirovīnog-skābe / Pyruvic

acid, mg%

Glikoze / Glucose,

mg%

Fosfors /

Phosphorus, mg%

Kalcijs / Calcium,

mg%

Rezerves sārmainība /

Reserve alkaline,

mg% 1. – kontrole / 1st – control

3.02 ±0.029

1.97 ±0.33

115 ±7.28

5.15 ±0.12

13.59 ±0.20

1460 ±11.8

2. – izmēģ. / 2nd – trial

4.10 ±0.074 1.27 ±0.14 150 ±11.45 5.77 ±0.65 13.90 ±0.21 1400 ±9.25

3. – izmēģ. / 3rd – trial

3.50 ±0.036 1.66 ±0.18 138 ±9.28 5.96 ±0.71 15.57 ±0.27 1520 ±15.25

4. tabula / Table 4Asins bioķīmiskās analīzes rezultāti broileriem 49 dienu vecumā

Blood biochemical indices in broilers at the age of 49 days

61-66

65LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Kopējā olbaltuma saturs palielināts par 0.48-1.08g% un atbilstoši samazināts pirovīnogskābes dau-dzums par 0.31-0.71 mg% (p<0.05). Arī glikozes līmenisbroileru asinīs bija paaugstināts par 23-35 mg% nekākontroles grupas broileriem. Tātad secināms, kaorganiskā lauksaimniecībā ražoto barības līdzekļuizēdināšana broileriem labvēlīgi ietekmēja vielu maiņasprocesus broileru organismā. Ticamības novērtējumsnetika veikts, jo paraugu skaits bija neliels.

Aprēķinot taukskābju līmeni broileru kombinētāspēkbarībā, secinām, ka visaugstākais polinepiesātinātotaukskābju (linolskābe, linolēnskābe) līmenis ir orga-niskā lauksaimniecībā ražoto barības līdzekļu saturošāspēkbarībā – attiecīgi 3.01% un 3.14%, t.i., par 0.11-0.24% augstāks nekā konvencionālā lauksaimniecībāražoto barības līdzekļu saturošā spēkbarības maisījumā.Izēdinot broileriem organiskā lauksaimniecībā ražotobarību ar paaugstinātu polinepiesātināto taukskābjudaudzumu, broileru muskuļaudu masā novērojamatendence palielināties linolskābes un linolēnskābesdaudzumam attiecīgi vidēji par 4.5% un 3.6% (1. attēls).

No iepriekš minētā izriet: jo augstāks polinepie-sātināto taukskābju saturs broileru barības devās, jovairāk to saturs broileru muskuļaudu masā (Tikk, Tikk,2000; Romboli, Marzoni, 2002).

Holesterīna līmenim broileru muskuļaudu masā,aknās un asinīs ir cieša sakarība ar gaļā esošām tauk-skābēm un to daudzumu.

Palielinoties polinepiesātināto taukskābju, īpašilinolskābes un linolēnskābes, daudzumam broilerumuskuļaudu masā, holesterīna līmenis gaļā samazinās(Leskanich, Noble, 1997).

Zemākais holesterīna līmenis broileru muskuļaudumasā, aknās un asinīs broileriem, kuriem izēdinājaorganiskā lauksaimniecībā ražoto barības līdzekļusaturošu spēkbarības maisījumu (2. un 3. gr.), t.i., attiecīgividēji par 0.06 g kg-1, 0.167 g kg-1 un 0.36 g kg-1 mazāknekā kontroles grupas broileriem (2. attēls). Auguizcelsmes produktos ir holesterīnam līdzīgas vielas –fitosterīni un sistosterīni. Fitosterīni kavē holesterīnauzsūkšanos zarnās un mazina endogēnā holesterīnaveidošanos (Zariņš, Neimane, 2002).

Secinājumi1. Organiskā lauksaimniecībā ražoto barības

līdzekļu saturošas spēkbarības izēdināšana broileriemnodrošina:

– dzīvmasu 49 dienu vecumā vidēji 2.6 kg;– barības patēriņu 1 kg dzīvmasas iegūšanai 2.03 kg;– papildieņēmumus no 1 broilera realizācijas 0.67-

0.72 LVL.2. Organiskā lauksaimniecībā ražoto barības lī-

dzekļu saturošas spēkbarības izēdināšana broileriemuzlaboja iegūtās gaļas kvalitāti:

– samazināja gaļā koptaukus un holesterīna līmeniattiecīgi vidēji par 0.27% un 0.06 g kg-1;

– paaugstināja polinepiesātināto taukskābju (linol-skābi, linolēnskābi) daudzumu attiecīgi vidēji par 4.4%un 3.6%.

Literatūra1. Latvijas Republikas Ministru kabineta notei-

kumi Nr. 514. (2002) “Bioloģiskās lauksaimniecības


0.64

2.00

2.37

1.56

0.60

1.73

2.50

0.56

2.29

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

muskuļaudu masā /in muscle tissuemass, g kg-1

aknās / in liver, g kg-1

asinīs / in blood, g kg-1

1. kontroles grupa / 1st group -control

2. izmēģinājuma grupa (1.ēdināšanas variants) / 2ndgroup - trial (feeding 1stvariant)3. izmēģinājuma grupa (2.ēdināšanas variants) / 3rdgroup - trial (feeding 2ndvariant)

2. att. Holesterīna daudzums broileru muskuļaudu masā, aknās un asinīs.Fig. 2. The content of cholesterol in broiler muscle tissue mass, liver and blood.

61-66

66 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

produktu aprites lopkopības produkcijas ražošanai unsertifikācijas kārtība”, Latvijas Vēstnesis, Nr. 176, 4.pielikums “Lopbarības līdzekļi”, 5. pielikums “Lopbarībaspiedevas un lopbarības gatavošanai izmantojamie līdzekļi”

2. Leskanich, C.O., Noble, R.C. (1997) Manipula-tion of the n-3 polyunsaturated fatty acid compositionof avian eggs and meat. World’s Poultry Science Jour-nal, 53, 155–183.

3. Matiseks, R., Šnēpels, F.M., Šteinere, G. (1998)Pārtikas analītiskā ķīmija. Pamati, metodes, lietošana.Rīga, 456 lpp.

4. Romboli, I., Marzoni, M. (2002) Dietary oil sup-plementation to manipulate polyunsaturated fatty acidcontent of chicken meat. 11th European Poultry Con-ference. Abstracts. Bremen, p. 157.

5. Ruska, S. (2003) Vai bioloģiskajiem lauksaim-niekiem ir nākotne? Agro tops, Nr. 9, 23.–25. lpp.

6. Tikk, V., Tikk, H. (2000) On affecting the fattyacid composition of the chicken broiler’s fat. EightBaltic Poultry Conference in Finland, Turku, 22–24.

7. Vermeij, I., Enting, J. (2002) Production costs oforganic broiler meat. 11th European Poultry Confer-ence. Abstracts. Bremen, p. 141.

8. Zariņš, Z., Neimane, L. (2002) Uztura mācība.Apgāds “Rasa ABC”, SIA, Rīga, 21.–27. lpp.

9. Шманенкова, Н.А., Алиева, А.А. (1973)Методические указания по исследованию липидногообмена у сельскохозяйственных животных. Боровск,31–42.


61-66

67LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Kuņģa funkcionālais stāvoklis teļiem pirmajā postnatālās dzīves mēnesīThe Functional State of the Stomach in

Calves in the First Month of Postnatal Life

Aija Ilgaža, Edīte BirģeleLLU Veterinārmedicīnas fakultāte, Preklīniskais institūts, e-pasts: [email protected] Institute, Faculty of Veterinary Medicine, LLU, e-mail: [email protected]

Abstract. The dynamics of pH in the rumen and abomasum of calves from birth till 4 weeks of age in vivo wasinvestigated. The pH of the rumen and abomasum was measured by means of a two-electrode pH-probe insertedper os and through the fistulae. The uninterrupted pH measurements probing through the fistulae lasted on average8 hours – 4 hours before and 4 hours after the feeding. The results of studies prove that newborn calves have a lowacid reaction of rumen setting – pH 6.73±0.12, which showed a tendency to become more alkaline in four weeks. Itwas stated that hydrochloric acid concentration in the abomasum of a newborn calf was already high – pH 1.6±0.21.After the first feeding, the acid level in the abomasum decreased rapidly reaching pH 6.2-6.3. The acid concentrationin the abomasum increased on average to pH 2.83±0.05 after 7 hours from the first feeding, but in four weeks oldcalves – after 4 hours. In a newborn calf, starting from the second day of its life, the conditioned reflex to “eatingtime” appeared. It is well-known that secretion of gastric acid is regulated neurally by stimulation of n.vagus andhumorally by activation of histamine H2 receptors in parietal cells. For stopping n.vagus, atropine sulphate (0.06 mg/kg, intravenously) was used, and for blocking humoral regulation – cimetidine (0.16 mg/kg, intravenously). Theresults clearly showed that atropine sulphate and especially cimetidine demonstrate blocking influence on the HClof the abomasum in calves in the first month of postnatal life.Key words: calves, stomach, pH, atropine sulphate, cimetidine.

A. Ilgaža, E.Birģele Kuņģa funkcionālais stāvoklis teļiem pirmajā postnatālās dzīves mēnesī

IevadsPēdējos gados pasaulē aktivizējušies pētījumi par

gremošanas aparāta funkcionālo stāvokli teļiem gansaistībā ar to barošanu un ēdināšanas režīmu, gan arīar iespējām dažādi izmainīt vai regulēt jaundzīvniekaorganisma endokrīnos un metaboliskos procesus(Buhler, 1998; Hamon, 1998; Zabielski, 1999; Zachwieja,2002; Constable, 2003; Sauter, 2003).

Vispārzināms, ka jaundzimušiem atgremotājdzīv-niekiem barības sagremošana notiek līdzīgi kā mono-gastrālajiem dzīvniekiem (Le Huerou Luron, 1998;Moran, 2002). Pirmajās dzīves dienās teļiem gremo-šanas sulu sekrēcija norit ar pārtraukumiem, pieskaņo-joties periodiskajai barošanai (Moran, 2002). Jau sākotar otro dzīves nedēļu, teļš, kaut arī tā pamatbarība irpilnpiens, mācās ēst rupjo barību, tāpēc gremošanasun endokrīnai sistēmai jāsāk piemēroties rupjās barībaspārstrādei (Guilloteau, 1994, Cristi, 1996; Le Drean, 1998;Toullec, 1992). Trīs līdz četru nedēļu vecumā teļi, ja tobarošanā ir iekļauta kvalitatīva rupjā barība unspēkbarība, sāk atgremot (Beharka, 1998; Jemeļjanovs,2001; Moran, 2002). Tas nozīmē, ka priekškuņģi jau irattīstījušies pietiekami, lai sāktu piedalīties barībaspārstrādē. Tātad pirmajā postnatālās dzīves mēnesīteļam sākas gremošanas orgānu adaptācija no perio-diskas šķidrās barības uzņemšanas uz nepārtrauktumikrobiālo rupjās barības pārstrādi.

Attiecībā uz kuņģa sekrēcijas regulāciju jāsaka, kamūsdienās ir pierādīti divi galvenie mehānismi, kas

nosaka kuņģa sālsskābi producējošo fundālo dziedzeruklājšūnu darbību: neirālais mehānisms, kas saistīts arsekretorā n.vagus stimulāciju, un humorālais – kassaistīts ar klājšūnās esošo histamīna H2 receptoru akti-vāciju. Klājšūnām ir arī gastrīna receptori, kurus aktivēhormons gastrīns galvenokārt caur n.vagus stimulāciju(Ruckrbush, 1991; Pierzynowsk, 1992; Zabelski, 1999).

Tātad par sālsskābes sekrēcijas mehānisma neirālāsregulācijas daļu zināmā mērā var spriest, pārtraucotn.vagus sekretoros impulsus, kas pienāk kuņģa fundālodziedzeršūnu M-holinoreceptoriem. Kā M-holino-blokatoru parasti izmanto atropīna sulfātu – preparātu,kas bloķē M-holinoreceptorus un līdz ar to samazinakuņģa sulas izdalīšanos. Vienlaicīgi samazinās arī siekaluizdalīšanās un aizkuņģa dziedzera ekskretorās daļassekrēcija (Plumb, 1995; Purviņš, 1997; Guyton, 2000;Cunningham, 2002).

Par sālsskābes sekrēcijas regulācijas mehānismahumorālās daļas ietekmi var spriest, nobloķējot hista-mīna H2 receptorus (Guyton, 2000). Pēdējā laikā vis-biežāk pielietotie H2 receptoru blokatori ir cimetidīnsun ranitidīns (Purviņš, 1997). Zināms, ka H2 receptorublokatori spēcīgāk nekā cita veida receptoru blokatorikavē sālsskābes sekrēciju vienkameru kuņģī, tomērpilnīgi to neaptur. Tā, cimetidīna radītā klājšūnu H2receptoru blokāde ļoti samazina sālsskābes sekrēciju“tukšā” kuņģī, kā arī barības histamīna izraisīto kuņģasulas sekrēciju (Plumb, 1995; Purviņš, 1997).

Literatūrā mēs neatradām datus par to, kā pirmajā

67-76

68 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


postnatālās ontoģenēzes mēnesī teļa spurekļa iekšējāvide piemērojas mikrobiālajai barības sagremošanasuzsākšanai, kā šajā attīstības periodā teļam maināsattiecīgi spurekļa, glumenieka un siekalu pH saistībā ardzīvnieka barošanu, kāda ir glumenieka skābessekrēcijas intensitāte pirms un pēc barošanas, un kurakuņģa skābes sekrēcijas regulācijas mehānisma daļa –neirālā vai humorālā – prevalē teļiem šajā attīstībasperiodā. Tādēļ šī darba mērķis bija izpētīt vienlaicīgispurekļa un glumenieka funkcionālā stāvokļa izmaiņasteļam pirmajā dzīves mēnesī – jaunpiena, pilnpiena, kāarī rupjās barības izēdināšanas uzsākšanas periodā.Darba uzdevumi.

1. Izpētīt pH dinamiku spureklī un glumeniekā teļampirmajā postnatālās dzīves dienā pirms un pēc pirmāsbarošanas.

2. Izpētīt pH izmaiņas vienlaicīgi spureklī un glu-meniekā teļiem jaunpiena un pilnpiena izēdināšanasperiodā, kā arī uzsākot dzīvniekiem izēdināt rupjo barību.

3. Izpētīt siekalu pH dinamiku mutes dobumā zem-mēles un pieauss siekalu dziedzeru izvadkanālu atveruvietās saistībā ar dzīvnieku vecumu un barošanu.

4. Izpētīt neirālo un humorālo regulācijas mehānismuietekmi uz HCl sekrēciju glumeniekā teļiem pirmajā dzīvesmēnesī.

Materiāls un metodikaEksperimentālajiem pētījumiem izmantoti 16 dzīv-

nieki, kuri tika turēti LLU Veterinārmedicīnas fakultā-tes klīnikas stacionāra telpās. Pieciem teļiem tūlīt pēcpiedzimšanas ieoperējām glumenieka fistulas. Divasstundas pēc piedzimšanas teļš jau bija spējīgs patstāvīgiuzņemt jaunpienu, kas ir svarīgs priekšnoteikums pasī-vās imunitātes iegūšanai un sekmīgai pētījumu tālākainorisei. Sākot ar otro postnatālās dzīves dienu, teļusbarojām trīs reizes dienā ar sešu stundu intervālu. Tri-jiem teļiem hroniskās spurekļa fistulas tika ieoperētas,sasniedzot četru dienu vecumu. Astoņiem 1-2 nedēļasveciem teļiem vienlaicīgi tika ieoperētas gan spurekļa,gan glumenieka fistulas. Funkcionālos izmeklējumusdzīvniekiem veicām pēc šādas shēmas.

1. Teļiem pirmajā postnatālās dzīves dienā:– veicām ilgstošu (8 st.) intraabomazālo pH-metriju

caur ieoperēto glumenieka fistulu 30 min. pirms un7.5 st. pēc viena litra jaunpiena izbarošanas (5 fun-kcionālie izmeklējumi);

– veicām intrarumenālo pH-metriju, ievadot pH-zondi per os 15 min. pirms barošanas, kā arī 1 st., 3 st.un 4 st. pēc jaunpiena izbarošanas (5 funkcionālieizmeklējumi).

2. Divas līdz četras dienas veciem teļiem:– ilgstošo (8 st.) intraabomazālo pH-metriju veicām

caur glumenieka fistulu 4 st. pirms un 4 st. pēc 1-2 litrujaunpiena izbarošanas (12 izmeklējumi);

– veicām intrarumenālo pH-metriju 15 min. pirmsbarošanas, kā arī 1 st., 3 st. un 4 st. pēc jaunpiena iz-

barošanas, pH-zondi dzīvniekiem ievadot per os(12 izmeklējumi).

3. Teļiem piecu un sešu dienu vecumā kuņģa fun-kcionālo izmeklēšanu veicām caur spurekļa un glume-nieka fistulām, izmantojot ilgstošo intraabomazālo unintrarumenālo pH-metriju 4 st. pirms un 4 st. pēc 2-2.5litru jaunpiena izbarošanas (12 izmeklējumi).

4. Dzīvniekiem 1-3 nedēļu vecumā intraabomazāloun intrarumenālo pH-metriju veicām caur glumeniekaun spurekļa fistulām 4 st. pirms un 4 st. pēc 2-2.5 litrupilnpiena izbarošanas. Šajā vecumā teļus pieradinājāmēst sienu un spēkbarību, kas paredzēta 2-4 nedēļasveciem teļiem (26 izmeklējumi).

5. Četras nedēļas veciem teļiem glumenieka unspurekļa 12 funkcionālos izmeklējumus veicām pēciepriekš aprakstītās shēmas. Teļiem bez 2-2.5 l pilnpienapapildus tika izbarots arī siens – 0.2-0.4 kg dienā unteļiem paredzētā spēkbarība – 0.2 kg dienā.

Jaundzimušiem un 1-4 dienas veciem teļiemintrarumenālo pH-metriju veicām ar divelektrodu pH-zondi, ievadot to per os tā, lai zondes pirmais (I) jebgala elektrods lokalizētos tuvu spurekļa ventrālajaisienai, bet otrs (II ) – 12 cm dorsālāk.

Teļiem ar ieoperētām spurekļa un glumenieka fis-tulām izmantojām nepārtraukto potenciometrisko intra-gastrālās pH-metrijas metodi. Divelektrodu pH-zondiievadījām caur glumenieka fistulu ar aprēķinu, laiintraabomazālais pH pastāvīgi tiktu izmērīts divoslīmeņos: lai zondes II elektrods atrastos tuvu ieoperētāsfistulas iekšējam gredzenam – t. i., glumenieka fundālodziedzeru zonā, bet zondes I jeb gala elektrods atrastos12 cm uz piloriskā sfinktera pusi, t.i., pilorisko dziedzeruzonā. Arī spurekļa pH pastāvīgi tika izmērīts divoslīmeņos. Ievadot pH-zondi caur spurekļa fistulu, zondesI elektrods lokalizējās tuvu spurekļa ventrālajai sienai,bet II elektrods – spurekļa augšējā – dorsālajā daļātuvu fistulas iekšējam gredzenam. Zondes novietojumuspureklī un glumeniekā kontrolējām rentgenogrāfiski.

Siekalu pH teļiem noteicām mutes dobumā zemmēlesun pieauss siekalu dziedzeru izvadkanālu lokalizācijasvietās četras stundas pirms dzīvnieku barošanas.

