Обеспеченность развития яровой пшеницы. Качество зерна
Влияние погодных факторов на качество зерна
Качество зерна пшеницы, как и другой сельскохозяйственной продукции, во многом зависит от почвенно-климатических условий района ее возделывания. Известна общая закономерность: с увеличением засушливости климата улучшаются мукомольно-хлебопекарные свойства зерна, повышается содержание в нем белка. Пшеничное зерно, выращенное в засушливых районах, всегда высоко ценится на международном рынке, оно используется как улучшатель низкобелковых пшениц.
Однако качественные показатели зерна не остаются стабильными. Даже в одной почвенно-климатической зоне они сильно изменяются по годам, а в ряде случаев и по отдельным хозяйствам. Определяется это многими факторами. Сорт, условия выращивания, в частности состояние почвенного плодородия, метеорологические условия вегетационного сезона, технология возделывания культуры, повреждения растений болезнями и вредителями и другие факторы действуют в сложном комплексе, и вычленение роли каждого из них связано со значительными трудностями. Между тем для сельскохозяйственного производства важно установить, какие именно условия определяют снижение качества получаемой продукции и что можно сделать для ослабления этого отрицательного влияния.
С указанной целью были использованы материалы о качестве зерна мягких и твердых яровых пшениц в конкурсном сортоиспытании лаборатории селекции яровой пшеницы НИИСХ Юго-Востока и данные метеорологической станции при институте. Технологические показатели качества зерна определялись в лаборатории технологии под руководством А. И. Марушева.
В конкурсном сортоиспытании из года в год применяли примерно одинаковую технологию возделывания пшеницы. Посев проводили в специальном селекционном севообороте по рано вспаханной зяби после озимых, высевавшихся по чистому пару. На всех полях применяли снегозадержание, сев проводили сеялкой в первые дни после начала полевых работ. Убирали посевы раздельно. Таким образом, основным изменяющимся от года к году фактором урожая и качества зерна являлся характер погоды вегетационного сезона.
Абсолютный вес зерна
Вес 1000 зерен в граммах, или абсолютный вес, является важным показателем семенных и технологических качеств зерна. В зависимости от условий выращивания пшеницы этот показатель подвержен очень резким изменениям.
Так, яровая пшеница Саратовская 29 за 24 года наблюдений шесть раз имела абсолютный вес зерна ниже 30 г и двенадцать раз выше 35 г. Наиболее высокий вес получен в 1971 г. (43,0 г) и самый низкий в 1954 г. (17,6 г).
На абсолютном весе зерна оказываются и сортовые особенности. Твердая пшеница Мелянопус 26 за 14 лет наблюдений ни разу не имела абсолютный вес ниже 35 г; он колебался за эти годы от 35,7 до 49,4 г. В пределах одного сорта при одинаковом уровне агротехники решающее влияние на абсолютный вес зерна оказывают метеорологические условия.
Формированию повышенного абсолютного веса зерна способствуют условия погоды, которые улучшают влагообеспеченность растений во время налива зерна и снижают напряженность транспирации. Достаточная весенняя влагозарядка почвы - первый показатель возможного в данном году хорошего налива зерна. Растения яровой пшеницы потребляют влагу из глубинных слоев почвы преимущественно после колошения, то есть в период формирования и налива зерна. Глубокое весеннее промачивание почвы и наличие больших запасов продуктивной влаги создают условия спокойного хода налива даже в засушливые годы.
В зоне южных черноземов за период с 1929 по 1969 г. 17 лет было с повышенным абсолютным весом зерна. Как правило, это были годы с весенними запасами продуктивной влаги в метровом слое почвы не менее 140 мм.
Недостаточное весеннее увлажнение почвы в некоторых случаях может быть компенсировано обильными осадками после посева пшеницы и главным образом во время налива зерна. За последние 70 лет было три случая (1945, 1967, 1969), когда при очень низких весенних запасах доступной растениям воды в метровом слое почвы (меньше 100 мм) получено зерно пшеницы с высоким абсолютным весом. Эти годы отличались большим количеством осадков и прохладной погодой во время налива зерна.
Вместе с тем за указанные годы было два случая (1938, 1948), когда при высоких весенних запасах доступной растениям воды в почве получен низкий абсолютный вес зерна. Связано это с недостаточным количеством осадков за время вегетации пшеницы при сухой, жаркой погоде во время налива или же с плохим укоренением растений.
Из метеорологических условий наиболее сильное влияние на формирование абсолютного веса зерна оказывает погода периода от колошения до созревания. Пониженная температура во время налива зерна сопутствует годам с повышенным абсолютным весом, а жаркая погода вызывает щуплость зерна и соответственно низкий абсолютный вес. Во все годы с абсолютным весом зерна яровой пшеницы более 35 г, как правило, средняя температура воздуха от колошения до созревания не превышает 21°. Учитывая, что таким годам предшествует и высокая весенняя влагозарядка почвы, по-видимому, между размерами весеннего увлажнения почвы и температурой периода налива зерна (вторая половина июня - первая половина июля) имеется некоторая коррелятивная связь.
