CC BY
74
Таблица 4 - Качество зерна сортов яровой пшеницы на Дубровском ГСУ
Сорта Масса 1000 зерен, г Среднее Натура зерна, г/л Среднее
2012 г. 2013 г. 2014 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г.
Дарья (st) 31,4 23,8 38,8 31,3 780 678 740 733
Ирень 35,8 29,3 39,0 34,7 784 685 750 740
Мис 34,3 26,0 40,4 33,6 772 638 760 723
Любава 37,3 26,0 41,3 34,9 785 680 760 742
Сударыня 35,1 24,2 42,1 33,8 765 680 762 736
Злата 44,1 31,1 39,0 38,1 634 710 745 696
Оценивая показатели качества зерна, следует отметить, что наибольшую массу 1000 зерен (38,8-42,1 г) практически все сорта яровой пшеницы сформировали в 2012 г., натура зерна была на уровне базисных кондиций и составила 740-762 г/л. В среднем за годы испытаний на Дубровском ГСУ, сорта яровой пшеницы имели массу 1000 на уровне 31,3-38,1 г, натура зерна варьировала от 696 до 742 г/л (таблица 4).
Следует отметить, что реакция сортов яровой пшеницы на погодные условия 2012-2014 гг. вегетационных периодов при испытании на Дубровском ГСУ была аналогичной периоду испытаний в 2010-2012 гг. на Вы-гоничском ГСУ, несмотря на различающиеся почвенные условия.
Выводы:
1. В разные по климатическим условиям годы испытаний как на серой лесной среднесуглинистой, так и на дерново-подзолистой среднесуглинистой почвах, сорта яровой мягкой пшеницы Дарья, Ирень, Мисс, Любава, Сударыня, Злата сочетали в себе высокие показатели пластичности (Ь =0,73-1,54) и стабильности урожайности =0,01-0,08). Данные сорта рекомендуются к возделыванию в производственных условиях в юго-западной части Центрального региона России.
2. Самую высокую урожайность зерна (в среднем 2,58-2,90 т/га) за годы испытаний в разных почвенно-климатических условиях обеспечили сорта Злата и Сударыня, они показали высокую стрессовую устойчи-
вость к засухе, обеспечив урожайность зерна 1,5-2,4 т/га с массой 1000 зерен 31,5-33,8 г.
Список использованных источников:
1 Ацци Дж. Сельскохозяйственная экология, М. - 1959. -
53 с.
2 Кадыров М.А. Оптимизация системы семеноводства в современных условиях // Вестник семеноводства в СНГ. -2000. - №3. - С. 32-36.
3 Мельникова О.В., Клименков Ф.И. Оценка адаптивности, пластичности и стабильности сортов ярового ячменя, возделываемых в условиях Брянской области // Зерновое хозяйство. - 2007. - №3. - С. 13-15.
4 Пакудин В.З. Оценка экологической пластичности сортов // Генетический анализ количественных и качественных признаков с помощью математико-статистических методов. -М.: ВНИИТЭИСХ, 1973. - С.40-44.
5 Ториков В.Е., Мельникова О.В., Прудников А.П. Адаптивный и продуктивный потенциал сортов мягкой яровой пшеницы // Зерновое хозяйство. - 2001. - №4(7). - С. 20-21.
6 Щербаков В.К. Эволюционно-генетическая теория биологических систем: гомеостаз, значение для развития теории селекции // Вестник сельскохозяйственные науки. - 1981. -
№ 3. - С. 56-67.
Информация об авторах
Мельникова Ольга Владимировна, заведующий кафедрой общего земледелия, производства, хранения и переработки продукции растениеводства, доктор сельскохозяйственных наук, профессор ФГБОУ ВО «Брянская ГСХА», тел. (848) 341 -24- 330.
Мажуго Тамара Михайловна, соискатель ФГБОУ ВО «Брянская ГСХА», тел. (848) 341-24-330.