Sešiem 1-4 nedēļu veciem teļiem ar ieoperētāmhroniskām fistulām glumeniekā un spureklī pētījāmglumenieka HCl sekrēcijas regulācijas mehānismaneirālo un humorālo ietekmi. Par HCl sekrēciju glu-meniekā spriedām, izmērot pH dinamiku ar divelektrodupH-zondi, kuru ievadījām caur glumenieka fistulu.Eksperimentus sākām plkst. 9.00 no rīta – t.i., divasstundas pēc barošanas. Eksperimenta laikā dzīvniekiembija pieejams tikai ūdens. Kā sālsskābes sekrēcijasneirālās ietekmes bloķētāju izmantojām atropīna sulfātu– 0.06 mg/kg, intravenozi (Pierzynowsk, 1992; Plumb,1995), bet kā sālsskābes sekrēcijas humorālās ietekmesbloķētāju izmantojām cimetidīnu – 0.16 mg/kg,intravenozi (John, 1985; Walance, 1994; Plumb, 1995).Tā kā glumenieka fundālo dziedzeru reakcija uz atropīnasulfātu un cimetidīnu bija novērojama tikai pirmās 30

67-76

69LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

minūtes pēc attiecīgā preparāta intravenozās injekcijas,tad, nosakot neirālās un humorālās regulācijas mehā-nismu ietekmi uz kuņģa HCl sekrēcijas regulācijuglumeniekā, izmantojām laika periodu 30 min. pirms un30 min. pēc intravenozās injekcijas. Kopumā šajāeksperimentā veicām 96 fizioloģiskos izmeklējumus.

Lai konstruētu līkni, kas parāda glumenieka unspurekļa pH dinamiku 8 stundu laikā, aprēķinājāmvidējo aritmētisko vērtību un vidējās vērtības ticamībasintervāla robežas (P=95%) katra elektroda ik pēc piecāmminūtēm fiksētajām pH vērtībām katrai eksperimentālajaigrupai. Lai salīdzinātu un novērtētu intraabomazālāsvides izmaiņas pēc sālsskābes sekrēcijas farmakolo-ģiskās blokādes, izmantojām T-testu savstarpēji atka-rīgu izlašu vidējo salīdzināšanai.

RezultātiSpurekļa un glumenieka pH dinamika in vivo

jaundzimušiem teļiem divas līdz 10 stundas pēcpiedzimšanas ir apkopota 1. attēlā.

Konstatējām, ka divas stundas veciem teļiem pirmspirmās barošanas spurekļa vide ir ļoti vāji skāba pHvidēji 6.84±0.15 (P=95%). Tāda pati ir arī siekalu reakcija.Glumeniekā intraabomazālā reakcija divas stundas pēcteļa piedzimšanas pirms pirmās barošanas bija vidējipH 1.6±0.21 līmenī (P=95%). Jāuzsver, ka visiem pieciemšajā eksperimentā iekļautajiem teļiem intraabomazālaispH svārstījās 1.4-1.8 robežās – tātad, teļam piedzimstot,tika konstatēta izteikti skāba intraabomazālā vide.

Pēc viena litra jaunpiena izēdināšanas skābeslīmenis glumeniekā strauji krītas, sasniedzot pH 6.2-6.5(1. att.). Tas ir tādēļ, ka jaunpiens, kura pH, pēc mūsudatiem, bija 6.2±0.4 (P=95%), neitralizē glumeniekāesošo skābi. Pusstundu pēc jaunpiena izēdināšanasglumenieka vide pakāpeniski kļūst skābāka – pirmajāstrīsdesmit minūtēs pH pazeminās zem 6.0. Turpmākās

divas stundas skābes līmenis I un II pH zondeselektrodu lokalizācijas vietās turpina paaugstināties,sasniedzot pH 5.0 attiecīgi pēc 1.5 un 2.5 stundām, betpH 4.0 – aptuveni pēc trīs un piecām stundām. Jāatzīmē,ka septiņas stundas pēc barošanas pH I elektrodalokalizācijas vietā vidēji bija jau 2.83±0.05, bet II – pH3.23±0.15 līmeni. Tātad, pirms nākošās barošanasglumenieka vide jaundzimušam teļam ir jau sasniegusisalīdzinoši augstu skābes koncentrāciju, tomēr ne tikaugstu, kāda tā bija tūlīt pēc piedzimšanas.

Kas attiecas uz pH dinamiku spureklī jaundzimušamteļam pirmajā dzīves dienā kopumā, tad tas praktiskibija nemainīgs – 6.6-7.0 līmenī (1. att.).

Kuņģa vides reakcijas izmaiņas teļiem jaunpienaperiodā (2-6 dienas veciem) atspoguļotas otrajā attēlā.

Vispirms jāatzīmē, ka intrarumenālais pH četrasstundas pirms dzīvnieka barošanas dažādos tā līmeņosbija jau nedaudz atšķirīgs. Spurekļa apakšējā – ventrā-lajā daļā I elektrods fiksēja izteikti sārmainu videsreakciju – pH svārstījās vidēji 7.45-8.15 līmenī, tajā pašālaikā spurekļa augšējā – dorsālajā – daļā II elektrodsfiksēja pH 6.6-7.65. Glumeniekā divas stundas pirmsbarošanas pH bija 2.0-3.0 robežās, bet 15-10 minūtespirms teļu barošanas, sasniedzot pat pH 1.4-1.7 līmeni.

Pēc piena izēdināšanas 2-6 dienu veciem teļiemintrarumenālai reakcijai spurekļa ventrālajā un dorsālajādaļā ir tendence izlīdzināties un nostabilizēties vājisārmainai – 3-4 stundas pēc barošanas pH vidēji svār-stījās. 7.0-7.2 robežās (2. att.).

Kas attiecas uz siekalu pH pirmajā dzīves nedēļā,tas vidēji bija 7.1±0.14 – tātad ļoti līdzīgs spurekļaiekšējās vides pH līmenim.

Glumeniekā 2-6 dienu veciem teļiem pirmajāsminūtēs pēc pilnpiena izēdināšanas pH krasi palielinājāsvidēji līdz 6.06±0.38 pilorisko dziedzeru zonā un6.13±0.13 fundālo dziedzeru zonā. Turpmākajās stundās


012345678

pied

zim

st /

birt

hop

erā

cija

/ope

ratio

n2:

00

2:30

3:00

3:30

4:00

4:30

5:00

5:30

6:00

6:30

7:00

7:3

08:

00

8:30

9:00

9:30

vecums / age (h:min )

pH

pH I elektrodalokalizācijas v ietā (? -st.novirze) / pH inelectrode I location (? -st.dev.)

pH II elektrodalokalizācijas v ietā (? -st.novirze) / pH inelectrode II location (? -st.dev.)

ēd jaunpienu /eat colostrum

spureklī /in rumen

glumeniekā /in abomasum

1. att. pH dinamika spureklī un glumeniekā jaundzimušiem teļiem saistībā ar ēdināšanu.Fig. 1. pH dynamics in the rumen and abomasum of newborn calves in relation to feeding.

67-76

⊥⊥⊥⊥⊥

⊥⊥⊥⊥⊥

⊥⊥⊥⊥⊥

⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥

70 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

pēc barošanas kuņģa skābes koncentrācija glumeniekāpalielinājās straujāk nekā jaundzimušiem teļiem – pēcnepilnas stundas pH pazeminājās vidēji līdz pH4.85±0.07, bet pēc 3.5 stundām pH I elektrodalokalizācijas vietā noslīdēja vēl zemāk, sasniedzot vidēji2.29±0.14 līmeni.

Vienu līdz trīs nedēļu veciem teļiem (t.i., dzīvniekiempilnpiena izēdināšanas periodā) intrarumenālā unintraabomazālā pH dinamika parādīta 3. attēlā.

Izrādās, ka šajā vecumā teļiem pH spureklī I un IIzondes elektroda atrašanās vietā būtiski neatšķirasdzīvniekiem pirms un pēc piena izēdināšanas. Tas vairākvai mazāk vienmērīgi visā spureklī svārstās pH 6.6-7.8robežās.

Siekalu pH vienu līdz trīs nedēļu veciem teļiem kļūstievērojami augstāks, tas novirzās uz pH skalas sārmainopusi, sasniedzot vidēji 8.37±0.63 līmeni. IntraabomazālāpH dinamika 1-3 nedēļu veciem teļiem kopumāneatšķiras no pH dinamikas dzīvniekiem jaunpiena


periodā (2., 3. att.). Tikai jāuzsver, ka glumenieka skābepēc attiecīgā pilnpiena daudzuma izbarošanas pH 3.0līmeni 1-3 nedēļas veciem dzīvniekiem paaugstinājās2.5 stundu laikā, t.i., vienu stundu ātrāk, nekā to novē-roja 2-6 dienu veciem teļiem.

Tālāk apskatīsim pH dinamiku kuņģī četras nedēļasveciem teļiem pirms un pēc barošanas ar pilnpienu (4. att.).

Intrarumenālā reakcija dzīvniekiem izmeklēšanaslaikā konstatēta visumā 6.97 robežās. Tomēr divasstundas pirms barošanas parādījās regulāri izteikti pHsvārstību momenti, kuros pH spureklī paaugstinājāsvidēji no 6.9 uz 7.73 (4. att.). Novērojumi liecināja, kašajā brīdī teļiem sākas nelieli barības atgremošanasperiodi, kas izbeidzas līdz ar piena izēdināšanas brīdi.

Kas attiecas uz intraabomazālo pH dinamiku četrunedēļu veciem teļiem, tad, tāpat kā teļiem iepriekšējāsvecuma grupās, 0.5 stundas pirms barošanas novērojajūtamu skābes koncentrācijas paaugstināšanos (pHpazemināšanos) līdz pat pH 1.4-1.5 līmenim (4. att.). Pēc

67-76

0123456789

0 1 2 3 4 1 2 3 4 h

pH

pH I elektroda lokalizācijasvie tā (? - st.novirz e) / pHin electrode I location (? -st.dev .)

pH II elektroda lokalizācijasvie tā (? - st.novirz e) / pHin electrode II location (? -st.dev .)

spureklī /in rumen

glumeniekā /in abomasum

ēd pilnpienu /eat w hole milk

2. att. pH dinamika spureklī un glumeniekā 2-6 dienas veciem teļiem saistībā ar ēdināšanu.Fig. 2. pH dynamics in the rumen and abomasum of 2-6 days old calves in relation to feeding.

⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥

⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥

012345678

0 1 2 3 4 1 2 3 4h

p H

pH I elektroda lokalizācijasvietā (? - st.novirze) / pH inelectrode I loc ation (? -st.dev.)

pH II e lektroda lokalizācijasvietā (? - st.novirze) / pH inelectrode II location (? -st.dev.)

s pureklī /in rumen

g lumeniekā /in abomas um

ēd pilnpienu /eat w hole milk

3. att. pH dinamika spureklī un glumeniekā 1-3 nedēļu veciem teļiem saistībā ar ēdināšanu.Fig. 3. pH dynamics in the rumen and abomasum of 1-3 weeks old calves in relation to feeding.

⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥

⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥

71LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

piena izēdināšanas pH izmaiņas glumeniekā bija līdzīgastām, kādas tās konstatēja 1-3 nedēļu veciem dzīv-niekiem.

Atsevišķi jāapskata siekalu pH dinamika mutesdobumā teļam no dzimšanas brīža līdz viena mēnešavecumam (5. att.).

Jau minējām, ka jaundzimušam teļam divas stundaspēc piedzimšanas pH mutes dobumā pieauss unzemmēles siekalu dziedzeru izvadkanālu atveres zonāsbija 6.8 līmenī. Tādu siekalu reakciju novērojadzīvniekam principā visā pirmajā dzīves nedēļā.

Sākot ar otro dzīves nedēļu, teļam siekalu reakcijakļuva krasi sārmaināka, četrpadsmitajā dzīves dienāsasniedzot pH 8.37±0.63 līmeni. Turklāt parādījās nelielasatšķirības pH līmenī starp siekalām pieauss siekaludziedzeru izvadkanālu atveres un siekalām zemmēlessiekalu dziedzeru izvadkanālu atveres zonām – pieausssiekalu dziedzeru atveres zonās siekalas teļam bija arsalīdzinoši sārmaināku reakciju – pH 8.8±0.084 (5. att.).

Turpmākajā darba gaitā teļiem pētījām neirālās unhumorālās regulācijas mehānismu ietekmi uz HCl

sekrēciju glumeniekā – skaidrojām, kā šie regulācijasmehānismi ietekmē pH dinamiku glumeniekā.

Eksperimentālo pētījumu rezultāti attiecībā uz glu-menieka pH izmaiņām 7-31 dienu veciem teļiem pirmsun pēc atropīna sulfāta injekcijas, kā arī pirms un pēccimetidīna injekcijas atspoguļoti 1. tabulā.

Mūsu pētījumi liecina, ka 30 min. pēc atropīna sulfātainjekcijas pH glumeniekā vairāk vai mazāk paaugsti-nājās, tātad skābes līmenis pazeminājās. Turklātizrādījās, ka pH zondes II elektroda (HCl producējošofundālo dziedzeru) lokalizācijas vietā šī pH paaug-stināšanās vienmēr bija krasāk izteikta. Skābes kon-centrācijas samazināšanās glumeniekā pēc atropīnainjicēšanas jūtamāk izpaudās 14-20 un 28-31 dienuveciem teļiem, pie kam statistiski ticami (P=99%) taskonstatēts glumeniekā abu pH zondes elektrodu lokali-zācijas vietās (1. tabula).

Kas attiecas uz cimetidīna izraisīto efektu uz HClsekrēciju teļiem glumeniekā, tad jāuzsver, ka tas visosgadījumos izrādījās ievērojami spēcīgāks par atropīnasulfāta izraisīto ietekmi. Intraabomazālais pH 30 min.


8.225

8.5 8.6

8.38

8.77 8.8

7.147.15

7

7.5

8

8.5

9

0 7 14 21 31

vec ums (dienās ) /age (days)

pH

5. att. pH mutes dobumā teļiem pirmajā postnatālās dzīves mēnesī zemmēles (—————) unpieauss (•) siekalu dziedzeru lokalizācijas vietās.

Fig. 5. pH in the mouth cavity in salivary glands output area of sublingual (—————) andparotid (•) in calves in the first month of postnatal life.

012345678

0 1 2 3 4 1 2 3 4h

p H

pH I elektroda lokalizācijasvietā (? - st.nov irze) / pHin electrode I loc ation (? -st.dev.)

pH II e lektroda loka lizācijasvietā (? - st.nov irze) / pHin electrode II location (? -st.dev.)

ēd pilnp ienu /eat w hole milk

spureklī /in rumen

glumeniekā /in abomas um

4. att. pH dinamika spureklī un glumeniekā 4 nedēļas veciem teļiem saistībā ar ēdināšanu.Fig. 4. pH dynamics in the rumen and abomasum of 4 weeks old calves in relation to feeding.

⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥

⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥

67-76

72 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

pH 30 min. pirms eksperimenta /

pH 30 min before the experiment

pH 30 min. pēc atropīna sulfāta

injekcijas / pH 30 min after atropine sulphate injection

pH 30 min. pēc cimetidīna

injekcijas / pH 30 min after cimetidine injection

Vecums (dienās) / Age (days)

Zondes I vai II

elektrods / pH-probe

electrode I or II n

vid.aritm.± st.nov. /

mean±st.dev.

n vid.aritm.±

st.nov. / mean±st.de

v.

Izmaiņas (pH

vienībās) / Changes

(pH units) n

vid.aritm.± st.nov. /

mean±st.dev.

Izmaiņas (pH

vienībās) / Changes

(pH units)

I

12

2.93±0.38

6

3.10±0.43

0.17

6

4.16±0.61

1.23**

7–13 II 12 3.06±0.47 6 3.37±0.35 0.31** 6 4.18±0.57 1.12** I 12 3.31±0.53 6 3.72±0.51 0.41** 6 4.95±1.23 1.64** 14–20 II 12 3.36±0.55 6 3.80±0.52 0.43** 6 5.18±1.13 1.82** I 12 3.63±0.52 6 3.70±0.07 0.07 6 5.81±0.75 2.18** 21–27 II 12 3.24±0.51 6 3.47±0.57 0.22* 6 5.65±0.71 2.41** I 12 3.35±0.54 6 3.93±0.30 0.58** 6 5.14±0.94 1.79** 28–31 II 12 3.07±0.36 6 4.25±0.40 1.18** 6 4.58±1.10 1.51**

1. tabula / Table1Atropīna sulfāta un cimetidīna izraisītās glumenieka vides pH izmaiņas 7-31 dienu veciem teļiempH changes, caused by atropine sulphate and cimetidine, in the abomasum of 7-31 days old calves


pēc cimetidīna ievadīšanas statistiski ticami (P=99%)paaugstinājās abu pH zondes elektrodu atrašanās vie-tās. Viskrasāk – par 2.18-2.41 vienībām pH glumeniekāpaaugstinājās (tātad skābes koncentrācija pazeminājās)21-27 nedēļu veciem teļiem, t.i., tieši tā vecuma dzīv-niekiem, kuriem atropīna sulfāta izraisītais efekts izrādījāssalīdzinoši vājāks (skat. 1. tabulu).

DiskusijaMūsu pētījumi parādīja, ka teļš piedzimst jau ar

izteikti skābu glumenieka iekšējās vides reakciju. Tassaskan ar mūsu iepriekšējiem pētījumiem (Birģele, 1969;Birģele u.c., 1999), kuros parādīts, ka, teļam piedzimstot,glumenieka HCl producējošo fundālo dziedzeru klājšūnuaktivitāte ir jau augsta un fundālo dziedzeru šūnas irjau pietiekami diferencējušās. Turklāt atsevišķu gremo-šanas procesā iesaistīto hormonu līmenis ir pietiekamiaugsts, lai glumeniekā varētu notikt jaunpiena sarecē-šana un pārstrāde (Le Huron Luron, 1992; Guilloteau,1994; Longenbach, 1998). Jau pirmajā postnatālāsdzīves dienā konstatēta augsta hormona gastrīnakoncentrācija asins plazmā (Guilloteau, 1994), unhormons gastrīns, kā zināms, ir kuņģa sālsskābessekrēcijas spēcīgs stimulētājs. Mūsu pētījumi liecina,ka intraabomazālā pH dinamika jaundzimušam teļampirmajā dzīves dienā norāda uz pietiekami augstuglumenieka HCl aktivitāti, kas septiņas stundas pēcjaunpiena izēdināšanas ļauj pH glumeniekā sasniegtatkal salīdzinoši augstu skābes koncentrāciju, kasnepieciešama nākamo piena porciju uzņemšanai. Irautori, kas uzskata, ka zema gremošanas sistēmas

orgānu aktivitāte rada priekšnoteikumu, lai jaunpienāesošie imūnglobulīni un citas organismam nepiecie-šamās bioloģiski aktīvās vielas ātrāk tiktu apgūtas unneizmainītā veidā nokļūtu asinīs (Longenbach, 1998;Buhler, 1998; Hamon, 1998; Zachwieja, 2002; Sauter,2003). Tomēr tam, ka, teļam piedzimstot, glumeniekāsālsskābes sekrēcija nenotiek pirmās 1-2 dzīves dienas(Moran, 2002), mēs nevaram piekrist. Mūsu iegūtie datiin vivo to neapstiprina. Piekrītam uzskatam, kajaundzimuša teļa sālsskābes sekrēcijas līmenis glume-niekā tūlīt pēc piedzimšanas nav šķērslis jaunpienasvarīgāko sastāvdaļu, t.sk. imunoglobulīnu, iekļūšanaijaundzimušā dzīvnieka asinsritē neizmainītā veidā(Zabielski, 1999). Arī H. Hamon un J. Blum (1998) atzīmēbūtisku glikozes un imūnglobulīna-G paaugstināšanostieši 3 līdz 6 stundas pēc jaunpiena izēdināšanas.