В годы с повышенным количеством осадков в течение всего периода вегетации и особенно от колошения до созревания, когда бывает не более двух дней с суховеями и не более шести дней с максимальной температурой воздуха выше 30°, также отмечается высокий абсолютный вес зерна.
Анализ данных за отдельные годы показывает, что в годы с плохим наливом зерна количество осадков от посева до созревания яровой пшеницы обычно ,не превышает 120 мм, а в период от колошения до созревания - 50 мм. Наиболее устойчивым агрометеорологическим показателем плохого налива зерна является средняя температура воздуха во время созревания. Как правило, при средней температуре указанного периода выше 22° отмечается значительное снижение абсолютного веса зерна. В годы плохого налива от посева до созревания бывает не менее 10 суховейных дней и не менее 12 дней с максимальной температурой воздуха выше 30°.
Стекловидность зерна
Стекловидность зерна служит в известной мере косвенным показателем его мукомольных и хлебопекарных качеств. При повышенной стекловидности зерно мягких пшениц лучше размалывается, оно дает больший выход хлеба и крупы. Снижение стекловидности ухудшает качество хлеба.
Разные сорта яровой пшеницы отличаются неодинаковой стекловидностью. Больше всего стекловидных зерен содержат сорта твердых пшениц, повышенное количество - мягких сильных и относительно небольшое - сорта мягких несильных пшениц. Однако показатель стекловидности одного и того же сорта сильно, особенно у мягких пшениц, меняется по годам в зависимости от характера складывающихся погодных условий. В конкурсном сортоиспытании института содержание стекловидных зерен в урожае мягких пшениц изменяется по годам у сорта Саратовская 29 от 100 до 25%, У сорта Саррубра от 97 до 36%, у Саратовской 38 от 97 до 57% и у Лютесценс 62 от 68 до 4%.
Анализ условий погоды в годы с различной стекловидностью зерна показывает, что наиболее существенное влияние на данный качественный признак оказывают: обеспеченность растений влагой за счет весенних запасов доступной растениям воды в корнеобитаемом слое почвы и атмосферных осадков в период вегетации пшеницы; напряженность транспирации за вегетационный период; число влажных и суховейных дней.
В табл. 62 приводятся метеорологические данные по группам лет с различной стекловидностью зерна по четырем сортам яровой пшеницы. Учитывая биологические особенности приведенных сортов, для каждого из них приняты свои градации групп по стекловидности.
Резкое снижение стекловидности зерна яровой пшеницы отмечается в годы с количеством осадков от посева до наступления восковой спелости больше 125 мм, в том числе от колошения до восковой спелости - больше 60 мм. Число влажных дней в такие годы, как правило, свыше 40, из которых более 20 приходится на период от колошения до созревания. Коэффициент влагообеспеченности вегетационного периода яровой пшеницы в большей части лет близок к 1,0 и не опускается ниже 0,7. Средняя относительная влажность воздуха, по наблюдениям, в 13 часов за 15 дней до наступления фазы восковой спелости зерна больше 45%.
Благоприятные метеорологические условия для формирования зерна с повышенной стекловидностыо создаются при сумме осадков за период вегетации яровой пшеницы (от посева до наступления восковой спелости зерна) меньше 125 мм и за период от колошения до созревания меньше 40 мм. Такие годы характеризуются низкой влагообеспеченностью. В основном коэффициент влагообеспеченности ниже 0,5 и не превышает 0,7. Повышению стекловидности способствует преобладание сухих дней, особенно в период налива и созревания зерна. Количество влажных дней за время от колошения до наступления восковой спелости не превышает 10. Средняя относительная влажность воздуха в 13 часов в период созревания зерна меньше 45% (табл. 63).
Содержание протеина в зерне
Поволжье относится к районам, дающим зерно пшеницы с высоким содержанием белка. Это связано в первую очередь с особенностями местного климата, его засушливостью. Содержание протеина в зерне увеличивается от лесостепных районов к степным и от степных к районам сухой и полупустынной степи. В Поволжье отмечаются большие колебания количества протеина в зерне в зависимости от сложившейся обстановки в год его выращивания.
По материалам конкурсного сортоиспытания яровой пшеницы изменения в содержании протеина в зерне по годам отмечались в значительных размерах. Так, у яровой пшеницы Саратовская 29 при многолетнем среднем содержании протеина 15,1 % по годам оно колебалось от 21,1 до 11,0%. У сорта Саратовская 38 соответственно при среднем содержании 15,6% колебания по годам составили от 21,9 до 11,6%. У Альбидум 43 содержание протеина в зерне изменялось от 23,6 до 11,8%.
Сорта твердых пшениц отличаются несколько большей белковистостью зерна по сравнению с мягкими. Но и у них колебания очень значительны. Например, у сорта Мелянопус 69 они составляют от 22,1 до 14,6%, у Гордеиформе 432 - от 21,7 до 12,4%.