GRAIN YIELD AND QUALITY OF SPRING SOFT WHEAT DEPENDING ON CULTIVATION CONDITIONS O.V. Melnikova, Т.М. Mazhugo
Abstract. The results of studies on evaluating spring soft wheat varieties grown in different soil and climatic conditions, the parameters of ecological plasticity are presented. The varieties stable for yield and grain quality above all and suitable for cultivation in the south-western part of the Central region of Russia are sorted out.
Keywords: spring soft wheat, yield, grain quality, variety, plasticity, stability.
УРОЖАЙНОСТЬ И СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЗЕРНЕ СОРТОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ
Т.М. Мажуго, О.В. Мельникова
Аннотация. В статье представлены результаты по изучению влияния различных уровней средств химизации на содержание тяжёлых металлов в зерне яровой мягкой пшеницы. Выявлено, что применение в технологиях возделывания яровой пшеницы различных норм минеральных удобрений и пестицидов не приводило к загрязнению зерна тяжелыми металлами выше предельно допустимого уровня.
Ключевые слова: яровая мягкая пшеница, урожайность, качество зерна, тяжелые металлы, микроэлементы.
Зерно в Российской Федерации считается национальным достоянием государства, первостепенным фактором устойчивости экономики, гарантией продовольственной
безопасности страны. В связи с этим необходимо выращивать такое зерно, мука из которого имела бы высокие хлебопекарные качества и соответствующую ГОСТам экологическую чистоту, в первую очередь, по содержанию тяжелых металлов. Разбалансированность химических элементов в пищевых продуктах и рационах служит первопричиной и началом появления и развития многих заболеваний человека и животных. Основное количество тяжёлых металлов поступает в организм человека с растительной пищей.
В сельскохозяйственном производстве источниками поступления в растительное сырье тяжёлых металлов являются пестициды, минеральные удобрения, химические мелиоранты. Уровни накопления химических элементов растениями определяются многими факторами: их физи-
ко-химическими особенностями и ролью в процессе жизнедеятельности и развития растительного организма, условиями питания, фазами развития, физиологическими особенностями растений [1. - С. 9-39]. В этой связи особую актуальность приобретает определение содержания тяжёлых металлов в зерне яровой пшеницы, при возделывании ее на разных фонах минерального питания.
Как отмечают И.И. Игонов и И.Ф. Каргин [2. - С. 31 -33], процесс проникновения тяжёлых металлов из почвы в растение сводится к преодолению внутренних барьеров растительного организма, его физиологических и биохимических механизмов самозащиты. В результате в корнях концентрация тяжёлых металлов максимальна, несколько меньше - в стеблях и лучше всего ограждены от токсических концентраций элементов репродуктивные органы. А.Н. Гундарева [6, С. 3-24] считает, что поглощение химических элементов почвой, не всегда сопровождается их накоплением в растении, поскольку это зависит от биологических особенностей растений и геохимических особенностей среды их обитания. По мнению С. С. Позняка [7], одни виды растений способны накапливать высокие концентрации тяжёлых металлов и проявлять устойчивость к ним, тогда как другие растения стремятся снизить поступление тяжёлых металлов путём максимального использования своих барьерных функций.
По мнению И.О.Плехановой и др. [4. - С. 144 - 159], растения имеют неодинаковую устойчивость к накоплению тяжелых металлов. Работы многих исследователей показали, что между химическим составом растений и элементным составом среды существует определённая связь, однако прямая зависимость содержания тяжёлых металлов в растениях от содержания в почве часто нарушается из-за избирательной способности растений к накоплению элементов в необходимом количестве [5. - С. 3797]. Например, цинк и медь усваиваются растениями в больших количествах, чем другие элементы: цинка, в среднем, поступает больше, чем свинца в 150 раз, кадмия-в 1500 раз, ртути в 5000 раз. Разница между концентрациями меди и данных токсикантов на порядок ниже. Вероятно, существует генетический и экологический факторы формирования элементного состава растений. Их приоритетность меняется в зависимости от условий окружающей среды, при техногенном загрязнении экологический фактор становится ведущим.