Kas attiecas uz pH spureklī un siekalās jaundzimu-šam teļam pirmajā dzīves dienā, tad neatkarīgi noēdināšanas tas paliek praktiski nemainīgs – ļoti vājiskābs, apmēram pH 6.73 līmenī.

Savos pētījumos mums izdevās pierādīt, ka jau arotro postnatālās dzīves dienu teļam glumeniekā 15-10min. pirms kārtējās barošanas notiek krasa pH paze-mināšanās (skābes koncentrācijas paaugstināšanās),sasniedzot pat pH līmeni 1.4-1.7. Šāda krasa skābeskoncentrācijas paaugstināšanās glumeniekā pirmsēšanas liecina par to, ka jau ar otro dzīves dienu teļamparādās nosacījuma reflekss uz ēšanas laiku. Tādēļ,sākot jau ar otro postnatālās dzīves dienu, teļi būtujābaro stingri noteiktos laikos.

Salīdzinot mūsu pētījumus ar A. Ahmed u.c. (2002)

67-76

* – atšķirība ir būtiska ar varbūtību P=95% / diference is significant with probability P=95%** – atšķirība ir būtiska ar varbūtību P= 99% / diference is significant with probability P=95%

73LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


veiktajiem pētījumiem par piena aizstājēju izēdināšanasbiežuma ietekmi uz glumenieka vides pH, jāsecina, kaminēto autoru konstatētā pH dinamika pirms un pēcdzīvnieku barošanas kopumā neatšķiras no mūsu pētī-jumā iegūtajiem datiem. Tikai jāatzīmē, ka, teļus barojotdivas reizes dienā, pēc autoru iegūtajiem datiem pHglumeniekā līdz 3.0 līmenim atjaunojas sešu stundu laikā(Ahmed, 2002). Mūsu dati liecina, ka 2-6 dienu veciemteļiem intraabomazālais pH 3.0 līmeni sasniedza jau 3.5stundās pēc barošanas. Mūsu dati, iespējams, atšķirastādēļ, ka minētie autori dzīvniekus barojuši ar pienaaizvietotāju, nevis ar jaunpienu, kā to darījām mēs. Tātadskābes koncentrācija glumeniekā pēc jaunpiena izēdinā-šanas atjaunojas ātrāk nekā pēc piena aizstājēju izēdinā-šanas. Pieļaujam, ka izdalītais HCl daudzums glumeniekāteļam pirmajā postnatālās dzīves nedēļā ir salīdzinošimazāks nekā vecākiem dzīvniekiem, bet mūsu reģis-trētais intraabomazālais pH pilnībā nodrošina glume-nieka fermenta himozīna darbību. Citu proteolītiskofermentu darbība glumeniekā nedēļu veciem teļiem varbūt arī samazināta, uz ko norāda arī literatūras dati(Longenbach, 1998; Moran, 2002).

Vispārzināms, ka jaunpiena pārstrādē teļam glu-meniekā galvenā nozīme ir fermentam hoimozīnam, untieši jaunpiens ir neaizstājams barības līdzeklis teļiempirmajās 3-5 postnatālās dzīves dienās, jo tas gre-mošanas traktā viegli pārstrādājas, ir enerģijas bagātsun satur daudzas bioloģiski aktīvas vielas (Buhler, 1998;Hamon, 1998; Zabielski, 1999; Zachwieja, 2002; Sauter,2003). Dažādi mēģinājumi uzlabot jaunpiena ietekmi uzgremošanas traktu un uz organismu kopumā ar hormonupapildu devām (Buhler, 1998), ar tripsīna inhibītoriem(Zachwieja, 2002), ar antibiotikām (Constable, 2003) vaiar deksametazonu (Sauter, 2003) nav attaisnojušies. Irpierādīts, ka tieši jaunpiena ilgāka izbarošana pozitīviietekmē endokrīnos un metabolistiskos procesusjaundzimušu teļu organismā pirmajā dzīves nedēļā(Hamon, 1998), kā arī paātrina kuņģa zarnu traktapostnatālo attīstību (Buhler, 1998).

Kas attiecas uz intrarumenālo pH dinamiku 2-6dienu veciem teļiem, tad jāatzīmē, ka spurekļa videcaurmērā bija kļuvusi sārmaināka nekā to novērojadienu veciem dzīvniekiem (pH vidēji 7.0-7.2), turklātnedaudz sārmaināku reakciju novēroja spurekļaventrālajā daļā – pH 7.45-8.15 līmenī. Svarīgi atzīmēt,ka, izbarojot jaunpienu caur knupīti, tiek nodrošinātasmazākas norītā piena porcijas, kas veicina kvalitatīvākukuņģa rievas noslēgšanos (Kohler, 1997). Ātra pienaizbarošana teļam izraisa nepietiekamu kuņģa rievasnoslēgšanos, jaunpiens (vai piens) var iekļūt neattīs-tītajā spureklī, kur sākas pūšanas procesi ar visām notā izrietošajām sekām (Stocker, 1999). Uzskata, ka teļusieteicams barot ar knupīti līdz pat sešu nedēļu vecumam,tādējādi nodrošinot dzīvniekam zīšanas refleksa apmie-rināšanu un kuņģa rievas refleksa kvalitāti (Nishida,1996; Moran, 2002).

Mūsu pētījumi parādīja, ka glumenieks savu izejas

stāvokli, t.i., pirms barošanas pH līmeni pēc attiecīgāpiena daudzuma uzņemšanas atjauno zināmā mērāsaistībā ar teļa vecumu. Jau ar otro dzīvnieka dzīvesdienu šis process norit straujāk. Tādēļ, jau ar otropostnatālās dzīves dienu izēdināmā jaunpiena dau-dzumu var palielināt. Skābes līmeņa atjaunošanās teļamglumeniekā pēc barošanas liecina par kuņģa iztuk-šošanos (Le Huron Luron, 1998; Heinrichs, 1998), kāarī kuņģa sulas pieaugošo fermentatīvo aktivitāti(Longenbach, 1998). Turklāt ātrāka pH pazemināšanāsglumeniekā samazina risku teļam saslimt ar diareju uncitām gremošanas trakta slimībām (Vajda, 1997).

Mūsu pētījumi parāda, ka divu līdz sešu dienu ve-ciem teļiem pēc 2-2.5 l pilnpiena izēdināšanas intra-gastrālais skābes līmenis glumeniekā atjaunojas vidējijau pēc 3.0-3.5 stundām. Tas īpaši jāņem vērā, ja teļusnolemj barot ar jaunpienu tikai divas reizes dienā.Glumenieka čūlas patoģenēzes pētījumi šiem dzīvniekiemliecina, ka tieši ilgstoši augsta skābes koncentrācijaglumeniekā ir viens no šīs patoloģijas veicinošiemfaktoriem (Constable, 2002). No šī viedokļa raugoties, 2-6 dienu vecus teļus būtu vēlams barot trīs reizes dienā.

Analizējot kuņģa funkcionālo stāvokli vienu līdztrīs nedēļu veciem teļiem, izrādījās, ka spurekļa reakcijair vienmērīgāka gan pirms, gan pēc teļu barošanas,salīdzinot ar spurekļa pH dinamiku 2-6 dienas veciemdzīvniekiem. Vienu līdz trīs nedēļas vecus teļus sākāmpieradināt ēst rupjo barību (sienu), kas, kā zināms,veicina spurekļa motorikas attīstību. Ar 18. dzīvesdienu spurekļa motorika teļiem kļūst koordinētāka unspēcīgāka, tāpēc spurekļa saturs tiek nepārtrauktimaisīts (Jemeļjanovs, 2002), un pH līmenis dažādās tādaļās izlīdzinās. Pēc mūsu datiem, vidējais pH līmenisspureklī teļiem šajā vecuma periodā bija 7.0±0.56(95%). Tas atbilst mikroorganismu amiolītisko procesunorises optimālās vides prasībām (Martinez, 1999). Irparādīts, ka divas-trīs nedēļas veciem teļiem spureklī,ja dzīvnieks saņem rupjo barību, ir bagātīgi savairoju-šās metanoģenētiskās baktērijas, laktobaktērijas uncelulolītiskās baktērijas (Minato, 1992), kas neap-šaubāmi liecina par spēju uzsākt barības mikrobiālopārstrādi priekškuņģos. Kā ļoti vēlamu agrīnu rupjāsbarības izēdināšanu teļiem novērtē daudzi autori(Szarek, 1992; Assane, 1994; Kohler, 1997; Zitnan,1998; Zabelski, 1999). Nesamazinot izbarojamā piln-piena daudzumu un sākot izbarot sienu dzīvniekiemno 9-10 dienu vecuma, var panākt lielāku spurekļamasas pieaugumu un gļotādas bārkstiņu attīstību, kassavukārt veicina atgremošanas uzsākšanu teļiem jautrīs nedēļu vecumā (Assane, 1994). Visi mūsu eksperi-mentā iesaistītie dzīvnieki sāka atgremot 3-4 nedēļuvecumā. Turklāt siekalu pH teļiem jau 1-3 nedēļu ve-cumā kļūst ievērojami sārmaināks, sasniedzot vidējipH 8.3±0.63 līmeni.

Četru nedēļu veciem teļiem varēja novērot, ka apmē-ram divas stundas pirms barošanas spureklī parādījāsregulāri izteikti intrarumenālās vides “pasārmināšanās”

67-76

74 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

momenti, kad pH vidēji no 6.97 palielinājās uz 7.73. Šajosbrīžos atgremotais un ar sārmainajām siekalām (pH 8.6-8.8 līmenī) sajauktais barības kumoss tika norīts un,iekļuvis teļam spureklī, tas radīja reģistrētos raksturīgospH svārstību momentus (viļņus). Šādi atgremošanasperiodi četras nedēļas veciem dzīvniekiem praktiskinekad netika novēroti pirmās trīs stundas pēc pienaizēdināšanas. Iespējams, tas ir tāpēc, ka šajā laikā teļšneizjūt izsalkumu, kas savā ziņā ir nepieciešams, lainotiktu barības reflektora atrīšana un otrreizēja tāssakošļāšana. Divas stundas pirms kārtējās barošanasskābes koncentrācija glumeniekā jau paaugstinās līdzpH 3.0-2.5, kas nozīmē, ka iepriekšējā piena deva kuņģīir jau pārstrādāta un, dzīvniekam sajūtot izsalkumu, tiekierosināta atgremošana.

Kas attiecas uz pētījumiem par neirālās un humorālāsregulācijas mehānismu ietekmi uz glumenieka sāls-skābes sekrēciju teļiem, tad konstatējām, ka 7-31 dienasveciem dzīvniekiem kā atropīna sulfāts tā cimetidīnsizraisa zināmu HCl sekrēcijas bloķējošu efektu. Tā kāatropīna sulfāta injicēšana izraisīja jūtami mazāku pHlīmeņa paaugstināšanos glumeniekā, salīdzinot arcimetidīna izraisīto efektu, tad varam secināt, ka sek-retorā n.vagus ietekme glumenieka HCl sekrēcijasregulācijas mehānismā teļiem šajā vecumā ir vājāka nekāhistamīna ietekme. Sevišķi krasi tas izpaužas 21-27 dienuveciem dzīvniekiem. Acīmredzot tieši šī vecuma teļiemglumenieka sālsskābes sekrēcijā prevalējoša loma irhumorālajam faktoram, jo histamīna H2 receptorublokators cimetidīns skābes līmeni glumeniekāsamazināja par 2.18-2.41 pH vienībām. Tomēr arī neirālāietekme uz glumenieka HCl sekrēciju teļiem pirmajādzīves mēnesī ir ievērojama, kas, kā jau minēts, spilgtiparādās dzīvniekam īsi pirms kārtējās barošanas reizes,kad jau ir izveidojusies nosacījuma refleksa izraisītā krasāskābes koncentrācijas paaugstināšanās.

Jāatzīmē, ka, sākot intensīvāk ēst rupjo un spēkbarību,teļiem pieaug priekškuņģu loma barības pārstrādes unsagremošanas procesos. Turklāt arī barībā esošie histamīnino priekškuņģa sāk ieplūst glumeniekā nepārtraukti, līdzar to izmainot neirālā un humorālā mehānisma regulējošoietekmi uz glumenieka sulas HCl sekrēciju.

Secinājumi1. Teļš piedzimst ar izteikti skābu glumenieka

iekšējās vides reakciju (pH 1.6±0.21). Pēc pirmāsbarošanas pH glumeniekā strauji paaugstinās, betseptiņas stundas pēc jaunpiena izēdināšanas skābeskoncentrācija glumeniekā sasniedz atkal pietiekamiaugstu līmeni (2.83±0.05).

2. Jaundzimušam teļam pirmajā dzīves dienāspurekļa vides reakcija ir vāji skāba (pH 6.73± 0.12), betdzīvniekiem jaunpiena un pilnpiena periodā, it sevišķisākot uzņemt rupjo barību, intrarumenālai videi irtendence kopumā kļūt sārmainākai.

3. Sākot ar otro postnatālās dzīves dienu, teļiem 15-

10 min. pirms kārtējās barošanas glumeniekā notiekkrasa skābes koncentrācijas paaugstināšanās (pat līdzpH 1.4-1.7 līmenim), kas liecina par zināmu nosacījumarefleksa izveidi uz barošanas laiku.

4. Divu līdz sešu dienu veciem teļiem pēc 2-2.5 lpiena izēdināšanas intragastrālais skābes līmenis glu-meniekā atjaunojas caurmērā jau pēc 3.0-3.5 stundām,bet teļiem 4 nedēļu vecumā – pēc 2.5-3 stundām.

5. Glumenieka HCl sekrēcijas regulācijas mehānismāteļam pirmajā postnatālajā dzīves mēnesī nozīmīgas irgan neirālās gan humorālās ietekmes, tomēr prevalējošaloma ir humorālajai ietekmei, sevišķi 21-27 dienu veciemdzīvniekiem.

Literatūra1. Ahmed, A., Constable, P., Misk, N. (2002) Ef-

fect of feeding frequency and route of administrationon abomasal luminal pH in dairy calves fed milk replacer.J. of Dairy Sci., 85, 1502–1508.

2. Assane, M., Dardillat, C. (1994) Effects of a sup-plement of solid feed on the digestive physiopathol-ogy of preruminant calves. Revue de medicineveterinaire, 145 (6), 461–469.

3. Beharka, A.A., Nagaraja, T.G., Morrill, J.,Kennedy, G., Klemm, R. (1998) Effect of from of the dieton anatomical, microbial and fermentative developmentof the rumen of neonatal calves. J. of Dairy Science(USA), 81(7), 1946–1955.

4. Birģele, E., Brūveris, Z., Auzāns, A., Ilgaža, A.(1999) Glumenieka vides reakcija teļam postnatālāsontoģenēzes pirmajos mēnešos. Veterinārmedicīnasraksti ’99, Jelgava, 75.–80.

5. Buhler, C., Hammon, H., Rossi, G., Blum, J. (1998)Small intestinal morphology in eight day old calves fedcolostrum for different durations or only milk replacerand treated with Long-R3-insulin-like growth factor Iand growth hormone. J. of Animal Sci. (USA), 76 (3),758–765.

6. Christi, K., Vadodaria, V., Mehtav, V. (1996) On-togenetic pattern of the pancreatic juice amylase inbuffalo calves from birth to early ruminant state. Pros.from the Second Asian Buffalo assoc. cong. (Philip.),PSAS Foundation, 430–441.

7. Constable, A., Misk, N. (2002) Effect of feedingfrequency and route of administration on abomasalluminal pH in dairy calves fed milk replacer. J. of DairySci., 85, 1502–1508.

8. Constable, P. (2003) Use of antibiotics to pre-vent calf diarrhea and septicemia. Bovine practitioner(USA), 37 (2), 137–142.

9. Cunningham, J. (ed.) (2002) Textbook of veteri-nary physiology. In: Gastrointestinal physiology andmetabolism. Hert T. (ed.) W.B. Saunders company,Philadelphia, 222–421.

10. Guilloteau, P., Le-Heuron-Luron, I., Quillet, J.,


67-76

75LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Toullec, R. (1994) Digestive secretion and their regula-tion in the young preruminant calf. Productions ani-mals (France), 7(2), 85–95.

11. Guyton, A.C., Hall, J.E. (2000) Textbook of Medi-cal Physiology. In: Gastrointestinal physiology. W.B.Sounders Company, USA, 718–769.

12. Hammon, H., Blum, J. (1998) Metabolic andedocrine traits of neonatal calves are influenced byfeeding colostrum for different durations or only milkreplacer. J. of Nutrit. (USA), 128(3), 624–632.

13. Heinrich, A., Longenbach, J. (1998) A review ofthe importance and physiological role of curd forma-tion in the abomasum of young calves. Animal feedsci. and technol. (Netherlands), 73 (1–2), 85–97.

14. Jemeļjanovs, A. (red.) (2001) Piena lopkopība.SIA “Jumi” Sigulda, 37.–69. lpp.

15. Kohler, P., Kallweit, E., Henning, M., Fla-chowsky, G. (1997) Comparative examination of rumendevelopment, fattening performance and carcass qual-ity in veal calves from natural maternal fearing or con-ventional bucket–feeding. Zuchtungskunde, 69 (4),254–267.

16. Le Drean, G., Le Heuron Luron, I., Gestin, M.,Rome, V., Plodari, M., Bernard, C., Chayvialle, J.,Guilloteau, P. (1998) Comparison of the kinetics of pan-creatic secretion and gut regulatory peptides in theplasma of preruminant calves fed milk or soybean pro-tein. J. of Dairy Sci. (USA), 81 (5), 1313–11321.

17. Le Heuron Luron, I., Gestin, M., Le Drean, G.,Rome, V., Bernard, C., Chayvialle, J., Guilloteau, P. (1998)Source of dietary protein influences kinetics of plasmagut regulatory peptide concentration in response tofeeding in preruminant calves. Comparative biochem-istry and physiology. Part-A Molecular and integra-tive physiology (USA), 119A (3), 817–824.

18. Le Heuron Luron, I., Guilloteau, P., WickerPlanqart, K., Chayvialle, J., Burton, J., Moats, A.,Toullec, R., Puigserver, A. (1992) Gastric and pancre-atic enzyme activities and their relationship with somegut regulatory peptides during postnatal developmentand weaning in calves. J. Nutr. (USA), 1434–1445.

19. Longenbach, J., Heinrichs, A. (1998) A reviewof the importance and physiological role of curd for-mation in the abomasum of young calves. J. Anim. feedsci. and technol., 73, 85–97.

20. Martinez, P., Galindo, J., Aranda, N. (1999) De-termination of proteolytic activity in the rumen througha new colorimetric method. Cuban J. of Agric. Sci., 33(1), 77–85.

21. Minato, H., Otsuka, M., Shirasaka, S., Itabashi,H., Mitsomori, M. (1992) Colonization of microorgan-isms in the rumen of young calves. J. of general andapplied microbiol., 38 (5), 447–456.

22. Moran, J. (2002) Calf rearing. Natural resourcesand environment. Natural Resources and Environment,Victoria, Australia, 9–14.

