Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству
На правах рукописи
ПИНЧУК Людмила Григорьевна
ПРОДУКЦИОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ И
ОСНОВНЫЕ ПУТИ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ В УСЛОВИЯХ ЮГО-ВОСТОКА
ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Специальность: 06.01.09 - растениеводство
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
Москва 2007
Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук
Кондратенко Екатерина Петровна
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор
А.Н. Постников;
доктор сельскохозяйственных наук, профессор Г.Е. Мерзлая;
доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.М. Головков
Ведущая организация: Новосибирский государственный аграрный
университет
Защита состоится л ____ _________________ 2007 г. в л ______ час. На заседании диссертационного совета Д 220. 043. 05 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, И-550, Тимирязевская ул., 49, ученый совет РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева
С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ РГАУ - МСХА
имени К.А. Тимирязева
Автореферат разослан л _____ _____________________ 2007г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Р. Р. Усманов
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследований. Повышение и максимальное использование адаптивного потенциала сортов - главнейшая задача современного растениеводства, решение которой определяется знанием биологических особенностей, проявляемых культурой в конкретных экологических условиях.
Генетический потенциал высокопродуктивных сортов используется в производственных условиях на 30 - 50 %, и проблема сочетания высокого урожая с высоким качеством зерна, остается одной из самых важных и по сей день (Князев Б.М., Дзагова Д.А., 2004). Одной из причин такого положения дел является то, что подбор сортов осуществляется без учета способности растений проявлять свой адаптационный потенциал в экологических условиях конкретных территорий выращивания.
Урожайность зерна, формируемая на полях сортоучастков, превышает урожайность в производственных посевах в 1,4 - 2,8 раза, что определяет необходимость ориентироваться на высоко адаптивные к определенным экологичесвким условиям сорта (Андреева З.В., Цильке Р.А., 2006).
Необходимо переходить к адаптивному растениеводству, как составной части в целом сельскохозяйственного производства, базирующемуся на адаптивном размещении производственных посевов с целью получения высоких урожаев качественного продовольственного зерна, на основе использования набора сортов, максимально адаптированных к возможным флуктуациям погоды (Жученко А.А., 2000).
Поэтому на территориях с наиболее неблагоприятными условиями природной среды, к которым относится юго-восток Западной Сибири, принципы адаптивного растениеводства должны быть приоритетными.
Для успешного решения задач управления продукционным процессом и разработки моделей пргнозирования количества формируемой продуктивности необходимо выявлять закономерности роста и развития растений в конкретных экологических условиях. Они в значительной мере объясняют природу возникновения и механизмы действия лимитирующих факторов жизни растений, а также позволяют частично или полностью оградить от них в процессе возделывания, тем самым добиваться максимально приближенного к оптимуму требований растений условий их жизнедеятельности и реализации заложенного в них продукционного потенциала.
Цель исследований Ц выявить биологические закономерности реализации продукционного потенциала мягкой и твёрдой яровой пшеницы, обусловленные влиянием факторов отличающихся экологических условий, разработать модели пргнозирования количества формируемой продуктивности, оценить адаптационный потенциал сортов по урожайности зерна, параметрам его качества и аминокислотного состава.
Задачи исследований: изучить изменчивость продолжительности протекания вегетационного и межфазных периодов под влиянием сортовых особенностей и природно-климатических условий; установить характер и направленность взаимосвязей между продолжительностью отдельных межфазных периодов вегетации; выявить зависимость урожайности зерна от продолжительности вегетационного и межфазных периодов; определить взаимосвязь между обеспеченностью растений яровой пшеницы сортов отличающихся по продолжительности вегетации продуктивной влагой и количеством формируемого зерна; установить закономерности распределения тепла по вегетационному периоду мягкой и твёрдой яровой пшеницы в зависимости от продолжительности вегетации и его влияние на урожайность зерна; изучить зависимость количества формируемой продуктивности от температуры воздуха, почвы и их градиента; разработать математические модели прогнозирования урожайности зерна по анализу гидротермических ресурсов и на основании результатов государственного испытания сортов; провести оценку сортов мягкой и твёрдой яровой пшеницы по параметрам экологической пластичности по урожайности зерна и отдельным показателям его качества и выявить наиболее экологически пластичные из них в условиях юго-востока Западной Сибири; оценить изменчивость показателей физико-химических и технологических свойств зерна под влиянием отдельных факторов (сорт, природно-климатическая зона, метеоусловия года и их взаимодействие); выявить изменчивость аминокислотного состава зерна под влиянием сортовых особенностей и природно-климатических условий произрастания; провести оценку зерна по содержанию незаменимых и других групп аминокислот.
Научная новизна:
Ц проведен сравнительный анализ вариабельности продолжительности вегетационного и межфазных периодов у сортов различных групп спелости в разрезе экологических условий и сортовых особенностей;
Ц впервые в данных условиях выявлены направленность и значимость взаимосвязей между продолжительностью межфазных периодов роста и развития растений сортов яровой пшеницы различных групп спелости;
Ц установлены закономерности варьирования урожайности зерна от продолжительности вегетационного и межфазных периодов;
Ц проведены исследования и выявлены закономерности по особенностям вегетации, а также количества и качества формируемой урожайности зерна твёрдой яровой пшеницы;
- детально изучена динамика обеспеченности растений твёрдой и мягкой яровой пшеницы запасами продуктивной влаги и установлены закономерности изменения под её влиянием продуктивности;
Ц проведен сравнительный анализ изменчивости распределения суммы биологически активных температур у сортов яровой пшеницы разных групп спелости и выявлены закономерности взаимосвязи её динамики с количеством и качеством формируемого зерна;
Ц впервые в данной экологической нише изучены закономерности зависимости реализации продукционного потенциала от температурного градиента воздуха и почвы и его влияние на урожайность в зависимости от сортовых особенностей и природно-климатических условий;
Ц разработано два вида математических моделей прогнозирования урожая зерна по анализу гидротермических ресурсов и урожайности, получаемой при испытании сортов;
Ц дана оценка сортов яровой твёрдой и мягкой пшеницы по параметрам экологической пластичности по урожайности зерна и показателям его качества;
Ц впервые проведено изучение качества зерна, выращиваемого в экологических условиях юго-востока Западной Сибири, по аминокислотному составу и дана оценка его биологической ценности.
Практическая значимость исследований:
Ц выявленные закономерности реализации продукционного потенциала яровой мягкой и твёрдой пшеницы под влиянием конкретных экологических факторов и продолжительности вегетации могут являться практической основой для разработки комплекса технологических приёмов ведения производства товарного зерна;
Ц установленные закономерности взаимосвязей продолжительности межфазных периодов вегетации, их влияние на урожайность и оценка сортов по параметрам экологической пластичности по урожайности зерна и показателям его качества могут быть использованы для планирования размещения сортов по природно-климатическим зонам, при подборе сортовой гаммы в производственных посевах, а также в селекционной работе;
Ц созданные математические модели позволяют планировать получение урожаев зерна по прогнозам гидротермических условий и урожайности, получаемой в процессе испытания сортов;
Ц использование выявленных закономерностей продукционного процесса в конкретных экологических условиях дают возможность планировать ведение сельскохозяйственного производства по принципу адаптивного подхода, обеспечивающего максимальную реализацию генотипических возможностей заложенных в растениях того или иного сорта и получение экологически безопасной продукции.
Основные положения, выносимые на защиту:
Ц изменчивость продолжительности вегетационного и межфазных периодов у сортов яровой пшеницы различных групп спелости под влиянием экологических условий произрастания;
Ц взаимосвязь между временем протекания отдельных межфазных периодов у сортов различных групп спелости;
- корреляция между продолжительностью вегетационного и межфазных периодов и урожайностью зерна;
Ц возможность реализации количественного и качественного продукционного потенциалов яровой твёрдой пшеницы в условиях юго-востока Западной Сибири;
Ц влияние распределения по вегетационному периоду запасов продуктивной влаги в разных слоях почвы на урожайность зерна яровой пшеницы различных групп спелости в отличающихся экологических условиях;
Ц зависимость урожайности зерна от динамики температурного градиента воздуха и почвы, а также изменение соотношения влияния температуры воздуха и почвы на продуктивность по месяцам вегетации;
Ц оценка сортов по параметрам экологической пластичности по урожайности зерна и показателям его качества и её применение при подборе и размещении сортов;
Ц изменчивость массовой доли отдельных аминокислот в зерне яровой пшеницы под влиянием экологических условий и сортовых особенностей.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на заседаниях научного и методического совета Кемеровского государственного сельскохозяйственного института (1999 - 2006 гг.), областных и районных конференциях, на отчётных конференциях по результатам испытания сельскохозяйственных культур в департаменте сельского хозяйства области, на совещаниях главных специалистов; на научно - практических конференциях международного уровня: Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика, Кемерово, 2004 г.; Актуальные проблемы сельскохозяйственной науки и образования, Самара, 2005 г.; Агроэкосистемы в свете получения экологически безопасной продукции растениеводства, Кемерово, 2005 г.; регионального уровня: День земли: экология и образование в Алтайском регионе, Бийск, 1998 г.; Внедрение ресурсосберегающих технологий сельскохозяйственного производства, Новокузнецк, 1999, 2000, 2001 гг.; Новый аграрный курс России и его реализация. Региональный аспект, Пенза, 2001, 2002 гг.; Тенденции и факторы развития агропромышленного комплекса Сибири, Кемерово, 2005 г.; Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве, растениеводстве и экономике, Томск, 2005 г; Аграрная наука на рубеже веков, Красноярск, 2006 г.
Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в двух монографиях: Биологические основы получения высококачественного зерна продовольственной пшеницы в Кемеровской области, Физиолого-биологические свойства зерна и пути оптимизации его подготовки к длительному хранению и 42 научных статьях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 9 глав и изложена на 368 страницах текста компьютерного набора, содержит 87 таблиц и 57 приложений, иллюстрирована 25 рисунками. Список литературы включает 411 наименований, в том числе 37 на иностранных языках.
Выражаю особую искреннюю благодарность и глубокую признательность за полезные и своевременные научные консультации и советы доктору сельскохозяйственных наук Е.П. Кондратенко, доктору технических наук, действительному члену РАЕН, ректору Кемеровского государственного сельскохозяйственного института В.И. Мяленко. Начальнику инспектуры Государственной комиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений по Кемеровской области В.И. Ермолову за помощь и необходимую поддержку в организации и проведении опытов, наблюдений и анализов.
Условия, материалы и методика исследований. Исследования проводили в остепненной зоне Кузнецкой котловины (степная зона) и Мариинской лесостепи (лесостепная зона) Западно-Сибирской равнины за период 1981 - 2004 гг.
Климат характеризуется как резко-континентальный и определяется сложным взаимодействием циркуляционных факторов и характером подстилающей поверхности. Определенное отрицательное влияние на климат данной территории оказывают проникающие холодные арктические массы воздуха с севера, особенно интенсивные зимой и весной. Зима продолжительная холодная, умеренно снежная, лето жаркое и короткое. Большая изрезанность рельефа и разнообразие в высотах обусловливают значительную пестроту в климате.
Неблагоприятными явлениям погоды является дефицит влаги в первой половине вегетационного периода яровой пшеницы и избыточное увлажнение при недостатке тепла во второй половине периода вегетации.
Сумма положительных среднесуточных температур воздуха колеблется в пределах 2000 - 24000С. Устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через +50С, что определяет продолжительность вегетационного периода большинства сельскохозяйственных культур, осуществляется весной в период от 27 апреля до 5 мая, а осенью от 26 сентября до 6 октября и длится в лесостепной зоне 134 - 135 дней, в степной - 156 - 168 дней.
В среднем продолжительность периода с температурой воздуха выше 0С составляет - 188, +5С - 153, выше +10С - 112 дней. Продолжительность безморозного периода - 96 дней, вегетационного - 153. Наступление осенних заморозков отмечается, как правило, в первой половине сентября.
На территории лесостепной зоны средняя температура воздуха в июле составляет +17,9С, сумма положительных температур выше +10С - 1600 - 1800С, сумма осадков за май - август - 263 мм. Максимум осадков приходится на июль - август, затем по степени обеспеченности идут май и июнь.
На территории степной зоны лето засушливое и жаркое. Средняя температура самого теплого месяца июля +19,0С. Сумма положительных температур (выше 10С) за период вегетации составляет 1800 - 1900С, сумма осадков за вегетационный период - 228 мм. Максимум осадков приходится на август, затем по мере снижения идут май, июль, июнь.
Для степной зоны основными типами почв являются черноземы выщелоченные и оподзоленные. Благодаря высокой гумусности почвы обладают хорошей оструктуренностью, весьма высокой влагоемкостью, а также хорошей порозностью. Они обладают наиболее благоприятным воздушным и тепловым режимом для возделывания пшеницы.
В лесостепи - преобладают серые лесные и темно - серые лесные почвы, профиль которых весьма сходен с черноземами и отличается от них резким снижением количества гумуса в подпахотном горизонте. Черноземы и серые лесные почвы, имеют агрономически ценную структуру и характеризуются высоким плодородием.
В процессе исследований использованы фенологические наблюдения и урожайность зерна сортов яровой мягкой и твёрдой пшеницы, выращиваемых на полях четырех госсортоучастков (Ленинский, Прокопьевский, Мариинский и Яшкинский) степной и лесостепной зон и метеорологическая информация гидрометеостанций: Мариинская, Тайгинская, Красное, Прокопьевская и Киселевская за период 1981 - 2004 гг.
Оценка физико-химических, технологических и хлебопекарных свойств проводили на основе анализа образцов зерна различных сортов урожая, получаемого на полях лесостепной и степной зон за период 1998 - 2003 годы.
Анализу аминокислотного состава подвергались образцы зерна восьми сортов твёрдой и мягкой яровой пшеницы разных групп спелости, выращиваемых в лесостепной и степной природно-климатических зонах, урожаев 2000 - 2002 гг.
Объектом проведенных исследований являлись сорта яровой пшеницы, относящихся к различным группам спелости, а также яровой твёрдой пшеницы.
