CC BY
14
УДК 633.14:631.52
Качество зерна побегов озимой ржи разного порядка образования
Исмагилов Рафаэль Ришатович, чл.-корр. АН РБ, профессор, доктор с.-х. наук, Нехороших Максим Сергеевич, аспирант,
Ахиярова Луиза Мунировна, кандидат с.-х. наук, ст. научный сотрудник ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ, Уфа, Россия
E-mail: [email protected].
В статье изложены результаты исследования кинематической вязкости, числа падения, содержания белка, крахмала, водорастворимых пентозанов и макроэлементов в зерне побегов озимой ржи разного порядка образования. Коэффициент вариации показателей качества зерна в пределах одного растения в зависимости от порядка образования побега составил 2,91-36,60%. Установлено снижение массы зерновок с 38,2 до 11,2 мг по мере повышения порядка образования побега, числа падения с 201 (главный побег) до 130 с (VI побег). Содержание водорастворимых пентозанов изменялось от 4,133% (главный побег) до 4,590% (побег VIпорядка образования), вязкость водного экстракта по побегам образования в пределах растения изменялась от 54,8 до 107,5 cCt (коэффициент вариации 26,81%), содержание белка в зерне было подвержено сравнительно небольшой вариации по побегам разного порядка образования в пределах растения (коэффициент вариации составил 2,91%), содержание крахмала в зерне побегов разного порядка образования изменялось от 47,7 до 49,7% (коэффициент вариации 1,81%). Таким образом, по мере повышения порядка образования происходит уменьшение массы зерновок, снижение числа падения зерна и содержания крахмала и, наоборот, увеличение вязкости водного экстракта, содержания в зерне белка и водорастворимых пентозанов. Содержание золы, фосфора, калия и кальция в зерне побегов разного порядка образования существенно не отличалось (коэффициент вариации - 5,21, 2,91, 8,47, 3,37 и 8,56% соответственно).
Ключевые слова: озимая рожь, побегообразование, качество зерна, число падения, кинематическая вязкость, водорастворимые пентозаны, белок
Озимая рожь - важная зерновая культура, производство которой преимущественно сосредоточено в странах «ржаного пояса» Европы и около 25% мирового объема зерна ржи производится в Российской Федерации. Озимая рожь очень пластичная и относительно нетребовательная к условиям произрастания культура [1]. Ее зерно используется как сырье для производства продуктов питания, концентрированных кормов, биотоплива и крахмала. В связи с разным целевым использованием зерна озимой ржи, оно должно иметь определенное качество [2, 3]. Например, для выпечки хлеба необходимо зерно с низкой активностью амилолитических ферментов и высоким содержанием водорастворимых пентозанов, а для кормовых целей, наоборот, с низким содержанием пентозанов [2, 4, 5]. Качество зерна озимой ржи подвержено значительной изменчивости и зависит от генотипа растения, природных условий произрастания и технологии возделывания [2, 6]. Качество зерна ржи также существенно зависит от места его образования на материнском растении [7, 8]. Матрикальная разнокачественность проявляется в неравномерном поступлении пластических веществ в разные ткани и органы формирующегося цветка и зерновки, что приводит к изменению их анатомической структуры и химического состава. При этом могут формироваться зерновки с недоразвитым эндоспермом и зародышем [9].
Растения озимой ржи обычно сильно кустятся и образуют при посеве в оптимальные сроки 8-10 побегов. Побеги высокого порядка с меньшим количеством листьев быстрее завершают вегетативный период и переходят к формированию репродуктивных органов, развивая более короткие стебель и соцветие [10]. Ярусное расположение заложенных репродуктивных органов обеспечивает в разной степени их элементами питания, продуктами фотосинтеза и, в конечном счете, определяет посевные и технологические качества зерна [8, 9]. Вопрос зависимости качества зерна озимой ржи от места его формирования на побегах разного порядка образования на сегодня остается недостаточно изученным. В этой связи выявление закономерностей формирования качества зерна на побегах разного порядка образования позволит оптимизировать технологию производства зерна ржи для разного целевого использования.