23. Nishida, Y., Takahashi, Y., Oda, K., Hayama, T.(1996) The effect of reflex closure of the esophagealgroove on bioavailability of oral sulfamethoxazole–trimethoprim in ruminating calves. J. of Veterin. Medi-cal Sci., 58 (5), 397–400.

24. Pierzynowski, S., Zabelski, R., Podgurniak, P.,Kiela, P., Sharma, P., Westroem, B., Kato, S., Barej, W.(1992) Effects of reversible cold vagal blockade andatropinization on exocrine pancreatic function duringliquid food consumption in calves. J. of Anim. Sci. andAnim. Nutrit. (Germany, F.R.), 67(5), 268–273.

25. Plumb, D.C. (1995) Veterinary drug handbook.Iowa St. University Press/Ames (USA), 62–134.

26. Purviņš, I. (1997) Praktiskā farmakoloģija.Farmserviss, Rīga, 633 lpp.

27. Ruckebush, Y., Phaneuf, L., Dunlop, R. (1991)Physiology of small and large animals. Philadelphia,B.C.Decker, 263–295.

28. Sauter, S., Ontsouka, E., Roffler, B., Zbinden, Y.,Philipona, C., Pfaffl, M., Breier, B., Blum, J., Hammon,H. (2003) Effects of dexamethasone and colostrum in-take on the somatotropic axis in neonatal calves. Amer.J. of Physiology, 285:2(1), E252–E261.

29. Stocker, H., Rusch, P. (1999) Chronic indiges-tion in milk–feed calves. Schweizer Archiv fürTierheilkunde (Germany), 141 (9), 407–411.

30. Szarek, J., Iwanska, S., Bomba, G., Pysera, B.,Strusinska, D. (1992) Morphological structure of the mu-cous membrane and submucosa of rumen in calves re-ceiving synthetic or natural beta–carotene and vitaminsAD3E. Acta Veterinaria Hungarica, 40 (4), 303–309.

31. Toullec, R., Chayvialle, J., Guilloteau, P., Bernard,C. (1998) Early-life patterns of plasma guts regulatorypeptide levels in calves. Effects of age, weaning andfeeding. Comp. Biochem. Phisiol. A Comp. Phisiol.Oxford: Pergamon Press Ltd., 102 (1), 203–209.

32. Vajda, V. (1997) Nutritional and metabolical prin-ciples of calf nutrition. Proc. from the Intern. conf. heldon the occasion of the 50th anniversary of the ResearchInstitute of Anim. Production. Nitra (Slovak republic),68–70.

33. Wallance, M., Reecy, J. (1994) The effect ofranitidine hydrochloride on abomasal fluid pH in youngsteers. J. Agri. Practic., 15 (6), 34–38.

34. Zabelski, R., Lueron-Luron, I., Guilloteau, P.(1999) Development of gastrointestinal and pancreaticfunction in mammalians. Reproduction nutrition de-velopment (France), 39(1), 5–26.

35. Zachwieja, A., Chrzanovska, J., Szulc, T., Dvorak,J., Dobicki, A. (2002) Immunoglobulin levels in calves’blood serum in relation to the physicochemical proper-ties and trypsin inhibitory activity of colostrum.Medycyna Weterynaryjna, 58 (12), 989–991.

36. Zitnan, R., Schoenhusen, U., Voigt, J., WegnerJ., Breves G., Winckler C., Kuhla S., Hagemeister H.(1997) Studies on development of rumen mucosa in


67-76

76 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

calf. Proc. from the Intern. conf. Society of nutritionPhysiology. Berichte der Gesellschaft fuer Ernae-hrungsphysiologie (Germany), DLG, 160–168.

37. Zitnan, R., Voigt, J., Breves, G., Schroder, B.,Winckler, C., Levkut, M., Kakardova, M., Schonhusen,U., Kuhla, S., Hagemeister, H. (1999) Morphologicaland functional development of the calf: influence ofthe time of weaning 1. Morphological development ofrumen mucosa. Arch. Anim. Nutr.-Arch. Tierernahr.,52 (4), 351–364.


38. Zitnan, R., Voigt, J., Schonhusen, U., Wegner,J., Kakardova, M., Hagemeister, H., Levkut, M., Kuhla,S., Sommer, A. (1998) Influence of dietary concentrateto forage ratio on the development of rumen mucosa incalves. Arch. Anim. Nutr., 51 (4), 279–291.

39. Биргеле, Е. (1969) Гистогенез и гистохимияслизистой оболочки сычуга крупного рогатогоскота. Дис. на соиск. уч. ст. канд. биол. наук, Рига,210 с.

67-76

77LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Effect of the Inoculum Spore Concentration and MediumpH on the Aspergillus niger R3 Morphology

Inokulāta sporu koncentrācijas un vides pH ietekme uzAspergillus niger R3 morfoloģiju

Mārīte Priede, Uldis ViestursLatvian State Institute of Wood Chemistry, e-mail: [email protected]

LV Koksnes ķīmijas institūts, e-pasts: [email protected]

Abstract. Image analysis has been used to study the morphology of an industrial strain of Aspergillus niger inshake flask cultures, in particular, its dependence on the initial spore concentration, the pH of the medium and theshake flask size. The initial spore concentrations were between 106 and 2 x 107 spores ml-1. At pH 2, dispersedgrowth was observed, while pellets were formed at pH 3, 4 or 5. At pH 2, the proportion of clumps was lower forhigher initial spore concentrations, and the clumps were smaller. The freely dispersed mycelia had lower meanvalues of the total hyphal length and hyphal width, and the number of tips. Although pellets developed at pH 3or above, the lower the pH and the higher the initial spore concentration, the smaller and more irregular were thepellets. The use of larger or baffled shake flasks led to the development of smaller mycelia. Inocula with dispersedmycelia gave higher yields of citric acid in subsequent fermentations, where morphology varied depending onagitation conditions.Key words: Aspergillus niger, spore concentration, pH, morphology, image analysis.

M. Priede et al. Effect of the Inoculum Spore Concentration and Medium pH on the Aspergillus niger R3 Morphology

IntroductionThe morphology of fungi in submerged cultures

can vary from dispersed to pelleted one depending oncultivation conditions. For citric acid production by A.niger, both pellets (Berovic et al., 1993; Gomez et al.,1988; Bujalski et al., 1997; Paul et al., 1999; Priede et al.,2002) and dispersed morphologies (Seichert et al., 1982;Musilkova et al., 1982; Papagianni et al., 1994, 1998;Ujcova et al., 1980) have been used.

Traditional Aspergillus niger fermentations haveused ferrocyanide addition, ion exchange or other treat-ments to remove heavy metals, particularly, manganesefrom the molasses in the medium. This has resulted inpelleted growth being found to be an optimum morpho-logical form for citric acid production. In such circum-stances, the development of “bulbous” hyphae withabnormal morphologies (probably, resulting from the ab-sence of manganese) is believed to be necessary foroptimum citric acid production (Kisser et al., 1980).

Although “filamentous” (dispersed) growth has lit-tle capacity to produce citric acid, many reports sug-gest that high yields of citric acid are possible withdispersed morphologies without special medium treat-ment or manganese deficiency (Papagianni et al., 1994,1998; Galbraith and Smith, 1969; Seichert et al., 1982).When cultures contain manganese, both dispersed andpelleted morphologies seem possible (Gupta, Sharma,1995; Olsvik et al., 1993; Paul et al., 1999). This paperdeals with such cultures, in particular, the effect of in-oculum conditions on the subsequent morphology,which is likely to affect the production of citric acid(Paul et al., 1999).

The initial spore concentration is known to have aprofound effect on the culture morphology and subse-

quent fermentation performance. High inoculum sporeconcentrations tend to produce disperse forms. Initialspore concentrations smaller than 105-106 spores ml-1

are considered a prerequisite for pellet formation, withdispersed growth above this level (Metz, Kossen, 1977;Van Suijdam et al., 1980). As direct inoculation withspores into the fermenter often leads to failure due tothe spores floating on the broth surface (Van Suijdamet al., 1980), precultures are usually used for inocula-tion. It has been shown that an increase in citric acidbiosynthesis can be obtained by inoculating with dis-persed mycelia (Musilkova et al., 1982), although vis-cosity and easier separation of the biomass from thebroth can be important advantages of pelletedfermentations (Van Suijdam et al., 1980; Gomez et al.,1988).

The pH in the inoculum has been shown byGalbraith and Smith (1969) to be one of the factorsdetermining the development of dispersed or pelletedmorphologies in submerged A. niger cultures. Dis-persed growth developed at very low pH values (2.1and 2.3), many small soft pellets were formed at pH 2.5,large irregularly shaped agglomerates of pellets werefound at pH 3.0 and 3.5 up to “globose” (spherical)pellets with smooth surfaces at pH 4.0 and 4.5. Themaximum citric acid formation has been associated withintermediate sized pellets, obtained at pH 3.8 and 0.5 x106 spores ml-1 (Al Obaidi, Berry, 1980). The morphol-ogy of A. niger and the citric acid production in stirredtank and tubular loop bioreactors has been found tobe dependent on pH as well as the agitation condi-tions (Papagianni et al., 1994, 1998). Lower pH (2.1) ledto a higher citric acid production and to a decrease inthe perimeters of mycelial clumps.

67-7677-84

78 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

In our previous work with the industrial A. nigerstrain R3, both small pelleted and dispersed morpho-logies have been observed to produce similar citricacid yields in submerged fermentations, whereas bigpellets have given lower yields (Paul et al., 1999).

The goal of the current work with the industrial A.niger R3 was to investigate the correlations in freelydispersed, clumped and pelleted forms by manipulat-ing the initial spore concentrations, inocula mediumpH and flask sizes in shake flask experiments. In eachcase, morphology was characterized by image analy-sis, and industrial potentialities of the strain were con-sidered.

Materials and methodsMicroorganism and cultivation conditions

Aspergillus niger R3 spores (Karklins et al., 1993)preserved with activated carbon (1:2) were providedby the microbial strain collection of the University ofLatvia. The spores were suspended in sterile distilledwater and treated by ultrasound for three min (ULTRA-SONIC bath T9, L&R Manufacturing Company, Kearny,New Jersey, USA).

100 ml aliquot of medium of pH 2, 3, 4 and 5 wasinoculated with initial spore concentrations of 106, 4 x106, 7 x 106, 107 and 2 x 107 spores ml-1. The inoculum wasgrown in 500 ml flasks in a shaker incubator (ControlledEnvironment Incubator Shaker, New Brunswick Scien-tific Co., Edison, USA) for 24 h at 32 oC and 150 rpm.

In further experiments, a spore concentration of 7x 106 spores ml-1 was used to inoculate shake flasks ofdifferent sizes and medium volumes (medium pH 5).The flask sizes were: 500 ml shake flasks with fourbaffles (100 ml medium), 500 ml shake flasks (100 mlmedium), 1 l shake flasks (200 ml medium), 2 l shakeflasks (400 ml medium). Inocula growing conditionswere as earlier except for the shaker rotational speed220 rpm.

The inoculum medium was: 100 g l-1 glucose, 2.5 g l-1

NH4NO3, 0.16 g l-1 KH2PO4, 0.25 g l-1 MgSO4⋅7 H2O, 8 g l-1sugar beet molasses (British Sugar Corporation, Kid-diminster, UK), 5 ml l-1 of trace element solution, madeup to 1 l with distilled water. The inoculum medium pHwas adjusted with 0.5 M sulphuric acid.

The composition of the trace element solution was:20 mg KJ, 17.25 mg Na2B4O7⋅10 H2O, 6.8 mg MnCl2⋅4H2O, 7.8 mg CuSO4⋅5 H2O, 8.8 mg ZnSO4⋅7 H2O, 3.55mg (NH4)6Mo7O24⋅

4 H2O, 66.8 mg (NH4)2SO4⋅FeSO4⋅6H2O, distilled water up to 1 l, pH 2.5.

The effect of inocula morphologies on subsequentfermentation performance was studied in 6 l fermenterswith two standard Rushton turbine impellers in themedium and fermentation conditions as described byPaul et al. (1999). The inocula medium pH, initial sporeconcentrations, and agitator rotational speed used infermentations are shown in Table 5.


Image analysisSamples of the A. niger mycelia were taken at the

end of inocula cultivation (24 h) and during fermen-tations, and were mixed immediately with distilled wa-ter and lactophenol cotton blue.

Morphological measurements of A. niger pelletswere carried out using the method and software devel-oped by Cox and Thomas (1992), using a Quantimet570 image analyzer (Leica Cambridge Ltd., Cambridge,UK) via a video camera.

The pelleted samples were further diluted with wa-ter in order to get freely separated objects in a Petridish. A macroviewer (Kaiser RT1-5450, Germany) con-nected to a CCD camera (Sanyo Electric Co. Ltd., Ja-pan) was used to generate images. Morphological char-acterization of the pellets and their cores was made bymean projected area and mean equivalent diameter, andthe core circularity was also measured. Details of thesemeasurements, and the limitations of using two-dimen-sional images to represent three-dimensional pelletsare given in Paul and Thomas (1998).

The morphological measurements on freely dis-persed hyphae and clumps were carried out using pre-viously developed methods and software (Tucker etal., 1992), also on a Quantimet 570 image analyzer. Di-luted samples were placed on a slide and covered witha cover slip. A Polyvar optical microscope (ReichertJung Optische Werke AG, Wien, Austria) connectedto a CCD camera (Model XC-007; Sony, Japan) wasused to analyze the slides at 40x or 50x magnification.Freely dispersed mycelia were characterized by meanmaximum dimension, mean total length, mean hyphalgrowth unit, mean hyphal width and mean projectedarea. The shape of mycelial clumps was characterizedby compactness and roughness.

Dry weight measurementsFor dry weight measurements, 5 ml of A. niger broth

was diluted with 40 ml distilled water and centrifugedat 15000 rpm for 30 min. The biomass sample was thenplaced on a preweighted 47 mm, 0.45 mm pore size,Whatman nitrocellulose membrane filter (WhatmanInternational Ltd., Maidstone, UK). The biomass wasthen washed with another 10 ml of distilled water anddried at 100 oC for 24 h.

Results and discussionAt pH 2, the morphology in the inocula was dis-

persed after 24 h, regardless of the initial spore con-centrations. As shown in Table 1, an increase in sporeconcentration from 106 to 2 x 107 spores ml-1 led to aremarkable decrease in the proportion of clumps andclump size (mean projected area from 26500 mm2 to 6300mm2 and mean maximum dimension from 770 mm to 360mm). Only small differences were found in clump com-pactness (0.10 to 0.13) and roughness (20 to 53), and

77-84

79LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

all the clumps were very loose and irregular. For thefreely dispersed hyphae, there was a decrease in themean total length from 610 to 280 mm, and the meanprojected area from 3930 mm2 to 1290 mm2. The hyphaebecame slightly less branched as the number of tipsdecreased from 6.0 to 3.7. At higher spore levels, hy-phae were thinner, and their width decreased from 6.4to 4.5 mm. A significant increase in the inoculumbiomass concentration (from 1.2 g l-1 to 4.7 g l-1 at 24 h)

was also observed with changing spore concentration.When the pH of the inoculum medium was 3, 4 or 5,

pellets developed. It can be seen from Table 2 that thelower the inoculum medium pH and the higher the ini-tial spore concentration, the smaller were the pellets.Mean pellet diameter and projected area decreased sig-nificantly with the increase of spore concentrationsfrom 106 to 2 x 107 spores ml-1 (Fig. 1). The change withpH was significant between pH 3 and 4, but there was


Table 1Mean morphological characteristics of A. niger R3 from inocula cultures obtained with

different initial spore concentrations and grown at medium pH 2

Table 2Dependence of the mean morphological characteristics of A. niger R3 pellets from inocula cultures

on the pH and spore concentration

Morphological pH Spore concentration, spores ml-1 characteristics 106 4 x 106 7 x 106 107 2 x 107

Biomass concentration, g l-1

3 4 5

1.9 ± 0.2 2.2 ± 0.2 1.9 ± 0.3

2.9 ± 0.2 3.4 ± 0.5 2.6 ± 0.4

3.9 ± 0.3 4.2 ± 0.2 4.1 ± 0.3

4.6 ± 0.3 5.0 ± 0.8 4.6 ± 0.2

5.3 ± 0.3 5.6 ± 0.2 5.4 ± 0.1

Mean pellet convex area, mm2

3 4 5

5.62 ± 0.24 6.52 ± 0.19 7.81 ± 0.63

3.96 ± 0.11 4.97 ± 0.08 5.74 ± 0.08

3.16 ± 0.12 4.39 ± 0.08 3.96 ± 0.08

2.34 ± 0.08 3.62 ± 0.08 3.54 ± 0.08

0.89 ± 0.04 2.19 ± 0.07 2.70 ± 0.08

Mean pellet projected area, mm2

3 4 5

4.92 ± 0.21 5.88 ± 0.17 6.92 ± 0.50

3.27 ± 0.08 4.41 ± 0.07 5.12 ± 0.07

2.42 ± 0.09 3.66 ± 0.06 3.32 ± 0.07

1.65 ± 0.06 2.96 ± 0.06 2.87 ± 0.06

0.55 ± 0.02 1.63 ± 0.05 1.99 ± 0.06

Mean core convex area, mm2

3 4 5

4.39 ± 0.17 5.32 ± 0.13 6.16 ± 0.52

3.22 ± 0.09 4.48 ± 0.09 5.36 ± 0.08

2.37 ± 0.11 4.04 ± 0.07 3.60 ± 0.08

1.77 ± 0.08 3.13 ± 0.08 3.05 ± 0.03

0.81 ± 0.03 1.83 ± 0.06 2.28 ± 0.07

Mean core projected area, mm2

3 4 5

3.93 ± 0.15 4.90 ± 0.12 5.53 ± 0.39

2.78 ± 0.08 4.08 ± 0.08 4.90 ± 0.07

1.93 ± 0.09 3.84 ± 0.06 3.14 ± 0.06

1.35 ± 0.06 2.67 ± 0.06 2.60 ± 0.06

0.52 ± 0.02 1.43 ± 0.05 1.80 ± 0.05

Mean pellet equivalent diameter, mm

3 4 5

2.25 ± 0.04 2.53 ± 0.03 2.61 ± 0.07

1.92 ± 0.02 2.29 ± 0.02 2.51 ± 0.08

1.61 ± 0.03 2.12 ± 0.02 2.02 ± 0.02

1.35 ± 0.03 1.87 ± 0.02 1.85 ± 0.02

0.81 ± 0.01 1.37 ± 0.02 1.53 ± 0.02

Mean core equivalent diameter, mm

3 4 5

2.20 ± 0.04 2.48 ± 0.03 2.56 ± 0.07

1.86 ± 0.03 2.27 ± 0.02 2.49 ± 0.02

1.53 ± 0.04 2.10 ± 0.02 1.99 ± 0.02

1.28 ± 0.03 1.83 ± 0.02 1.81 ± 0.02

0.79 ± 0.01 1.33 ± 0.02 1.50 ± 0.02

Core circularity

3 4 5

1.52 ± 0.03 1.38 ± 0.02 1.38 ± 0.02

1.50 ± 0.02 1.37 ± 0.02 1.38 ± 0.02

1.64 ± 0.03 1.60 ± 0.03 1.49 ± 0.02

1.80 ± 0.04 1.55 ± 0.03 1.51 ± 0.02

2.17 ± 0.05 1.75 ± 0.04 1.71 ± 0.03

Fullness of annular region, %

3 4 5

62.8 ± 3.3 63.3 ± 4.0 72.3 ± 3.4

51.3 ± 2.2 49.8 ± 2.7 48.9± 2.7

53.7± 2.6 53.6 ± 3.1 45.3 ± 2.4

45.8 ± 2.0 48.5 ± 2.8 47.0 ± 2.6

74.9 ± 4.9 49.6 ± 5.6

55.4 ± 11.9

77-84

Clumps Freely dispersed Spore concen-tration,

spores ml-1

Biomass concentration,

g l-1

projected area,

%

mean projected

area, µm2

mean maximum dimension,

µm

mean total

length, µm

mean projected

area, µm2

mean number of tips

mean hyphal width,

µm

106

4x106

7x106

107

2x107

1.2 ± 0.2 2.9 ± 0.2 3.3 ± 0.3 4.0 ± 0.6 4.7 ± 0.2

81 83 34 33 18

26500 ± 2600 19000 ± 1900 8500 ± 1300 6800 ± 400

6300 ± 1100

770 ± 30 650 ± 30 460 ± 40 470 ± 20 360 ± 40

610 ± 70 540 ± 80 480 ± 60 400 ± 60 280 ± 30

3930 ± 490 3040 ± 510 2680 ± 340 1880 ± 280 1290 ± 130

6.0 ± 0.6 5.7 ± 0.9 6.0 ± 0.6 4.3 ± 0.6 3.7 ± 0.4

6.4 ± 0.1 5.4 ± 0.1 5.5 ± 0.1 4.8 ± 0.1 4.5 ± 0.1

80 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

little change from pH 4 to 5. Pellets had rather largecores, the diameters of the latter being close to thewhole pellet diameters. With the increase of the sporeconcentration and lowering of pH, cores becameslightly more irregular, with circularity values increas-ing from 1.4 and 2.2 (Fig. 2). These data demonstratethe development of only short hyphae in the annularregions of the pellets. There were no substantial

changes in the inocula (24 h) biomass concentrationsat pH 3, 4 or 5 at a given spore concentration, butincreases of biomass concentrations were observedwith increased spore concentration.

