CC BY
11
variety did not yield to the standard variety Grom, which is included in the list of valuable wheat of the Russian Federation. The prize is characterized by high field resistance to the main diseases of soft winter wheat and, accordingly, it can be effectively cultivated with low-cost technologies, without the use of protective equipment. Key words: variety, genotype, productivity, resistance, disease.
DOI 10.37670/2073-0853-2020-83-3-43-47
-♦-
УДК 633.112Л"321":631.84(470.56)
Показатели качества зерна яровой твёрдой пшеницы в зависимости от содержания азота в растениях в условиях Оренбургского Приуралья*
И.Н. Бесалиев, д-р с.-х. наук; А.Л. Панфилов, канд. с.-х. наук
ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН
В статье приводятся результаты анализа связи показателей качества зерна яровой твёрдой пшеницы с содержанием азота в различных органах, накопления и распределения данного элемента между органами в фазе колошения и полной спелости, реутилизации азота. Проанализированы данные по содержанию белка и сырой клейковины у сортов в зависимости от приёмов обработки почвы. Исследование проведено в центральной зоне Оренбургского Приуралья на чернозёме южном, среднемощном. Содержание гумуса в почве составляет 4,2 - 4,5 %. Изучены сорта яровой твёрдой пшеницы Оренбургская 10 и Безенчукская 210. Доказано, что содержание белка слабо коррелировало с содержанием азота в стебле, содержание азота в листе не имело достоверной связи с содержанием и качеством клейковины. Для большинства показателей качества зерна их оптимальные и максимальные значения обеспечиваются максимальными значениями содержания азота в листе и колосе в фазе колошения, которые определяются благоприятностью погодных факторов для формирования вегетативной массы. Содержание белка в зерне твёрдой пшеницы в среднем за годы исследования оказалось несколько выше при возделывании сортов пшеницы по фону вспашки. На показатель количество сырой клейковины варианты обработки почвы не повлияли. В зерне пшеницы сорта Оренбургская 10 на обоих фонах содержалось больше белка и сырой клейковины, чем в зерне сорта Безенчукская 210.
Ключевые слова: азот, твёрдая пшеница, белок, клейковина, обработка почвы.
Ценность зерна яровой твёрдой пшеницы определяется соответствием показателей качества основным базовым критериям [1]. Значительное влияние на качество зерна данной культуры оказывают погодно-климатические факторы [2 - 4]. Изменения климата, вызвавшие рост засушливости и наблюдаемые в последние годы, являются дополнительным фактором, определяющим в том числе и качество получаемой продукции.
По нашим оценкам [5], за последнее десятилетие по показателю атмосферной засушливости периода вегетации яровой пшеницы (ПАЗ-1м) для Оренбургского Предуралья и Зауралья характерно усиление интенсивности засушливости как территориально, так и по длительности: во всех зонах области более засушливым стал август, а в южной и центральной зонах высокая степень засушливости начинает проявляться с мая.
В этих условиях поиск путей накопления белка в зерне и их оценка с точки зрения погодных факторов и элементов технологий представляет интерес. Известно, что в накоплении белка в зерне яровой пшеницы значительную роль играет вторичная мобилизация азота из стареющих
органов [6 - 11]. По данным Е.Н. Пасынковой и А.А. Завалина [12], в накоплении белка в зерне яровой пшеницы важно расположение органа относительно колоса, и наибольшее количество накапливалось и позднее реутилизовалось из междоузлий, затем из листьев и элементов колоса, наименьшее - из стеблевых узлов.
По данным А.Н. Павлова [13], соотношение азота, поступающего в зерновку, составляет: из листьев - 50 %, стеблей - 20 - 30 %, колоса -10 - 15 %, корней - 10 - 30 %.
Цель исследования заключалась в изучении зависимости накопления белка и клейковины в зерне яровой твёрдой пшеницы от содержания азота в различных органах растений в период колошения и полной спелости.
Материал и методы исследования. Исследование проведено в центральной зоне Оренбургского Приуралья на чернозёме южном, средне-мощном. Содержание гумуса в почве составляет 4,2 - 4,5 %. Изучены сорта яровой твёрдой пшеницы Оренбургская 10 и Безенчукская 210.
Постановка полевых опытов, наблюдения проведены согласно методике Б.А. Доспехова [14].
* Работа выполнена в рамках госзадания № 0761-2019-0004.
Для определения содержания азота в органах растений отбирали по 25 растений в фазах колошения и полной спелости. Содержание азота определялось по ГОСТу 13496.4 - 93 [15], количество и качество клейковины в зерне - по ГОСТу Р54478 - 2011 [16].
Математическая обработка данных выполнена методом 2-факторного дисперсионного анализа, а также методом парного нелинейного корреляционно-регрессионного анализа с помощью программы Statistica 10.