Цель исследований - изучить качество зерна озимой ржи, сформированного в колосьях побегов разного порядка образования.
Исходя из цели исследования, были поставлены следующие задачи: определить вязкость водного экстракта, число падения, содержание крахмала, белка, водорастворимых пентозанов, азота, фосфора, калия, кальция, золы в зерне сформированных в колосьях побегов разного порядка образования.
Материал и методы. Проводилось изучение качества зерна озимой ржи сорта Чулпан 7, выращенной в 2015 году в южной лесостепи Республики Башкортостан (Учебно-научный центр Башкирского ГАУ). В течение вегетации озимой ржи проводили наблюдения за побегообразованием у 100 растений. Побеги по мере их появления (при высоте 10 см) маркировали по порядку образования римскими цифрами: I порядок (главный побег); II, III, IV, V, VI порядок (побеги кущения). Растения убирали в фазе восковой спелости. Для определения качества зерна каждый колос побегов разного порядка образования обмолачивали отдельно. Среднюю массу одной зерновки определяли, взвешивая массу 1000 зерен [11] и разделив её на 1000. Кинематическую вязкость водного экстракта определяли на вискозиметре ВПЖ-1 с диаметром капилляра 1,52 мм. Содержание белка оценивали путем умножения содержания азота на коэффициент для зерна ржи, равный 5,7. Число падения определяли по методу Хат-берга-Пертена [12] на приборе ПЧП-3. Содержание пентозанов в зерне определяли орци-нол-хлоридным методом, модифицированным Hashimoto S. и уточненным для зерна ржи [13].
Отмечено закономерное снижение массы зерновок от 38,2 (главный побег - I порядок образования) до 11,2 мг (VI порядок образования) по мере повышения порядка образования побегов. Наиболее крупные зерновки формировались на главных побегах благодаря лучшему обеспечению их светом, теплом и элементами минерального питания. Зерно главного побега было в 3,4 раза крупнее, чем зерно VI побега порядка образования. Щуплость зерен побегов V и VI порядков образования (соответственно 21,1 и 11,2 г) вызвана формированием последних более ускоренно и менее
Содержание крахмала и макроэлементов в зерне определяли на инфракрасном анализаторе NIR SCANNER model 4250 с компьютерным управлением. Содержание фосфора определяли фотометрическим методом с использованием реакции индофенольной зелени. Для оценки изменчивости признаков рассчитывали коэффициент вариации (Cv) с использованием компьютерной программы Excel.
Результаты и их обсуждение. Процессы роста и развития побегов растений озимой ржи вследствие асинхронности их образования протекают в различных внешних условиях, что усиливает матрикальную разнокачественность зерна. Результаты исследований показывают, что побеги разного порядка образования характеризуются разным качеством зерна. Масса зерновки, содержание белка, водорастворимых пентозанов и фосфора, число падения и вязкость водного экстракта зерновок, сформированных в колосьях побегов разного порядка образования, отличались между собой. Так, коэффициент вариации содержания белка в зерне побегов разного порядка образования в пределах одного растения составил 2,91%, а массы зерновки 36,60% (табл. 1).
t, cCt
продолжительное время в условиях конкуренции с главным побегом.
Исследование (табл. 1) качества зерна побегов разного порядка образования показало, что число падения снижается по мере запаздывания образования побега с 201 с (главный побег) до 130 с (VI побег).
Важным показателем хлебопекарных и кормовых качеств зерна озимой ржи является содержание водорастворимых пентозанов и вязкость водного экстракта зерна [4, 5, 14]. Отмечено повышение вязкости водного экстракта и содержания водорастворимых пенто-
Таблица 1
Качество зерна побегов озимой ржи разного порядка образования (2015 г.)