In the second series of experiments, inoculum flasksof different size (500 ml, 500 ml with baffles, 1 l and 2 lwith the ratio of the media volume to flask size 1:5)were inoculated with an identical spore concentration

Fig. 1. Effect of the A. niger R3 spore concentration and medium pH on the mean pellet equivalent diameter.

Fig. 2. Effect of the A. niger R3 spore concentration and medium pH on the mean core circularity


0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

1.E+06 4.E+06 7.E+06 1.E+07 2.E+07

Spore concentration, spores ml-1

Mea

n eq

uiva

ent d

iam

eter

, mm.

pH 3pH 4pH 5

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

1.E+06 4.E+06 7.E+06 1.E+07 2.E+07

Spore concentration, spores ml-1

Mea

n co

re c

ircul

arity

.

pH 3pH 4pH 5

77-84

81LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

(7 x 106 spores ml-1), and cultured at pH 5 using a higherrotational speed of the shaker (220 rpm). Pronounceddifferences in the A. niger R3 morphology were found.Pelleted morphologies developed in 500 ml and 1 lflasks. When 2 l flasks were used, a dispersed mor-phology developed, where 20% of mycelia was in theform of freely dispersed hyphae and 80% in clumps.Dispersed mycelia also developed in 500 ml flasks withbaffles, where 29% of mycelia was in the form of freelydispersed hyphae and 71% of mycelia was in clumps.In general, the use of larger flasks led to a decrease inpellet or clump sizes and to lower biomass concentra-tions at 24 h (Tables 3 and 4). For example, the meanpellet diameter decreased from 1.39 mm in 500 ml flasksto 0.94 mm, when 1 l flasks were used. 500 ml flaskswith baffles produced the smallest mycelia (Table 4).

In order to evaluate the effect of the inocula mor-phology on subsequent citric acid fermentations, four6 l fermentations were inoculated with dispersed orpelleted inocula, obtained at different inoculum me-dium pH values, initial spore concentrations and shake

flask sizes as shown in Table 5. It can be seen that theinocula in dispersed form led to dispersed (clumped)or small pelleted morphologies and higher citric acidconcentrations in subsequent fermentations. Pelletedinocula gave lower citric acid yields for the strain usedthere.

Using the image analysis method, it has been shownthat the morphology of the A. niger R3 inocula de-pends upon the initial spore concentration, inoculummedium pH and flask size. In 500 ml or 1 l flasks, anincrease in the medium pH or decrease in the initialspore concentration, or both, caused a change in themorphology of A. niger R3 from dispersed to pelleted.At pH 2, a dispersed morphology always developed,with a higher proportion of clumps and less freely dis-persed hyphae at lower initial spore concentrations(Table 1). The mycelial size dropped with an increase inthe spore concentration. At pH 3 and above, pelletswere generally found, which also decreased in size andbecame more irregular with increasing spore concen-tration. However, the use of baffles or 2 l flasks favored


Shake flask size and medium volume Morphological characteristics 500 ml flask

(100 ml medium) 1 l flask

(200 ml medium) Mean pellet convex area, mm2 2.20 ± 0.09 1.21 ± 0.07 Mean pellet area, mm2 1.61 ± 0.07 0.78 ± 0.05 Mean core convex area, mm2 1.64 ± 0.08 0.79 ± 0.06 Mean core area, mm2 1.43 ± 0.06 0.64 ± 0.05 Mean core convex area/mean pellet convex area 0.73 ± 0.01 0.63 ± 0.02 Mean pellet equivalent diameter, mm 1.39 ± 0.03 0.94 ± 0.04 Mean core equivalent diameter, mm 1.33 ± 0.03 0.88 ± 0.04 Core circularity 1.88 ± 0.06 2.14 ± 0.06 Fullness of annular region, % 32.0 ± 0.6 32.2 ± 1.1 Biomass concentration, g l-1 3.52 ± 0.08 3.47 ± 0.09

Table 3Mean morphological characteristics of A. niger R3 pellets from inocula cultures depending on the

shake flask size and medium volume

Table 4Mean morphological characteristics of A. niger R3 freely dispersed hyphae and clumps from inocula

cultures obtained in baffled or ordinary shake flasks

77-84

Clumps Freely dispersed Shake flask size

and medium volume

Biomass concentration,

g l-1

pro-jected area,

%

mean projected

area, µm2

mean maximum dimension,

µm

mean total

length, µm

mean projected

area, µm2

mean number of tips

mean hyphal width,

µm

2 l flask (400 ml medium)

3.32 ± 0.02

80

67300 ± 12000

680 ± 30

710 ± 50

5800 ± 400

6.7 ± 0.4

7.9 ± 0.1

500 ml flask with

baffles (100 ml medium)

3.77 ± 0.21

71

32100 ± 3000

530 ± 20

610 ± 70

3140 ± 300

5.0 ± 0.4

7.3 ± 0.1

82 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


Tabl

e 5C

itric

acid

pro

duct

ion

by A

. nig

er R

3 in

ferm

enta

tions

star

ted

with

diff

eren

t ino

cula

mor

phol

ogie

s and

at d

iffer

ent a

gita

tion

cond

ition

s

77-84

83LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

the dispersed morphology, although, in the latter case,small pellets tended to develop at longer cultivationtimes. These results are consistent with (less exten-sive and inadequately quantified) data of other stud-ies (Metz, Kossen, 1977; Musilkova et al., 1982;Whitaker, Long, 1973; Van Suijdam et al., 1980), whereit was shown that the increase of the initial spore con-centration, the decrease of pH, the use of baffled flasksor the use of polymer additives led to a lower aggluti-nation of spores and the development of smaller A.niger growth forms.

As regards the consideration of the industrial-scaleapplication of the R3 strain, these results explain ourformer statement that, even using constant PO2, powerconsumption, O2 assimilation, rotational speed, differ-ent parameters measured by the Stirring IntensityMeasurement Device (SIMD) and their combinations(certainly, optimum temperature, pH and other param-eters), we did not manage to scale up and down themicrobial synthesis in dissimilar bioreactors. The stateof the art probably comprises the peculiarities of thequality and morphology of the inocula, as shown inour present work.

ConclusionsInocula with smaller A. niger growth forms (both

dispersed mycelia and small pellets) were found to givea more productive morphology with higher citric acidyields in the subsequent fermentations.

The conditions at the early seed stages of the citricacid fermentation might significantly affect the subse-quent productivity, and this work provides a basis forchoosing the most appropriate seed conditions, at leastfor the strain R3. For other strains, and actually otherfungal fermentations, image analysis and the methodsof Tucker et al. (1992) and Cox and Thomas (1992) pro-vide powerful tools for investigating the relationshipbetween the mycelial morphology and citric acid pro-duction.

AcknowledgementThis work was performed mainly at the Centre for

Bioprocess Engineering, School of Chemical Engi-neering, the University of Birmingham, UK. The sup-port of the Latvian Council of Sciences, Project No.369 is also appreciated. The authors express theirgratitude to prof. R. Kārkliņš and Dr. V. Nikolajevafor the possibility to work with the R3 strain.

References1. Al Obaidi, Z.S., Berry, D.R. (1980) cAMP concen-

tration, morphological differentiation and citric acidproduction in Aspergillus niger. Biotechnol. Letters, 2(1), pp. 5-10.

2. Berovic, M., Koloini, T., Olsvik, E.S., Kristiansen,B. (1993) Rheological and morphological properties of

submerged citric acid fermentation broth in stirred-tankand bubble column reactors. Biochem. Eng. Journal,53, pp. B35-B40.

3. Bujalski, W., Cox, P.W., Thomas, C.R., Nienow,A.W., Priede, M.A., Viesturs, U.E. (1997) Mixing in fun-gal (A. niger) fermentations using dissimilar impellersystems. In Bioreactor & Bioprocess Fluid Dynam-ics. Nienow A.W. (ed.) Publ. No. 25, Mech. Eng. Publ.Ltd., London, pp. 9-25.

4. Cox, P.W., Thomas, C.R. (1992) Classification andmeasurement of fungal pellets by automated imageanalysis. Biotechnol. Bioeng., 39, pp. 945-952.

5. Galbraith, J.C., Smith, J.E. (1969) Filamentousgrowth of Aspergillus niger in submerged shake cul-ture. Trans. Brit. Mycol. Soc., 52, pp. 237-246.

6. Gomez, R., Schnabel, I., Garrido, J. (1988) Pelletgrowth and citric acid yield of Aspergillus niger 110.Enzyme Microb. Technol., 10, pp. 188-191.

7. Gupta, S., Sharma, C.B. (1995) Citric acid fermen-tation by the mutant strain of Aspergillus niger resist-ant to manganese ions inhibition. Biotechnol. Letters,17 (3), pp. 269-274.

8. Karklins, R., Rumba, A., Azanda, V. (1993) LatvianPatent No. 5294.

9. Kisser, M., Kubicek, C.P., Röhr, M. (1980) Influ-ence of manganese on morphology and cell wall com-position of Aspergillus niger during citric acid fermen-tation. Arch. Microbiol., 128 (1), pp. 26-33.

10. Metz, B., Kossen, N.W.F. (1977) The growth ofmolds in the form of pellets - a literature review.Biotechnol. Bioeng., 19, pp. 781-799.

11. Musilkova, M., Ujcova, E., Seichert, L., Fencl,Z. (1982) Effect of changed cultivation conditions onthe morphology of Aspergillus niger and on citric acidbiosynthesis in laboratory cultivation. Folia Micro-biol., 27, pp. 328-332.

12. Olsvik, E., Tucker, K.G., Thomas, C.R., Kris-tiansen, B. (1993) Correlation of Aspergillus niger brothrheological properties with biomass concentration andthe shape of mycelial aggregates. Biotechnol. Bioeng.,42, pp. 1046-1052.

13. Papagianni, M., Mattey, M., Kristiansen, B.(1994) Morphology and citric acid production of As-pergillus niger PM1. Biotechnol. Letters, 16 (9), pp.929-934.

14. Papagianni, M., Mattey, M., Kristiansen, B.(1998) Citric acid production and morphology of As-pergillus niger as functions of the mixing intensity ina stirred tank and a tubular loop bioreactor. Biochem.Eng. Journal, 2, pp. 197-205.

15. Paul, G.C., Priede, M.A., Thomas, C.R. (1999)Relationship between morphology and citric acid pro-duction in submerged citric acid fermentation. Biochem.Eng. Journal, 3, pp. 121-129.

16. Paul, G.C., Thomas, C.R. (1998) Characterisa-tion of mycelial morphology using image analysis. Adv.Biochem. Eng., 60, pp. 1-59.


77-84

84 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

17. Priede, M.A., Vanags, J.J., Viesturs, U.E. (2002)Performance of Aspergillus niger cultivation in geo-metrically dissimilar bioreactors evaluated on the ba-sis of morphological analyses. Food Technol.Biotechnol., 40 (1), pp. 57-66.

18.Seichert, L., Ujcova, E., Musilkova, M., Fencl, Z.(1982) Effect of aeration and agitation on thebiosynthetic activity of diffusely growing Aspergillusniger. Folia Microbiol., 27, pp. 333-334.

19. Tucker, K.G., Kelly, T., Delgrazia, P., Thomas,C.R. (1992) A fully automatic measurement of mycelial


morphology by image analysis. Biotechnol. Prog., 8,pp. 353-359.

20. Ujcova, E., Fencl, Z., Musilkova, M., Seichert,L. (1980) Dependence of release of nucleotides fromfungi on fermentor turbine speed. Biotechnol. Bioeng.,22, pp. 237-241.

21. Van Suijdam, J.C., Kossen, N.W.F., Paul, P.G.(1980) An inoculum technique for the production offungal pellets. Eur. J. Appl. Microbiol. 10, pp. 211-221.

22. Whitaker, A., Long, P.A. (1973) Fungal pelleting.Proc. Biochem. 8 (11), pp. 27-31.

AnotācijaCitronskābes producenta – rūpnieciskā celma Aspergillus niger R3 – morfoloģijas pētījumi, izmantojot image

analīzes metodi, veikti sējmateriāla kultūrām atkarībā no izmantotās sporu koncentrācijas un vides pH inokulātabarotnēs. Inokulēšanai izmantoto sporu koncentrācija bija no 106 līdz 2 x 107 sporām ml-1. Dispersā micēlijaaugšanas forma inokulāta barotnē tika novērota pie pH 2, bet peletes veidojās, ja vides pH bija 3, 4 vai 5. Joaugstāka sporu koncentrācija tika izmantota barotnē ar pH 2, jo mazāki bija micēlija aglomerātu izmēri un toproporcija, salīdzinot ar dispersā formā augošu micēliju, kā arī dispersā formā augošajam micēlijam bija mazākshifu garums, platums un hifu galu skaits. Jo zemāks bija vides pH un augstāka sporu koncentrācija, jo mazākas unneregulārākas pēc formas bija peletes barotnēs no pH 3 līdz 5. Izmantojot lielāka tilpuma kolbas vai kolbas arizciļņiem, tika veicināta mazāku izmēru micēlija veidošanās. Inokulāts ar dispersā formā augošu micēliju nodrošinājaaugstāku citronskābes iznākumu sekojošās fermentācijās, kur A. niger morfoloģiju un produktivitāti būtiskiietekmēja samaisīšanas apstākļi.

77-84

85LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Kontrolcepiena metodes pilnveide rudzu miltu cepamīpašību noteikšanaiDevelopment of Baking Test Methods for Evaluation of

Rye Flour Baking Properties

Evita Straumīte, Daiga Kunkulberga, Sanita IvanovaLLU Pārtikas tehnoloģijas fakultāte, e-pasts: [email protected]

Faculty of Food Technology, LLU, e-mail: [email protected]

Abstract. The aim of the reserch is to develop a lab test baking method for evaluation of baking properties ofdifferent kinds of rye flour in the laboratory of joint-stock company “Jelgavas Dzirnavas”. During the experi-ments, bread baking test samples were made from rye flour types 700, 1370 and 1740. The results were evaluated,the optimal flour amount for dough making was estimated, baking properties of the flour produced by differentmills was compared and the record protocol was worked out. The optimal flour amount for dough making is 600g, and 250 g could be enough if bread baking tests are made often and repeatedly. The introduced record protocolfor bread baking test evaluation enables precise recording of work procedure and the obtained data analysis. Itis possible to standardize the rye flour bread baking test if all laboratories are provided with the necessaryequipment – mixing machines, ovens, and proofing cameras.Key words: rye flour, bread baking test.

E. Straumīte et al. Kontrolcepiena metodes pilnveide rudzu miltu cepamīpašību noteikšanai

IevadsVisprecīzāko un pareizāko rudzu miltu cepamīpašību

vērtējumu sniedz kontrolcepienu rezultātu izvērtējums.No katras miltu partijas pēc noteiktas receptūras untehnoloģijas tiek izcepti maizes paraugi. Rudzu miltukontrolcepienus visbiežāk veic tieši dažādu rudzušķirņu un rudzu miltu cepamīpašību noteikšanai. Pēckontrolcepieniem tiek atklāti trūkumi miltu kvalitātē.Pamatojoties uz kontrolcepienos iegūtajiem rezultātiem,nosaka pasākumus atklāto trūkumu novēršanai, laiiegūtu labas kvalitātes rudzu maizi (Brümmer, 1998).

Laboratorijas kontrolcepienu metodes miltu cepam-īpašību noteikšanai dažādās valstīs un laboratorijās irļoti dažādas. Kontrolcepieni atšķiras pēc receptūrām,mīklas gatavošanas, mīcīšanas veida, formēšanasveida, pēcraudzēšanas laika, cepšanas laika un tem-peratūras un pēc laika, kad maize tiek vērtēta. Daudzāsmetodikās tiek izmantota atšķirīga maizes kvalitātesnovērtēšanas sistēma pēc ballēm, kurā svarīgākais irorganoleptiskais vērtējums.

Lai nodrošinātu optimālas rudzu miltu cepam-īpašības, nepieciešams mīklā paaugstināt skābumu, koklasiski panāk, gatavojot rudzu ieraugu. Metode ir garaun sarežģīta, tādēļ, piem., Vācijā ir izstrādāti 3 kontrol-cepienu veidi:

– ar raugu-rudzu miltiem bez sāls un skābuma pie-devām nav nekādu cepamīpašību. Tam par pamatu irfermentu darbība, kas ir īpaši aktīva maizes cepšanassākumā - fermenti noārda daļu cietes un pentozānu.Izvērtējot kontrolcepiena ar raugu rezultātus, var spri-est par maizes mīkstuma īpašībām;

– ar ieraugu – izvērtējot iegūtos rezultātus, varspriest par miltu spēju rūgt, par mīklas un maizes iznā-kumu, mīkstuma elastību un rudzu maizes garšas

īpašībām. Kontrolcepiens ar ieraugu dod pilnīgu priekš-statu par to, vai no testējamiem miltiem ir iespējamsiegūt labas kvalitātes rudzu maizi;

– ar pienskābes baktērijām – izvērtējot iegūtosrezultātus, var spriest par rudzu maizes mīkstumaelastību un garšas īpašībām. Pienskābes daudzumsaprēķināts pavisam neliels, lai pilnīgāk varētu spriestpar rudzu miltu cepamīpašībām (Spicher, 1993).

Savukārt Krievijā rudzu miltu cepamīpašību novēr-tēšanai izmanto ekspresmetodi 1740. tipa miltiem, kurāizcepto maizi atdzesē, novērtē organoleptiski, darbaprotokolā atzīmē maizes apjomu, plaisas, mīkstumakrāsu un struktūru (Martianova, 1998).