Полевые опыты, фенологические наблюдения за развитием яровой пшеницы, учет урожайности проведены в соответствии с методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1985, 1989). На делянках площадью 50 м2 в четырехкратной повторности. Учет урожай проводили сплошным методом с последующим пересчетом на стандартную влажность (14%) и 100% чистоту.
Предшественник - чистый пар. Основная и предпосевная обработка почвы проводилась в соответствии с зональными рекомендациями. Основная обработка осенью - плоскорезная обработка, лущение, безотвальная обработка. Предпосевная весной - закрытие влаги боронованием в два следа, предпосевная культивация, боронование, посев, прикатывание после посева.
Физико-химические, технологические и хлебопекарные свойства зерна оценивали по методикам Государственных стандартов и методикам, изложенных в сборниках Методические рекомендации по оценке качества зерна (1977), Оценка качества зерна. Справочник (1987). Содержание белка во взятых образцах определяли по микрометоду Къельдаля с последующим определением оптической плотности на Спектране 119.
Для анализа физико-химических и продовольственных характеристик зерна и муки использовали общепринятые методики исследований. Физические свойства теста оценивали на альвеографе и фаринографе в лабораториях ВАСХНИИЛ г. Новосибирска и г. Барнаула. Технологические качества зерна определяли в производственно-технологической лаборатории ЗАО Мелькорм, Кемеровского НИИСХ, испытательной лаборатории государственной хлебной инспекции и отдела технической подготовки производства АО Кемеровохлеб.
Анализ аминокислотного состава проводили методом ИК-спектроскопии на инфропиде в лаборатории биологической химии Государственного научного учреждения Сибирский научно-исследовательский и проектно-технологический институт животноводства (Сиб НИПТИЖ) СО РАСХН.
Математическую обработку полученных данных проводили методами дисперсионного, регрессионного и корреляционного анализов (Доспехов Б.А., 1985).
Для выявления закономерностей взаимосвязи продолжительности вегетационного периода и его отдельных фаз между собой и от факторов природно-климатических условий применяли метод главной компоненты.
Для оценки сортов по параметрам экологической пластичности по продуктивности и показателям качества использованы методики S.A. Eberhart and W.A. Russell (1966) в интерпретации В.А. Зыкина, В.В. Мешкова и В.А. Сапеги (1984)
Все математические расчеты выполнены в лаборатории математического моделирования Государственного научного учреждения Сибирский научно-исследовательский институт земледелия и растениеводства (Сиб НИИРЗ) СО РАСХН с помощью современных компьютеров типа IBM с процессором типа Pentium и выше в среде операционной системы Microsoft Windows 2000 и электронных таблиц Excel.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Вегетационный период и его взаимосвязь с величиной фомируемого урожая зерна яровой пшеницы
Изменение продолжительности вегетационного периода у сортов различных групп спелости. Исследования проводили на примере среднераннего сорта Тулунская 12, среднеспелого Иртышанка 10, среднепозднего Омская 24 и сортов твёрдой пшеницы Аметист и Омский рубин. Продолжительность большинства межфазных и вегетационного периодов увеличивалась в соответствии с распределением сортов по группам спелости от среднеранних до среднепоздних (табл. 1). За исключением периодов кущение - колошение и колошение - восковая спелость в лесостепной зоне.
Таблица 1 - Изменчивость продолжительности вегетационного периода яровой пшеницы (1981 Е 2003 гг.)
Межфазный период | Продолжительность, дни | Размах варьирования, % | ||||||
средне-ранние | средне-спелые | средне-поздние | твёрдые | средне-ранние | средне-спелые | средне-поздние | твёрдые | |
посев - всходы | ||||||||
всходы - кущение | ||||||||
кущение - колошение | ||||||||
посев - колошение | ||||||||
колошение - восковая спелость | ||||||||
посев - восковая спелость | ||||||||
* В числителе - лесостепная зона; ** в знаменателе Ц степная зона
Из межфазных периодов начала вегетации наименьшей изменчивостью в лесостепной зоне характеризуется период кущение - колошение, в степной зоне все межфазные периоды варьировали в широких пределах.
Изменяя продолжительность отдельных межфазных периодов начала вегетации в соответствии с экологическими условиями, растения яровой пшеницы в меньшей степени изменяют в целом начальный период развития. Наименьшей вариабельности он подвержен в степи, особенно у твёрдых сортов.
У всех групп сортов вегетативный период был продолжительнее и менее изменчив по сравнению с репродуктивным периодом.
Изменчивость продолжительности вегетационного периода проявилась по сортам по-разному, но в целом она была более низкой по сравнению с изменчивостью времени протекания отдельных межфазных периодов. Наиболее стабильным вегетационный период был у среднепоздних сортов в степной зоне. Это можно объяснить тем, что среднепоздние сорта обладают в целом большой внутренней устойчивостью процессов роста и развития и менее резко реагируют на изменение условий выращивания (Дорофеев В.Ф., 1967).
Вегетационный и все межфазные периоды у сортов всех групп спелости были короче в лесостепной зоне. Скорейшее созревание зерна в данных условиях обеспечивается сильным дневным напряжением тепла и более высокой суточной амплитудой дневных и ночных температур, что дает возможность созревания при меньших (на 100 - 150оС) суммах биологически активных температур. Кроме того, по мнению В.А. Зыкина и др. (2000) продолжительность дня, при прочих равных условиях, оказывает влияние на сроки колошения пшеницы и на вегетационный период в целом. В условиях более длинного дня в северных районах, колошение у яровой пшеницы наступает на 3 - 5 дней быстрее и способствует скорейшему созреванию.
Продолжительность вегетационного периода находится в тесной взаимосвязи с природно-климатической зоной (r = + 0,80), метеоусловиями года (r = + 0,75), с сортовыми особенностями установлена положительная средняя корреляция (r = + 0,50). Взаимодействие всех факторов с продолжительностью вегетационного периода связаны тесной положительной связью (r = + 0,92).
Взаимосвязь между продолжительностью отдельных межфазных периодов развития растений яровой пшеницы. У сортов всех групп спелости сильная положительная взаимосвязь установлена между межфазными периодами кущение - колошение и колошение - восковая спелость, колошение - восковая спелость и вегетационный период; средняя положительная между периодами кущение - колошение и посев - восковая спелость у всех сортов, а также посев - колошение и посев - восковая спелость у среднепоздних и твердых сортов (табл. 2).
Все существенные связи периода посев - всходы с остальными межфазными и вегетационным периодами являются отрицательными, отличаясь по тесноте. Это указывает на важное влияние продолжительности появления всходов на дальнейшее развитие растений яровой пшеницы.
Взаимосвязи между остальными межфазными периодами отличаются по сортам, как по направленности, так и по тесноте проявления.
Разнообразный характер взаимодействия между межфазными периодами может указывать на то, что продолжительность вегетационного и межфазных периодов является одной из возможностей, изменение которых позволяет растению приспособиться к экологическим условиям среды обитания, реализуя при этом потенциальные генетические возможности.
Таблица 2 - Коэффициенты корреляции между продолжительностью межфазных периодов яровой пшеницы (1981 Е 2003 гг.)
Межфазные периоды | Группа сортов | |||
сред-нера-нние | сред-несп-елые | сред-непо-здние | твёр-дые | |
посев - всходы - всходы - кущение | +0,17 | +0,03 | Ц0,69 | Ц0,33 |
посев - всходы - кущение - колошение | Ц0,14 | Ц0,19 | +0,06 | Ц0,51 |
посев - всходы - посев - колошение | +0,37 | +0,22 | +0,11 | Ц0,39 |
посев - всходы - колошение - восковая спелость | Ц0,16 | Ц0,21 | Ц0,46 | +0,23 |
посев - всходы - посев - восковая спелость | Ц0,25 | Ц0,42 | Ц0,52 | Ц0,29 |
всходы - кущение - кущение - колошение | Ц0,37 | Ц0,67 | +0,08 | Ц0,72 |
всходы - кущение - посев - колошение | +0,32 | Ц0,13 | +0,33 | Ц0,15 |
всходы - кущение - колошение - восковая спелость | +0,10 | +0,15 | +0,26 | Ц0,41 |
всходы - кущение - посев - восковая спелость | Ц0,30 | +0,04 | +0,61 | Ц0,41 |
кущение - колошение - посев - колошение | +0,66 | +0,75 | +0,91 | +0,72 |
кущение - колошение - колошение - восковая спелость | Ц0,32 | Ц0,43 | Ц0,08 | +0,17 |
кущение - колошение - посев - восковая спелость | +0,16 | +0,26 | +0,58 | +0,63 |
посев - колошение - колошение - восковая спелость | Ц0,39 | Ц0,56 | Ц0,12 | Ц0,04 |
посев - колошение - посев - восковая спелость | +0,18 | +0,18 | +0,60 | +0,54 |
колошение - восковая спелость Ц посев - восковая спелость | +0,78 | +0,66 | +0,67 | +0,77 |
Зависимость урожайности от продолжительности вегетационного и межфазных периодов. Средняя урожайность у среднеспелого сорта Иртышанка 10 составила в лесостепной зоне 2,91 т/га, в степной 2,75 (разница 5,5 %), у среднераннего сорта Тулунская 12 соответственно - 2,82 и 2,50 т/га (разница 11,3 %) (табл. 3).
Таблица 3 Ц Изменчивость урожайности яровой мягкой пшеницы (1989 - 1999 гг.), т/га
Природно-климатическая зона | Иртышанка 10 | Тулунская 12 | ||||
колебания | средняя | V, % | колебания | средняя | V, % | |
есостепная | 1,39 - 4,55 | 2,91 | 43,6 | 1,25 - 4,21 | 2,82 | 54,6 |
степная | 1,37 - 4,04 | 2,75 | 56,5 | 1,13 - 4,47 | 2,50 | 65,4 |
Экологические условия лесостепи обоим сортам позволили сформировать более высокую урожайность по сравнению с условиями степи. Разница по урожайности между сортами в лесостепи составила 3,1 %, в степи 9,1.
Наибольшей изменчивости урожайность обоих сортов подвергается под влиянием метеорологических условий лет исследований. Урожайность обоих сортов сильнее варьирует в условиях степной природно-климатической зоны. Это указывает на более экстремальные условия данной территории, и как показывают дальнейшие исследования, основным лимитирующим фактором в данных условиях является влага. Причем отрицательное воздействие низкого уровня осадков усугубляется подземными пустотами, связанными с угольными выработками.
Для выявления зависимости формируемой урожайности от продолжительности вегетационного и межфазных периодов нами проведен корреляционный анализ. Установлена высокая положительная зависимость урожайности от продолжительности межфазного периода кущение - колошение (r = + 0,61). Влияние продолжительности периода посев - колошение и в целом вегетационного периода на урожайность оценивается положительной средней связью (r = + 0,39 и + 0,44).
Особенности вегетации и формирования урожайности яровой твёрдой пшеницы. Продолжительность межфазных периодов яровой твердой пшеницы слабо коррелирует с сортовыми особенностями (r = до 0,24) и в основном определяется природно-климатическими условиями. За период с 1997 по 2001 годы по годам длина межфазного периода посев - всходы на Ленинском сортоучастке колебалась от 10 до 13 дней, на Прокопьевском от 9 до 13 (разница по годам и сортоучасткам составила 3 - 4 дня); всходы - кущение - соответственно 8 - 25 и 10 - 20; кущение - колошение - 20 - 43 и 26 - 40 дней; колошение - восковая спелость Ц 29 - 52 и 32 - 47 дней. В целом вегетационный период на Ленинском сортоучастке варьировал от 74 до 97, а на Прокопьевском Ц от 78 до 99 дней. В среднем разница продолжительности вегетативного периода в зависимости от года была на Ленинском ГСУ до 12 дней, на Прокопьевском - до 10 дней, репродуктивного соответственно - до 23 и 16 дней.
Удлинение начального периода способствовало формированию более высокой урожайности. Это объясняется благоприятно складывающимися погодными условиями. Растения не подвергались воздействию засухи в критический по водопотреблению период кущение - колошение. Период налива зерна протекал при достаточном количестве суммы активных температур.
В неблагоприятные годы (1997, 2000) межфазный период всходы - колошение укорачивался, но более продолжительным был период колошение - восковая спелость. Твёрдая пшеница отличается от мягкой относительно медленным темпом оттока пластических веществ из вегетативных органов в репродуктивные. Особенно сильно это отражается на наливе зерна твердой пшеницы при недоборе положительных температур (Евдокимов М.Г., 2003). Что наблюдалось в наших условиях в 1997 и 2000 годах и привело к снижению урожайности.
По усредненным данным за анализируемый период сорта Аметист и Омский рубин (рис. 1.) формировали в экологических условиях степной зоны зерно 1 класса по натурной массе и массовой доле клейковины (натура должна быть не ниже 770
г/л, содержание клейковины не менее 28,0 %). В то же время, если по содержанию клейковины зерно во все годы исследований соответствовало 1-ому классу качества, то по натурной массе в условиях 1997 и 1998 годов была несколько ниже требуемого критерия для зерна 1-го класса. По показателю качества клейковины зерно соответствует также 1-ому классу, формируя клейковину II группы, характеризующуюся как удовлетварительная слабая.
Увеличению урожайности и накоплению большего количества протеина и клейковины способствует удлинение периода всходы - колошение и кущение - колошение (1999 год).
Продолжительность периода всходы - кущение во все годы слабо коррелирует с урожайностью (r = + 0,24 и + 0,29). Связь между длиной периода кущение - колошение в благоприятные годы средняя положительная (r = + 0,52) , а в неблагоприятные высокая отрицательная (r = - 0,72). Между урожайностью и длиной периода колошение - восковая спелость во все годы установлена корреляция средняя по силе, но противоположная по направленности. В годы с благоприятно складывающимися погодными условиями она положительная, а с неблагоприятными - отрицательная (соответственно r = + 0,47 и - 0,59).
Таким образом, определяющим в формировании урожая зерна твердой пшеницы, является продолжительность межфазного периода кущение - колошение.
Характеристика обеспеченности растений яровой пшеницы запасами продуктивной влаги и её влияние на урожайность
Обеспеченность продуктивной влагой вегетационного периода яровой пшеницы среднеранней группы спелости и её влияние на урожайность. Анализ взаимосвязей урожайности с распределением запасов продуктивной влаги показывает, что как направленность, так и значимость связей носит неоднозначный характер по межфазным периодам развития растений, по слоям почвы, а также по природно-климатическим зонам (табл. 4).