Цинк и медь признаны эссенциальными, то есть жизненно необходимыми, но с другой стороны выступают как токсиканты, отнесены к I и II классам опасности. Свинец относится к загрязнителям, способным токсично действовать на организм человека [3. - С. 76 - 114]. Несмотря на различную способность растений к накоплению тяжёлых металлов, биоаккумуляция известных элементов имеет определённую тенденцию, согласно которой Zn, Си, Pb
- относятся к элементам средней степени поглощения, а №
- элемент слабого поглощения.
Содержание тяжелых металлов в муке пшеницы определяется сортовыми особенностями. По физиологическим нормам, недостаточным в растительной продукции считается содержание меди менее 2 мг/кг и цинка менее 10 мг/кг [8. - С. 10-12].
В задачу наших исследований входило изучить влияние применяемых средств химизации в технологиях возделывания сортов яровой мягкой пшеницы на накопление тяжелых металлов в зерне. Исследования проводили на опытном поле Брянской государственной сельскохозяйственной академии в полевом севообороте. Почва опытного участка серая лесная среднесуглинистая, хорошо окультуренная. Содержание гумуса (по Тюрину) составляло от 3,56 до 3,64 %, pHkcl 5,7-5,9; К20 - 132-158; P205-220-319 мг/кг почвы. Агротехника в опытах с яровой пшеницей соответствовала общепринятой для зоны. Предшествен-
ником являлся картофель, убираемый во второй декаде сентября, под картофель вносили подстилочный навоз КРС 40 т/га. Посев яровой пшеницы проводили нормой высева 5,5 млн. шт. всхожих семян на 1 га в период 3-7 мая. Минеральные удобрения (азофоску) в нормах N12^120^20, N9oP9oK9o, N60?®^, NoPoKo вносили весной поделяночно, локально сеялкой С3-3,6 в соответствии со схемой опыта. Опрыскивание посевов от сорной растительности гербицидом эстерон (1,0 л/га) проводили в соответствии со схемой опыта. Уборку урожая осуществляли поделяночно. Размеры делянок в опыте 10 х 22,0 м, повторность 3-х кратная, размещение систематическое, учетная площадь делянок - 175 м2. Определение тяжёлых металлов в зерне проводили в центральной аналитической лаборатории Брянской ГСХА методом атомно-адсорбционного анализа на спектрофотометре ААС Квант 2. Анализ зерна по содержанию в нем тяжелых металлов
В годы исследований (с 2007 г. по 2012 г.) наибольшую урожайность зерна обеспечил сорт Дарья 4,63 т/га. В среднем по сортам она колебалась в пределах 3,28 - 4,63 т/га. Содержание клейковины в зерне яровой пшеницы за годы исследований варьировало от 23,9% до 27,4%.
Результаты исследований выявили сортовые особенности по накоплению тяжелых металлов в зерне яровой пшеницы. Так при возделывании сортов на фоне минерального питания ^2оР12оК12о содержание меди в зерне пшеницы варьировало от 1,588 до 2,356 мг/кг. Наименьшее ее количество (менее 2 мг/кг) отмечено в зерне сортов Дарья, Бонпэн, Мис, Воронежская 16 и Эстер. Более высокое содержание меди имело зерно сортов Тризо, Иволга, Сурента и Ирень. Максимальное значение - 2,356 мг/кг отмечено в зерне сорта Ирень.
Содержание цинка находилось на уровне, не превышающем ПДК, что можно объяснить способностью растений за счёт механизмов поглощения и нейтрализации тяжёлых металлов обеспечивать относительно низкое их накопление в товарной части продукции [9. - С.13-15]. Содержание цинка было достаточным по физиологическим нормам (от 21,731 мг/кг до 23,163 мг/кг). Максимальное содержание цинка (23,163 мг/кг) отмечено в образцах зерна сорта Иволга (таблица 1).
Содержание никеля в исследуемых образцах также не превышало ПДК, варьировало в пределах 0,175 - 0,381 мг/кг. Максимальное содержание никеля в зерне отмечалось у сортов Бонпэн и Воронежская 16. Содержание свинца в образцах зерна сортов яровой пшеницы не превышало ПДК, и варьировало в пределах от 0,193 мг/кг до 0,288 мг/кг.