Вегетация яровой твёрдой пшеницы в годы опытов проходила в контрастных погодных условиях. В 2016 и 2018 гг. период до колошения был достаточно благоприятным в мае (ГТК = 0,97 и 0,60 ед. соответственно) и очень засушливым в июне (ГТК = 0,21 и 0,19 ед.). В 2017 г. период вегетативного развития был благоприятным с ГТК 0,59 в мае и 0,66 в июне. Вторая половина вегетации была очень засушливой в 2017 г. (ГТК = 0,06), с практическим отсутствием осадков, засушливой в 2018 г. (ГТК 0,22 ед.) и с осадками, составившими 43,6 % от нормы, и достаточно благоприятной в 2016 г. (ГТК = 0,45 ед.). Но в этом году в течение двух декад в июне не было осадков, а в третьей декаде их выпало в количестве 2-х месячных норм в конце месяца, что не совсем благоприятно для количества и качества урожая.
Результаты исследования. По результатам математического анализа связи показателей
Примечание: 0 - коэффициенты статистически незначимы.
качества зерна яровой твёрдой пшеницы с содержанием азота в различных органах в фазе колошения установлено наличие достоверной связи с содержанием данного элемента в колосе для всех изученных показателей (табл. 1, рис. 1).
Содержание белка слабо коррелировало с содержанием азота в стебле. Содержание азота в листе не имело достоверной связи с содержанием и качеством клейковины.
Рост стекловидности зерна твёрдой пшеницы до 78 - 90 % обусловливается ростом содержания азота в зерне до 2,22 % в колосе и до 2,34 % в листе. При значениях азота в стебле 1,94 % и в колосе 2,22 % обеспечивается содержание сырой клейковины не менее 33 %. Содержание белка в пределах 13,7 - 13,9 % соответствует максимальному в годы исследования содержанию азота в листе (2,76 %) и колосе (2,22 %). Таким образом, для большинства показателей качества зерна их оптимальные и максимальные значения обеспечиваются максимальными значениями содержания азота в фазе колошения, которые определяются благоприятностью погодных факторов для формирования вегетативной массы.
Содержание азота в листьях твёрдой пшеницы в фазе колошения в зависимости от условий лет изменялось несущественно, тогда как содержание в стебле и колосе в значительной степени зависело от погодных факторов (табл. 2). Соотношение между органами по накоплению данного элемента имело различия.
1. Корреляционные отношения зависимости качества зерна яровой твёрдой пшеницы от содержания азота в различных органах в фазе колошения
Содержание азота в органах, % Коэффициент корреляций содержания азота с показателями качества
общая стекловидность содержание сырой клейковины содержание белка показатель ИДК-1
Колос 0,844 0,876 0,924 0,822
Стебель 0,911 0,791 0 0,786
Лист 0,861 0 0,787 0
Год Содержание азота, %
колошение лист стебель колос
листья стебель колос полова зерно
Вспашка
2016 2,46 0,98 1,46 0,91 0,78 0,99 2,25
2017 2,33 1,43 2,04 0,95 0,61 1,02 2,35
2018 2,28 1,32 2,08 1,00 0,53 1,08 2,56
Среднее 2,36 1,24 1,86 0,95 0,64 1,03 2,39
Безотвальное рыхление
2016 2,49 1,08 1,47 0,86 0,72 0,94 2,58
2017 2,37 1,36 1,99 0,98 0,62 0,98 2,27
2018 2,42 1,23 1,78 0,96 0,56 1,25 2,46
Среднее 2,43 1,22 1,75 0,93 0,63 1,06 2,44
2. Содержание азота в вегетативных органах и зерне яровой твёрдой пшеницы в зависимости от условий лет и способов обработки почвы
Рис. 1 - Зависимость показателей качества зерна яровой твёрдой пшеницы от содержания азота в различных органах растения
В 2016 г. соотношение по накоплению азота в фазу колошения составляло по фону вспашки: листья - 50,2 %, стебель - 20,0 %, колос - 29,8 %; по фону безотвального рыхления зяби - соответственно 49,4; 21,45; 29,25 %.
В более влажном 2017 г. соотношение по распределению азота по органам было иным: больше его содержалось в колосе (34,8 - 35,2 %), а также в стебле (23,8 - 24,7 %) и снизилось в листьях (40,2 - 41,4 %). В условиях 2018 г. распределение азота между органами было практически идентичным показателям 2017 г.
Остаточное количество азота в вегетативных органах (лист, стебель) в некоторой степени определялось благоприятностью лет. В более увлажнённые годы сохранность данного элемента в листе была выше.
Сравнение содержания азота в период его максимального накопления и остаточного количества в органах показывает, что основным резервом для накопления его в зерне является лист.