В лесостепной зоне у сорта Тулунская 12 в период посев - всходы по всему почвенному горизонту 0Е100 см между почвенной влагой и урожайностью установлена отрицательная взаимосвязь. Это указывает в некоторой степени на избыточное увлажнение почвы в данный период вегетации и может затянуть появление всходов, так как способствует уплотнению почвы, её моцерировании и уменьшению аэрации семени (Носатовский А.И., 1965; Бараев А.И., 1978; Шабанов В.В., 1981; Ведров, Н.Г., 1998).
Ингибирующее действие воды в условиях избыточного увлажнения проявляется, во-первых, в том, что она разбавляет питательный раствор, понижая концентрацию веществ в нём. Это приводит к усилению их действия как лимитирующего фактора, снижает плотность диффузионного потока. Во-вторых, при повышении содержания воды в почве уменьшается концентрация в ней воздуха, что ухудшает корневое дыхание растений, затормаживает их развитие и снижает продуктивность, может привести к их гибели (Лебедев Н.С., 1999).
Таблица 4 - Коэффициенты корреляции между урожайностью яровой пшеницы Тулунская 12 и запасами продуктивной влаги (1989 - 1999 гг.)
Межфазный период | Слой почвы на глубине залегания, см. | |||
0 - 10 | 0 - 20 | 0 - 50 | 0 - 100 | |
посев - всходы | * | |||
всходы - кущение |
|
| ||
кущение - колошение | ||||
посев - колошение | ||||
колошение - восковая спелость | ||||
посев Ц восковая спелость |
| |||
*Ц в числителе - лесостепная зона; в знаменателе - степная зона
Иначе картина выглядит в степной зоне, где корреляция между урожайностью и почвенной влагой в период появления всходов положительная, хотя и слабая по всем почвенным слоям. Это указывает на умеренную, но достаточную влагообеспеченность семени для прорастания.
В лесостепной зоне в остальные периоды вегетации формирование урожайности зерна сортом Тулунская 12 практически не лимитируется запасами продуктивной влаги при увлажнении как в целом за вегетационный период, так и по отдельным межфазным периодам.
В степной зоне сокращению сбора урожая способствует недостаток запасов почвенной влаги в период всходы - кущение и в целом за вегетационный период. Но особенно недостаток влаги сказывается на количестве зерна в период кущение - колошение и, по-видимому, преимущественно за счет данного периода, в целом за вегетативный период развития растений яровой пшеницы.
Зависимость урожайности зерна яровой пшеницы среднеспелой группы от распределения запасов продуктивной влаги по вегетационному периоду. В лесостепной зоне урожайность зерна сорта Иртышанка 10 несколько лимитируется избытком продуктивной влаги в межфазные периоды посев - всходы и всходы - кущение, особенно в слое почвы 0Е20 см. Это вполне объясняется тем, что глубокие слои почвы мало участвуют в процессе набухания и прорастания семени (табл. 5). В остальные межфазные периоды и в целом за вегетацию влагообеспеченность достаточно удовлетворительная.
В степной зоне формирование потенциальной продуктивности ограничивает недостаток почвенной влаги в начальный период вегетации и преимущественно за счет критического по водопотреблению периода кущение - колошение. Причем в степной зоне в обеспеченности влагой в начале вегетации несколько большую роль играют запасы влаги глубоких слоев почвы. Репродуктивный период протекает при избытке влаги. Влагообеспеченность остальных межфазных периодов приближена к оптимуму требований растений для реализации продукционного потенциала.
Таблица 5 - Коэффициенты корреляции между урожайностью яровой пшеницы Иртышанка 10 и запасами продуктивной влаги (1989 - 1999 гг.)
Межфазный период | Слой почвы на глубине залегания, см. | |||
0 - 10 | 0 - 20 | 0 - 50 | 0 - 100 | |
посев - всходы | * | |||
всходы - кущение | ||||
кущение - колошение | ||||
посев - колошение | ||||
колошение - восковая спелость | ||||
посев - восковая спелость | ||||
* - В числителе - лесостепная зона; в знаменателе - степная зона
В лесостепной зоне наблюдается выравненность коэффициентов корреляции по слоям почвы, это может указывать на то, что в обеспечении растений яровой пшеницы влагой участвует весь почвенный горизонт приблизительно в одинаковой степени.
В степной зоне установлена наиболее высокая положительная зависимость урожайности сортов среднеранней и среднеспелой групп от запасов продуктивной влаги на глубине почвы 100 см, что указывает на её недостаток в верхних слоях.
Характеристика влагообеспеченности вегетационного периода яровой твёрдой пшеницы и её связь с урожайностью. Наибольшее увлажнение посевов яровой твёрдой пшеницы приходится на период колошение - восковая спелость (табл. 6). Причем влагообеспечение растений в данный период в большей мере осуществляется за счёт осадков по сравнению с предыдущими периодами, когда ведущую роль играли весенние запасы продуктивной влаги.
В периоды кущение - колошение, всходы - кущение и особенно посев - всходы влагообеспеченность в основном осуществляется за счёт почвенной влаги, доля осадков незначительна. Что связано с преобладающей в нашем регионе майско-июньской засухой и говорит в пользу ранних сроков посева, позволяющих максимально использовать запасы весенней продуктивной влаги и легче перенести сухой период при интенсивном росте температур.
Таблица 6 - Влагообеспеченность вегетационного периода яровой твёрдой пшеницы (степная зона, 1997 - 2003 гг.)
Межфазный период | Сумма осадков | Запасы влаги в слое 0 - 100 см | Суммарный расход влаги | |||
мм | % | мм | % | мм | % | |
посев - всходы | 9,5 | 1,1 | 166,8 | 18,5 | 176,3 | 19,6 |
всход - кущение | 30,5 | 3,2 | 182,3 | 18,5 | 212,8 | 21,7 |
кущение - колошение | 33,3 | 3,7 | 214,8 | 22,8 | 248,1 | 26,5 |
колошение - восковая спелость | 60,3 | 6,3 | 214,0 | 25,0 | 274,3 | 31,9 |
посев - восковая спелость | 133,6 | 14,9 | 777,9 | 85,1 | 911,5 | 100,0 |
Распределение влагообеспеченности по межфазным периодам вегетации оказывает существенное влияние на формирование продуктивности яровой твёрдой пшеницы, что можно наблюдать, проведя сравнительный анализ зависимости урожайности от влагообеспеченности межфазных периодов развития растений пшеницы по годам (табл. 7).
Таблица 7 Ц Урожайность зерна и распределение влаги по вегетационному периоду яровой твёрдой пшеницы, степная зона
Межфазный период | Годы | ||||||
1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | |
посев - всходы | 147,5* | 85,5 | 115,5 | 187,7 | 182,0 | 256,0 | 260,1 |
16,0** | 16,5 | 14,0 | 15,0 | 19,6 | 22,0 | 34,0 | |
всходы - кущение | 160,5 | 115,0 | 59,0 | 519,9 | 222,5 | 255,0 | 157,4 |
18,0 | 22,0 | 7,0 | 40,0 | 23,0 | 22,0 | 20,0 | |
кущение - колошение | 151,1 | 53,4 | 463,5 | 232,8 | 267,5 | 407,0 | 161,4 |
17,8 | 10,0 | 56,0 | 18,0 | 29,0 | 35,0 | 21,0 | |
колошение - восковая спелость | 432,0 | 262,8 | 182,0 | 353,2 | 275,5 | 235,5 | 178,8 |
49,0 | 51,5 | 22,0 | 28,0 | 29,4 | 21,0 | 24,0 | |
посев - восковая спелость | 891,1 | 516,7 | 820,0 | 1293,6 | 947,5 | 1153,5 | 757,7 |
Урожайность, т/га | 1,49 | 2,33 | 3,43 | 2,80 | 2,77 | 2,84 | 3,94 |
*Ц В числителе суммарный расход влаги, мм; ** - в знаменателе доля расхода влаги от общего её потребления, %
Низкая урожайность зерна была получена в 1997 и 1998 годах. Эти года отличаются по суммарному расходу влаги. Следовательно, причину снижения урожайности необходимо искать в распределении осадков по межфазным периодам. Обращает на себя внимание низкая доля влагообеспеченности периодов всходы - кущение и кущение - колошение.
Наиболее высокие урожаи зерна сформировались в 1999 и, особенно, в 2003 гг. По доле суммарного расхода влаги периода посев - всходы эти годы отличались (соответственно, 14,0 и 34,0 %), в периоды всходы - кущение и кущение - колошение доля влагопотребления составила в сумме соответственно 63,0 и 41,0 %, причём в 2003 году при равномерном распределении влаги между этими фазами была получена более высокая урожайность, а в 1999 большая доля влаги пришлась на период кущения - колошения, хотя суммарный расход влаги в этом году был выше. Это можно объяснить тем, что в период трубкования - колошения идет закладка фертильных колосков, и число зёрен в колосе в значительной степени зависит от его влагообеспеченности. Твёрдая пшеница, в этот период, несмотря на большую по сравнению с мягкой водоудерживающую силу листьев сильнее страдает от засухи (Савицкая В.А. и др., 1987)). Период колошение - восковая спелость в эти годы был приблизительно одинаков по доле суммарного расхода влаги и достаточно увлажнённым. В благоприятные годы (1999 и 2003) с оптимальным распределением влаги по вегетационному периоду урожайность была выше на 37,8 и 43,4 % соответственно по сравнению с 1997 годом, влагообеспеченность которого, по суммарному расходу не уступает или незначительно уступает благополучным годам, но когда большая доля влаги пришлась на период колошение - восковая спелость.
Сопоставление величин влагопотребления яровой твёрдой пшеницы с фактическими её значениями за май - август показывает, что в 72 % лет складываются условия увлажнения позволяющие получать стабильно высокие урожаи зерна твёрдой яровой пшеницы.
Тепловой ресурс формирования продуктивности яровой пшеницы
Обеспеченность яровой мягкой пшеницы различных групп спелости суммой биологически активных температур. Сумма активных температур вегетационного периода у сортов всех групп в целом несколько выше в степной зоне. Различия средних значений по теплообеспеченности сортов по группам спелости пропорциональны усредненной продолжительности вегетации как по отдельным межфазным, так и в целом вегетационного периодов, последняя в степи у среднеранних сортов составляла 1520 оС, у среднеспелых - 1530, у среднепоздних - 1669 оС, в лесостепи соответственно - 1306, 1496 и 1525 оС.
Сравнивая начальный и конечный периоды вегетации растений, установлено, что по минимуму потребления тепла среднеранняя и среднеспелая группы сортов отличаются незначительно между собой (831 и 826 оС), и несколько существеннее по зонам (684 и 775 оС). Среднепоздние сорта наиболее обеспечены теплом в течение вегетативного периода (925 в степи и 893 оС в лесостепи), особенно в фазу кущении - колошение (541 и 485 оС), что, по-видимому, позволяет им формировать более высокую и качественную продуктивность. По мнению Н.Г. Ведрова (1998), для сибирских сортов, формирующих более высокие урожаи, характерен более длительный период всходы - колошение а, следовательно, и возможность использовать большее количество тепла. Для сортов данной группы отмечена низкая обеспеченность максимума суммы активных температур в лесостепной зоне. Это объясняется недостаточностью тепла данной природно-климатической зоны, что является лимитирующим фактором для реализации потенциальной продуктивности среднепоздних сортов в данных экологических условиях. Решение данной проблемы возможно за счет перемещения сроков посева данных сортов на более раннее время, так как в наблюдаемый период посев производился с 18 по 27 мая.
Обеспеченность теплом в большей степени варьирует по отдельным межфазным периодам, нежели за весь вегетационный период, причем удлинение вегетации приводит к снижению изменчивости теплообеспеченности.
Тенденция изменчивости потребления растениями разных групп спелости суммы активных температур по межфазным периодам сохраняется. Однако обращает на себя внимание, что в условиях лесостепной зоны сортовые отличия проявляются сильнее по сравнению со степной зоной, что объясняется более жестким терморежимом лесостепи для растений яровой пшеницы.
Взаимосвязь между урожайностью яровой мягкой пшеницы и распределением суммы биологически активных температур по вегетационному периоду. В лесостепной зоне взаимосвязь между урожайностью и обеспеченностью суммой биологически активных температур вегетационного периода близкая к средней положительной, то есть распределение тепла в целом по вегетационному периоду не обеспечивает формирование потенциально возможной продуктивности заложенной в генотипе изучаемых сортов (табл. 8).
Таблица 8 - Коэффициенты корреляции между урожайностью и распределением суммы активных температур по вегетационному периоду яровой мягкой пшеницы (1989 - 1999 гг.)
Сорт | посев - всходы | всходы - кущение | кущение - колошение | посев - колошение | колошение - восковая спелость | посев - восковая спелость |
Тулунская 12 | ||||||
Иртышанка 10 |
*Ц в числителе - лесостепная зона, в знаменателе - степная зона
Наиболее критическими по теплообеспеченности межфазными периодами, для обоих сортов, являются периоды всходы - кущение, кущение - колошение и колошение - восковая спелость. Причем если в период всходы - кущение, растения страдают от избытка тепла, то в периоды кущение - колошение и колошение - восковая спелость формированию потенциально возможного количества зерна препятствует недостаточная теплообеспеченность.
В степной зоне яровая пшеница обоих сортов удовлетворительно приспособлена к терморесурсам складывающимся в целом за вегетацию, особенно для среднеранних сортов. Хотя распределение тепла по межфазным периодам нельзя назвать оптимальным. Так во время протекания периода всходы - кущение требуется меньшая сумма биологически активных температур, особенно для среднеранних сортов. Недобор тепла растениями ощущается в пределах данной зоны в период кущение - колошение, особенно у сорта Тулунская 12.