Порядок образования побега
Масса зерновки, мг
белок
Содержание, %о
крахмал
водорастворимые пентозаны
Число падения, с
Вязкость во. экстракта
I
38,2
12,59
48,4
4,133
201
54,8
II
34,7
12,60
49,4
4,097
207
65,8
III
30,0
12,75
47,7
4,204
203
68,9
IV
25,2
12,84
49,7
4,321
199
84,1
V
21,1
13,32
48,1
4,382
158
107,5
VI
11,2
13,47
47,6
4,590
130
105,2
Cv, %
36,69
2,91
1,81
4,28
17,26
26,81
занов в зерне по мере повышения порядка образования побега на растении. Содержание водорастворимых пентозанов изменялось от 4,133% (главный побег) до 4,590% (побег VI порядка образования), коэффициент вариации величины данного показателя составил 4,29%. Вязкость водного экстракта зерна подвержена значительно большей изменчивости, чем содержание водорастворимых пентозанов. Изменение данного показателя по побегам образования в пределах растения было от 54,8 до 107,5 сО (коэффициент вариации 26,81%).
Повышение содержания водорастворимых пентозанов и, соответственно, вязкости водного экстракта можно объяснить формированием у поздних побегов более мелких зерновок. Мелкие зерна имеют меньшую удельную поверхность, чем крупные. Поэтому у мелких зерен увеличивается доля оболочки в расчете на всю массу зерновки, что приводит к повы-
шению содержания водорастворимых пентоза-нов и вязкости водного экстракта [15].
Как показали наши исследования, содержание белка в зерне подвержено сравнительно небольшой вариации по побегам разного порядка образования в пределах растения озимой ржи. Коэффициент вариации составил 2,91% (табл. 1). Побеги поздних сроков образования сформировали более мелкое зерно с более высоким содержанием белка 13,32-13,47%, чем побеги первых сроков образования (12,5912,84%). Данную закономерность можно объяснить тем, что в эндосперме содержание белка выше в периферийной части, примыкающей к алейроновому слою, а к центру эндосперма оно уменьшается. У мелких зерен доля периферийной части больше, чем у крупных зерен.
Содержание крахмала в зерне побегов разного порядка образования изменялось несущественно (от 47,7 до 49,7%).
Таблица 2
Минеральный состав зерна побегов озимой ржи разного порядка образования (2015 г.)
Порядок Содержание, %
образования побега азот фосфор калий кальций зола
I 2,21 0,147 0,449 0,069 1,56
II 2,21 0,142 0,447 0,056 1,56
III 2,24 0,146 0,438 0,072 1,50
IV 2,25 0,160 0,411 0,068 1,67
V 2,34 0,128 0,432 0,069 1,66
VI 2,36 0,162 0,449 0,064 1,72
Cv, % 2,91 8,47 3,37 8,56 5,21
Существенного различия в минеральном составе зерна побегов разного порядка образования не отмечено (табл. 2). Содержание фосфора изменялось от 0,147 до 0,162%, калия -от 0,411 до 0,449%, кальция - от 0,064 до 0,072%. Несколько меньшим содержанием золы характеризовались зерновки побегов первых порядков образования (1-111), которые были крупнее и имели меньшую долю оболочек. Наблюдалась тенденция повышения содержания азота в зерне по мере повышения порядка образования побега.
Заключение. Зерновки побегов озимой ржи разного порядка образования значительно отличаются по массе, вязкости водного экстракта, числу падения и, в меньшей степени, по содержанию белка, крахмала, водорастворимых пентозанов и минеральному составу. По мере повышения порядка образования про-
исходит уменьшение массы зерновок и снижение числа падения, содержание крахмала в зерне и, наоборот, увеличение вязкости водного экстракта, содержания белка и водорастворимых пентозанов. Выявленная разнокаче-ственность зерна является основанием для разработки технологии возделывания озимой ржи хлебопекарного и кормового назначения.
Список литературы
1. Сысуев В.А. Комплексные научные исследования по озимой ржи - важнейшей национальной и стратегической зерновой культуре РФ // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 6. С. 8-11.