Zviedrijā kontrolcepiena veikšanai izmanto 50%rudzu un 50% kviešu miltus. Maizes novērtēšana notiek15–20 stundas pēc cepšanas. Maizei novērtē mīkstumaizskatu un struktūru. Rezultāti nav objektīvi, jo, pie-vienojot kviešu miltus, tie daļēji kompensē rudzu miltudefektus (Linko, 1997).

Neskatoties uz to, ka vienā vai otrā valstī ir izstrā-dātas un oficiāli ieteiktas kontrolcepienu metodes, atse-višķās zinātniski pētnieciskās laboratorijās ir izstrādātassavas īpašas metodes, kuras tur tiek plaši izmantotas.Tas viss apgrūtina rezultātu salīdzināšanu, dažreiz patir neiespējami salīdzināt iegūtos kontrolcepienu rezul-tātus ne tikai dažādās valstīs, bet pat vienā un tajāpašā zemē (Ауэрман, 1984; Brümmer, 2002).

Tādēļ būtu vēlams izstrādāt un standartizēt ne tikaimetodi laboratorijas kontrolcepienu veikšanai, bet arīatbilstošo laboratorijas aprīkojumu (mīklas mīcītāju,mīklas formētāju, termostatu raudzēšanai un krāsnis,kā arī maizes apjoma mērītāju un citas iekārtas maizeskvalitātes novērtēšanai). Līdz ar to darba mērķis irizstrādāt laboratorijas kontrolcepienu metodi dažādu

85-91

86 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

tipu rudzu miltu cepamīpašību noteikšanai, kas būtuvispiemērotākā a/s “Jelgavas Dzirnavas” laboratorijā.

Materiāli un metodesPētījumiem izmantoti 2003. gada ražas 700., 1370. un

1740. tipa rudzu milti, no a/s “Jelgavas Dzirnavām” una/s “Rīgas Dzirnavnieks”, a/s “Rīgas raugs” raugs,rupjā sāls, Vācijas firmas “Ireks” šķidrais skābumaregulētājs Balt–Liquid Super. Kontrolcepiena pagata-vošanai tika izmantoti 250, 600 un 1000 g milti, bet pā-rējās izejvielas tika aprēķinātas uz noteikto miltu dau-dzumu saskaņā ar receptūru. Miltu krišanas skaitlisnoteikts iekārtā “Falling Number 1500” saskaņā arstarptautiskās Graudu zinātnes un tehnoloģijasasociācijas (ICC) standartu – “Standart Nr. 107”.

Eksperimentu veikšanai izmantotas a/s “Jelgavas

Dzirnavas” laboratorijas krāsns PЗ-ХЛП, kas paredzētaeksperimentāliem maizes cepieniem no kviešu un rudzumiltiem. Mīklas mīcīšana tika veikta ar rokām 5 minūtes.

Rudzu miltu cepamīpašību novērtēšanai izmanto2 veidu kontrolcepienus:

– kontrolcepiens ar raugu;– kontrolcepiens ar pienskābi, kur pienskābe tiek

aizvietota ar speciālo rudzu maizes šķidro skābumaregulētāju.

Pienskābes izmantošana eksperimentos tiek aizvie-tota ar šķidro skābuma regulētāju, kas satur pienskābi,etiķskābi un nodrošina nepieciešamo mīklas skābumu.Pamatreceptūras un maizes gatavošanas režīmi parādīti1. tabulā.

Kontrolcepienu ar raugu rezultātu izvērtējums –maizes kvalitāte tiek novērtēta 15–20 stundas pēc


Kontrolcepiena veids / Type of bread baking test

Izejvielas / Parametri

Raw material / Parameters ar raugu / with yeast

ar šķidro skābuma regulētāju / with liquid acidity regulator

milti, g / flour, g 1000 1000 ūdens, ml / water, ml 600 600 raugs, g / yeast, g 17 17 sāls, g / salt, g 10 10 šķidrais skābuma regulētājs, ml / liquid acidity regulator, ml

30

mīklas iznākums, % / dough in total, % 170-178 mīklas temperatūra, °C / dough temperature, °C 28-30 raudzēšanas laiks, min. / proofing time, min 60 cepšanas temperatūra, °C / baking temperature, °C 220-230 cepšanas laiks, min. / baking time, min 60

1. tabula / Table 1Kontroplcepienu pamatreceptūras un gatavošanas režīmi (Schild, 1989; Spicher, 1993)

Basic recipies and technlogical parameters of bread baking tests

garoza nav atlēkusi, bez plaisām / crust is not apart, notcrackedatlēkusi garoza, plaisa mīkstumā / crust is apart, the softpart crackedatlēkusi garoza, tieksme uz ūdens joslu / crust is apart,tendency for water tractstipri atlēkusi garoza, ūdens joslas / crust is very apart,water tractskopā sakritis mīkstums, platas, slapjas joslas (glīzda) / thesoft part slack-baked, wide wet tracts (clay)

apmierinoša / satisfactory

vēl laba / good yet

laba / good

apmierinoša / satisfactory

neapmierinoša /unsatisfactory

Mīkstuma raksturojums /Characteristic of the soft part

Cepamīpašības /Baking properties

Miltu piemērotība maizescepšanai / Flour suitability

for bread bakingļoti labas / verygoodlabas / good

vēl labas / good yet

apmierinošas /satisfactory

neapmierinošas /unsatisfactory

2. tabula / Table 2Kontrolcepiena ar raugu rezultātu izvērtējums (Schild, 1989; Spicher, 1993)

Evaluation of the results of yeast bread baking test

85-91

87LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

izcepšanas, izmantojot 2. tabulā doto raksturojumu.Miltu cepamīpašības, galvenokārt fermentu aktivitāti,nosaka pēc maizes defektu pakāpes.

Kontrolcepieniem ar šķidro skābuma regulētāju parpamatu izmanto kontrolcepiena metodi ar pienskābesbaktērijām, un miltu cepamīpašības novērtē saskaņā ar3. tabulu. Maizei novērtē ne tikai formu un garozas krāsu,bet arī mīkstuma īpašības. Vāja mīkstuma elastībanorāda uz neapmierinošām miltu cepamīpašībām, unto, ka miltiem ir palielināta fermentu aktivitāte.

Eksperimenti veikti 3 atkārtojumos, lai salīdzinātuiegūtos rezultātus un piemērotu metodi a/s “JelgavasDzirnavas” laboratorijai.

RezultātiLai gūtu pilnīgāku priekšstatu par kontrolcepienu

metodēm un to piemērotību a/s “Jelgavas Dzirnavas”laboratorijai, kā arī lai izvēlētos optimālo miltu daudzumuturpmāko eksperimentu veikšanai, tika veikti kontrol-cepieni ar raugu un šķidro skābuma regulētāju, attiecīgiar 1000, 600 un 250 g miltu. Gatavojot mīklu no 1000 gmiltu, mīklas daudzums ir liels, to ir grūti mīcīt un veidot,pēcraudzēšanai nepieciešamas lielas pannas, un tik lieliklaipi nav piemēroti cepšanai a/s “Jelgavas Dzirnavas” la-boratorijas krāsnī. Tādēļ nākamos eksperimentos 1000 gmiltu daudzumu mīklas gatavošanai vairs neizmantojām.

Salīdzinot vidējos kukuļus, kuru gatavošanai iz-mantoti 600 g 700. tipa rudzu milti ar mazajiem kukuļiem(250 g milti), maizes kvalitātē būtiskas atšķirības nebija,abos gadījumos ļoti labi var novērtēt miltu cepam-īpašības, taču paraugā no 600 g miltiem mīkstuma de-fekti ir izteiktāki. Novērtējot paraugus, kuru gatavo-šanā izmanto mazāku miltu daudzumu, kritiskāk jāizvērtēšie defekti (1. att.).

Kontrolcepienu ar raugu rezultātu izvērtējums parā-da, ka neatkarīgi no izmantotā miltu daudzuma tiek iegūtiparaugi ar apmierinošām miltu cepamīpašībām, t.i.,visiem paraugiem ir plaisa starp garozu un mīkstumu,mīkstums ir blīvs un nedaudz irdināts. Savukārt, japaraugiem tiek pievienots skābuma regulētājs, iegūtierezultāti parāda, ka miltu cepamīpašības ir labas – mīk-stums ir ar nelielu porainību, ir novērojamas pazīmespar ūdens joslu, smarža un garša ir patīkamas.

Lai iegūtu labas kvalitātes maizi, optimālais krišanasskaitlis 700. tipa rudzu miltiem ir 160–180 s, kad fermenti(amilāzes) nav īpaši aktīvi. Lai novērotu skābuma ietekmiuz fermentu darbību, tika gatavoti kontrolcepieni aršķidro skābuma regulētāju, izmantojot miltus, kurosamilāzes ir aktīvas (krišanas skaitlis ir 152 un 182 s) unmazāk aktīvas (krišanas skaitlis ir 220 s). Iegūtie rezultātiir apkopoti 4. tabulā un ar to saistītajā attēlā.

Miltu paraugs ar krišanas skaitli 152 s parāda, ka,


Mīkstuma elastība / Elasticity of the soft part

Mīkstuma struktūra / Structure of the soft part

Miltu piemērotība maizes cepšanai / Flour suitability for bread baking

vēl laba / good yet

mazliet mitra / moist a little

laba / good

laba / good normāla / normal vēl laba / good yet apmierinoša, nepilnīga / satisfactory, deficient

mitra / moist apmierinoša / satisfactory

nepilnīga, neapmierinoša / deficient, unsatisfactory

lipīga / adhesive neapmierinoša / unsatisfactory

3. tabula / Table 3Kontrolcepiena ar šķidro skābuma regulētāju rezultātu izvērtējums (Schild, 1989, Spicher, 1993)

Evaluation of the results of bread baking test containing lactic acid

A B

1. att. Maizes paraugi no 600 (A) un 250 g (B) 700. tipa rudzu miltiem.Fig. 1. Bread samples from flour type 700 – 600 g (A) and 250 g (B).

85-91

88 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

pievienojot skābuma regulētāju, pilnībā netiek nomāktafermentu darbība, kas ir jāņem vērā maizes gatavošanā– var pievienot miltus ar mazāku amilāžu aktivitāti(lielāku krišanas skaitli), kā arī maizes gatavošanas laikāpalielināt skābumu. Savukārt paraugi ar miltiem, kurosfermentu aktivitāte ir neliela, parādīja vislabākāsmīkstuma īpašības. Šādi milti satur mazāk aktīvusfermentus, kas noārda cieti, līdz ar to ciete nav bojātaun ir spējīga uzbriest, saistīt ūdeni un veidot sausu,elastīgu maizes mīkstumu.

Kontrolcepieni no 1370. tipa rudzu miltiem uzrādījalabus rezultātus, gan izmantojot kontrolcepienu metodiar raugu, gan ar šķidro skābuma regulētāju. Iegūtie

rezultāti liecina, ka 1370. tipa rudzu miltu cepamīpašībasir labas (2. att.).

2. att. var redzēt, ka paraugā, kurā izmantoti 250 g milti,ir izteikta plaisa, savukārt paraugā no 600 g miltu tā nav tikmanāma. Iespējams, ka mazā klaipa mīkla bija mazliet parcietu, un tādā gadījumā defekts ir izteiktāks. Tas pierāda,ka ir ļoti svarīgi sagatavot mīklu ar optimālu konsistenci,t.i., pievienot nepieciešamo ūdens daudzumu.

Eksperimenti tika veikti arī no dažādu dzirnavumiltiem, lai novērtētu, vai ir atšķirības miltu kvalitātēkontrolcepienos ar skābuma regulētāju, un cik lielastās ir, izmantojot a/s „Jelgavas Dzirnavas” un a/s „RīgasDzirnavnieks” miltus.

4. tabula/ Table 4Rezultāti 700. tipa rudzu miltiem ar dažādiem krišanas skaitļiem,

izmantojot šķidro skābuma regulētāju un 250 g miltuResults for rye flour type 700 with different falling numbers,

using liquid acidity regulator and 250 g of flour

Krišanas skaitlis, s / Falling number, s

152 182 220 • garoza gaiši pelēcīgi brūna / crust

is light greyish-brown • liela plaisa starp garozu un

mīkstumu / wide crack between crust and the soft part

• mīkstums irdens, tomēr lielākā daļa blīva, ķepīga / the soft part is loose, but mostly hard and sticky

• garoza pelēcīgi brūna / crust is greyish-brown

• mīkstumā plaisas / the soft part cracked

• mīkstums irdens, mazliet ķepīgs, nedaudz veidojas ūdens josla / the soft part is loose, a bit sticky, a little water tract

• garoza tumši brūna/ crust greyish-brown

• neliela plaisa starp garozu un mīkstumu/ the soft part cracked

• mīkstums elastīgs, irdens, vienmērīgi porains/ the soft part is loose, a bit sticky


A B


85-91

89LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Pētījumi parādīja, ka a/s „Jelgavas Dzirnavas” un a/s„Rīgas Dzirnavnieks” 1370. tipa milti atšķiras. A/s „RīgasDzirnavnieks” milti saista lielāku ūdens daudzumu, kārezultātā maizes mīkstums ir irdens, vienmērīgu porainībuun nelielām plaisām – miltu cepamīpašības ir labas.Savukārt kontrolcepiens no a/s “Jelgavas Dzirnavas”miltiem parādīja, ka maizes mīkstumā ir plaisas, tas ir maz-liet ķepīgs ar pazīmi par ūdens joslu – miltu cepamīpašībasir apmierinošas (3. att.).

No 1740. tipa rudzu miltiem tika veikti kontrolcepieniar šķidro skābuma regulētāju, izmantojot dažādu miltudaudzumu, lai salīdzinātu, vai ir būtiskas atšķirības starpparaugiem, kuros izmantoti 250 g un 600 g miltu.


3. att. Maizes mīkstuma izskats a/s Jelgavas Dzirnavas” (A) un a/s “Rīgas Dzirnavnieks” (B) 1370. tipa miltiem.Fig. 3. Outer looks of the soft part of bread, flour type 1370 from “Jelgavas Dzirnavas” (A) and

“Rigas Dzirnavnieks” (B).

A B

Kā parādīja eksperimenti, bija atšķirības maizesmīkstuma izskatā, izmantojot 600 un 250 g 1740. tipa rudzumiltus (skat. 4. att.). Lielajā klaipā ir izteiktākas īpašības,kas raksturo miltu kvalitāti, to var izskaidrot ar attiecīgilielāku mīkstuma daudzumu attiecībā pret garozu.

Kontrolcepienam ar šķidro skābuma regulētāju tikaizmantoti 250 g 1740. tipa rudzu milti, kas iegūti a/s“Jelgavas Dzirnavas” un a/s “Rīgas Dzirnavnieks”.Iegūtie kontrolcepiena rezultāti abu dzirnavu miltiemir līdzīgi – nelielas plaisas maizes mīkstumā, tas irnedaudz ķepīgs ar neizteiktu porainību – miltu cepam-īpašības labas. Rudzu milti no a/s “Rīgas Dzirnav-nieks” raudzēšanas un cepšanas laikā labāk saglabāja

85-91

5. att. Maizes mīkstuma izskats a/s “Jelgavas Dzirnavas” (A) una/s “Rīgas Dzirnavnieks” (B) rudzu miltiem, tips 1740.

Fig. 5. Outer look of the soft part of bread, rye flour type 1740 from “Jelgavas Dzirnavas” (A) and “Rigas Dzirnavnieks” (B).


A B

A B

90 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

5. tabula / Table 5Kontrolcepienu rezultāti 1740. tipa rudzu miltiem ar dažādiem krišanas skaitļiem

Results for rye meal types 1740 with different falling numbers


Krišanas skaitlis, s Falling number, s

140 155 173 • garoza vienmērīgi tumši

brūna / crust evenly dark brown

• mīkstums bez plaisām, elastīgs, irdens, ar vienmērīgu porainību / the soft part uncracked, elastic, loose, evenly porous

• smarža patīkama / good flavour

• garša laba, vāji skāba / good taste, lightly sour

• garoza vienmērīgi tumši brūna / crust is evenly dark brown

• plaisa starp garozu un mīkstumu / • a crack between crust and the soft

part • mīkstums irdens, ar vienmērīgu

porainību, nedaudz ķepīgs / the soft part is loose, evenly porous, a bit sticky

• smarža patīkama / good flavour • garša laba, vāji skāba / good taste,

lightly sour

• garoza vienmērīgi tumši brūna / crust is evenly dark brown

• plaisa starp garozu un mīkstumu / a crack between crust and the soft part

• mīkstums – irdens, nedaudz veidojas ūdens josla / the soft part is loose, a little water tract

• smarža patīkama / good flavour • garša laba, vāji skāba / good taste,

lightly sour

formu, kas saistīts ar to, ka milti spēj labāk piesaistītūdeni un cietes graudi spēj noturēt piesaistīto ūdeni(skat. 5. att.).

Optimālais krišanas skaitlis 1740. tipa rudzu miltiem,lai iegūtu labas kvalitātes rudzu maizi, ir 140–150 s.Rezultāti kontrolcepieniem ar šķidro skābuma regu-lētāju, kur mīklas pagatavošanai tiek izmantoti 250 gmilti ar dažādiem krišanas skaitļiem, apkopoti 5. tabulā.

Vislabākie rezultāti (miltu cepamīpašības labas) tikaiegūti no miltiem ar viszemāko krišanas skaitli, kurfermentu aktivitāte un cietes kvalitāte ir laba, savukārtmiltos ar krišanas skaitli 173 s fermenti ir mazāk aktīviun miltu cepamīpašības ir apmierinošas.

DiskusijaLai kontrolcepienā izceptu maizi ar labām mīkstuma

īpašībām un varētu novērtēt arī garšu un aromātu, mīklai

6. tabula/ Table 6Kontrolcepiena receptūra ar šķidro skābuma regulētāju un maizes gatavošanas režīmi

Formulation and technological parameters of the developed bread baking testapplying liquid acidity regulator

Miltu tips / Flour type

Izejvielas / Parametri Raw material / Parameters

700 1370 1740 milti, g / flour, g 600 600 600 ūdens, ml / water, ml 420 460 500 raugs, g / yeast, g 6 6 6 sāls, g / salt, g 9 9 9 šķidrais skābuma regulētājs, ml / liquid acidity regulator, ml

24 40 48

mīklas temperatūra, °C / dough temperature, °C 28-30 raudzēšanas laiks, min. / proofing time, min 55-60 cepšanas temperatūra, °C / baking temperature, °C 220-230 cepšanas laiks, min. / baking time, min 60

no 600 g 1740. tipa rudzu miltiem nepieciešams pievienot48 ml šķidrā skābuma regulētāja, 1370. tipa miltiem – 40ml šķidrā skābuma regulētāja, bet 700. tipa rudzu miltiemjāpievieno 24 ml šķidrā skābuma regulētāja. Atšķirīgopievienojamā skābuma regulētāja daudzumu varizskaidrot ar to, ka 1740. un 1370. tipa miltos ir vairākgraudu apvalku un lielāka fermentu aktivitāte un līdz arto ir nepieciešams lielāks skābuma daudzums amilāžuaktivitātes samazināšanai.