Распределение тепла по вегетационному периоду яровой твердой пшеницы и её влияние на количество и качество формируемого зерна. У яровой твёрдой пшеницы в степной зоне изменчивость теплообеспеченности заметно проявляется в отдельные межфазные периоды начала вегетации и в меньшей степени варьирует в целом, как по вегетативному, так и репродуктивному периодам развития растений, и особенно за весь вегетационный период (табл. 9). Следовательно, основная возможность растений приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания обеспечивается за счет изменения скорости реакций на эти изменения в отдельные фазы начального периода вегетации, сохраняя в целом заложенную генетическую программу.
Таблица 9 - Варьирование теплообеспеченности вегетационного периода яровой твердой пшеницы (степная зона, 1997 - 2003 гг.)
| Межфазный период | Сумма активных температур, оС | Размах варьирования, % по | ||
колебание | среднее | годам | сорто-участкам | |
посев - всходы | 104 - 305 | 172 | 54,7 | 13,1 |
всходы - кущение | 100 - 388 | 222 | 66,5 | 27,7 |
кущение - колошение | 324 - 692 | 537 | 43,4 | 25,1 |
посев - колошение | 658 - 1202 | 931 | 24,3 | 6,2 |
колошение - восковая спелость | 476 - 861 | 700 | 30,9 | 12,6 |
посев - восковая спелость | 1233 - 1697 | 1631 | 16,3 | 11,5 |
Учитывая, что сумма активных температур за безморозный период в годы проведения исследований с 1997 по 2003 в данной природно-климатической зоне варьировала от 1681 до 2072оС можно утверждать, что в целом за вегетацию теплообеспеченность растений яровой твёрдой пшеницы не может являться лимитирующим фактором формирования урожая в данной экологической нише.
Однако биологической особенностью яровой твёрдой пшеницы по сравнению с мягкой является относительно медленный темп оттока пластических веществ из вегетативных органов в репродуктивные. Слабая мобилизация пластических веществ на налив зерна у твёрдой пшеницы особенно сильно проявляется при недоборе положительных температур (Савицкая В.А. и др., 1987). Видно, что в наших условиях обеспеченность теплом начального периода вегетации выше, нежели конечного, среднее теплопотребление соответственно распределяется таким образом - начального - 931, конечного 700 оС. Следовательно, для данных конкретных условий распределения тепла по вегетационному периоду необходимо подбирать или создавать сорта яровой твёрдой пшеницы с несколько укороченным начальным периодом и более продолжительным конечным.
Наибольшей изменчивостью по годам и сортоучасткам характеризуется обеспеченность суммой активных температур межфазных периодов всходы - кущение и кущение - колошение. Оставаясь достаточно стабильной по сортоучасткам, сильно варьирует по годам теплообеспеченность межфазного периода посев - всходы. Следовательно, теплообеспеченность этих периодов может являться одной из причин вариабельности количественной и качественной сторон продукционного процесса.
Средняя урожайность зерна яровой твёрдой пшеницы за период с 1997 по 2003 гг. составила 2,56 т/га, изменяясь от 1,51 до 3,77 т/га (V = 62,2%); масса 1000 зерен соответственно - 41,5, от 38,1 до 43,4 г (V = 32,1%).
Массовая доля белка в зерне колеблется по годам исследований от 10,8 до 15,9 %, при среднем значении 13,3 % (V = 32,1%). Массовая доля сырой клейковины в среднем составила 27,0 %, варьируя в интервале от 21,1 до 34,3 % (V = 38,7%). Более стабильным по годам оставался показатель качества клейковины (ИДК-1). Среднее его значение составило 86 у.е. (II группа - удовлетворительная слабая) при размахе варьирования 16,1 %. Также относительной устойчивостью характеризовалось и качество макарон. При средней общей оценке 4,1 баллов, размах варьирования равнялся 23,4 %.
Между урожайностью твердой яровой пшеницы и обеспеченностью теплом в целом за вегетационный период установлена положительная средняя связь (табл. 10).
Таблица 10 - Взаимосвязь урожайности зерна яровой твердой пшеницы и показателей его качества с обеспеченностью вегетационного периода суммой биологически активных температур (степная зона, 1997 - 2003 гг.)
| Межфазный период | Коэффициенты корреляции | |||
урожай- ность, т/га | массовая доля, % | показа-тель качества, у.е. | ||
белка | клейко-вины | |||
посев - всходы | + 0,292* | Ц 0,129 | Ц 0,083 | + 0,041 |
всходы - кущение | Ц 0,330* | + 0,115 | + 0,099 | + 0,017 |
кущение - колошение | + 0,229* | + 0,337* | + 0,397* | + 0,092 |
посев - колошение | + 0,262* | + 0,301* | +0,401* | + 0,192* |
колошение - восковая спелость | + 0,313 | + 0,671* | + 0,722* | + 0,481* |
посев - восковая спелость | + 0,320* | + 0,544* | + 0,536* | + 0,396* |
* - Достоверно при 5-ти % уровне значимости
Аналогичная по направленности умеренная связь выявлена и с периодами посев - всходы, кущение - колошение, средняя - колошение - восковая спелость. Практически во все межфазные периоды связь носит положительный характер, кроме, периода всходы - кущение.
За периоды посев - всходы и всходы - кущение между обеспеченностью растений суммой активных температур и всеми параметрами технологической оценки устанавливаются очень слабые отличающиеся по направленности связи. Теснота этих взаимосвязей усиливается в период кущение - колошение. Когда между суммой биологически активных температур и массовой долей белка и сырой клейковины в зерне проявляется положительная средняя корреляция. По-видимому, в конечном итоге это и отражается на направленности и значимости связей между суммой активных температур и этими показателями в целом за начальный период развития растений яровой твёрдой пшеницы. Такая закономерность объясняется тем, что в фазу кущения уже идет формирование длины колоса, числа колосков в колосе, а также формирование колосовых бугорков (Куперман Ф.М., 1962; Савицкая В.А. и др., 1987).
Однако для условий нашего региона характерна наибольшая взаимосвязь между накоплением протеина и клейковины и суммой тепла в период налива и созревания зерна. Именно температурный режим конечного периода формирования урожая оказывает наиболее сдерживающее воздействие на накопление белка и клейковины в зерне. В этот же период наиболее ярко проявляется влияние суммы температур на качество клейковины. Полученные коэффициенты корреляции указывают на недостаток тепла для реализации генотипических возможностей по данным признакам качественной оценки зерна.
Зависимость продуктивности яровой пшеницы от температуры воздуха, почвы и их градиента. Сопоставление по природно-климатическим зонам показывает, что среднесуточная температура воздуха всего вегетационного периода (май - август) за период с 1999 по 2004 годы варьировала в меньшей степени в лесостепной зоне по сравнению с лесостепной (V = 5,4 % против 8,4).
В обеих природно-климатических зонах наибольшей изменчивостью характеризуется температура мая, наименьшей температура августа.
Среднесуточная температура почвы в среднем за вегетационный период в степной зоне варьировала слабее по сравнению с температурой воздуха, изменчивость по годам была низкой (V = 7,3 %); в лесостепной зоне колебания температуры почвы по годам в целом были выше колебаний температуры воздуха и несколько существеннее по сравнению со степной зоной (V = 10,1 %).
За шесть лет урожайность Тулунской 12 колебалась по годам в лесостепной зоне от 2,35 до 3,55 т/га (V = 33,8 %), в степной зоны от 1,41 до 4,62 т/га (V = 23,5 %), среднеспелого сорта Алёшина соответственно от 2,96 до 4,68 т/га и от 2,41 до 3,63 т/га (табл. 11). Варьирование урожайности у этих сортов проявляется в большей степени по годам, чем между зонами в пределах каждого года.
В степной зоне существенных сортовых различий между среднеранними и среднеспелыми сортами яровой пшеницы по взаимосвязи урожайности и распределением температуры воздуха и почвы по месяцам вегетации не выявлено.
В мае, июле и в мае - августе среднесуточная температура воздуха не обеспечивает реализацию потенциальной урожайности. Повышенная температура августа негативно отражается на наливе и созревании зерна. Угнетающее влияние темпеатуры в данный период в степной зоне усугубляется недостатком влаги. Влияние температуры почвы на урожайность характеризуется аналогичными тенденциями, но сильнее проявляющимися в мае и слабее в июле.
У твёрдого сорта Корунд в условиях степной зоны между урожайностью и температурой воздуха и почвы установлена корреляция аналогичная наблюдаемой в этой же зоне у среднераннего сорта Тулунская 12, несколько сильнее выраженная в августе, что указывает на недостаток тепла при наливе и созревании зерна.
Таблица 11 - Изменчивость урожайности яровой мягкой пшеницы (1999 - 2004 гг.)
Природно-климатическая зона | Тулунская 12 | Алёшина | ||
урожайность, т/га | размах варьирования, % | урожайность, т/га | размах варьирования, % | |
есостепь | 2,88 | 33,8 | 3,56 | 36,8 |
степь | 2,73 | 23,8 | 3,12 | 33,6 |
В условиях лесостепной зоны для сорта Тулунская 12 наблюдается более высокая среднесуточная температура воздуха, чем это необходимо в июне и несколько ниже в мае. В июле, августе и за май - август температура достаточно благоприятна для растений данного сорта. Подобные закономерности по месяцам вегетации выдерживаются и во влиянии на урожайность температуры почвы ярче выраженные за период май - июль.
В данной зоне температурный режим воздуха и почвы максимально приближен к оптимальному для среднеспелого сорта Алешина.
Наземные и подземные органы растений филогенетически и физиологически различны, так как обитают в разных средах и выполняют отличные функции. Наиболее благоприятным условием для растений яровой пшеницы являются условия, когда температура почвы на 6 - 7оС, а в отдельных случаях и на 10 - 12оС, ниже температуры воздуха. Это способствует лучшему развитию, как всего растения, так и его корневой системы (Радченко С.И., 1966).
Нами рассчитан градиент температур воздуха и почвы за период 1999 - 2004 гг., определяющийся как разность между среднесуточной температурой воздуха и температурой почвы за определенный промежуток времени. Отрицательные значения температурного градиента соответствуют тому, что температура почвы выше температуры воздуха, а положительные - наоборот.
Установлено что, в условиях юго-востока Западной Сибири в основном период активного развития растений яровой пшеницы протекает при отрицательном градиенте температуры воздуха и почвы, достигая наибольшей разницы в июле, когда градиент приобретает максимальные значения Ц5оС в лесостепной в 2000 году и Ц4,1оС в степной зоне в 2003.
Сопосталение урожайности и температурного градиента (рис. 2 и 3) показывает, что на уровень формируемой урожайности в большей степени оказывает влияние его значение не в целом за май - август, а индивидуальное развитие растений яро-
вой пшеницы под влиянием его динамики по месяцам вегетации. Корреляционный анализ показал, что в мае при появлении всходов температурный градиент практи-чески не лимитирует формирование урожайности и приближен к оптимуму (табл. 12).
Таблица 12 - Коэффициенты корреляции урожайности с градиентом температуры воздуха и почвы (1999 - 2004 гг.)
Слой почвы, см | Месяц | ||||
май | июнь | июль | август | май - август | |
0 - 5 | Ц 0,131* | Ц 0,372* | Ц 0,391* | Ц 0,243* | Ц 0,259* |
0 Ц10 | + 0,099 | Ц 0,449* | Ц 0,541* | Ц 0,375* | Ц 0,364* |
0 Ц15 | + 0,022 | Ц 0,501* | Ц 0,633* | Ц 0,380* | Ц 0,384* |
0 - 20 | Ц 0,010 | Ц 0,260* | Ц 0,477* | Ц 0,403* | Ц 0,288* |
* - Достоверно при 5-ти % уровне значимости
Наиболее тесная взаимосвязь между урожайностью и разницей в температурах воздуха и почвы устанавливается в июне и июле, причем наиболее ярко она выражена в слоях почвы на глубине 10 и 15 см. Это можно объяснить тем, что в этот период происходит формирование корневой системы и, особенно в июне, а её состояние в дальнейшем определяет питание растений. В июле активно идет процесс поступления питательных веществ, физиологические и биохимические процессы образования и накопление подвижных форм веществ в вегетативной массе растения, а также в почве.
В августе сила взаимосвязи ослабевает. В этот период происходит налив и созревание зерна, сопровождающиеся биохимическими процессами, связанными с миграцией и превращением подвижных форм питательных веществ в запасные, и роль корневой системы несколько понижается. Процесс налива и созревания зерна в большей степени определяется температурой воздуха.
Все выявленные существенные взаимосвязи урожайности с градиентом температуры воздуха и почвы, как по месяцам, так и в целом за вегетацию являются отрицательными. Это указывает на то, что складывающийся температурный градиент не является благоприятным для условий формирования урожайности.
Аспекты прогнозирования урожайности яровой пшеницы с учетом факторов роста и развития её растений
Моделирование урожайности по анализу гидротермических ресурсов. Для юго-востока Западной Сибири сумма осадков и температурный режим развития растений являются наиболее изменяющимися и лимитирующими, что и даёт возможность использовать эти факторы для создания моделей прогнозирования урожайности.
Математическая обработка данных производилась с применением методов дисперсионного, регрессионного и корреляционного анализов.
Для оценки изменения урожайности в производственных посевах (Y1) и на полях государственных сортоиспытательных участков (Y2) под влиянием суммы активных температур (Х1) и суммы осадков (Х2) рассчитывали линейную и квадратичную регрессию, исходя из данных по урожайности за период 1989 - 1998 гг.
Для степной зоны - линейная регрессия представлена уравнениям:
Y1 = -0,029 Х1 + 0,00412 Х2 + 59,92; Y2 = -0,063 Х1 - 0,062 Х2 + 126,9;
Квадратичная регрессия соответственно равна:
Y1 = 0,807 Х1 + 0,979 Х2 - 0,000564 Х1Х2 - 0,0002468Х- 0,000341Х- 648,563;
Y2 = 2,417 Х1 + 3,217 Х2 - 0,00175 Х1Х2 - 0,0007241 Х- 0,001716 Х
Анализ данных уравнений показывает, что большая урожайность в условиях степной зоны достигается при сумме активных температур 1354оС и сумме осадков до 283,1 мм. При этом урожайность по району (Y1) и на сортоучастке (Y2) может быть равной соответственно: 25,3 и 43,8 ц/га. При среднегодовых значениях в степной зоне суммы активных температур (1) 1493оС и суммы осадков (2) 192,5 мм прогноз урожайности составляет соответственно: в производстве (Y1) 17,1 и на сортоучастках (Y2) 20,3 ц/га.