Расчёт реутилизации данного элемента из различных органов показал, что степень реутилизации из вегетативных органов по сорту Безенчукская 210 в 2016 г. составляла по фону вспашки 59,2 %, в 2017 г. - 69,2 %, в 2018 г. -67,3 %. Высокие значения реутилизации связаны с засушливостью второй половины вегетации.
Сортовые различия по накоплению и распределению азота по органам растений были незначительны, что объясняется их принадлежностью к одной среднеспелой группе.
Содержание белка в зерне твёрдой пшеницы в среднем за годы опытов оказалось несколько
3. Содержание азота в вегетативных органах и зерне различных сортов яровой твёрдой пшеницы
в зависимости от способов обработки почвы
Сорт Содержание азота, %
колошение лист стебель колос
листья стебель колос полова зерно
Вспашка
Оренбургская 10 2,39 1,22 1,75 0,82 0,66 1,13 2,34
Безенчукская 210 2,32 1,27 1,97 1,09 0,62 0,93 2,43
Среднее 2,36 1,24 1,86 0,96 0,64 1,03 2,38
Безотвальное рыхление
Оренбургская 10 2,57 1,15 1,86 0,96 0,72 1,12 2,42
Безенчукская 210 2,28 1,29 1,63 0,90 0,55 0,99 2,46
Среднее 2,42 1,22 1,75 0,93 0,64 1,06 2,44
4. Содержание белка и клейковины в зерне сортов яровой твёрдой пшеницы в зависимости от
приёмов основной обработки почвы
Сорт Содержание,%
вспашка безотвальное рыхление
белок сырая клейковина белок сырая клейковина
Оренбургская 10 13,29 29 12,84 29
Безенчукская 210 12,93 27 12,18 26
Среднее 13,11 28 12,51 28
выше при возделывании сортов по фону вспашки. На показатель количества сырой клейковины варианты обработки почвы не повлияли.
Наибольшие показатели по содержанию белка (14,8 %) и сырой клейковины (34 %) получены у сорта Оренбургская 10 в 2018 г., а наименьшие значения по содержанию белка (12,0 %) - у сорта Оренбургская 10 в 2016 г., а клейковины (22,0 %) - у сорта Безенчукская 210 в 2017 г.
В зерне пшеницы сорта Оренбургская 10 на обоих фонах содержалось больше белка и сырой клейковины.
Вывод. Формирование качества зерна яровой твёрдой пшеницы определяется помимо погодных факторов периода вегетации также накоплением и соотношением азота в вегетативных органах.
Изученные показатели качества зерна достоверно связаны с количеством азота в колосе. Засушливость второй половины вегетации обусловливает высокую степень реутилизации данного элемента из вегетативных органов.
Литература
1. ГОСТ 9353 - 2016. Пшеница. Технические условия. М.: Стан-дартинформ, 2016.
2. Шиятый Е.И., Пуалаккайнан Л.А. Качество зерна яровых культур и адаптация агротехнологий к почвенно-климатическим условиям // Сельскохозяйственная биология. 2008. № 1. С. 3 - 15.
3. Головоченко А.П., Киселева М.Ю. Белковый комплекс хлебопекарной пшеницы Среднего Поволжья. Самара, 2005. 212 с.
4. Zhao H., Dai T., Jiung D., Cao W. Effects of high temperature on key entymes involved in starch and protein formation in grains of two wheat cult wars // J. Agron. Crop Sci. 2007. V. 194. Iss. 1. P. 47 - 54.
5. Бесалиев И.Н., Сандакова Г.Н. Урожайность яровой твёрдой пшеницы в зависимости от параметров показателя атмосферной засушливости периода вегетации в Оренбургском Предура-лье и Зауралье // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 4 (72). С. 62 - 66.
6. Barbottin A., Lecomte С., Bouchard C., Jeuffroy M.H. Nitrogen remobilization during grain filling in wheat: Genotypic and environmental effect // Crop Sci. 2005. V. 45. P. 1141 - 1150.
7. Fontaine J.-X., Ravel C., Pageau K. et al. A quantitative genetic study for elucidating the contribution of glutamine synthetase, glutamate dehydrogenase and other nitrogen-related physiological traits to the agronomic performance of com mon wheat // Theor. Appl. Genet. 2009. V. 119. P. 645 - 662.
8. Продукционный процесс в посевах пшеницы / В.А. Кумаков, Б.В. Березин, О.А. Евдокимова [и др.]. Саратов, 1994. 203 с.
9. Yang L., Mickelson S., See D. e.a. Genetic analysis of the function of majorleaf proteases in barley (Hordeumvulgare L.) nitrogen remobilization. J. Exp. Bot., 2004. № 55. P. 2607 - 2616.
10. &>que M., Ga11ais A. Genetic variation for nitrogen remobiliza-tion and postsilking nitrogen uptake in maize recombinant inbred lines: heritabilities and correlations among traits. Crop Sci. 2007. № 47. P. 1787 - 1796.