2. Исмагилов Р.Р. Оценка хлебопекарных качеств зерна ржи // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 1999. №4. С. 55.
3. Андреев Н.Р., Лукин Н.Д., Лапидус Т.В., Бородина З.М., Лаптева Н.К., Кедрова Л.И. Разработка комплексной технологии переработки ржи на
крахмал и сахаристые продукты // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 6. С. 79-81.
4. Исмагилов Р.Р., Аюпов Д.С., Ванюшина Т.Н., Исмагилов Р.Р. Пентозаны в зерне озимой ржи. //Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка: сб. научных трудов. Киров, 2003. С. 137-139.
5. Исмагилов Р.Р., Ахиярова Л.М. Кормовые качества зерна озимой ржи. Уфа: Изд-во БашГАУ, 2012. 115 с.
6. Кедрова Л.И., Уткина Е.И., Шляхтина Е.А., Шешегова Т.К., Парфенова Е.С., Шамова М.Г., Охап-кина Н.А. Биологические основы производства зерна озимой ржи на евро-северо-востоке РФ // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 6. С. 21-23.
7. Исмагилов Р.Р., Гайсина Л.Ф., Нехороших М.С. Содержание водорастворимых пентозанов в зерне ржи разной фракции // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2015. № 1 (33). С. 24-26.
8. Кизилова Е.Г. Разнокачественность семян и ее агрономическое значение. Киев: «Урожай», 1974. 216 с.
9. Серебрякова Т.И. Морфогенез растений и эволюция жизненных форм злаков. М.: Наука, 1971. 360 с.
10. Добрынин Г.М. Рост и формирование хлебных и кормовых злаков. Л.: «Колос», 1969. 276 с.
11. ГОСТ 10842-89. Зерно зерновых и бобовых культур и семена масличных культур. Метод определения массы 1000 зерен или 1000 семян / Зерно. Методы анализа. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004. 132 с.
12. ГОСТ 27676-88. Зерно и продукты его переработки. Метод определения числа падения / Зерно. Методы анализа. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004. 132 с.
13. Hashimoto S., Shogren M.D., Pomeranz Y.Cereal pentosans: Their ensimatin and significance. I. Pentosans in wheat and milled wheat products // Cereal Chem. 1987. V. 64. P. 30.
14. Исмагилов Р.Р., Ванюшина Т.Н., Аюпов Д.С. Пентозаны ржи. Уфа: Изд-во БашГАУ, 2006. 113 с.
15. Исмагилов Р.Р., Баграмова Л.М., Галикеев А.Г. Содержание пентозанов в зерне озимой ржи в зависимости от их размера // Кормопроизводство. 2007. № 11. С. 31-32.
Quality of winter rye grain from shoots of different formation order
Ismagilov R.R., corresponding member of Academy of Science of Bashkortostan Republic,
DSc in agriculture,
Nekhoroshikh M.S., post-graduate, Akhijarova L.M., PhD in agriculture, senior researcher
Bashkir Sate agrarian university, Ufa, Russia
The article presents the results of research of kinematic viscosity, falling number, protein content, starch and phosphorus in the grain of winter rye shoots of a different order of formation. The coefficient of variation of the parameters of grain quality within a single plant depending on the manner of formation of shoot was only 2.9136.60%. A reduction in grain mass from 38.2 to 11.2 mg, the falling number from 201 (main shoot) to 130 (VI shoot) was established with increasing of formation order of shoot. The contents of water-soluble pentosans varied from 4.133% (main shoot) to 4.590% (shoot of VI order of formation), the viscosity of an aqueous extract on the shoots by formation order within the plant was changed from of 54.8 to 107.5 cCt (coefficient of variation -26.81%). Protein content in grain had relatively less variations in the shoots of different order of formation within the plants (coefficient of variation - 2.91%). The starch content in the grain of the shoots of a different order of formation was changed from 47.7 up to 49.7 % (coefficient of variation - 1.81 %). Thus, with increasing of order of formation there is a decrease in the grain mass, a decrease in the falling number of grain and starch content, and increase in viscosity of the water extract, in content of grain protein and soluble pentosan. Ash content, phosphorus, potassium and calcium in the grain of the shoots of a different order of formation did not differ significantly (coefficient of variation -5.21, 2.91, 8.47, 3.37, and 8.56 % respectively).