Для лесостепной зоны уравнения линейной и квадратичной регрессии имеют вид соответственно:
Y1 = -0,01 Х1 + 0,006757 Х2 + 27; Y2 = 0,01 Х1 + 0,009047 Х2 + 13,8; Y1 = -590,8 + 0,784 Х1 + 0,41 Х2 - 0,0003723 Х1Х2 - 0,0002433 Х + 0,0002308;
Y2=148,6Ц 0,082 Х1Ц 0,692 Х2+ 0,0005192 Х1Х2 - 0,000003984 ХЦ 0,0007784 Х
В лесостепи наибольшая урожайность достигается при сумме активных температур 1660оС и суммы осадков 319 мм. При этом урожайность в производстве и на полях госсоротоучастков может достигать соответственно: Y1 = 18,0 и Y2 = 40,8 ц/га. При среднегодовых значениях суммы активных температур (1) равных 14010С и суммы осадков (2) - 211,7 мм можно прогнозировать урожайность: в производстве (Y1) - 16,7 и на сортоучастках (Y2) - 29,9 ц/га.
Зависимость урожайности от средних температур в мае (t1), июне (t2), июле (t3), августе (t4) и от среднесуточной температуры по первой, второй и третьей декадам мая (z1, z2 и z3 соответственно) выражается уравнениями линейной регрессии для степной зоны: Y1 = 63,5 - 0,65 t1 - 0,07 t2 - 1,62 t3 - 0,28 t4; Y 2 = 111 - 0,58 t1 - 0,27 t2 - 0,19 t3 - 4,48 t4; Y3 = 13,65Ц 0,51 z1 + 0,27 z2 + 0,46 z3 Y4 = 7,58 - 0,59 z1 + 0,94 z2 + 0,743 z3 ; Для лесостепной зоны: Y1 = 102,7 - 0,38 t1 - 0,64 t2 - 3,23 t3 - 0,89 t4 ;
Y2 = 123,3 + 0,98 t1 + 0,01 t2 - 3,96 t3 - 1,7 t4; Y3 = 8,9 - 0,36 z1 + 0,42 z2 + 0,24 z3 Y4 = 9,4 - 0,25 z1 + 0,77 z2 + 0,77 z3
Анализ полученных уравнений показывает, что для увеличения урожайности предпочтительнее, чтобы средняя температура в каждом месяце была ниже, по сравнению с наблюдаемой фактически (в пределах рассматриваемых интервалов), т.е. t1 8,0; t2 12,8; t3 18,8; t4 13,6.
Зависимость урожайности от количества осадков в мае (t1), июне (t2), июле (t3) и августе (t4), и от их распределения по декадам мая (z1 - 1-я, z2 - 2-я, z3- третья), выражается уравнениями линейной регрессии для степной зоны:
У1 = 12,8 + 0,06 t1 + 0,1t2 - 0,02 t3 - 0,03 t4 ;
У2 = 21,8 + 0,08 t1 + 0,11 t2 + 0,01 t3 - 0,16 t4;
У1 = 17,4 + 0,13z1 - 0,07 z2 - 0,07 z3; У2 = 22,6 - 0,06 z1 - 0,09 z2 + 0,01 z3
Из приведённых уравнений следует, что повышение урожайности в условиях юго-востока Западной Сибири достигается при увеличении количества осадков в мае и августе (особенно в августе), однако во 2-ой декаде мая ощущается избыток осадков.
Для лесостепной зоны уравнения, отражающие зависимость урожайности от влагообеспеченности того или иного периода выглядят соответственно:
У1 = 13 - 0,07 t1 + 0,8 t2 + 0,01 t3 - 0,03 t4;
У2 = 31,2 - 0,18 t1 + 0,06 t2 + 0,01 t3 + 0,01 t4; У1 = 16 + 0,05 z1 - 0,05 z2 - 0,18 z3; У2 = 33,5 - 0,19 z1 + 0,01 z2 - 0,12 z3
Из анализа полученных уравнений следует, что в условиях лесостепи повышению урожайности способствует увеличение количества осадков в июне и июле (особенно в июне) и желательно снижении их количества в мае, особенно в третьей декаде этого месяца.
Предлагаемая разработанная методика математических расчетов и получаемые с её помощью результаты могут быть использованы для прогнозирования урожайности по данным влаго- и теплообеспеченности вегетационного периода растений яровой мягкой пшеницы в отличающихся гидротермических условиях.
Прогнозирование урожайности яровой пшеницы по результатам испытания сортов. Учитывая тесную связь между урожайностью на полях госсортоучастков и в производственных посевах, расположенных в тех же экологических условиях, её можно использовать для предварительного прогнозирования урожая на сельскохозяйственных предприятиях.
Для возможности прогнозирования продуктивности по заданной её величине находим оценки корреляционных и регрессионных характеристик по выборкам урожайности по сортоучасткам расположенным в разных природно-климатических зонах.
Эмпирические прямые регрессии выглядят следующим образом:
При приблизительно линейно коррелируемых Y1 и Y2 с помощью этих прямых можно сделать достоверное прогнозирование (Y1) урожайности в производственных посевах при заданном значении (Y2) урожайности на сортоучастках.
Для степной зоны нами установлена очень высокая корреляция между урожайностью на сортоучастках и средней урожайностью в производстве, коэффициент корреляции равен 0,8. Уравнение прямой линии регрессии выглядит: Y1 = 0,33 Y2 + 10,8
Для лесостепи коэффициент корреляции равен 0,6 - значит и здесь взаимосвязь также достаточно выражена. Уравнение прямой линии регрессия урожайности в производственных посевах (Y1) при определенной урожайности на полях сортоучастков (Y2) выглядит соответственно: Y1 = 0,36 Y2 + 3,3.
Предложенная методика расчета позволяет расширить использование результатов конкурсного сортоиспытания яровой пшеницы для более достоверной оценки формирования потенциальной продуктивности на полях хозяйств той или иной природно-климатической зоны и принять математически обоснованное решение о целесообразности возделывания определенной культуры или сорта в данных конкретных условиях.
Экологическая пластичность сортов яровой пшеницы
Оценка сортов мягкой и твёрдой яровой пшеницы по параметрам экологической пластичности по урожайности. Оценка экологической пластичности сортов по методу S.A. Eberhart и B.А. Rusell (1966) основана на расчете двух параметров: коэффициента линейной регрессии (вi) и дисперсии (2di). Коэффициент линейной регрессии урожаев сортов служит мерилом степени реакции генотипа на изменение условий среды их выращивания. Он может принимать значения больше и меньше единицы, а также быть равным единице. Чем выше значение коэффициента линейной регрессии (вi больше 1), тем большей отзывчивостью обладает данный сорт. Такие сорта требовательны к высокому уровню агротехники, так как только в этом случае они дадут максимум отдачи. В случае, когда коэффициент линейной регрессии меньше единицы, сорт слабее реагирует на изменение условий среды, чем в среднем весь набор изучаемых сортов. Такие сорта лучше использовать на экстенсивном фоне, где они дадут максимум отдачи при минимальных затратах. При условии, когда коэффициент линейной регрессии равен единице, имеется полное соответствие изменения урожайности сорта изменению условий выращивания.
Дисперсия (отклонение от линии регрессии) характеризует степень стабильности сортов в изменяющихся условиях (Зыкин В.А. и др., 1984).
Проведенный анализ сортов яровой мягкой пшеницы по параметрам экологической пластичности показал, что сортами, изменение урожайности которых наиболее полно соответствует изменению условий произрастания, являются сорта среднеранней группы спелости Тулунская 12 и Фора, среднеспелой Ц Кантегирская 89 и Златозара, местной селекции - Вировка, Мария и Кийска (табл. 13 и 14). Коэффициенты линейной регрессии сортов Омская 26, Иртышанка 10, Алёшина, Мариинка и Ностальгия больше единицы, что говорит о прогрессивном увеличении урожайности данных сортов под влиянием улучшения условий выращивания.
Слабой отзывчивостью на улучшение условий возделывания характеризуются сорта Ирень, Обская 14, Новосибирская 15, Новосибирская 29, Ирменка 4, Тулеевская и Изида. То есть эти сорта являются сортами экстенсивного или полуинтенсивного типов.
Анализ полученных значений дисперсии свидетельствует о низкой стабильности практически всех изучаемых сортов. Наиболее стабильно способными формировать урожай по всей территории юго-востока Западной Сибири являются сорта Новосибирская 29 и Новосибирская 15, наименее - сорта Алёшина, Ностальгия, Мариинка и Омская 26.
Сорта местной селекции, характеризуясь высокой отзывчивостью на улучшение условий среды, вместе с тем, не обладают достаточной степенью стабильности.
Таблица 13 - Параметры экологической пластичности среднеранних сортов яровой мягкой пшеницы по урожайности (1998 - 2004 гг.)
Сорт | Урожайность, т/га | Коэффициент линейной регрессии (вi) | Степень стабильности (2di) |
Тулунская 12 | 2,90 | 0,98 | 20,33 |
Фора | 2,75 | 1,05 | 18,64 |
Омская 26 | 2,96 | 1,55 | 26,58 |
Ирень | 3,02 | 0,89 | 18,20 |
Обская 14 | 3,19 | 0,85 | 17,75 |
Новосибирская 15 | 2,85 | 0,66 | 13,75 |
Новосибирская 29 | 3,22 | 0,55 | 11,94 |
Тулеевская* | 3,03 | 0,90 | 18,67 |
Вировка* | 3,34 | 1,05 | 22,06 |
*- сорта местной селекции
Таблица 14 - Параметры экологической пластичности среднеспелых сортов яровой мягкой пшеницы по урожайности (1998 - 2004 гг.)
Сорт | Урожайность, т/га | Коэффициент линейной регрессии (вi) | Степень стабильности (2di) | |
Иртышанка 10 | 2,96 | 1,12 | 23,13 | |
Омская 29 | 3,08 | 0,83 | 20,08 | |
Ирменка 4 | 2,81 | 0,90 | 21,80 | |
Кантегирская 89 | 3,21 | 0,99 | 17,75 | |
Златозара | 2,96 | 1,02 | 18,18 | |
Изида* | 2,82 | 0,92 | 19,55 | |
Алёшина* | 3,55 | 1,38 | 29,85 | |
Мария* | 3,44 | 1,01 | 21,01 | |
Кийская* | 3,30 | 0,98 | 20,62 | |
Мариинка* | 3,31 | 1,25 | 28,11 | |
Ностальгия* | 3,48 | 1,28 | 27,70 | |
*- сорта местной селекции
Высокую отзывчивость на улучшение условий выращивания проявляют сорта яровой твёрдой пшеницы Жемчужина Сибири, Корунд, Вольнодонская (табл. 15). Омская янтарная изменяет урожайность точно в соответствии с изменением условий выращивания.
Сорта Аметист, Омский рубин, Алтайский янтарь, Таволга являются сортами экстенсивного или полуинтенсивного типа.
Все изучаемые сорта яровой твёрдой пшеницы характеризуются низкой способностью сохранять уровень урожайности зерна по годам.
Таблица 15 - Параметры экологической пластичности сортов яровой твёрдой пшеницы по урожайности (1997 - 2004 гг.)
Сорт | Урожайность, т/га | Коэффициент линейной регрессии (вi) | Степень стабильности (2di) |
Аметист | 2,31 | 0,86 | 21,29 |
Омский рубин | 2,51 | 0,93 | 22,99 |
Алтайский янтарь | 2,55 | 0,89 | 21,88 |
Корунд | 2,59 | 1,15 | 28,43 |
Таволга | 2,52 | 0,80 | 19,77 |
Омская янтарная | 1,41 | 1,01 | 24,74 |
Вольнодонская | 2,41 | 1,13 | 27,84 |
Жемчужина Сибири | 3,14 | 1,22 | 30,15 |
Зависимость показателей качества зерна, муки и хлеба от генотипа, метеоусловий (год), природно-климатической зоны и их взаимодействия. Масса 1000 зерен по сортам варьировала в условиях лесостепной зоны от 34,2 до 40,6 г, а в условиях степной - от 34,6 до 42,2 г, натурная масса соответственно 736 - 789 и 741 - 795 г/л, общая стекловидность 52 - 62 и 55 - 61 %.
Массовая доля белка и сырой клейковины изменялась в лесостепи от 11,6 до 15,7 и от 23,7 до 34,5 %, а в степи соответственно 12,5 - 16,6 и 25,8 Ц36,6 %. Таким образом, зерно, выращиваемое в степной зоне, содержит больше протеина и клейковины.
Показатель качества клейковины колебался по сортам в лесостепи от 56 до 74, в степи от 59 до 77 у.е. Для сильной пшеницы его значение должно быть в интервалах 45 - 75 у.е., для ценных 45 - 85. В экологических условиях лесостепной зоны практически все сорта формировали качество клейковины соответствующее сильной пшенице, а в степной кроме сортов Тулунская 12 и Тулеевская. По значению показателя качества клейковины, зерно всех сортов относится к 1-ой группе хорошая (показатель ИДК-1 равен 45 - 75 у.е.). И только сорта Тулунская 12 и Тулеевская в степной зоне формировали клейковину 2-ой группы, характеризующуюся как удовлетворительная слабая.
За годы исследований наиболее качественное зерно по большинству показателей оценки физико-химических свойств формировали сорта Новосибирская 15, Новосибирская 29, Тулеевская, Алешина, Мария и Ирень в обеих природно-климатических зонах, с небольшим преимуществом в лесостепи сортов Тулеевская, Алёшина и Мария, а в степи Новосибирская 15, Новосибирская 29 и Ирень.
Показатели хлебопекарной оценки по сортам и природно-климатическим зонам распределились также неоднозначно. Упругость теста варьировала по сортам в лесостепи от 80 до 172 мм. Следовательно, в данных условиях все изучаемые сорта формировали зерно, соответствующее по этому признаку сильной пшенице (по норме не ниже 80 мм), а в степной до этого значения не дотянули сорта Тулунская 12, Ирень и Обская 14.