Kontrolcepiena ar pienskābes baktērijām pamat-receptūra (Spicher, 1993) paredz, ka optimālais pievie-nojamā ūdens daudzums ir 420–460 ml uz 600 g miltu(mīklas iznākums ir 170–178 %), taču eksperimentiparādīja, ka miltiem, kas iegūti no Latvijā audzētiemrudziem, ir nepieciešams veikt korekcijas. Pievienojot420 ml ūdens uz 600 g 700. tipa rudzu miltiem, tiek iegūtamīkla ar labām īpašībām – viegli mīcāma un veidojama.

85-91

91LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


Savukārt 1370. un 1740. tipa rudzu milti spēj piesaistītlielāku ūdens daudzumu, jo tajos ir vairāk graudu ārējieslāņi, tad, lai kontrolcepienos iegūtu mīklu ar labāmīpašībām, nepieciešams pievienot 460 un 480 ml ūdeniuz 600 g miltu. Ņemot vērā eksperimentos iegūtosrezultātus, izstrādāta kontrolcepiena metode rudzu miltucepamīpašību novērtēšanai (6. tabula).

Kontrolcepienu ar šķidro skābuma regulētāju rezul-tātu izvērtējumu veic 15–20 stundas pēc izcepšanas,izmantojot 2. un 3. tabulu.

Secinājumi1. Optimāls miltu daudzums kontrolcepieniem mīklas

pagatavošanai a/s “Jelgavas Dzirnavas” laboratorijā ir600 g, skābumu nodrošinot ar šķidro skābuma regulētāju.

2. Kontrolcepienos ar šķidro skābuma regulētājuoptimāli tā pievienojamais daudzums ir 40 ml 1370. tipa,48 ml 1740. tipa un 24 ml 700. tipa miltiem uz 600 gmiltu.

3. Šķidrā skābuma regulētāja izmantošana kontrol-cepiena rudzu mīklas gatavošanā, tāpat kā ieraugs,nodrošina nepieciešamo mīklas skābumu un var izceptparaugus, kurus var novērtēt pēc mīkstuma īpašībām,garšas un aromāta.

4. Kontrolcepienos no 700., 1370. un 1740. tipa ru-dzu miltiem, izmantojot šķidro skābuma regulētāju, opti-māli pievienojamais ūdens daudzums, lai iegūtu mīkluar labām īpašībām, ir attiecīgi 400, 450 un 470 ml,izmantojot 600 g miltu.

85-91

Literatūra1. Bäckereitechnisches Handbuch. (1997) Kulm-

bach. Herausgegeben von Ireks GmbH, S. 2222. Brümmer, J.M. (2002) Basis – Backversuch –

1.Mitteilung: Brot und Kleingebäck. Getreide, Mehlund Brot, S. 166-170

3. Brümmer, J.M., Unbehend, G. (1998) Qualität derRoggen- und Weizenmahlerzeugnisse im Getreide-wirtschaftsjahr 1996/97. Getreide, Mehl, und Brot, S.135-141.

4. ICC Standart Nr.107 Der Internationale Stand-ard zur Bestimmung der Alpha-Amylase-Aktivität inGetreide und Mehl.

5. Linko, Y.Y., Javanainen, P., Linko, S. (1997) Bio-technology of bread baking. Trends in Food Science& Technology, 8 (10), 339-344.

6. Martianova, A., Pishehugina, E. (1998) Devicesand laboratory equipment for evaluation of Bread-mak-ing properties of flour. The first international confer-ence „Grain, flour and processed products quality”,Russia, Moscow, p. 127.

7. Schild, E. (1989) Der junge Bäcker Band 2.Fachbuchverlag Dr. Pfanneberg & Co, Gießen, S. 458.

8. Spicher, G., Stephan, H. (1993) HandbuchSauerteig: Biologie, Biochemie, Technologie. Behr’s,Hamburg, S. 543.

9. Ауэрман, Л. Я (1984) Технология хлебопекар-ного производства. Легкая и пищевая промыш-ленность, Mocквa, 415 cmp.

92 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Problēmas un risinājumi kokmateriālu izvešanasdarbu efektivitātes uzlabošanai

Problems and Solutions to Improve the Efficiency ofTimber Transportation

Andris DrēskaLLU Meža fakultāte, e-pasts: [email protected]

Faculty of Forestry, LLU, e-mail: [email protected]

Abstract. During the last ten years in timber transportation, a tendency has been observed to use new trucksproduced mainly in Scandinavia. Their full weight and dimensions often exceed the maximum values set by thetraffic regulations, which creates the problem of how to use them in full value. Development tendencies of trucksused in timber transportation are analyzed. Several characteristic types of trucks are selected for further compari-son. Trucks’ average values are determined based on time study calculations of a shift’s output, and timbertransportation costs are calculated depending on the transportation distance.Key words: timber transportation, truck, productiveness, work costs.

A.Drēska Problēmas un risinājumi kokmateriālu izvešanas darbu efektivitātes uzlabošanai

IevadsPēc LR atjaunošanas kokmateriālu transportdarbos

ievieš jaunus dažāda tipa autovilcienus. To struktūrunosaka tirgus īpatnības. Pagājušā gadsimta 90. gadusākumā bija vērojama tendence iegādāties Skandinā-vijas valstīs ražotos lieljaudas autovilcienus. Stāvokliskrasi izmainījās 1999. gada I ceturksnī, kad no visiemceļa satiksmes drošības direkcijā (CSDD) reģistrētajiemkravas automobiļiem 52% bija MAZ un 22% KamAZrūpnīcās ražotie automobiļi. Tas galvenokārt izskaidro-jams ar ekonomisko krīzi NVS valstīs, kad straujisamazinājās tur ražoto automobiļu tirgus cena. Pēc krīzesautomobiļu cena atkal palielinājās un šo automobiļuiegādes bums Latvijā beidzās. Tomēr turpmākos gadosMinskas Automobiļu rūpnīca savu produkciju uzlaboun sāk izgatavot jaunu Eiropas Savienības (ES)prasībām atbilstošu apaļo kokmateriālu izvešanasautovilciena modifikāciju MAZ-63031-26 ar divasu

piekabi MAZ-83781-20, kas nodrošina šīs markasautomobiļiem zināmu tirgus nišu arī šodien. Savukārtrūpnīcas KamAZ automobiļi neatbilst ES standartiemun to iegāde pagaidām ir pārtraukta.

Kokmateriālu izvešanas automobiļu parka sastāvuun tā izmaiņu tendences raksturo CSDD Transportalīdzekļu reģistrācijas statistikas nodaļas dati pēcstāvokļa uz 01.01.1999., 01.01.2000. un 01.01.2004.(1. att.). No tiem redzam, ka kopējā kokmateriāluizvešanas automobiļu bilancē NVS valstīs ražotoautomobiļu īpatsvars no 1999. līdz 2004. gadamsamazinājies no 80 līdz 58% un tam ir tendencesamazināties. Pēc veco automobiļu norakstīšanasmežizstrādes firmas no jauna galvenokārt iegādājasSkandināvijas valstīs ražotos un tikai nelielā daudzumā– MAZ rūpnīcā ražotos automobiļus. Vadošo vietuautomobiļu tirgū ieņem “Scania” un VOLVO firmāsražotie automobiļi. Pārējās automobiļu izgatavotāj-

1. att. Kokmateriālu izvešanas automobiļu īpatsvara dinamika pēc to izgatavotājfirmām (CSDD dati).Fig. 1. Dynamics of ratio changes of trucks used in timber transportation per trucks’ producers

(data from the Road Traffic Safety Department).

47

11 10 9

37 6 4 3

41

9 94

810 10

36

36

57 6 4

17 16

36

05

101520253035404550

KamAZ Ural ZIL KrAZ MAZ Scania VOLVO SISU PārējieOthers

uz/on 01.01.1999.uz/on 01.01.2000.uz/on 01.01.2004.

Izgatavotāj- firma / Producer

%

92-100

93LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

firmas, kuras ražo automobiļus ar pilnu masu virs16 t, Latvijas tirgū iespiežas ar grūtībām. Tas iz-skaidrojams ar to, ka “Scania” un VOLVO marku auto-mobiļi agrāk ienāca Latvijas tirgū un to ražotājfirmasnodrošina augsta līmeņa kompleksu automobiļuapkalpošanu.

Līdz ar jauna tipa automobiļu ienākšanu kokma-teriālu transportdarbos ir jādomā par to efektīvu izman-tošanu. Par noteicošo faktoru dažādu autovilcienu tipusalīdzināšanai pieņemtas kokmateriālu izvešanas izmak-sas, pastāvot vienādiem to izmantošanas nosacījumiem.Laika gaitā ir mainījušās CSDD prasības attiecībā uzkokmateriālu izvešanas autovilcieniem maksimālipieļaujamo pilno masu, slodzi uz asīm, gabarītizmēriemun kravu nostiprināšanu. Tādēļ iepriekš veiktie pētījumibija jāprecizē un jāpapildina. Šajā rakstā dots pētījumurezultātu apkopojums.

Materiāli un metodesApaļo kokmateriālu sortimentu izvešanā Latvijā

izmanto dažāda tipa autovilcienus. To veids atkarīgsno vilcējautomobiļa markas, piekabes vai puspiekabestipa un asu skaita. Autovilcieni vairākumā gadījumosaprīkoti ar iekraušanas un izkraušanas iekārtu (hidro-celtņiem). Salīdzināšanai izvēlēti 1. tabulā dotie auto-


vilcienu tipi. Tehniskie parametri par šiem autovilcieniemiegūti no firmu katalogiem.

Autovilciens uz automobiļa KamAZ-53212 bāzesizvēlēts kā pašreiz kokmateriālu transportdarbosvisplašāk izmantotais autovilciens, savukārt autovil-ciens uz automobiļa MAZ-63031 bāzes – tādēļ, ka tasatbilst ES prasībām un ir perspektīvākais no NVS valstīsražotajiem automobiļiem.

No Skandināvijas un Rietumvalstīs ražotajiemautomobiļiem kā bāzes automobiļa prototips izvēlēts“Scania 141H”, jo šajās valstīs ražoto kokmateriālutransportam piemēroto automobiļu kravnesības un cititehniskie parametri būtiski neatšķiras. Automobilis“Scania 141H” komplektēts ar dažādām piekabjusistēmām, t.i., trīsasu un četrasu piekabēm un trīsasupuspiekabi. Visi autovilcieni aprīkoti ar hidroceltņiem.

Pētījumu gaitā vērtēta autovilcienu atbilstība ceļusatiksmes noteikumu [1] prasībām. Tie nosaka, kaautomobiļa ar piekabi garums nedrīkst pārsniegt 18.75m un automobiļa ar puspiekabi – attiecīgi 16.5 m.Ierobežota ir arī autovilciena pilnā masa, kura, braucotpa valsts galvenajiem autoceļiem, nedrīkst pārsniegt40 t, bet, braucot pa pārējiem, – 30 t. Lai izmantotulielgabarīta un smagsvara autovilcienus, jāsaņematļauja no CSDD. Tomēr šādu atļauju CSDD izsniedz

1. tabula / Table 1Autovilcienu raksturojumsCharacteristics of trucks

Kravnesība, nepār-sniedzot pilnu masu, t /

Weight of load not exceeding full weight, t

Tips / Type

Pilna masa / Full

weight, kg

Pašmasa /

Self weight,

kg

Kravnesība /

Weight of load,

kg 52 40

Garums / Length,

m

KamAZ-53212 + GKB-8352 (divasu piekabe / trailer with two spindles) + F65S MAZ-63031-26 +MAZ-83781-20 (divasu piekabe / trailer with two spindles) + Loglift 81S Scania 141H + TYDRAUL SS4SSE (četrasu piekabe / trailer with four spindles) + Epsilon 777 Scania 141H + NÄRKO (trīsasu piekabe / trailer with three spindles) + Epsilon 777 Scania 141H + NÄRKO S3HS11T11 (trīsasu puspiekabe / half trailer with three spindles) + Epsilon 777

32425

44500

62000

54000

50000

15525

18700

21030

20030

24430

16900

25800

40970

33970

25570

16900

25800

30970

31970

25570

16900

21300

18970

19970

15570

16.20

19.34

21.83

18.34

16.20

92-100

94 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

braukšanai ar autovilcieniem tikai pa noteikta maršrutaceļiem, turklāt tā pilna masa nedrīkst pārsniegt 52 t. 1.tabulas dati rāda, ka daļai autovilcienu garums ir par lielu,visiem autovilcieniem, izņemot tos, kas būvēti uzautomobiļa KamAZ 53212 bāzes, pilna masa pārsniedz 40t, bet autovilcienam ar četrasu piekabi tā pārsniedz pat 52t. Tas neļauj izmantot šo autovilcienu pilnu kravnesību.

Autovilcienu savstarpējai salīdzināšanai kā kritērijsizmantotas kokmateriālu izvešanas izmaksas. Tāsatkarīgas no autovilciena maiņas ražīguma un mašīnmai-ņas izmaksām.

Autovilcienu maiņas ražīgumu noteikšanai veiktato darba laika nepārtrauktā hronometrāža. Novērojumuprecizitāte 1 s. No hronometrāžas datiem sastādītasatsevišķu darba operāciju ilguma hronorindas, un tāmaprēķināts vidējais darba operācijas ilgums, standart-kļūda, vidējā aritmētiskā kļūda u.c. lielumi. Braucot arkravu un tukšgaitā, hronometrāžas laikā autovilcieniematsevišķi fiksēts laiks un attālums, braucot pa grunts,grants un asfaltētiem ceļiem, kā arī braucot pa pilsētāmun apdzīvotām vietām, kur noteikti ātruma ierobežojumi.Rezultātā noteikts vidējais autovilcienu kustībasātrums, braucot pa šo kategoriju ceļiem un 1 km no-braukšanai nepieciešamais laiks. Autovilcienu maiņasražīgumi noteikti vidējos ceļa apstākļos (7% grunts,12% grants, 62% asfaltēts ceļš un 19% pilsētas unapdzīvotas vietas) atkarībā no kokmateriālu izvešanasattāluma. Pēc tam noteiktas atsevišķu autovilcienumašīnmaiņas un viena kubikmetra kokmateriāluizvešanas izmaksas atkarībā no izvešanas attāluma.Aprēķinos iegūtie dati dod iespēju salīdzināt, kurš no

autovilcieniem konkrētos ražošanas apstākļos irizdevīgāks.

Rezultāti un diskusijaKokmateriālu izvešanas autovilcienu hronomet-

rāžas datu apstrādē iegūti viena reisa darba operācijuvidējie lielumi, kas apkopoti 2. tabulā.

Iegūto rezultātu analīze parāda, ka autovilcienamuz automobiļa “Scania 141H” bāzes piebraukšanai piekrautnes un sagatavošanai iekraušanai ir nepieciešamsnedaudz mazāk laika, salīdzinot ar NVS valstīs ražotiemautovilcieniem, bet savukārt laika patēriņš to sagatavo-šanai ar kravu šiem autovilcieniem ir pretējs. Tā rezultātāvienā reisā kopējais patērētais laiks iepriekš minētajāmabām darba operācijām visiem autovilcienu tipiembūtiski neatšķiras un tālākajos aprēķinos vidēji pieņemts14 min. Salīdzinot ar iepriekš lietotajiem normatīviem[2], šīm darba operācijām laika patēriņš ir 3 reizes lielāks,jo saskaņā ar pašreiz spēkā esošajiem normatīviemdaudz laika nepieciešams kravas nostiprināšanai.

Ja salīdzinām laika patēriņu viena kubikmetrakokmateriālu iekraušanai ar dažāda tipa hidroceltņiem,tad jāsecina, ka tas ir pretēji proporcionāls hidroceltņacelšanas momenta lielumam. Savukārt jaudīgākamhidroceltnim ir lielāka masa, kas samazina autovilcienakravnesību. Tādēļ apaļo kokmateriālu sortimentuiekraušanai pašiekrāvējiem autovilcieniem par optimā-liem var uzskatīt hidroceltņus ar 60 līdz 80 kNm lielucelšanas momentu. Hidroceltņa izvēlei ļoti svarīgs ir arīizlices sniegums, kuram jānodrošina kokmateriāluiekraušana visā autovilciena garumā.


2. tabula / Table 2Autovilcienu reisa darba operāciju vidējie lielumi

Average values of work operations of a truck’s trip

Darba operācija / Work operation

Mērvienība / Unit of

measurement

KamAZ-53212+GKB-8352+F65S

MAZ-63031-26+MAZ83781-20+Loglift 81S

Scania 141H + TYDRAUL SS4 SSC + Epsilon 777

Piebraukšana pie krautnes un sagatavošanās iekraušanai / Driving to the stack and preparation for loading

min 6.97 ± 0.24 6.82 ± 0.17 6.27 ± 0.27

Kokmateriālu iekraušana / Loading of timber

min m-3 1.42 ± 0.04 1.41 ± 0.02 1.34 ± 0.02

Kravas sagatavošana transportēšanai / Preparation for transportation with a load

min 6.94 ± 0.13 7.18 ± 0.10 7.21 ± 0.10

Vidējais braukšanas ātrums ar kravu / Average driving speed with a load

km h-1 48.3 ± 0.5 56.6 ± 0.2 64.5 ± 0.2

Sagatavošanās izkraušanai / Preparation for unloading

min 6.81 ± 0.20 6.73 ± 0.11 6.86 ± 0.26

Kokmateriālu izkraušana / Unloading of timber

min m-3 1.12 ± 0.04 1.11 ± 0.03 1.09 ± 0.02

Sagatavošanās braucienam pēc kravas / Preparation for drive after the load

min 2.12 ± 0.11 2.22 ± 0.09 2.22 ± 0.08

Vidējais braukšanas ātrums bez kravas/ Average driving speed without a load

km h-1 69.1 ± 0.6 71.2 ± 0.3 73.7 ± 0.3

92-100

95LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

Laika patēriņa atšķirības kokmateriālu izkraušanaiar dažāda tipa hidroceltņiem ir nelielas un nav būtiskas.Salīdzinot ar iekraušanu, kokmateriālu izkraušanaijāpatērē vidēji par 21% līdz 26% mazāk laika. Līdzšinējienormatīvi kokmateriālu iekraušanai un izkraušanai arhidroceltņiem paredzēja vienādu laiku. Pētījumi pierā-dīja, ka šis pieņēmums ir kļūdains.

Atšķirības autovilcienu sagatavošanai kokmateriāluizkraušanai un pēc izkraušanas tukšgaitas braucienamstarp dažādiem autovilcienu veidiem nav būtiskas unkopā vidēji ir 8 min. katrā reisā.