Наиболее высокое содержание протеина было зарегистрировано в 1954 г. в связи со своеобразными погодными условиями (необычно высокая температура и засушливость во время налива и созревания зерна). В этом году зерно получено очень щуплым, значительный вес в нем занимала оболочка, более богатая белком.
Белковистость зерна находится в большой зависимости от влагообеспеченности периода вегетации яровой пшеницы. Повышенное увлажнение соответствует годам с пониженным содержанием протеина, и наоборот, в годы с засушливым вегетационным периодом отмечается повышенное содержание протеина. Таким образом, годы, благоприятные для налива и получения зерна с высоким абсолютным весом, как правило, дают низкое содержание протеина (табл. 64).
В табл. 64 приведены средние метеорологические показатели за годы, в которые по всем сортам получено относительно высокое или относительно низкое содержание в зерне протеина. Исключались годы с противоречивыми показателями по разным сортам, когда одни сорта показывали высокое, а другие низкое содержание протеина.
Просматривая ежегодные данные о метеорологических условиях периода вегетации яровой пшеницы, легко убедиться, что годы высокого и пониженного содержания протеина в зерне существенно различаются между собой по многим показателям.
Годы пониженного содержания, как правило, характеризуются такими особенностями в условиях погоды: общие резервы воды, которыми располагают посевы (весенний запас продуктивной влаги + сумма осадков от посева до созревания), выше 300 мм; сумма осадков в период от кущения до колошения яровой пшеницы более 50 мм; влажных дней от посева до созревания больше 30, в том числе не менее 20 дней в период от колошения до созревания; коэффициент влагообеспеченности периода вегетации пшеницы выше 0,70. Кроме того, эти годы обычно имеют пониженный температурный режим периода вегетации, незначительное количество суховейных и жарких дней, повышенную влажность воздуха во время налива и созревания зерна.
Для погодных условий лет получения зерна пшеницы с высоким содержанием протеина наиболее характерны следующие факторы: низкий коэффициент влагообеспеченности периода вегетации пшеницы (обычно ниже 0,5); общие резервы воды не более 225 мм; сумма осадков от кущения до колошения меньше 45 мм; больше 10 дней с суховеями, в том числе больше 5 дней в период от колошения до созревания; относительная влажность воздуха в среднем за 15 дней до созревания меньше 40%. Такие годы отличаются и повышенной температурой воздуха, особенно во время налива и созревания зерна.
Клейковина в муке (сухая)
Качество хлеба и других продуктов из зерна определяется в основном количеством и качеством содержащейся в зерне или муке клейковины. Она - главный показатель качественной оценки товарного зерна.
Сорта твердых пшениц отличаются более высоким содержанием клейковины по сравнению с мягкими. Однако как у тех, так и у других содержание ее по годам может изменяться почти в два раза.
С целью уточнения влияния погодных факторов на содержание клейковины в муке были взяты годы согласованных показателей у всех анализируемых сортов. Таких лет оказалось 31. Все они разбиты на три группы: с пониженным (до 14%), средним (14,1-16,0%) и повышенным (больше 16%) содержанием клейковины. Из большого количества проанализированных данных наиболее четко выявляется наличие связи с агрометеорологическими показателями, приведенными в табл. 65.
Зависимость содержания клейковины в муке от метеорологических условий примерно такая же, как и для протеина. Улучшение влагообеспеченности растений благодаря повышенному количеству осадков или ослаблению напряженности транспирации (пониженная температура и повышенная влажность воздуха) приводят к ухудшению качества зерна за счет пониженного содержания клейковины.
Годы низкого содержания клейковины в муке имеют следующие основные метеорологические особенности: общие резервы воды (весенний запас продуктивной влаги в почве + осадки от посева до созревания) больше 300 мм; коэффициент влагообеспеченности выше 0,7; средняя температура воздуха в период колошение-созревание не выше 21°; средняя относительная влажность воздуха в 13 часов в период за 15 дней до созревания выше 40%; повышенное количество суховейных и жарких дней. Высокое содержание клейковины обычно отмечается в сухие и жаркие годы. Общие резервы воды в такие годы меньше 200-250 мм; коэффициент влагообеспеченности вегетационного сезона яровой пшеницы чаще всего не превышает 0,5; в период от колошения до созревания средняя температура воздуха выше 22°; не менее 4 дней с суховеями и 7 дней с температурой воздуха выше 30°.
Все годы низкого содержания клейковины в муке, как и годы с низким содержанием протеина, отличались высокой урожайностью, что связано с более благоприятными условиями для развития растений.
Выяснение роли метеорологических факторов в формировании качества зерна яровой пшеницы позволяет более целеустремленно применять систему агротехнических мероприятий, обеспечивающих повышение качества урожая (внесение удобрений, применение внекорневой подкормки и др.).