Значение отношения упругости к растяжимости (P/L) для сильной пшеницы должно быть равно 0,7 - 2,0, для ценной - 0,7 - 2,2. В лесостепной зоне величина P/L по сортам изменялась в пределах от 1,0 - 2,2, а в степной 0,9 - 1,7.
Разжижение теста при норме для сильной пшеницы не более 60 е.ф., для ценной не более 80, в условиях лестепи его значение варьировало от 65 до 123, а в степи от 64 до 88 е.ф. Таким образом, в экологических условиях обеих природно-климатических зонах все сорта по средним величинам данного признака соответствуют только норме на ценную пшеницу.
Сила муки изменялась по сортам в лесостепной зоне от 216 до 461 е.а. Наибольшей силой муки характеризовались сорта Новосибирская 15 (W = 461 е.а.), Мария (W = 402 е.а.), Новосибирская 29 (W = 346 е.а.), Алёшина (W = 304 е.а.) и Ирень (W = 306 е.а.). В степной зоне варьирование составило 204 - 465 е.а., с преимуществом тех же сортов, за исключением сорта Ирень (W = 285 е.а.). Для сортов сильной пшеницы этот показатель должен быть не ниже 280, а ценных не ниже 260 е.а. Практически у всех изучаемых сортов сила муки в степной зоне была выше по сравнению с лесостепной.
Значение валориметрической оценки колебалось в лесостепи от 54 до 67, в степи от 55 до 69 е.в. Мука из зерна, выращиваемого в степной зоне, имеет незначительное преимущество по этому показателю качества. В то же время для сильной пшеницы валориметрическая оценка должа быть не ниже 70, и в условиях обеих природно-климатических зон её не сформировал ни один сорт. Для ценных сортов значение данного показателя должно быть не менее 55 е.в. и все сорта соответствуют этому критерию.
Колебания по сортам объёмного выхода хлеба составили в лесостепи 899 - 1204, в степи 941 - 1257 мл. Соответствие сильной пшенице по данному показателю проявил в обеих зонах только сорт Новосибирская 15. В целом экологические условия степи практически для всех сортов обеспечили формирование хлеба с более высоким объемным выход по сравнению с лесостепью.
Сортовые особенности тесно коррелируют с массой 1000 зёрен, упругостью теста, показателем P/L (отношение упругости к растяжимости), силой муки и объёмным выходом хлеба, массовой долей сырой клейковины и белка и разжижением теста (r = 0,99, 0,99, 0,99, 0,99, 0,99, 0,87, 0,79, 0,77).
Природно-климатическая зона оказывают сильное влияние на все показатели (r = 0,70 - 0,99), за исключением показателя качества клейковины и P/L (r = 0,29 и 0,31).
От погодных условий в высокой степени зависимости находятся упругость теста, P/L (r = 0,87 и 0,73), в слабой - показатель качества клейковины, разжижение теста и валориметрическая оценка (r = 0,38, 0,15 и 0,28), все остальные показатели характеризуются средней степенью связи (r = 0,36 - 0,68) .
Взаимодействие всех трёх факторов - генотипа, природно-климатической зоны, года тесно взаимосвязано с натурой зерна, упругостью теста, массовой долей белка и клейковины (r = 0,95, 0,99, 0,79 и 0,67), средне Ц с P/L, валориметрической оценкой и объёмным выходом (r = 0,58, 0,55 и 0,60), и слабо с остальными показателями.
Взаимосвязи между параметрами технологической и хлебопекарной оценки зерна, муки и факторами среды произрастания неоднозначны. Это объясняется тем, что каждый признак формируется под влиянием множества факторов и сам по себе является интегральной производной множественных составляющих, изменение которых может приобретать одинаковые и различные как по значимости, так и по направленности процессы. Если векторы направления процессов совпадают, то интегральный показатель колеблется больше его составляющих. Если направленность процессов носит противоположный характер, то интегральный показатель уменьшается.
Параметры экологической пластичности сортов мягкой яровой пшеницы по показателям качества. Сортами, увеличивающими содержание белка и сырой клейковины с улучшением условий являются Иртышанка 10, Алёшина (табл. 16). Пропорционально улучшению условий возделывания будет повышаться содержание белка и клейковины в зерне сортов Тулунская 12, Ирень, Новосибирская 15, Новосибирская 29, Мария. Сорта Обская 14 и Тулеевская по характеру реакции на изменяющиеся условия по количеству белка и сырой клейковины относятся к сортам экстенсивного типа.
Таблица 16 - Параметры экологической пластичности яровой мягкой пшеницы по массовой доле белка и сырой клейковины (1998 - 2003 гг.)
Сорт | Массовая доля, % | Коэффициент линейной регрессии (bi) | Степень стабильности (2di) | |||
белок | клейко-вина | белок | клейко-вина | белок | клейко-вина | |
Тулунская 12 | 14,5 | 31,0 | 0,98 | 0,99 | 7,82 | 9,43 |
Ирень | 15,4 | 34,2 | 0,99 | 0,99 | 6,43 | 5,92 |
Обская 14 | 10,6 | 21,2 | 0,84 | 0,91 | 11,71 | 15,3 |
Иртышанка 10 | 14,3 | 31,4 | 1,22 | 1,35 | 8,57 | 8,81 |
Нососибирская 15 | 15,4 | 35,3 | 1,03 | 0,99 | 5,31 | 7,25 |
Новосибирская 29 | 15,2 | 33,0 | 1,00 | 0,97 | 11,43 | 10,50 |
Алёшина | 13,9 | 29,7 | 1,23 | 1,12 | 5,77 | 4,43 |
Мария | 14,7 | 33,1 | 0,98 | 1,01 | 7,72 | 5,11 |
Тулеевская | 14,7 | 28,7 | 0,81 | 0,78 | 4,99 | 4,35 |
Наиболее высокий уровень стабильности по содержанию белка и клейковины проявляют сорта Тулеевская, Новосибирская 15, Алёшина, Ирень, Мария. Наиболее нестабильными по данным показателям качественной оценки зерна оказались сорта Обская 14 и Новосибирская 29.
У сортов Тулунская 12, Иртышанка 10, Алёшина показатель качества клейковины (ИДК-1), сила муки и объёмный выход хлеба находятся в прямо пропорциональной связи с условиями. У Ирени сила муки и объёмный выход хлеба также изменяются пропорционально улучшению условий, а показатель качества слабо отзывается на улучшение условий (соответственно bi = 1,08, 0,99 и 0,84). У сорта Новосибирская 15 в соответствии с изменением условий изменяются показатель качества клейковины (ИДК-1) и объёмный выход хлеба, а сила муки слабо реагируют на улучшение условий (bi = 0,98, 0,94, 0,77). У сорта Новосибирская 29 все показатели слабо отзываются на улучшение среды произростания. Колебания вi составляют от 0,82 до 0,95. Аналогичные закономерности проявляются у Тулеевской (вi = 0,63 - 0,80) и Обской 14 (bi = 0,78 - 0,94). Эти сорта являются сортами экстенсивного типа и позволяют получать генетически заложенные в них признаки (показатель качества, сила муки и объёмный выход хлеба) при минимальных затратах на их выращивание. У Марии сила муки улучшается пропорционально улучшению условий, а показатель качества клейковины (ИДК-1) и объёмный выход хлеба слабо реагируют на изменения условий (bi = 0,98, 0,92 и 0,90).
Высокую степень стабильности по показателю качества (ИДК-1) проявляют сорта Тулунская 12, Иртышанка 10, Алёшина и Мария (соответственно 2di = 1,81, 1,72, 11,12 и 1,07), наименьшую - Обская 14, Новосибирская 15 и Новосибирская 29 (соответственно 2di = 5,63, 3,23 и 3,17). По силе муки высокой степенью стабильности характеризуются сорта Иртышанка 10, Алёшина, Новосибирская 29, Тулунская 12 (2di = 1,89, 1,95, 2,01 и 2,47), низкой - Ирень, Обская 14 (2di = 4,95 и 4,85).
Хороший объёмный выход хлеба формируют более регулярно Алёшина, Новосибирская 15, Тулунская 12, Иртышанка 10 (2di = 1,28, 1,72, 2,08, 2,17), менее - Обская 14, Ирень, Новосибирская 29 (2di = 6,71, 5,11, 5,33).
Анализ аминокислотного состава зерна яровой пшеницы
Изменение содержания аминокислот под влиянием условий произрастания и сортовых особенностей. Независимо от сортовых особенностей и условий произрастания зерно пшеницы характеризуется относительно высоким содержанием глутаминовой кислоты, пролина и лейцина.
Отмечается низкое содержание гистидина, тирозина, метионина, аланина, лизина, серина, треонина и валина. Аналогичные закономерности по содержанию гистидина, лизина и метионина установлены так же В.А. Труфановым (1994).
Соотношение в содержании отдельных аминокислот так же не дает четкого преимущества той или иной природно-климатической зоны (табл. 17).
Содержание аминокислот сильнее варьирует под влиянием сортовых особенностей, нежели под влиянием условий произрастания. Однако содержание аминокислот аланина, серина, изолейцина, глицина, валина, фенилаланина и лизина достаточно стабильно, как по сортам, так и по природно-климатическим зонам.
Суммарное содержание аминокислот в зерне степной зоны незначительно выше, по сравнению с лесостепной. Его колебания в различных сортах находилось в пределах от 10,99 до 11,80 % (V = 6,90 %), в среднем составило 11,42 % и увеличивалось с удлинением вегетационного периода.
Таблица 17 - Изменчивость аминокислотного состава зерна яровой пшеницы (2000 - 2002 гг.)
| Аминокислоты | Массовая доля, % | Коэффициент вариации, % по | ||
степь | есостепь | сортам | природно-климатическим зонам | |
аспарагиновая | 0,57 | 0,58 | 13,3 | 1,7 |
треонин* | 0,48 | 0,47 | 13,5 | 2,1 |
серин | 0,47 | 0,47 | 2,1 | 1,1 |
глютаминовая | 2,83 | 2,67 | 17,9 | 7,8 |
пролин | 1,14 | 1,12 | 9,2 | 3,6 |
глицин | 0,51 | 0,51 | 3,9 | 1,9 |
аланин | 0,44 | 0,44 | 2,3 | 1,2 |
валин* | 0,48 | 0,48 | 4,1 | 1,3 |
метионин* | 0,39 | 0,40 | 11,9 | 2,4 |
изолейцин* | 0,63 | 0,63 | 1,6 | 1,5 |
ейцин* | 1,12 | 1,11 | 8,6 | 1,8 |
тирозин | 0,36 | 0,37 | 88,5 | 17,5 |
фенилаланин* | 0,70 | 0,70 | 4,2 | 1,2 |
гистидин | 0,30 | 0,29 | 24,2 | 6,9 |
изин* | 0,45 | 0,45 | 4,3 | 1,4 |
аргинин | 0,63 | 0,63 | 6,2 | 1,6 |
сумма | 11,5 | 11,3 | 6,9 | 4,2 |
*Ц незаменимые аминокислоты
Выявлена средняя зависимость суммарного содержания аминокислот от сортовых особенностей, слабая от условий произрастания, и достаточно выраженная от их совместного влияния (соответственно r = 0,507, 0,321 и 0,701).
Между общим содержанием аминокислот и массовой долей белка установлена сильная, но не высокая связь (r = 0,76). Это можно объяснить тем, что не все аминокислоты, синтезированные в процессе активной вегетации, идут на биосинтез белков зерновки по различным причинам, одной из которых может быть неблагоприятно складывающиеся условия протекания периода колошение - восковая спелость и послеуборочного дозревания.
Оценка зерна яровой пшеницы по содержанию незаменимых аминокислот. Суммарное содержание незаменимых аминокислот в белках зерна проанализированных сортов яровой пшеницы в среднем составляет 4,58 %. Различие по природно-климатическим зонам несущественно и составляет 0,2 % (рис. 4.). От общего
количества аминокислот незаменимые составляют в степной зоне 39,8 %, а в лесостепной 40,4.
Содержание лизина и треонина в белках изучаемых сортов ниже норм, предъявляемых по данным аминокислотам ВОЗ (5,5 и 4,0 %). В исследуемых образцах зерна количество лизина варьировало по сортам и природно-климатическим зонам от 0,44 до 0,46 % (V = 4,3 %), что в пересчете на белок составляет в среднем 2,88 %; треонина соответственно от 0,42 до 0,58 % (V = 27,6 %) в зерне и 3,0 % в белке. Содержание метионина по сортам и зонам колеблется от 0,37 до 0,41 (V = 11,9 %). По таким незаменимым аминокислотам как валин, лейцин и фенилаланин суммарный белок зерна соответствует стандарту.
Коэффициент вариации по суммарному содержанию незаменимых аминокислот в степной зоне равен 9,8, в лесостепной 5,1 %, между зонами по сортам - от 1,17 % до 4,9 %. Вариабельность по природно-климатическим зонам составила у метионина 9,0 %, лизина 7,4 %, треонина 4,9 %.
Характеристика аминокислотного состава зерна яровой пшеницы по группам аминокислот. Суммарное содержание дикарбоновых кислот (аспарагиновой и глутаминовой) преобладает в зерне, выращенном в степной зоне, и составляет 3,4 %, а в зерне лесостепной зоны 3,25 %, т.е. на 4,4 % меньше (рис. 4). Суммарная массовая доля основных аминокислот (лизина, аргинина, гистидина) в зерне степи равна 1,38 %, в лесостепи 1,36 %, разница (1,4 %) является несущественной.
Разница по содержанию нейтральных и оксикислот в зерне, выращиваемом в разных природно-климатических зонах, так же не существенна и составляет 0,5 %, с незначительным преобладанием в зерне степной зоны (6,33 и 6,30 %).
Содержание пролина в степи по сортам колебалось от 1,07 до 1,20 % (V = 10,8 %), в лесостепи от 1,02 до 1,16% (V = 12,1 %). Наибольшее содержание пролина установлено в степной зоне у сортов Омская 24 и Обская 14, наименьшее у сорта Ирень. В лесостепи наибольшим содержанием пролина характеризуются сорта Алешина, Ирень и Омская 29, наименьшим Новосибирская 15 и Новосибирская 29.