Таким образом, уровень содержания тяжёлых металлов в зерне изучаемых сортов яровой пшеницы соответствовало требованиям СанПиН-2001.
Изучение влияния различного уровня средств химизации в опыте с яровой пшеницей сорта Ирень показало, что применение различных норм минеральных удобрений приводило к изменению макро- и микроэлементарного состава зерна, отмечалось увеличение содержания в нем тяжелых металлов. Химический анализ зерна был выполнен во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья имени Н.М.Федоровского масс-спектральным и атомно-эмиссионными методами (приборы Elan-6100, 0ptima-4300 БУ).
Наибольшее содержание калия - 2600 мг/кг, кальция -220, фосфора - 2500 и железа - 43 мг/кг в зерне отмечалось на варианте 2 с внесением ^сР^зК^+пестициды. По содержанию серы, магния и кремния превосходило зерно, выращенное на вариантах 3 и 4. Содержание нетоксичных микроэлементов (титан, селен, бор, кобальт, сурьма, барий, марганец) было выше в зерне пшеницы, выращенной по биологической технологии - контрольный вариант 4 (таблица 2).
Таблица 1 - Урожайность зерна (т/га) и содержание тяжёлых металлов в зерне (мг/кг) сортов яровой мягкой пшеницы (средние данные за 6 лет) на фоне ^^Р^К^____
Сорта Средняя урожайность, т/га N1 Си РЬ гп
Дарья 4,63 о,249 1,588 о,193 21,832
Бонпэн з,бо о,381 1,935 о,274 21,975
Мис 3,74 о,374 1,929 о,245 21,756
Тризо 4,53 о, 175 2,оо3 о,288 21,95о
Иволга 3,84 о,364 2,о 16 о,324 23,163
Сурента 6 3,95 о,282 2,2оо о,25о 22,193
Ирень 4,49 о,362 2,356 о,258 22,6о6
Воронежская 16 4,37 о,381 1,971 о,2о2 21,731
Эстер 3,28 о,367 1,781 о,264 22,615
СанПин-2001 ПДК, мг/кг - о,5 1о,о о,3 5о,о
Таблица 2 - Влияние средств химизации на содержание макро- и микроэлементов в зерне яровой пшеницы сорта Ирень, мг/кг (в среднем за 3 года)_____
Химический элемент Вариант 1 МпоРшК^о + пестициды Вариант 2 М9оР9оК9о + пестициды Вариант 3 ^оР6оК6о + пестициды Вариант 4 - контроль МоРоКо Среднее
Макроэлементы
Калий К 2ооо 26оо 24оо 24оо 235о
Кальций Са 13о 22о 18о 18о 178
Фосфор Р 24оо 25оо 25оо 24оо 245о
Сера 8 9оо 76о 95о 93о 885
Магний Ыд 48о 68о 76о 71о 658
Кремний 18 8о 42 19о 83,о
Железо Бе 21,о 43 33 1о,о 49,3
Микроэлементы (в том числе токсичные*)
Натрий № 5,1 11,о 5,9 11,о 8,о
Алюминий А1 5,6 53 9,2 18,о 21,5
Бром Вг 12,о <2 <3 <2 4,75
Титан П <о,3 1,9 <о,3 8,8 2,825
Селен 8е <о,1 <о,2 <о,1 <о,2 <о,15
Бор В <2 2,5 <2 2,5 2,25
Кобальт Со <о,о3 о,о3 <о,о3 о,о8о о,о43
Молибден Ыо о,24 о,49 о,16 о,23 о,28
Никель N1 о,44 о, 19 о,3о о,31 о,31
Сурьма 8Ь <о,о1 <о,о2 <о,о1 <о,о2 <о,о15
Хром Сг <2 <1 <2 <1 <1,5
Барий Ва 2,8 4,1 3,1 4,5 3,625
Ванадий V <1 <2 <1 <2 <1,5
Марганец Ып 2о 24 23 24 22,75
Кадмий* са о,о43 о,о23 о,о34 о,о2о о,о3
Ртуть* <о,оо7 <C,CC6 <о,оо7 <о,оо6 <о,оо7
Мышьяк* А8 <о,3 <о,3 <о,3 <о,2 <о,27
Свинец* РЬ <о,о7 <о,о5 <о,о7 о,о3 о,о55
Медь* Си 3,9 3,о 3,6 3,6 3,525
Цинк* гп 21,о 24,о 17,о 15,о 19,25
В целом применение минеральных удобрений и пестицидов в технологиях не приводило к загрязнению зерна тяжелыми металлами выше допустимого уровня, хотя прослеживалась четкая тенденция к увеличению их концентраций по мере возрастания вносимых норм минеральных удобрений.