11. Kichey Т., Hire1 В., Heumez E. e.a. In winter wheat (Triticumaes-tivum L.), post-anthesis nitrogen uptake and remobilisation to the grain correlates with agronomic traitsand nitrogen physiological markers. Field Crops Res. 2007. № 102. P. 22 - 32.
12. Пасынкова Е.Н., Завалин А.А. Роль колоса, листьев, стеблевых узлов и междоузлий в накоплении белка в зерне яровой пшеницы // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 9. С. 27 - 29.
13. Павлов А.Н. Физиологические причины, определяющие уровень накопления белка в зерне различных генотипов // Физиология растений. 1982. Т. 29. Вып. 4. С. 767 - 779.
14. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Изд. 5-е, доп. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
15. ГОСТ 13496.4 - 93. Корма, комбикорма, комбикормовое сырьё. Методы определения содержания азота и сырого протеина. М.: Стандартинформ, 2011.
16. ГОСТ Р54478 - 2011. Зерно. Методы определения количества и качества клейковины в пшенице. М.: Стандартинформ, 2012. 20 с.
Бесалиев Ишен Насанович, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник Панфилов Александр Леонидович, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук»
Россия, 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1 E-mail: [email protected]; [email protected]
Grain quality indices of spring durum wheat, depending on the plants nitrogen content in the conditions of Orenburg Priuralye
Besaliev Ishen Nasanovich, Doctor of Agricultum, Leading Researcher Panfilov Alexander Leonidovich, Candidate of Agricultum, Leading Researcher
Federal Reseach Center for of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Akademy of Sciences 27/1 Gagarin Ave, Orenburg, 460051, Russia E-mail: [email protected]; [email protected]
The article presents the results of an analysis of the relationship between the quality indicators of spring durum wheat and the nitrogen content in various organs, the accumulation and distribution of this element between organs in the phase of heading and full ripeness, and nitrogen recycling. The data on the protein and crude gluten content in varieties are analyzed, depending on the methods of tillage. The study was conducted in the central zone of the Orenburg Urals on chernozem southern, medium-power. The humus content in the soil is 4.2 - 4.5 %. The varieties of spring durum wheat Orenburg 10 and Bezenchukskaya 210 were studied. It was proved that the protein content was weakly correlated with the nitrogen content in the stem, the nitrogen content in the leaf did not have a reliable relationship with the content and quality of gluten. For most grain quality indicators, their optimal and maximum values are ensured by the maximum values of the nitrogen content in the leaf and ear in the earing phase, which are determined by the favorable weather factors for the formation of the vegetative mass. The protein content in durum grain on average over the years of the study turned out to be slightly higher when cultivating wheat varieties by the background of plowing. Soil quantities were not affected by the amount of crude gluten. On both backgrounds, the grain of Orenburg 10 variety contained more protein and crude gluten on both backgrounds than the grain of Bezenchukskaya 210.
Key words: nitrogen, durum wheat, protein, gluten, soil cultivation.
DOI 10.37670/2073-0853-2020-83-3-47-51
-♦-
УДК 633.112.1«321»:631.445.4(470.56) Уровень биологической активности почвы и содержание нитратного азота под посевами яровой твёрдой пшеницы в последействии чёрного кулисного пара на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья*
В.Ю. Скороходов, канд. с.-х. наук
ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН
Цель исследования - изучение влияния содержания нитратного азота и гидротермического коэффициента вегетационного периода на уровень биологической активности под посевом яровой твёрдой пшеницы в последействии чёрного пара, а также влияния биоактивности почвы и ГТК на формирование урожайности твёрдой пшеницы. В статье приведены данные, полученные в многолетнем стационарном опыте, по урожайности яровой твёрдой пшеницы, биологической активности под её посевами и содержанию нитратного азота на двух по интенсивности фонах питания. Рассмотрен вопрос взаимодействия содержания нитратного азота в почве, применения минеральных удобрений с микробиологической активностью почвы. Установлено, что яровая твёрдая пшеница проявляет положительную реакцию на минеральные удобрения, и в среднем за 18 лет исследований прибавка урожайности от их применения составила 0,12 т с 1 га. При увеличении нитратного азота под посевами яровой твёрдой пшеницы повышается уровень биологической активности почвы. Результаты исследования позволили установить связи ГТК с биологической активностью почвы. Доказано, что при увеличении гидротермического коэффициента активизируется микробиологическая активность почвы.
Ключевые слова: биологическая активность почвы, удобрение, ГТК, нитратный азот, урожайность, яровая твёрдая пшеница, плодородие.
* Исследование выполнено в соответствии с планом НИР на 2018 - 2020 гг. ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН по теме № 07612019-0003.