Key words: winter rye, shoot formation, grain quality, falling number, kinematic viscosity, water soluble pentosans, protein
Reference
1. Sysuev VA. Kompleksnye nauchnye issledo-vaniya po ozimoy rzhi - vazhneyshey natsional'noy i strategicheskoy zernovoy kul'ture RF. [Complex researches on winter rye - the most important national and strategic grain culture of the Russian Federation]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2012. no. 6. pp. 8-11.
2. Ismagilov R.R. Otsenka khlebopekarnykh kachestv zerna rzhi. [Assessment of baking qualities of rye grain]. Vestnik Rossiyskoy akademii sel'skokho-zyaystvennykh nauk. 1999. no.4. pp. 55.
3. Andreev N.R., Lukin N.D., Lapidus T.V, Borodina Z.M., Lapteva N.K., Kedrova L.I. Razraotka
kompleksnoy tekhnologii pererabotki rzhi na krakhmal i sakharistye produkty. [Development of complex technology for the processing of rye to starch and sugar products]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2012. no. 6. pp. 79-81.
4. Ismagilov R.R., Ayupov D.S., Vanyushina T.N., Ismagilov R.R. Pentozany v zerne ozimoy rzhi. [Pentosans in the grain of winter rye]. // Ozimaya rozh': selektsiya, semenovodstvo, tekhnologii i pere-rabotka. Kirov, 2003. Pp. 137-139.
5. Ismagilov R.R., Akhiyarova L.M. Kormovye kachestva zerna ozimoy rzhi [Feed quality of winter rye grain]. Akademiya nauk RB, Bashkirskiy gosu-darstvennyy agrarnyy universitet. Ufa, 2012. 115 p.
6. Kedrova L.I., Utkina E.I., Shlyakhtina E.A., Sheshegova T.K., Parfenova E.S., Shamova M.G., Okhapkina N.A. Biologicheskie osnovy proizvodstva zerna ozimoy rzhi na evro-severo-vostoke RF. [Biological bases of grain production of winter rye in the Euro-North-East of Russia]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2012. no. 6. pp. 21-23.
7. Ismagilov R.R., Gaysina L.F., Nekhoro-shikh M.S. Soderzhanie vodorastvorimykh pentozanov v zerne rzhi raznoy fraktsii. [Content of water-soluble pentosans in rye grain of different fractions]. Vestnik Bashkirskogo gosudarstvennogo agrarnogo univer-siteta. 2015. no. 1 (33). pp. 24-26.
8. Kizilova E.G. Raznokachestvennost' semyan i ee agronomicheskoe znachenie. [Heterogeneity of seeds quality and its agronomic importance]. Kiev: «Urozhay», 1974. 216 p.
9. Serebryakova T.I. Morfogenez rasteniy i evolyutsiya zhiznennykh form zlakov. [Morphogenesis of plants and the evolution of life forms of grasses]. Moscow: Nauka, 1971. 360 p.
10. Dobrynin G.M. Rost i formirovanie khlebnykh i kormovykh zlakov. [The growth and formation of grain and forage crops]. Leningrad: «Kolos», 1969. 276 p.
11. GOST 10842-89. Zerno zernovykh i bobovykh kul'tur i semena maslichnykh kul'tur. Metod opredele-niya massy 1000 zeren ili 1000 semyan. Zerno. Metody analiza [State Standard 10842-89. Grain cereals and legumes and oilseeds. The method of determining the mass of 1000 seeds or 1000 seeds. Grain. Methods of analysis] Moscow : IPKIzd-vo standartov, 2004. 132 p.