Преимущество биологической технологии (вариант 4) состояло в том, что в зерне яровой пшеницы накапливалось минимальное количество токсичных металлов. При этой технологии содержание в зерне кадмия было ниже в 2,15 раза, ртути - в 1,16; мышьяка - 2,0; свинца -2,33; меди - 1,08; цинка - в 1,4 раза, по сравнению с интенсивной технологией М12оР12оК.12о+-пестициды.
Выводы:
1. Уровень содержания тяжёлых металлов в зерне изучаемых сортов яровой мягкой пшеницы соответствовал требованиям СанПиН-2001, данные сорта пригодны для возделывания в производственных условиях
с целью получения экологически безопасной продукции.
2. Применение в технологиях возделывания яровой пшеницы различных норм минеральных удобрений и пестицидов не приводило к загрязнению зерна тяжелыми металлами выше ПДК, хотя прослеживалась четкая тенденция к увеличению их концентраций в зерне на варианте М^Р^К^+пестициды.
Список использованных источников
1 Зырин Н. Г. Общие закономерности в миграции и распределении подвижных форм микроэлементов в почве // Микроэлементы в почвах Советского Союза. Вып.1. / Под ред. В. А. Ковды, Н. Г. Зырина. - М.: Изд - во МГУ, 1973. -С.9- 39.
2 Игонов И. И., Каргин И.Ф. Динамика содержания тяжёлых металлов в процессе длительного использования пашни //Агрохимический вестник. - 2о12. - № 4. - С. 31 - 33.
3 Кучеренко В. Д., Черняхов В.Б. Микроэлементы в степной и солонцово - солончаковой растительности Оренбургской области // Почвы Южного Урала и Поволжья. - 1972. -Вып.4. - 145 с.
4 Плеханова И. О., Обухов А.И. Цинк и кадмий в почвах и растениях городской среды // Цинк и кадмий в окружающей среде. - М.: Наука, 1992. - С.144 - 159.
5 Ильин В. Б. Тяжёлые металлы в системе почва - растение. - Новосибирск: Наука, 1991.- 151 с.
6 Гундарева А. Н. Биогенная миграция меди, цинка и марганца в наземных экосистемах Астраханской области: автореф. дис.... канд. биол. наук. - Астрахань: АГТУ, 2006. -24 с.
7 Позняк С. С. Содержание некоторых тяжёлых металлов в растительности полевых и луговых агрофитоценозов в условиях техногенного загрязнения почвенного покрова // Вестник Томского государственного университета. Биология.
- 2011. - №1(13). - С. 123 - 137.
8 Кузнецова Е.А., Алехина Ю.И., Щербакова А.А. Содержание тяжёлых металлов в зерне озимой пшеницы разных сортов // Зерновое хозяйство. - 2008. - №3. - С. 10-12.
9 Гамзикова О. И., Барсукова В.С. Изменение устойчивости пшеницы к тяжёлым металлам // Доклады РАСХН. -1996. - №2. - С. 13 - 15.
Информация об авторах
Мажуго Тамара Михайловна, соискатель ФГБОУ ВО «Брянская ГСХА», тел. (848) - 341 - 24 - 330.
Мельникова Ольга Владимировна, заведующий кафедрой общего земледелия, производства, хранения и переработки продукции растениеводства, доктор сельскохозяйственных наук, профессор ФГБОУ ВО «Брянская ГСХА», тел. (848) -341 - 24 - 330.
GRAIN YIELD AND CONTENTS OF HEAVY METALS IN GRAIN OF SPRING SOFT WHEAT
IN THE REGION BRYANSK Т.М. Mazhugo, O.V.Melnikova
Abstract. The article presents the results of studying the effects of different levels of chemicals on the heavy metal content in grain of spring soft wheat. It is found out that the usage of various norms of mineral fertilizers and pesticides in the cultivation of spring wheat did not lead to grain contamination with heavy metals above the permissible level. Keywords: spring soft wheat, yield, grain quality, heavy metals, microelements.
РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ И МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФИЦИТОВ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
В.И. Сухарев, Т.А. Елизарова
Аннотация. Разработана методика расчета проектных оросительных норм многолетних трав, направленная на минимизацию грунтового оттока воды из почвы.
Ключевые слова: дефицит водопотребления, оросительная норма, воднобалансовые соотношения, мелиоративный режим.
Дефицит водопотребления - это недостаток водо-потребления культур по сравнению с оптимальным во-допотреблением. Под биологически оптимальным понимают водопотребление культуры, соответствующее наибольшей урожайности. То есть: ¿е = Еopt - Еф , (1)
где: ¿Е - дефицит водопотребления;
ЕорЬ Еф - соответственно оптимальное и фактическое водопотребление.
В качестве биологически оптимального водопо-требления обычно принимают водопотребление, равное испаряемости:
Еopt = Е0 , (2)
где: Е0 - испаряемость, то есть максимально возможное при данных теплоэнергетических и метеорологических условиях испарение с подстилающей поверхности, влагозапасы которой не ограничены.
Восполнить дефицит водопотребления можно путем орошения, при этом напрашивается вывод, что для повышения водопотребления до оптимального уровня следует подавать на поле оросительную норму, равную дефициту водопотребления, то есть доводить водопотребление культур до испаряемости. Это было бы справедливо, если бы вся оросительная вода расходовалась на повышение водопотребления растений. В реальных условиях в почве возникает грунтовый отток воды, возрастающий с повышением уровня увлажнения.
Разрабатываемый методологический подход к обоснованию дефицитов водопотребления и оросительных норм состоит в количественной оценке возможного грунтового оттока влаги при том или ином уровне увлажнения и расчете оросительных норм, исходя из минимизации этого оттока. Тем самым устра-
няются предпосылки для возникновения интенсивного промывного водного режима черноземных почв при орошении и деградации черноземов. Такой подход направлен на соблюдение природоохранных требований при орошении черноземных почв.
Нами предложена новая форма записи уравнения водного баланса в безразмерном виде, полученная путем деления его членов на величину испаряемости Е0 [1]:
(Ос+Ор)/Е0 - Е/Е0 - ДW/Е0 ±g/Е0 = 0,
(3)
или: КУ - КЕ - ^
± К = 0, (4)
где Ос - количество атмосферных осадков за период вегетации культуры; Ор - оросительная норма,
Е - суммарное водопотребление культуры за период вегетации, ДW - количество влаги, используемое
растениями из почвы и равное ДW = Wн - Wк , Wн,Wк - влагозапасы в почве в начале и в конце периода
соответственно, ± g - водообмен в почве, положительный в случае подпитывания из нижележащих горизонтов и отрицательный в случае грунтового оттока влаги из почвенного слоя.
Величина КУ=(Ос+Ор)/Е0 - это известный коэффициент увлажнения, вычисленный для периода вегетации, который для орошаемых земель, помимо суммы осадков, включает также и оросительную норму.
Величина КЕ=Е/Е0 характеризует относительное водопотребление, часто используемое для оценки оптимальности условий влагообеспеченности растений. Также значение Е/Е0 может рассматриваться как коэффициент биологической кривой водопотребления растений.
Коэффициенты КW=ДW/Е0 и Кg=g/Е0 представляют собой относительные величины изменения почвенных влагозапасов и влагообмена. Здесь величина ДW=Wк-Wн характеризует изменение влагозапасов в почве за рассматриваемый период, Wк - влагозапасы в конце и в начале периода соответственно.