Autovilciena kustības ātrums galvenokārt iratkarīgs no vilcējautomobiļa tehniskajiem parametriemun ceļa stāvokļa. Īpatnība kokmateriālu izvešanai ir tā,ka autovilcieni sākumā brauc pa grunts ceļiem, vēlākpa maģistrāliem meža ceļiem ar grants vai šķembu seguun pēc tam pa vispārējas nozīmes grants, šķembu unasfaltētiem ceļiem. Ceļa segas veids un stāvoklis nosakaautovilcienu kustības ātrumu. To ietekmē arī kustībasātruma ierobežojumi, braucot cauri apdzīvotām vietāmun pilsētām. Vidējie kustības ātrumi, braucot ar kravuun bez tās, apkopoti 3. tabulā. Vismazākais kustībasātrums autovilcieniem ir, braucot pa grunts ceļiem, laigan ceļš bija labā tehniskā stāvoklī. Braucot pa grantsun šķembu ceļiem, kustības ātrums atkarībā no auto-vilciena tipa ir 1.6-1.7 reizes, bet, braucot pa asfaltētuceļu, attiecīgi 1.9-2.2 reizes lielāks par kustības ātrumupa grunts ceļiem. Salīdzinot kustības ātrumu dažādiemautovilcienu tipiem, redzam, ka vismazākais tas ir

autovilcienam uz automobiļa KamAZ-53212 bāzes,autovilcienam uz automobiļa MAZ-63031-26 bāzesvidēji tas ir par 9% un autovilcienam uz automobiļa“Scania 141H” bāzes attiecīgi par 24% lielāks. Šīsatšķirības krasāk izteiktas, braucot pa grunts, grantsun šķembu ceļiem, bet mazākas – braucot pa pilsētāmun apdzīvotām vietām ar ātruma ierobežojumiem. Zinotkokmateriālu izvešanas attāluma sadalījumu pa iepriekšminētām ceļu grupām, varam noteikt konkrētos ražo-šanas apstākļos vidējo autovilcienu kustības ātrumuun līdz ar to viena reisa veikšanai nepieciešamo laiku.Līdztekus autovilcienu kustības ātrumiem 3. ta-bulā doti arī viena kilometra nobraukšanai nepie-ciešamie vidējie laika normatīvi. Izmantojot iepriekšējāstabulās dotos datus, ir aprēķināti autovilcienu maiņasražīgumi, pastāvot dažādiem to kravnesības izmanto-šanas nosacījumiem, kā arī atkarībā no kokmateriāluizvešanas attāluma.

Autovilcienu reisa kravas lielumi kubikmetros iegūti,reizinot 1. tabulā dotās kravnesības tonnās ar vidējokoeficientu tonnu pārrēķināšani kubikmetros svaigicirstai koksnei [3] pie Latvijā ikgadus izcērtamā vidējākoku sugu sastāva (1.20 m3 t-1).

Latvijas Valsts mežzinātnes institūtā “Silava” veiktiepētījumi liecina, ka kokmateriālu izvešanas autovilcienutehnoloģiskais aprīkojums nodrošina to pilnaskravnesības izmantošanu [4].

Autovilcienu maiņas ražīguma aprēķinu rezultātiapkopoti 4. tabulā un doti 2. attēlā. No tiem varam


3. tabula / Table 3Autovilcienu vidējie kustības parametri, braucot ar un bez kravas atkarībā no ceļa apstākļiem

Trucks’ average movement values driving with or without the load depending on road conditions

* – vidējie parametri, braucot 62% pa asfaltētu, 12% pa grants vai šķembu, 7% pa grunts ceļu un 19% pa pilsētām unapdzīvotām vietām ar ātruma ierobežojumiem / average values when driving along roads covered with asphalt – in 62% ofcases, gravel or shiver – 12%, ground – 7%, and in 19% of cases driving through towns and populated areas with speedlimitations

Autovilcienu kustības apstākļi / Trucks’ movement conditions

ceļa segas materiāls / material of road covering Tips /

Type

Mērvienība / Unit of

measurement asfalts / asphalt

grants, šķembas/ gravel, shiver

grunts / ground

braukšana pa pilsētām vai apdzīvotām

vietām / driving through

towns or populated areas

Vidējie parametri* /

Average values*

KamAZ-53212+GKB-8352+F65S MAZ-63031-26+ MAZ83781-20+ Loglift 81S Scania 141H+ TYDRAUL SS4SSC+ Epsilon 777

km h-1

min km-1

km h-1 min km-1

km h-1 min km-1

75.0 0.80

79.8 0.75

87.0 0.69

55.6 1.08

65.8 0.91

73.2 0.82

33.9 1.77

39.2 1.53

45.5 1.32

41.7 1.44

43.1 1.39

45.1 1.33

58.8 1.02

63.9 0.94

70.8 0.87

92-100

96 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

secināt, ka pie pilnas kravnesības izmantošanas maiņasražīgums ir tieši proporcionāls autovilcienu kravnesībaiun vidējam kustības ātrumam, bet apgriezti propor-cionāls kokmateriālu izvešanas attālumam. Pilnas masasierobežojumi autovilcienu maiņas ražīgumus ietekmētikai tad, ja tiem atbilstoši jāsamazina reisa kravas lielumi.Pie 52 t pilnas masas ierobežojuma par 7.5-8.4 m3 maiņāražīgums samazinās autovilcienam “Scania 141H” arčetrasu piekabi un par 1.6-1.9 m3 maiņā ar trīsasu piekabi.Savukārt pie 40 t pilnas masas ierobežojuma šoautovilcienu maiņas ražīgumi vēl samazinās attiecīgipar 10.3-17.0 m3 un 10.2-16.1 m3. Līdzīgi maiņas ražīgumisamazinās arī autovilcienam “Scania 141H” ar trīsasupuspiekabi par 9.1-17.9 m3 un autovilcienam uzautomobiļa MAZ–63031 bāzes par 3.8-8.1 m3. Maiņasražīguma atšķirības pie šī ierobežojuma lieluma iepriekšminētajiem autovilcieniem ir atkarīgas no autovilcienupašmasas, kas savukārt ietekmē pieļaujamās kravne-sības lielumu. Līdz ar to vismazākais maiņas ražīgums irautovilcienam “Scania 141H” ar trīsasu puspiekabi, jošim autovilcienam puspiekabes pašmasa ir lielāka parpārējo autovilcienu piekabju pašmasām. AutovilcienaKamAZ-53212+GKB-8352+F65S maiņas ražīgumupilnas masas ierobežojumi neietekmē, jo tā ir mazākapar 40 t.

Autovilcienu savstarpēja salīdzināšana veikta pēcviena kubikmetra kokmateriālu izvešanas izmaksām.Aprēķinu rezultāti apkopoti 5. tabulā un doti 3. attēlā.No 3.a attēla redzam, ka pie pilnas autovilcienu krav-nesības izmantošanas viena kubikmetra kokmateriāluizvešanas izmaksas pie 10 km liela izvešanas attālumavisiem autovilcienu tipiem atšķiras ļoti maz. Palielinotiesizvešanas attālumam, šīs atšķirības kļūs ievērojamilielākas. Izvešanas izmaksu sadārdzinājums nav tiešiproporcionāls izvešanas attāluma palielinājumam.Pašiekrāvējiem autovilcieniem nelielas novirzes nolineāras sakarības starp šiem rādītājiem izraisa benzīnapatēriņa atšķirības kokmateriālu iekraušanas unizkraušanas procesā, salīdzinot ar tā patēriņu kokma-teriālu izvešanā. Pie neliela izvešanas attāluma palielināsautovilciena maiņas ražīgums un kļūst lielāks kok-materiālu iekraušanas un izkraušanas laika īpatsvarsvienā reisā, bet, savukārt palielinoties attālumam, vairāklaika autovilciens atrodas kustībā.

Pie pilnas autovilcienu kravnesības izmantošanasvismazākās kokmateriālu izvešanas izmaksas irautovilcienam uz automobiļa “Scania 141H” bāzes arčetrasu piekabi. Nedaudz lielākas izmaksas ir auto-vilcienam “Scania 141H” ar trīsasu piekabi. Ievērojamilielākas tās ir autovilcienam “Scania 141H” ar trīsasu


4. tabula / Table 4Autovilcienu maiņas ražīgumi atkarībā no kokmateriālu izvešanas attāluma,

pastāvot dažādiem autovilcienu pilnas masas ierobežojumiem, m3

Productiveness of a truck’s shift depending on the timber transportation distance,considering different limitations on trucks’ full weight, m3

Maiņas ražīgumi autovilcienam / Productiveness of a truck’s shift

Izvešanas attālums /

Distance of transportation,

km

KamAZ-

53212+GKB-8352+F65S

MAZ-63031-26 + MAZ-83781-20 + Loglift 81S

Scania 141H+ TYDRAUL-

SS4SSC+ Epsilon 777

Scania 141H+ NÄRKO (3 asu piekabe / trailer

with three spindles) + Epsilon 777

Scania 141H+ NÄRKO (3 asu

puspiekabe / half trailer with three

spindles) + Epsilon 777

izmantojot pilnu kravnesību / considering complete usage of load’s weight 10 50

100 150 200

83.4 44.4 28.1 20.5 16.2

101.5 61.5 41.3 31.1 25.0

115.9 81.1 59.0 46.4 38.2

110.4 74.0 52.4 40.5 33.1

101.1 63.2 43.0 32.6 26.3

ja tā pilna masa nepārsniedz 52 t / if its full weight is not exceeding 52 t 10 50

100 150 200

83.4 44.4 28.1 20.5 16.2

101.5 61.5 41.3 31.1 25.0

107.5 70.4 49.2 37.8 30.7

108.5 71.6 50.3 38.8 31.5

101.1 63.2 43.0 32.6 26.3


100 150 200

83.4 44.4 28.1 20.5 16.2

93.4 54.4 35.7 26.6 21.2

90.5 52.5 34.5 25.7 20.4

92.4 54.3 35.9 26.8 21.3

83.2 46.0 29.5 21.7 17.2

92-100

97LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9


5. tabula / Table 5Kokmateriālu izvešanas izmaksas atkarībā no izvešanas attāluma,

pastāvot dažādiem autovilcienu pilnas masas ierobežojumiem, LVL m-3

Timber transportation costs depending on the transportation distance,considering limitations on trucks’ full weight, LVL m-3

0102030405060

708090

100110120

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200l, km

Rm, m³

43

2

5

1

a

0102030405060

708090

100110120

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

l, km

b

1

4

35

2

0102030405060708090

100110120

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200l, km

Rm, m³ c

5

1

2, 43

Apzīmējumi / Legend:1 – KamAZ-53212+GKB-8352+F65S2 – MAZ-63031-26+MAZ-83781-20+Loglift 81S3 – Scania 141H+TYDRAUL SS4SSC+Epsilon 7774 – Scania 141H+NÄRKO (trīsasu piekabe / trailer withthree spindles)+Epsilon 7775 – Scania 141H+ NÄRKO (trīsasu puspiekabe / half trailerwith three spindles)+Epsilon 777

2. att. Autovilcienu maiņas ražīgums (Rm, m3) atkarībā no kokmateriālu izvešanas attāluma (l, km):a – izmantojot pilnu kravnesību; b – pilna masa nepārsniedz 52 t; c – pilna masa nepārsniedz 40 t.

Fig. 2. Productiveness of a truck’s shift (Rm, m3) depending on the timber transportation distance (l, km):a – considering complete usage of load’s weight; b – full weight is not exceeding 52 t;

c – full weight is not exceeding 40 t.

Izvešanas izmaksas ar autovilcienu / Transportation costs for trucks

Izvešanas attālums /

Distance of transportation,

km

KamAZ-

53212+GKB-8352+F65S

MAZ-63031-

26+MAZ-83781-20+ Loglift 81S

Scania 141H+ TYDRAUL-

SS4SSC+ Epsilon 777

Scania 141H+ NÄRKO (trīsasu piekabe / trailer

with three spindles) + Epsilon 777

Scania 141H+ NÄRKO (trīsasu

puspiekabe / half trailer with three spindles) +

Epsilon 777 izmantojot pilnu kravnesību / considering complete usage of load’s weight

10 50

100 150 200

1.21 2.00 3.35 4.89 6.65

1.16 1.83 3.02 4.41 5.87

1.16 1.70 2.55 3.67 4.97

1.16 1.74 2.60 3.82 5.17

1.28 2.00 3.10 4.44 5.90


100 150 200

1.21 2.00 3.35 4.89 6.65

1.16 1.83 3.02 4.41 5.87

1.21 1.84 2.80 4.04 5.47

1.17 1.77 2.70 3.90 5.30

1.28 2.00 3.10 4.44 5.90


100 150 200

1.21 2.00 3.35 4.89 6.65

1.21 1.95 3.25 4.71 6.27

1.34 2.20 3.46 4.98 6.75

1.29 2.09 3.27 4.73 6.40

1.45 2.46 3.89 5.64 7.56

92-100

98 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

0

1

2

3

4

5

6

7

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200l, km

a

1

3

4

5

2

puspiekabi un autovilcienam uz automobiļa MAZ-63031-26 bāzes. Salīdzinot šos abus autovilcienus,redzam, ka pie maza izvešanas attāluma nedaudzizdevīgāk ir izmantot autovilcienu uz automobiļa MAZ-63031-26 bāzes, bet pie 200 km attāluma kokmateriāluizvešanas izmaksas tiem praktiski izlīdzinās. Vislielākāsizmaksas ir autovilcienam uz automobiļa KamAZ-53212bāzes, tomēr līdz 50 km attālumam tās ir mazākas parautovilciena “Scania 141H” ar trīsasu puspiekabiizmaksām.

Pie autovilcienu pilnas masas ierobežojuma līdz 52 tmaiņas ražīgums samazinās autovilcieniem uz automo-biļa “Scania 141H” bāzes komplektā ar četrasu un trīsasupiekabi, turklāt šis samazinājums lielāks autovilcienamar četrasu piekabi. Tādēļ autovilciens “Scania 141H” artrīsasu piekabi kļūst izdevīgāks par autovilcienu arčetrasu piekabi (sk. 3.b att.). Autovilciens uz MAZ-63031-26 bāzes pie šī pilnas masas ierobežojuma kļūstizdevīgāks pie kokmateriālu izvešanas attāluma līdz 20km par autovilcienu “Scania 141H” ar trīsasu piekabiun attiecīgi līdz 50 km ar četrasu piekabi.

Pie autovilcienu pilnas masas ierobežojuma līdz 40 t,maiņas ražīgumi ievērojami samazinās visiem auto-vilcienu tipiem, izņemot autovilcienu uz automobiļaKamAZ-53212 bāzes. Viszemākās kokmateriālu izve-šanas izmaksas šajā gadījumā ir autovilcienam uzautomobiļa MAZ-63031-26 bāzes (3.c att.). Nedaudzlielākas tās ir autovilcienam “Scania 141H” ar trīsasupiekabi, bet ar četrasu piekabi vēl par 0.05-0.25 LVL m-3

lielākas. Vislielākās izmaksas pie šī autovilcienu pilnasmasas ierobežojuma ir autovilcienam “Scania 141H” artrīsasu puspiekabi. Autovilciena uz automobiļaKamAZ-53212 bāzes izmantošana ir izdevīgāka parautovilcienu “Scania 141H” ar trīsasu piekabi līdz80 km lielam kokmateriālu izvešanas attālumam.

Secinājumi1. Kokmateriālu izvešanā Latvijā izmanto dažāda

tipa autovilcienus. Uz 01.01.2004. no visa autovilcienuparka 58% sastādīja NVS valstīs ražotie autovilcieni,bet to īpatsvars pakāpeniski samazinās. No jauna tiekiegādāti galvenokārt Skandināvijas valstīs ražotielieljaudas autovilcieni.

2. Lieljaudas autovilcienu kravnesības izman-tošana ir problemātiska, jo to pilna masa, slodzes uzasīm un gabarīti bieži pārsniedz spēkā esošo ceļu sa-tiksmes noteikumu prasības.

3. Autovilcienu maiņas ražīgums samazinās, japilnas masas ierobežojumu dēļ jāsamazina autovilcienakravnesība. Pie 52 t pilnas masas ierobežojuma maiņasražīgums autovilcienam “Scania 141H” ar četrasupiekabi samazinās par 7.5-8.4 m3 un ar trīsasu piekabipar 1.6-1.9 m3.

4. Komplektējot autovilcienu, ja pilnas masasierobežojumu dēļ jāsamazina tā kravnesība, jāizvēlaspiekabju sistēma ar mazāku pašmasu, kas dod iespējupalielināt reisa kravas lielumu un maiņas ražīgumu.

5. Pie pilnas kravnesības izmantošanas vismazākās


0

1

2

3

4

5

6

7

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

l,k m

b

1 5

4

3

2

L s m -3/ L V L m -3

Apzīmējumi / Legend:1 – KamAZ-53212+GKB-8352+F65S2 – MAZ-63031-26+MAZ-83781-20+Loglift 81S3 – Scania 141H+TYDRAUL SS4SSC+Epsilon 7774 – Scania 141H+NÄRKO (trīsasu piekabe / trailer withthree spindles)+Epsilon 7775 – Scania 141H+ NÄRKO (trīsasu puspiekabe / half trailerwith three spindles)+Epsilon 777

3. att. Kokmateriālu izvešanas izmaksas (Ls m-3) atkarībā no izvešanas attāluma (l, km): a – izmantojot pilnukravnesību; b – pilna masa nepārsniedz 52 t; c – pilna masa nepārsniedz 40 t.

Fig. 3. Timber transportation costs (LVL m-3) depending on the tranportation distance (l, km): a – consideringcomplete usage of load’s weight; b – full weight is not exceeding 52 t; c – full weight is not exceeding 40 t.

85-92

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

l, km

c

542

31

Ls m-3/ LVL m -3

Ls m-3/LVL m-3

Ls m-3/LVL m-3

Ls m-3/LVL m-3

92-100

99LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

kokmateriālu izvešanas izmaksas ir autovilcienam uzautomobiļa “Scania 141H” bāzes ar četrasu piekabi.Tomēr šāda autovilciena izmantošana nav pieļaujama,jo tā pilna masa pārsniedz 52 t.

6. Pie pilnas masas ierobežojuma līdz 52 t visma-zākās kokmateriālu izvešanas izmaksas ir autovilcienamuz automobiļa MAZ-63031-26 bāzes pie izvešanasattāluma līdz 20 km, bet autovilcienam “Scania 141H”ar trīsasu piekabi pie lielāka izvešanas attāluma.

7. Pie pilnas masas ierobežojuma līdz 40 t visma-zākās kokmateriālu izvešanas izmaksas ir autovilcienamuz MAZ-63031-26 bāzes. Līdz 80 km izvešanas attā-lumam var izmantot arī autovilcienu uz automobiļaKamAZ-53212 bāzes, jo izvešanas izmaksu palie-linājums ar to nepārsniedz 0.05 LVL m-3, bet uz lielākiemattālumiem – autovilcienu “Scania 141H” ar trīsasupiekabi.

8. Autovilcienus komplektēt ar četrasu piekabi nav


lietderīgi, jo pie pilnas masas ierobežojuma līdz 52 tkokmateriālu izvešanas izmaksas kļūst lielākas parizmaksām ar trīsasu piekabi.

Literatūra1. Ceļu satiksmes noteikumi. (2004) Latvijas

Republikas Ministru kabineta noteikumi Nr. 571, izdoti29.06.2004. Rīga: FCS, 87 lpp.

2. Нормы технологического проектированияи технико-экономические показатели по авто-мобильному транспорту предприятий лесногохозяйства ВНТП-5-82. (1982) Москва: Союз-гипролесхоз, 101 с.

3. Apaļo kokmateriālu uzmērīšana. LVS82:2003. (2003) Rīga: VSIA Latvijas Standarts, 27 lpp.

4. Даугавиетис, М.О., Димант, В.Э. (1985) Транс-портировка всей биомассы деревьев. Рига: Лат-НИИНТИ, 48 с.

85-9292-100

100 LLU Raksti 13 (308), 2005; 1-9

LLU Raksti Nr. 13 (308)Atbildīgais redaktors Valdis Klāsens

Parakstīts iespiešanai 08.05.2005.Iespiests Jelgavas tipogrāfijā

Jelgavā, Raiņa ielā 27

Latvijas Lauksaimniecības universitātes raksti nr. 13 (308) , 2005 … · 2016. 3. 3. ·...

Documents

Transcript of Latvijas Lauksaimniecības universitātes raksti nr. 13 (308) , 2005 … · 2016. 3. 3. ·...