По суммарному содержанию пролина преобладает зерно практических всех сортов выращенных в степной зоне, но различия незначительны (V = 3,5%). Учитывая, что содержание пролина может служить косвенным показателем воздействия неблагоприятных условий формирования продуктивности зерна пшеницы (Демин Д.А., 2005), можно сделать вывод, что экологические условия степи более экстремальны для произрастания пшеницы.
Энергетическая оценка возделывания сортов. Энергетическая себестоимость производства зерна по урожайности у среднеранних сортов колебалась в лесостепной зоне от 2,71 ГДж/т до 4,06, в степной от 3,61 до 4,73. Чистый энергетический доход соответственно составлял 117,76 - 74,88 ГДж/га и 85,44 - 62,72. У среднеспелых сортов энергетическая себестоимость в лесостепи варьировала в пределах от 2,74 до 3,68 ГДж/т, в степи - от 3,49 до 4,10, а чистый энергетический доход соответственно - 113,92 - 83,84 и 88,96 - 74,24 ГДж/га.
Твёрдые сорта, выращиваемые в степи при варьировании себестоимости от 3,45 до 5,04 ГДж/т, приносили чистый энергетический доход от 89,92 до 58,24 ГДж/га.
Сравнительная энергетическая оценка сортов по массовой доле белка в зерне показывает, что в лесостепи при энергетической себестоимости 0,69 - 0,94 ГДж/т, чистый энергетический доход составляет 28,56 - 42,50 ГДж/га, а в степи соответственно 0,66 - 0,87 ГДж/т и 32,98 - 45,56 ГДж/га.
ВЫВОДЫ
1. Изменчивость продолжительности вегетационного периода в целом более низкая по сравнению с изменчивостью продолжительности отдельных межфазных периодов и уменьшается по мере удлинения вегетации. Она в большей степени определяется природно-климатическими условиями, в меньшей сортовыми особенностями сортов, сравниваемых в пределах одной зоны. Существенно, изменяя длину отдельных межфазных периодов, яровая пшеница не значительно изменяет в целом вегетативный и особенно репродуктивный периоды.
2. Общими закономерностями взаимосвязи между продолжительностью отдельных межфазных периодов, проявляемыми среднеранними, среднеспелыми, среднепоздними и твёрдыми сортами являются:
Ц все значимые связи между продолжительностью периода посев - всходы с другими межфазными периодами имеют отрицательную направленность, а по значимости колеблются от - 0,33 до - 0,69, за исключением с периодом посев - колошение, когда связь слабая положительная у сортов всех групп и только у твердых сортов отрицательная средняя (r = - 0,39);
Ц отрицательные связи устанавливаются между продолжительностью периодов всходы - кущение и кущение - колошение (r = - 0,37 - Ц 0,72); кущение - колошение и колошение - восковая спелость (r = - 0,08 - Ц 0,43), посев - колошение и колошение - восковая спелость (r = - 0,04 - Ц 0,56);
Ц положительные связи выявлены между длиной периодов кущение - колошение и посев - колошение (r = + 0,66 - + 0,91); кущение - колошение и вегетационный период (r = + 0,16 Ц + 0,63), причем усиливающейся по мере удлинения вегетации; посев - колошение, колошение - восковая спелость и вегетационный период (соответственно r = + 0,18 - + 0,60 и + 0,66 - + 0,78).
3. Повышению урожайности зерна способствует удлинение периодов посев - колошение и особенно кущение - колошение, незначительному снижению - удлинение периода колошение - восковая спелость (соответственно r = + 0,39, + 0,61 и - 0,31).
В благоприятные годы на уровень урожая наибольшее влияние оказывает продолжительность периода кущение - колошение и вегетационного периода в целом (r = + 0,52 и + 0,47); в неблагоприятные - в эти же периоды связь усиливается и приобретает отрицательную направленность (соответственно r = - 0,72 и - 0,59). Ухудшение гидротермических условий усиливает зависимость урожайности от продолжительности вегетационного и отдельных межфазных периодов.
4. В лесостепной зоне к снижению урожайности среднеранних и среднеспелых сортов приводит избыточное увлажнение почвы межфазных периодов от всходов до кущения, несколько сильнее выраженное у среднеспелых сортов, и особенно в слое 0 - 20 см.
Влагообеспеченность запасами продуктивной влаги остальных межфазных и всего вегетационного периодов для сортов среднеранней и среднеспелой групп достаточно удовлетворительная. Однако урожайность среднеспелых сортов несколько сильнее лимитируется влагой начального периода вегетации, а среднеранних - конечного.
5. В степной зоне между урожайностью зерна у сортов обеих групп спелости и запасами продуктивной влаги по всем слоям почвы установлена положительная корреляция, как в целом за вегетационный период, так и по отдельным межфазным периодам, за исключением периода колошение - восковая спелость. В наибольшей степени от недостатка влаги снижается урожайность у среднеранних сортов в периоды кущение - колошение и посев - колошение, а у среднеспелых - кущение - колошение и несколько слабее - посев - колошение и колошение - восковая спелость. Распределение запасов прдуктивной влаги по вегетационному периоду в степной зоне более оптимально для среднеспелых сортов и менее для среднеранних.
6. В лесостепной зоне в обеспечении влагой растений яровой пшеницы относительно равномерно участвуют все слои почвы практически во все межфазные и в целом за вегетационный периоды.
В степной зоне практически на протяжении всей вегетации выдерживается тенденция усиления зависимости урожайности от запасов продуктивной влаги по мере углубления в почвенный горизонт.
Наибольшая урожайность зерна формируется при соотношении распределения влагообеспеченности растений между вегетативным и репродуктивным периодами вегетации 70 % : 30 %.
7. У среднеранних, среднеспелых и среднепоздних сортов наибольшей изменчивостью по обеспеченности суммой биологически активных температур характеризуется вегетативный и все его межфазные периоды. Обеспеченность теплом репродуктивного периода и всей вегетации варьирует в меньшей степени. По мере удлинения вегетационного периода варьирование теплообеспеченности уменьшается. Изменчивость проявляется несколько сильнее в лесостепной зоне по сравнению со степной.
8. В лесостепной зоне взаимосвязь между урожайностью и обеспеченностью суммой биологически активных температур вегетационного периода средняя положительная. Наиболее критическими периодами по теплообеспеченности в формировании урожайности среднеранних и среднеспелых сортов являются всходы - кущение, кущение - колошение и колошение - восковая спелость. Причем если в период всходы - кущение, растения страдают от избытка тепла, то в периоды кущение - колошение и колошение - восковая спелость ощущается его недостаток.
В степной зоне яровая пшеница среднеранних и среднеспелых сортов удовлетворительно приспособлена к терморесурсам складывающимся в целом за вегетацию. Однако распределение тепла по межфазным периодам нельзя назвать оптимальным. В периоды всходы - кущение требуется меньшая сумма биологически активных температур, а кущение - колошение их не хватает.
9. В степной зоне урожайность зерна изучаемых сортов яровой твёрдой пшеницы практичкски не лимитируется суммой активных температур, как по отдельным межфазным, так и в целом за вегетационный периоды. Недобор в зерне белка и клейковины обусловлен преимущественно недостаточной теплообеспеченностью периода налива и созревания (r = + 0,671 + 0,722). Теплообеспеченность этого же периода лимитирует и формирование качества клейковины (r = + 0,481).
10. В степной зоне существенных сортовых различий между среднеранними, среднеспелыми и твёрдыми сортами яровой пшеницы по взаимосвязи урожайности и распределением среднесуточной температуры воздуха и почвы по месяцам вегетации не выявлено.
На формировании урожайности негативно отражаются низкие температуры мая, июля и за период май - август, а также повышенная температура августа. Угнетающее влияние температуры в период налива и созревания зерна усугубляется недостатком влаги.
Влияние температуры почвы на урожайность характеризуется аналогичными тенденциями, но сильнее выраженными в мае и слабее в июле.
11. В лесостепной зоне урожайность среднераннего сорта Тулунская 12 лимитирует повышенная среднесуточная температура воздуха в июне и мае. В июле, августе и за период май - август она достаточно оптимальна. Зависимость урожайности от среднесуточной температуры почвы синхронна влиянию температуры воздуха, но ярче проявляется за период май - июль.
Для среднеспелого сорта Алёшина температурный режим воздуха и почвы максимально приближен к оптимальному.
12. Период активной вегетации растений яровой пшеницы протекает в основном при отрицательном градиенте температуры воздуха и почвы, то есть, температура почвы выше температуры воздуха практически во все месяца вегетации, достигая наибольшей разницы в июле, когда градиент приобретает максимальные значения - 5оС в лесостепной и - 4,1о в степной зоне.
Температурный градиент воздуха и почвы по слоям и месяцам оказывает отрицательное влияние на количество формируемого урожая. Коэффициенты корреляции варьируют от - 0,031 до - 0,633. Усиливается это влияние в июле и июне, в августе ослабевает, а в мае практически не выявлено. Взаимосвязь ослабевает по мере углубления в почву.
13. Сортовые особенности определяют формирование массы 1000 зёрен, содержание белка и клейковины, упругость теста, P/L, силу муки, разжижение теста и объёмный выход хлеба. Сильная взаимосвязь установлена между природно-климатическими условиями и всеми показателями качества зерна за исключением показателя качества клейковины. С погодными условиями в сильной степени коррелируют упругость теста, P/L, сила муки, объёмный выход хлеба, расположенные в порядке убывания взаимосвязи. Связь с другими показателями умеренная средняя.
14. К сортам, слабо увеличивающим урожайность при улучшении условий, относятся сорта яровой мягкой пшеницы Ирень, Обская 14, Новосибирская 15, Новосибирская 29, Омская 29, Ирменка 4, местной селекции - Тулеевская, твёрдой - Аметист, Омский рубин, Алтайский янтарь, Таволга. Такие сорта рациональнее использовать на экстенсивном фоне.
Сортами, изменение урожайности которых характеризуется полным соответствием изменению условий выращивания, являются сорта яровой мягкой пшеницы Тулунская 12, Фора, Кантегирская 89, Златозара, Вировка, Мария, Кийская, твёрдой - Омская янтарная.
Прогрессивно увеличивать урожайность под влиянием улучшения условий выращивания способны сорта яровой мягкой пшеницы Омская 26, Иртышанка 10, Алёшина, Мариинка и Ностальгия и твёрдой - Корунд, Вольнодонская, Жемчужина Сибири.
Сорта местной селекции Вировка, Мария, Кийская повышают урожайность пропорционально улучшению условий выращивания, Тулеевская и Изида безразличны к улучшению условий, Алёшина, Мариинка и Ностальгия высоко требовательны к ним.
15. Все изучаемые сорта яровой мягкой и твёрдой пшеницы характеризуются низкой способностью стабильно формировать урожай и особенно сорта мягкой пшеницы Алёшина, Мариинка и Ностальгия, твёрдой - Жемчужина Сибири, Корунд и Вольнодонская. Обеспечат гарантированное получение урожайности в большей степени сорта мягкой пшеницы Новосибирская 29, Новосибирская 15, Обская 14, Кантегирская 89, Ирень, Златозара, Фора, Тулеевская.
16. По массовой доле белка и сырой клейковины сортами экстенсивного типа являются Обская 14, Тулеевская, интенсивного - Иртышанка 10, Алёшина.
Массовая доля протеина и сырой клейковины у сортов Тулунская 12, Ирень, Новосибирская 15, Новосибирская 29, Мария изменяется пропорционально изменению условий выращивания.
Степень стабильности изучаемых сортов по содержанию белка и клейковины изменяется в пределах от 4,35 до 15,13. Высоким уровнем стабильности по массовой доле белка и клейковины характеризуются сорта Тулеевская, Алёшина, Мария и Новосибирская 15, низким - Новосибирская 29 и Обская 14.
Коэффициент линейной регрессии по показателю качества клейковины (ИДК-1) у всех изучаемых сортов меньше 1. Наиболее приближен он к 1 у сортов Иртышанка 10, Новосибирская 15, Тулунская 12, Новосибирская 29, Мария и Алешина, то есть у этих сортов изменение изучаемого признака в точности следует за изменением условий среды. Сорта Ирень, Обская 14 и Тулеевская характеризуются слабой отзывчивостью в повышении качества клейковины при улучшение условий выращивания.
По силе муки bi > 1 у сортов Ирень, Алешина; bi = 1 у сортов Тулунская 12, Обская 14, Мария; bi < 1 у Иртышанки 10, Новосибирской 15, Новосибирской 29, Тулеевской.
По объёмному выходу хлеба сортов отзывчивых на улучшение условий не выявлено. У сортов Тулунская 12, Ирень, Иртышанка 10, Новосибирская 15, Новосибирская 29, Алешина, Мария значение bi приближено к единице. Сорта Обская 14 и Тулеевская являются сортами экстенсивного типа.
17. Высоким уровнем стабильности по показателю качества клейковины (ИДК-1) характеризуются сорта Тулунская 12, Иртышанка 10, Алёшина, Мария, Ирень, Тулеевская. По силе муки - Иртышанка 10, Алёшина, Тулунская 12, Новосибирская 29, Тулеевская. По объёмному выходу хлеба - Новосибирская 15, Тулунская 12, Иртышанка 10, Алёшина, Мария. Наименьшей стабильностью характеризуются по всем критериям качественной оценки Обская 14, Ирень; по силе муки и объёмному выходу хлеба - Новосибирская 15.
18. Взаимосвязь массовой доли отдельных аминокислот с генотипической обособленностью и экологическими факторами неоднозначна. Содержание тирозина, глутаминовой кислот, пролина и гистидина характеризуется высокой изменчивостью под влиянием все изучаемых факторов - сортовых особенностей, условий природно-климатических зон, а также их совместного воздействия.
Содержание серина, аланина, глицина, валина, изолейцина, фенилаланина и лизина остаётся достаточно стабильным не зависимо от сорта и изменения экологических условий, а также их взаимодействия.
Массовая доля всех изучаемых аминокислот в большей степени изменяется под влиянием сортовых особенностей и в меньшей под влиянием экологических условий природно-климатических зон произрастания.
19. Содержание в белке зерна незаменимых аминокислот лизина от норм (по данным ВОЗ) составляет 48,8 %, треонина - 67,0 %, метионина - 69,1 %. Удельный вес в зерне нейтральных аминокислот составляет 47,0 , кислых - 29,2, основных - 12,0, оксиаминокислот - 8,4, серосодержащих - 3,5 %.