12. GOST 27676-88. Zerno i produkty ego pere-rabotki. Metod opredeleniya chisla padeniya. Zerno. Metody analiza. [State Standard 27676-68. Grain and products of its processing. The method of determining the number of falls. Grain. Methods of analysis]. Moscow: IPK Izd-vo standartov, 2004. 132 p.
13. Hashimoto S., Shogren M.D., Pomeranz Y. Cereal pentosans: Their ensimatin and significance. I. Pentosans in wheat and milled wheat products. Cereal Chem. 1987. Vol. 64. P. 30.
14. Ismagilov R.R., Vanyushina T.N., Ayupov D.S. Pentozany rzhi. [Pentosans of rye]. Akademiya nauk Respubliki Bashkortostan, Bashkirskiy gosudar-stvennyy agrarnyy universitet. Ufa, 2006. 113 p.
15. Ismagilov R.R., Bagramova L.M., Gali-keev A.G. Soderzhanie pentozanov v zerne ozimoy rzhi v zavisimosti ot ikh razmera. [The content of pentosans in the grain of winter rye depending on their size]. Kormoproizvodstvo. 2007. no. 11. pp. 31-32.
УДК 634.22:631.526.32
Продуктивность нетрадиционных садовых культур в условиях Кировской области
Пленкина Галина Аркадьевна, кандидат с.-х. наук, зав. лабораторией, Фирсова Светлана Витальевна, кандидат с.-х. наук, ст. научный сотрудник, Софронов Александр Петрович, мл. научный сотрудник ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», г. Киров, Россия
E-mail: [email protected]
Представлены результаты многолетнего сортоизучения в условиях Кировской области 31 сорта жимолости синей, 19 образцов облепихи, 13 элитных сеянцев лещины и 6 форм айвы японской по продуктивности и стабильности плодоношения. Исследования показали резкие колебания уровня продуктивности нетрадиционных культур в зависимости от погодных условий года. На плодоношение облепихи, наряду с этим, сильное влияние оказывает повреждение её облепиховой мухой. В результате изучения выделены высокопродуктивные (1,43-2,82 кг/куст) сорта жимолости синей: Славянка, Богдана, Амфора, Виола, Нижегородская ранняя, Морена, Сувенир. Высокий и стабильный уровень продуктивности отмечен у 3 сортов: Сувенир, Виола, Нижегородская ранняя; хорошей и стабильной продуктивностью отличалась форма 988-11. Изучение продуктивности у 19 образцов облепихи показало существенное ее изменение по годам от 0,39 (2007 г.) до 7,00 кг/растение (2008 г.). Группировка сортов и форм по уровню плодоношения позволила выделить высокопродуктивные (17/91, Кудрина, Дюймовочка, Нижегородский Сувенир, 7-70-13-91) и продуктивные образцы (Зарево и 24/91). По стабильности плодоношения выделено 4 сорта облепихи - Кудрина, Зарево, 17/91, 24/91. Многолетнее изучение элитных форм лещины, отобранных по скороплодности, показало возможность получения ежегодных урожаев этой культуры в условиях северной границы ее естественного произрастания. Выделены формы 1-3-27, 3-12-27 с высоким и стабильным уровнем продуктивности и образец 1-2-21 со стабильно хорошим уровнем плодоношения. Изучение влияния степени подмерзания растений айвы японской на ее продуктивность показало наличие средней отрицательной связи между этими признаками (r = -0,66). По продуктивности выделена форма 3-99. Образец 6-99 отличался средним и стабильным уровнем продуктивности.
Ключевые слова: жимолость синяя, облепиха, лещина, айва японская, сорт, продуктивность, стабильность плодоношения
Наряду с традиционными для Кировской области плодово-ягодными культурами всё больший интерес у садоводов вызывают культуры нетрадиционные - источники биологически активных веществ, играющих огромную
роль в поддержке иммунитета человека. Однако широкое их распространение в регионе сдерживается как отсутствием сортимента, так и наличием старых, недостаточно продуктивных сортов. Так, здесь в основном