Пролина больше содержится в образцах зерна пшеницы, выращиваемой в степной зоне и меньше в лесостепной.
20. Сорта среднеспелой группы характеризуются большим энергетическим эффектом по сравнению со среднеранними в лесостепной и степной зонах. Сорта обеих групп спелости по урожайности проявляют большую энергетическую эффективность в лесостепной зоне, а по массовой доле белка в зерне - в степной. Энергетическая себестомость возделывание яровой твёрдой пшеницы по урожайности зерна является более высокой, по сравнению с мягкой и характеризуется более низким чистым энергетическим доходом (соответственно 4,43 ГДж/т и 68,8 ГДж/га).
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ МАТЕРИАЛОВ ДИССЕРТАЦИИ
- Планировать ведение сельскохозяйственного производства зерна яровой пшеницы в конкретных экологических условиях на принципах адаптивного подхода, обеспечивающего максимальную реализацию генотипических возможностей растений и получение экологически чистой продукции.
- При районировании и внедрении сортов яровой пшеницы учитывать не только средние показатели их количественной и качественной оценки, но и отзывчивость на изменение условий произрастания и степень стабильности при формировании количественных и качественных признаков урожая зерна.
- Вести подбор сортов для возделывания в производстве, исходя из целей и возможностей сельскохозяйственных предприятий, учитывая отзывчивость генотипа на улучшение условий произрастания повышением урожайности зерна и показателей его качества.
В условиях юго-востока Западной Сибири для возделывания по интенсивной технологии с целью получения высоких урожаев зерна рекомендуются сорта яровыой мягкой пшеницы Омская 26, Иртышанка 10, Алёшина, Мариинка, Ностальгия, твёрдой - Корунд, Вольнодонская, Жемчужина Сибири; по экстенсивной технологии рационально возделывать сорта Ирень, Обская 14, Новосибирская 15, Новосибирская 29, Омская 29, Ирменка 4, Тулеевская, из твёрдых - Аметист, Омский рубин, Алтайская янтарная, Таволга.
4. Для получения стабильно гарантированных урожаев зерна рекомендуются сорта Новосибирская 29, Новосибирская 15, Обская 14, Кантегирская 89, Ирень, Златозара, Фора и Тулеевская.
5. Для получения качественного зерна по содержанию белка и клейковины рекомендуется при интенсивной технологии возделывать сорта Иртышанка 10 и Алёшина, при экстенсивной - Тулунская 12, Ирень, Новосибирская 15, Новосибирская 29, Мария, Тулеевская.
Для получения гарантированных урожаев качественного зерна по содержанию белка и клейковины рекомендуются сорта Тулеевская, Алёшина, Мария, Новосибирская 15, Новосибирская 29.
Список работ опубликованных по теме диссертации
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Пути повышения качества зерна яровой пшеницы в Кемеровской области // Материалы IV Межвуз. науч.- практ. конф. День земли: Экология и образование в Алтайском регионе. - Бийск, 1998. - С. 210 - 211.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г., Заостровных В.И. Качество заготавливаемого зерна яровой пшеницы в Кузбассе // Материалы IV Межвуз. науч.-практ. конф. День земли: Экология и образование в Алтайском регионе. - Бийск, 1998. - С. 211 - 212.
- Колосова М.М., Кондратенко Е.П., Григорьева Т.И., Пинчук Л.Г. О возможности получения экологически чистых продуктов питания из пшеницы, выращенной в Кемеровской области // Материалы научн.-практ. конф. Взаимодействие научно-образовательных, промышленных, предпринимательских и административных структур - Новокузнецк, 1999. - Ч. 2. - С. 12 - 13.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Эколого-биохимические проблемы получения хлебопродуктов из зерна пшеницы, выращиваемой в Кемеровской области //Материалы научн.-практ. конф. Взаимодействие научно-образовательных, промышленных, предпринимательских и административных структур - Новокузнецк, 1999. - Ч. 2. - С. 12 - 13.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Роль климата и сорта при формировании сырой клейковины в зерне пшеницы: Информ. листок № 3 - 99 ЦНТИ. - Кемерово, 1999. - 4 с.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Хлебопекарные качества яровой пшеницы возделываемой в условиях Кемеровской области: Информ. листок № 1 - 99 ЦНТИ. - Кемерово, 1999. - 4 с.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Можно ли получить высококачественное зерно яровой пшеницы в Кемеровской области? // Зерновые культуры. - 2000. - 5. - С. 8 - 9.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Сорт как элемент ресурсосберегающей технологии возделывания яровой пшеницы в Кемеровской области // Материалы науч.- практ. конф. Внедрение ресурсосберегающих технологий в сельскохозяйственном производстве. - Новокузнецк, 2000. - С. 9 - 11.
- Кондратенко Е.П., Колосова М.М., Пинчук Л.Г. Получение хлебопродуктов из зерна мягкой пшеницы, выращенной в Кемеровской области: Информ. Листок № 28 - 00 ЦНТИ. - Кемерово, 2000. - 4 с.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Биологические основы получения высококачественного зерна продовольственной пшеницы в Кемеровской области. - Кемерово: Кузбасвузиздат, 2000. - 80 с.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Современное состояние культуры яровой пшеницы в Кемеровской области // Внедрение ресурсосберегающих технологий в сельскохозяйственном производстве. - Новокузнецк, 2000. - С. 17 - 20.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г., Козлов В.А. Опыт получения зерна высокого качества // Земледелие. - 2000. - № 2. - 22 с.
- Пинчук Л.Г. Физико-химические и технологические свойства зерна яровой пшеницы, возделываемой в Кузнецкой котловине: Автореф. дисс. Е канд. с.-х. наук. - Новосибирск, 2000. - 17 с.
- Пинчук Л.Г., Кондратенко Е.П. Влияние условий различных почвенно-климатических зон Кузнецкой котловины на урожайность и качество зерна яровой мягкой пшеницы: Сб. материалов Всеросс. конф. Почва, жизнь, благосостояние. - Пенза, 2000. - С. 300 - 301.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Можно ли получить высококачественное зерно яровой пшеницы в Кемеровской области // Зерновые культуры. - 2000. - № 5. - 5 с.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Соя - мука - хлеб // Зерновое хозяйство. - 2001. - № 2 (5). - С. 13 - 14.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Физиолого-биохимические свойства зерна и пути оптимизации его подготовки к длительному хранению. - Кемерово: АНО ИПЦ Перспектива, 2001. - 196 с.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Экономическое и биологическое обоснование производства хлеба с повышенной пищевой ценностью // Зерновое хозяйство. - 2001. - 2. - С. 37 - 39.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г., Шайдулина Т.Б. Изменение качества зерна яровой пшеницы под влиянием плесеней хранения в послеуборочный период // Сб. материалов Всерос. науч.-практ. конф. - Пенза, 2001. - С. 87 - 89.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г., Шайдулина Т.Б. Динамика производства зерновых в Кемеровской области // Зерновое хозяйство. - 2001. - № 1 (4). - С. 4 - 5.
- Пинчук Л.Г., Кондратенко Е.П., Шайдулина Т.Б. Анализ вариабельности основных показателей хлебопекарных достоинств муки из зерна различных сортов мягкой яровой пшеницы, возделываемой в Кемеровской области: Тез. докл. науч.- практ. конф. Внедрение ресурсосберегающих технологий в сельскохозяйственном производстве. - Новокузнецк, 2001. - с. 111 - 112.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г., Шайдулина Т.Б. Зависимость некоторых показателей качества зерна яровой пшеницы от условий выращивания // Зерновое хозяйство. - 2002. - № 7. - С. 24 - 25.
- Пинчук Л.Г., Кондратенко Е.П. Качество зерна мягкой яровой пшеницы в зависимости от сорта и почвенно-климатических условий возделывания: Сб. науч. работ Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов. - Кемерово, 2002. - Вып. 4. - С. 137.
- Долгодворов В.Е., Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Сортовая структура яровой пшеницы в Кемеровской области и её роль в увеличении урожайности // Зерновое хозяйство. - 2003. - 7. - С. 42.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Влияние предшественников на урожайность яровой пшеницы в Кемеровской области // Зерновое хозяйство. - 2003. - № 8. - С. 21 - 23.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Урожайность яровой пшеницы в зависимости от норм высева (на примере Кемеровской области) // Зерновое хозяйство. - 2003. - № 7. - С. 21 - 22.
- Эколого-биологические особенности получения высококачественного зерна яровой пшеницы в условиях юго-востока Западной Сибири : отчет о НИР (промежуточн.) : 37-14\11 / Кемеровский ГСХИ; рук. Кондратенко Е.П.; исполн.: Пинчук Л.Г. [и др.]. - М., 2003. - 30 с. - № ГР 01.200.208445. - Инв. № 02.20.03 03617.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г., Коршиков Ю.А. Анализ и пути оптимизации сортовой структуры посевов в Кемеровской области // Материалы науч.- практ. конф. Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика - Кемерово, 2003. - С. 87 - 88.
- Эколого-биологические особенности получения высококачественного зерна яровой пшеницы в условиях юго-востока Западной Сибири : отчет о НИР (промежуточн.) : 37-22\50 / Кемеровский ГСХИ; рук. Кондратенко Е.П.; исполн.: Пинчук Л.Г. [и др.]. - М., 2003. - 31 с. - № ГР 01.200.208445. - Инв. № 02.20.03 04615.
- Эколого-биологические особенности получения высококачественного зерна яровой пшеницы в условиях юго-востока Западной Сибири : отчет о НИР (промежуточн.) : 37-22\51 / Кемеровский ГСХИ; рук. Кондратенко Е.П.; исполн.: Пинчук Л.Г. [и др.]. - М., 2003. - 34 с. - № ГР 01.200.208445. - Инв. № 02.20.03 05193.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г., Коршиков Ю.А. Динамика сортовой структуры посевов яровой пшеницы в Кемеровской области // Материалы науч.- практ. конф. Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного комплекса в Сибири: наука, техника, практика. - Кемерово, 2003. - С. 87 - 88.
- Пинчук Л.Г., Кондратенко Е.П., Егушова Е.А. Яровая твёрдая пшеница в северной лесостепи Кемеровской области // Сб. матер. Международной науч.- практ. конф. Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири. - Кемерово, 2004. - С. 136 - 139.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Влияние предшественников на урожайность и качество зерна яровой пшеницы на примере Кемеровской области // Вестник Кемеровского гос. с.-х. института. - Кемерово, 2004. - № 1. - С. 86 - 90.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Агроэкосистемы в свете получения экологически безопасной продукции растениеводства // Сб. науч. тр. Международной шк.-конф. молодых ученых, аспирантов и студентов Проблемы рационального природопользования техногенного региона - Кемерово, 2005. - С. 41 - 46.
- Пинчук Л.Г., Кондратенко Е.П., Гришкова М.Г. Оценка аминокислотного состава зерна яровой пшеницы в связи с сортовыми особенностями и условиями произрастания на юго-востоке Западной Сибири // Сб. матер. Межрегион. науч.- практ. конф. Тенденция и факторы развития агропромышленного комплекса Сибири. - Кемерово, 2005. - С. 120 Ц122.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Теплообеспеченность растений яровой пшеницы в Кемеровской области // Зерновое хозяйство. - 2005. - № 5. - С. 33 Ц34.
- Пинчук Л.Г., Кондратенко Е.П. К вопросу о возделывании яровой твёрдой пшеницы в степной зоне Кузнецкой котловины // Сб. тр. регион. науч.-практ. конф. Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве, растениеводстве и экономике. - Томск, 2005. - Вып. 8. - С. 74 - 78.
- Пинчук Л.Г., Кондратенко Е.П. Сортовые особенности роста, формирования урожайности и качества зерна яровой твёрдой пшеницы в Кемеровской области // Зерновое хозяйство. - 2005. - № 8. - С.10 - 13.
- Пинчук Л.Г., Кондратенко Е.П. Характеристика влагообеспеченности вегетационного периода яровой твёрдой пшеницы в условиях северной лесостепи Кузнецкой котловины и её связь с урожайностью // Сб. науч. тр. II Междунар. науч.-практ. конф. Актуальные проблемы с.-х. науки и образования. - Самара, 2005. - Вып. 4. - С. 216 Ц219.
- Кондратенко Е.П., Гутова Т.Н., Пинчук Л.Г. Сортовые особенности формирования продуктивности яровой твёрдой пшеницы в лесостепной зоне Кузнецкой котловины // Сб. матер. межрегион. науч.-практ. конф. Тенденции факторы развития агропромышленного комплекса Сибири - Кемерово, 2005. - С. 102 - 104.
- Пинчук Л.Г., Кондратенко Е.П. Характеристика сортов мягкой яровой пшеницы, выращиваемых в Кемеровской области, по параметрам экологической пластичности по содержанию белка и клейковины // Вестник Кемеровского гос. с.-х. института. - Кемерово, 2006. - № 2. - С. 53 - 55.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г., Шайдулина Т.Б. Анализ влажности и засоренности свежеубранного зерна мягкой яровой пшеницы в разных природно-климатических Кузнецкой котловины и их влияние на посевные и технологические качества // Материалы юбилейной междунар. науч.- технич. конф., посвященной 75-летию ЧГАУ Достижения науки - агропромышленному производству - Челябинск, 2006. - С. 121 - 124.
- Кондратенко Е.П., Пинчук Л.Г. Тепловой ресурс юго-востока Западной Сибири в аспекте продолжительности вегетационного периода растений мягкой яровой пшеницы // Материалы регион. науч.- практ. конф. Аграрная наука на рубеже веков - Красноярск, 2006. - Ч. 1. - С. 73 - 76.
- Пинчук Л.Г., Кондратенко Е.П. Характеристика сортов мягкой яровой пшеницы, выращиваемых в Кемеровской области, по параметрам экологической пластичности по содержанию белка и клейковины // Тенденции и факторы развития агропромышленного комплекса Сибири: докл. науч.- практ. конф. - Кемеровский гос. с.-х. инст-т, Кемерово, - 2006. - С. 129 - 131.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству