автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Формирование урожая и технологических свойств зерна современных сортов и новых генотипов озимой мягкой пшеницы в зависимости от уровня азотного питания в условиях Центрального района Нечернозёмной зоны

Мельников Андрей Валерьевич

Формирование урожая и технологических свойств зерна современных сортов и новых генотипов озимой мягкой пшеницы в зависимости от уровня азотного питания в условиях Центрального района Нечернозёмной зоны

Специальности: 05.18.01 - технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства 06.01.01 - общее земледелие

005010252

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2012

005010252

Работа выполнена на кафедре хранения, переработки и товароведения продукции растениеводства Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К. А. Тимирязева

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор

Новиков Николай Николаевич кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Кондратьев Александр Андреевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Карпиленко Геннадий Петрович доктор сельскохозяйственных наук, профессор Соловьев Алексей Малахович

Ведущая организация: Московский НИИ сельского хозяйства «Немчиновка»

Защита диссертации состоится «1) » 2012 г. в /V ча-

сов ЪО мин. на заседании диссертационного совета Д220.043.05 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49. Учёный совет РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева. Тел./факс: 8(499)976-24-92.

С диссертацией можно ознакомиться в центральной научной библиотеке имени Н.И. Железнова ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева».

Автореферат разослан «/£_» ЖуЛ2012г„ размещён в сети Интернет на сайте университета www.timacad.ru А направлен для размещения на сайт Министерства образования и науки РФ.

Ученый секретарь диссертационного совета

О /

Лазарев Н.Н.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Пшеница - основной источник продовольственного зерна. Однако существующий уровень производства пшеничного зерна полностью не удовлетворяет потребность в нём перерабатывающей отрасли. Поэтому одной из важных задач современного растениеводства является повышение урожайности возделываемых сортов пшеницы. Наряду с повышением урожайности пшеницы остро стоит проблема улучшения качества зерна (Гуляев В.Г. и др., 1989; Сандухадзе Б.И. и др., 2003; Шпаар Д. и др., 2008, 2009; Беркутова Н.С. и др., 1989; Laegreid М. и др., 1999).

Для реализации высокого потенциала продуктивности, присущего сортам пшеницы нового поколения, а также получения высококачественного продовольственного зерна необходимо обеспечивать оптимальные условия питания растений. Для озимой пшеницы в Нечерноземной зоне лимитирующим фактором питания является низкое содержание в почве доступных растениям форм азота. Благодаря применению азотных удобрений создаются условия для более полной реализации потенциальной урожайности возделываемых сортов и получения зерна с повышенным содержанием белков и улучшенными технологическими свойствами (Павлов А.Н., 1984; Muller S. и др., 1985; Albert Е. и др., 1989; Новиков Н.Н., 1995, 2010; Ваулина Г.И., 2007).

С появлением новых короткостебельных сортов озимой пшеницы, устойчивых к полеганию и поражению болезнями, актуальной задачей становится изучение их реакции на высокий уровень азотного питания и возможности формирования в этих условиях высококачественного зерна, отвечающего требованиям хлебопекарного производства.

Цель и задачи исследований. Цель исследований - выяснить влияние уровня азотного питания при проведении азотных подкормок в сочетании с применением средств защиты растений от полегания и поражения грибной инфекцией на формирование урожая и технологических свойств зерна современных сортов и новых генотипов озимой мягкой пшеницы при их выращивании на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в условиях Центрального района Нечернозёмной зоны.

В задачи исследований входило:

- изучить особенности современных сортов и новых генотипов озимой мягкой пшеницы по их адаптивным свойствам, реакции на ранние и поздние азотные подкормки, а также устойчивости к полеганию и поражению грибной инфекцией;

- выяснить влияние азотных подкормок в сочетании с применением ретардантов и фунгицидов на формирование урожая и технологических свойств зерна современных сортов озимой мягкой пшеницы при их выращивании на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в условиях Центрального района Нечерноземной зоны;

- уточнить оптимальные сроки проведения ранневесенней азотной подкормки и подкормок в более поздние фазы развития озимой мягкой пшеницы с целью оптимизации азотного питания растений и формирования высоких урожаев зерна с улучшенными технологическими свойствами;

- оценить изучаемые сорта и новые генотипы озимой мягкой пшеницы по их продуктивности, способности формирования высококачественного зерна, отвечающего требованиям хлебопекарного производства, эффективности использования азота аммиачной селитры при проведении азотных подкормок;

- провести экономическую оценку эффективности производства высококачественного зерна новых сортов озимой мягкой пшеницы при проведении азотных подкормок в сочетании с применением средств защиты растений от полегания и поражения грибной инфекцией.

Научная новизна работы. В полевых опытах, проведенных на дерновоподзолистой среднесуглинистой почве, выявлены высокопродуктивные сорта и новые генотипы озимой мягкой пшеницы с высокой зимостойкостью и повышенной устойчивостью к засухе, полеганию, мучнистой росе, бурой ржавчине, септориозу, а также обладающие способностью более эффективно использовать азот подкормок и формировать высокие урожаи зерна с улучшенными технологическими свойствами.

В ходе исследований получены новые сведения о влиянии азотных подкормок на формирование урожая и технологических свойств зерна различных генотипов озимой мягкой пшеницы, уточняются сроки проведения и дозы азота ранневесенней и последующих азотных подкормок. Показано, что ранневесенняя азотная подкормка (N70) повышает в основном урожайность озимой пшеницы (на 0,9 -2,1 т/га) и в меньшей степени влияет на качество зерна. Проведение азотных подкормок в более поздние фазы роста и развития пшеницы (образование флагового листа - начало колошения) оказывает меньшее влияние на формирование урожая, но улучшает качественные показатели зерна: повышаются содержание в зерне белков и клейковины, упругость теста и сила муки, водопоглотительная способность муки, объём хлеба, показатели валориметрической оценки теста и общей хлебопекарной оценки зерна. Добавление к ранневесенией азотной подкормке (N70) азотных подкормок в фазы выхода в трубку (N30) и начала колошения пшеницы (N70) в сочетании с применением средств защиты растений от полегания и поражения грибной инфекцией обеспечивает формирование прибавки урожая озимой мягкой пшеницы 0,6-2 т/га, повышение накопления в зерне белков в среднем на 2,9%, сырой клейковины на 6,2%, существенное улучшение хлебопекарных свойств зерна. При этом достигается и наиболее высокий коэффициент использования азота подкормок (38-52%).

Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы при разработке современных технологий производства высококачественного зерна озимой мягкой пшеницы, отвечающего требованиям хлебопекарной промышленности, в условиях Центрального района Нечернозёмной зоны. В полевых опытах выяснены сроки проведения и дозы азотных подкормок, которые рекомендуются для практического применения при выращивании современных сортов озимой мягкой пшеницы. В ходе исследований выявлены перспективные сорта, обладающие высокой урожайностью, устойчивостью к болезням и действию неблагоприятных факторов

внешней среды, а также способные формировать зерно с улучшенными технологическими свойствами и более эффективно использовать азот при проведении азотных подкормок. На основе комплексной оценки продуктивности растений, адаптивных свойств, технологических свойств зерна и отзывчиво-ста на азотные подкормки выявлены новые генотипы озимой мягкой пшеницы, которые могут использоваться в селекции при создании высокопродуктивных сортов с улучшенными технологическими свойствами зерна.

Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть печатных работ, из которых две в журнале из перечня ВАК.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации были доложены на 45-й Международной научной конференции молодых ученых «Эффективность использования удобрений и других средств химизации в целях воспроизводства плодородия почв и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур» (М.: ВНИИА, 2011), на Международной научнопрактической конференции «Проблемы развития АПК и сельских территорий в 21 веке» (М.: РГАУ - МСХА имени К.А.Тимирязева, 2011).

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 190 страницах стандартного текста и включает введение, обзор литературы (2 главы), экспериментальную часть (5 глав), заключение, выводы, практические рекомендации, список использованной литературы, приложения. Иллюстративная часть диссертации представлена в виде 43 таблиц. Список литературных источников содержит 298 наименований, в том числе 33 работы зарубежных авторов.

1. Методика исследований и условия проведения опытов

В качестве объектов исследований были изучены сорта и новые линии озимой мягкой пшеницы, полученные в РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева (авторы Кондратьева Н.Н. и Кондратьев А.А.), - Звезда, Ранняя 805, Тимирязевская 162, Нана, Ивона, Л-1, Л-2, Л-221, Л-38. Сорта и линии тимирязевской селекции сравнивались с широко распространенными в Нечерноземной зоне сортами: Мироновская 808, Заря, Московская низкостебельная, Инна, Имени Рапопорта, Памяти Федина, Московская 39, Галина, Немчиновская 24. Кроме того, в исследования были включены сорт озимой пшеницы французской селекции Бобург и аллоцитоплазматические гибриды пшеницы (АЦПГ).

Полевые опыты проводились на Полевой опытной станции РГАУ -МСХА имени К.А. Тимирязева на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве: содержание гумуса - 2,4-2,5%, рНс0„. - 5,8, Р2О5 (по Кирсанову) - 22 -25 и КЮ (по Масловой) - 12-16 мг/на 100 г почвы.

Предшественником озимой пшеницы во все годы исследований являлся занятый пар - вико-овсяная смесь на зеленый корм. После уборки предшественника проводили вспашку на глубину 20-22 см. За неделю до посева во всех вариантах опытов вносили комплексное удобрение N24 Р24К50. Посев производили в принятые для данной зоны сроки, норма высева 5,5 млн.

всхожих семян на 1 га. Осенью в фазе 3 листьев посевы пшеницы обрабатывали гербицидом (производные хлорсульфурона 7 г/л). В опытах 2003-2005 гг. весной при наступлении физической спелости почвы проводили подкормку растений аммиачной селитрой, доза азота 70 кг/га. Опыт 2006 года был двухфакторным, в нём изучались генотипы озимой мягкой пшеницы (фактор А) и две технологии возделывания (фактор В): 1 - ранневесенняя подкормка при физической спелости почвы (ЕС 21) в дозе N70, 2 - ранневесенняя азотная подкормка в той же дозе + корневая азотная подкормка (N70) в начале колошения пшеницы (ЕС 51) в сочетании с двумя обработками ретардантом Це Це Це 460 (3 л/га) и фунгицидом Тилт (0,5 л/га). Первая обработка проводилась в фазе выхода в трубку (ЕС 30), вторая в начале колошения (ЕС 51) пшеницы.

В опытах 2007-2009 гг. изучались 4 генотипа: сорта Московская 39, Галина, Немчиновская 24 и перспективная линия Л-1. В первом варианте азотная подкормка не проводилась. Во втором варианте вносили азот в дозе 70 кг/га при наступлении физической спелости почвы (ранневесенняя азотная подкормка), а в третьем варианте - такую же дозу азота в виде корневой подкормки перед колошением пшеницы через 5-7 дней после образования флагового листа. В четвёртом варианте на фоне ранневесенней азотной подкормки при наступлении физической спелости ПОЧВЫ (N70) проводились корневые подкормки азотом в дозе 30 кг/га в фазе выхода в трубку и 70 кг/га в начале колошения пшеницы. В пятом варианте на фоне ранневесенней азотной подкормки (N100) проводились корневые подкормки азотом в дозе 70 кг/га в фазы выхода в трубку и начала колошения пшеницы. Ранневесенние и поздние подкормки, как и в предыдущие годы, проводили аммиачной селитрой.

Для защиты растений от поражения болезнями применялись препараты фирмы Сингента: 1-я обработка (варианты 4 и 5) в фазе выхода пшеницы в трубку проводилась препаратом Альто Супер (0,5 л/га), 2-я обработка (вариант 5) в фазе начала колошения - препаратом Амистар Экстра (0,6 л/га). В качестве ретарданта (варианты 4 и 5) в опытах 2006-2008 гг. применяли Це Це Це 460 (3 л/га), а в опыте 2009 г. - моддус (0,2 л/га). Обработку ретардантами проводили в фазе выхода в трубку и начале колошения пшеницы.

Опыты закладывались в 4-х кратной повторности, учетная площадь делянок составляла 8,88 м2. Пшеницу убирали при наступлении полной спелости зерна, качественные и технологические показатели которого определяли после завершения процессов послеуборочного дозревания. В ходе проведения исследований осуществлялось проведение учетов, анализов и наблюдений в соответствии с принятой методикой проведения полевых опытов (Доспехов Б.А.,1985) и методикой Государственного сортоиспытания (Федин, 1985,1989).

Физико-химические показатели качества зерна, реологические свойства теста определяли по действующим стандартам. Массовую долю белков определяли на спектране. Для хлебопекарной оценки получали муку 70% выхода. Пробную лабораторную выпечку хлеба проводили безопарным методом с

интенсивным замесом теста по методике ВЦОКС. Окончательную оценку качества зерна озимой пшеницы делали по совокупности показателей в соответствии с ГОСТ Р 52554-2006 и классификационными нормами, применяемыми ВЦОКС при сортоиспытании.

Все результаты исследований подвергались статистической обработке: дисперсионный анализ с использованием компьютерной программы ’^гаг" в модификации информационно вычислительного центра РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева (Версия 2.1, 1989-1991). Расчет показателей при экономической оценке результатов исследований проводили по методике, разработанной на кафедре экономики РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева (Че-ревко Л.Д., Грядов С.И., 2009).

Метеорологические условия. Возобновление вегетации в 2003 и 2004 гг. сопровождалось заморозками, что послужило причиной повреждения и частичной гибели растений. Наиболее благоприятные условия вегетации для озимой пшеницы сложились в 2005 г., теплое и влажное лето способствовало формированию высокого урожая. Условия вегетации пшеницы в весенний период 2006 г. по осадкам и температурному режиму были благоприятными, однако во время налива зерна сложилась очень сильная засуха, приведшая к большому недобору урожая из-за резкого снижения массы 1000 зерен. В 2007 году наблюдалась сильная засуха в течение почти всей вегетации пшеницы (ГТК за период май-август 0,8). Метеорологические условия в 2008 и 2009 гг. в целом были близки к среднемноголетним значениям.

Результаты исследований

2. Изучение генотипических особенностей сортов и линий озимой мягкой пшеницы по хозяйственно важным признакам и технологическим свойствам зерна в опытах 2002-2006 гг.

В ходе исследований было установлено, что изучаемые генотипы пшеницы различаются по адаптивным свойствам. Высокой зимостойкостью отличались сорта Московская 39, Памяти Федина, Инна, Заря. Более низкие показатели зимостойкости имели сорта Ранняя 805 и Бобург. Оценить сорта на устойчивость к засухе можно было в 2006 г. (табл. 1). Сорта озимой пшеницы Московская 39, Немчиновская 24, Галина, Памяти Федина, а также линии Л-

1 и Л-2 характеризовались повышенной засухоустойчивостью. По данному показателю им уступали сорта АЦПГ, Звезда, Тимирязевская 162 и линии Л-38, Л-221. •

Наиболее устойчивы к полеганию были короткостебельные сорта Немчиновская 24, Памяти Федина и полукарлики: Бобург, Тимирязевская 162 (табл. 1). Дополнительная азотная подкормка в начале колошения пшеницы в условиях засухи 2006 года снижала засухоустойчивость всех изучаемых генотипов, Обработка растений в этот же период ретардантом повышала устойчивость пшеницы к полеганию, снижая высоту растений в среднем на 11%.

В ходе исследований выявлены генотипы пшеницы, обладающие повышенной устойчивостью к мучнистой росе (Тимирязевская 162, Бобург, Иво-

на, Ранняя 805, Галина, Немчиновская 24), к бурой ржавчине (Немчиновская 24, Бобург, Тимирязевская 162, Галина, Московская 39, Ивона), к поражению

Таблица 1. Адаптивные свойства и урожайность генотипов ________________озимой пшеницы, 2006 г._________________

Генотипы Фактор (А) Зимостойкость, балл Засухоустойчивость, балл Высота растений, см Устойчивость к полеганию, балл Урожайность, т/га

Фактор _(В) _ в среднем Фактор (В) в среднем Фактор (В) В среднем | Фактор (В) в среднем

обыч. интен. обыч. интен. обыч. интен. обыч. интен. !

АЦПГ 4,6 4,1 3,6 3,8 129 110 120 4,6 4,9 4,8 3,7 3,8 3,8

Л-2 4,6 5 4,5 4,8 109 98 104 5 5 5 4,8 5,1 4,9

Л-1 4,3 4,4 4,0 4,2 92 85 89 5 5 5 5,1 5,4 5,2

Л-38 4,4 3,6 3,2 3,4 82 72 77 5 5 5 4,6 4,4 4,5

Л-221 4,4 4,1 3,6 3,8 90 80 85 5 5 5 4,7 5,2 4,9

Звезда 4,3 3,8 3,4 3,6 102 88 95 5 5 5 4,6 4,8 4,7

Тимирязевская 162 4,5 3,5 3,0 3,2 91 82 87 5 5 5 5,3 5,5 5,4

Заря 4,6 4,0 3,5 3,8 116 106 111 4,2 4,8 4,5 4,5 4,8 4,6

Памяти Федина 4,6 4,1 3,8 4,0 98 86 92 5 5 5 5,5 5,5 5,5

Галина 4,6 4,2 3,9 4,0 102 93 98 5 5 5 5,8 6,0 5,9

Немчиновская 24 4,8 4,2 3,9 4,0 100 85 93 5 5 5 5,9 5,8 5,9

Московская 39 4,5 4,2 3,8 4,0 110 100 105 4,9 5 5 4,7 5,1 4,9

Средняя 4,5 4,1 3,7 3,9 102 90 96 4,9 5,0 4,9 4,9 5,1 5,0

НСР05 0,2 од 0,3 1 3 0,1 од 0,17 0,3

Для делянок I порядка 0,3 3 0,2 0,48

Для делянок II порядка 0,4 3 0,2 0,59

* Фактор А - генотипы ;Фактор В - технология (обыч. - обычная технология, включающая предпосевное внесение удобрений (ЫгЛАо) и ранневесеннюю азотную подкормку N70; интен. - интенсивная технология, включающая дополнительную азотную подкормку в фазе начала колошения пшеницы N70 и обработки ретардантом и фунгицидом.)

септориозом (сорта Бобург, Немчиновская 24, Московская 39, Памяти Федина, Звезда и линии Л-1, Л-2, Л-221). В результате применения фунгицида в

2006 году проведение дополнительной азотной подкормки (интенсивная технология) не сопровождалось усилением поражаемости генотипов пшеницы септориозом. Наименьший урожай зерна сформировался в неблагоприятном 2003 году (длительные весенние заморозки и сильные дожди в период уборки). Самый высокий урожай был получен в условиях вегетации 2005 года. В среднем за три года (2003-2005 гг.) можно выделить сорта и линии озимой пшеницы с урожайностью более 5 т/га (табл.2): Инна (повышена масса 1000 зёрен); Памяти Федина, Галича, Немчиновская 24, Тимирязевская 162 (увеличены число зёрен в колосе и масса 1000 зёрен); Московская 39 (образует

много продуктивных побегов и увеличена масса 1000 зёрен); Л-1 (увеличено число зёрен в колосе). В 2006 году наиболее высокую урожайность имели сорта Московская 39, Заря, Тимирязевская 162 и линии Л-1, Л-2, Л-221. Дополнительная азотная подкормка в фазе начала колошения пшеницы на урожайность практически не повлияла.

Таблица 2. Урожайность и основные элементы структуры урожая

различных сортов озимой пшеницы, 2003-2005 гг.

Сорта о || * * о £ Число продуктивных стеблей на 1 м2, шт Число зерен в колосе, шт Масса 1000 зерен, г Масса зерна с колоса, г -5 в' О * 1 Отношение соломы к зерну

Мироновская 808 3,66 511 21,2 39,8 0,84 39,3 1,75

Заря 4,57 574 21,9 44,9 0,98 45,0 1,31

Московская низкостебельная 4,34 610 25,8 35,9 0,93 49,0 1,07

Инна 5,41 592 23,1 46,9 1,09 47,1 1,14

Звезда 4,19 588 27,8 32,5 0,90 48,3 1,10

Памяти Федина 5,37 566 24,4 42,9 1,05 51,2 0,99

Ивона* 3,82 635 31,7 30,7 0,97 48,0 1,08

Нана* 3,34 507 25,6 37,8 0,97 49,2 1,03

Ранняя 805 3,92 578 21,5 38,0 0,82 50,1 1,00

Имени Рапопорта 4,31 554 22,6 41,6 0,94 43,9 1,39

Бобург 3,81 530 27,2 41,9 1,14 51,3 0,99

Московская 39 5,07 611 23,4 42,7 1,00 49,5 1,08

Тимирязевская 162 5,03 512 29,7 41,4 1,22 50,7 0,99

Галина 5,24 444 27,3 50,0 1,37 52,1 0,97

Немчиновская 24 5,11 559 26,7 42,8 1,15 53,5 0,89

НСР05 0,13 97 4,5 3,3 0,22 4,6 -

♦изучались только в 2003 г.

Анализ структуры урожая показывает, что новые сорта Тимирязевская 162, Галина, Немчиновская 24 имеют большую массу 1000 зёрен, число зёрен и массу зерна с колоса, более высокий хозяйственный коэффициент и меньшее отношение соломы к зерну. Сорта Московская 39 и Галина отличались более высоким содержанием белков и клейковины в зерне. По общей хлебопекарной оценке можно выделить сорта Московская низкостебельная, Заря, Инна, Памяти Федина, Московская 39, Галина (табл. 3). Хорошие показатели валориметрической оценки теста имели сорта Московская низкостебельная, Московская 39, Тимирязевская 162, Немчиновская 24 (табл. 4). Сорта Звезда и Тимирязевская 162 характеризовались более высокими показателями упругости теста и силы муки.

На урожайность и технологические свойства зерна озимой мягкой пшеницы существенное влияние оказывали погодные условия. При гидротермических условиях, близких к среднемноголетним данным у всех изучаемых генотипов повышалась урожайность, но отмечалось ухудшение технологических свойств зерна. В засушливые годы эти показатели изменялись в нроти-

воположном направлении. Качество зерна большинства изучаемых сортов в опыте 2003 гг. соответствовало характеристикам 3 класса. Два сорта Московская 39 и Московская низкостебельная соответствовали требованиям

Таблица 3. Физико-химические и хлебопекарные свойства

Сорта е о и ^ о 5 £ и Содержание белка, % Сырая клейковина, % Качество клейковины, едИДК Объемный выход хлеба, см3 Общая хлебопекарная оценка, балл

2003 г.

Заря 51 13,2 29,3 80 1350 4,9

Московская низкостебельная 52 13,6 29,1 75 1370 5,0

Инна 52 13,1 26,8 65 1420 4,8

Памяти Федина 53 12,8 27,7 80 1340 4,8

Московская 39 54 14,3 31,7 75 1340 4,8

Галина 57 15,0 33,3 80 1360 4,8

Немчиновская 24 56 14,2 32,4 80 1200 4,4

2005 г.

Памяти Федина 53 10,8 19,8 85 - -

Московская 39 60 12,6 24,4 80 - -

Тимирязевская 162 50 11,1 19,0 75 - -

Галина 51 11,4 20,7 80 - -

Немчиновская 24 49 10,2 17,3 75 - -

Таблица 4 Структурно-механические и реологические свойства теста

Сорта Максимально избыточное ! давление Р, мм 'Показатель формы | кривой, Р/Ь Энергия деформации геста, V/ (х10'4) Дж '•г сі С т Время образования теста, мин Устойчивость теста, мин. Степень разжижения теста, е.ф. Запориметрическая оценка, е.вал.

2003 г.

Заря 29 0,2 169 53,3 3,0 8,0 65 56

Московская низкостебельная 50 0,4 248 53,6 4,0 10,5 55 60

Инна 52 0,5 212 53,5 2,5 7,0 75 54

Памяти Федина 52 0,4 240 53,6 2,5 6,0 1 70 33

Московская 39 78 0,7 318 57,9 4,0 8,5 65 60

Галина 50 0,3 300 55,0 3,5 7,5 90 56

Немчиновская 24 65 0,4 308 60,2 5,5 7,0 80 65

2005 г.

Памяти Федина 80 1,4 164 58,7 2,5 2,0 125 48

Московская 39 121 2,8 213 62,5 2,5 3,5 100 50

Тимирязевская 162 95 2,6 141 57,7 2,0 2,0 125 44

Галина 81 1,6 166 58,8 2,0 1,5 130 44

Немчиновская 24 107 3,6 142 60,9 2,0 2,0 130 44

2 класса. В 2005 году у всех сортов показатели качества зерна были несколько хуже: только сорт Московская 39 отвечал требованиям 3-го класса. Все остальные сорта можно было отнести только к 4-му классу.

Оптимизация азотного питания растений в результате проведения дополнительной азотной подкормки в начале колошения пшеницы (2006 г.) в сочетании с обработками растений ретардантом и фунгицидом (интенсивная технология) повышала содержание белков (на 1-2%) и клейковины (на 3-6%) в зерне, улучшала структурно-механические и реологические свойства теста (табл. 5, 6). Как следствие, улучшались также хлебопекарные показатели зерна: объём хлеба увеличился на 20-60 см3, а показатель общей хлебопекарной оценки составлял не менее 4 баллов. Вместе с тем на этом фоне отмечалось небольшое ослабление клейковины (увеличение ИДК на 5 единиц) и уменьшение показателя разжижения теста. Лучшими технологическими свойствами зерна характеризуются сорта Звезда, Памяти Федина, Заря, Тимирязевская 162 и новые линии озимой мягкой пшеницы Л-1, Л-2.

Таблица 5. Физико-химические и хлебопекарные свойства зерна, 2006 г.

Сорта, линии о и РЭ о4 о 5 и 5 Содержание белка, % Сырая клейковина, % Качество клейковины, едИДК Объемный выход хлеба, см3 Общая хлебопекарная оценка, балл

АЦПГ обыч. 54 14,2 25,7 80 1010 3,7

интен. 51 15,7 30,6 85 1050 4,0

Л-2 обыч. 82 14,4 30,5 70 1050 4,0

интен. 83 16,5 35,8 ■ 70 1270 4,9

Л-1 обыч. 71 13,9 28,1 65 1090 4,0

интен. 72 15,1 33,1 70 1150 4,7

Звезда обыч. 82 15,6 32,8 65 1120 4.5

интен. 79 15,9 33,0 65 1160 4,5

Тимирязевская 162 обыч. 68 12,8 26,3 67 950 3,6

интен. 67 14,3 29,8 70 1180 4,6

Заря обыч. 67 15,6 30,9 70 1120 4,5

интен. 65 15,9 35,7 77 1170 4,7

Памяти Федина обыч. 62 13,5 27,1 65 1090 4,3

интен. 63 15,1 32,2 70 1090 4,5

Галина обыч. 80 12,9 25,4 70 1010 3,9

интен. 75 15,6 32,1 77 1070 4,2

Немчиновская 24 обыч. 78 12,6 25,4 70 1030 3,8

интен. 77 14,8 31,4 75 1090 4,3

Московская 39 обыч. 89 14,8 31,2 70 1090 4,1

интен. 79 16,9 37,3 75 1110 4,3

В опытах 2003-2005 гг. выяснено, что при неблагоприятных погодных условиях, когда формировался низкий урожай, преимущество имели среднерослые сорта озимой пшеницы (Заря, Инна, Памяти Федина, Московская 39).

У них отмечаются больший сбор белка с 1 га и хозяйственный вынос азота, более высокие балансовые коэффициенты использования азота (табл. 7). При таких условиях баланс азота формируется с небольшим дефицитом (Заря, Инна, Памяти Федина) или даже положительным (Тимирязевская 162, Галина, Немчиновская 24). При гидротермических условиях, близких к среднемноголетним (2005 год), лучшие показатели имели современные сорта (Тимирязевская 162, Галина, Немчиновская 24), у которых существенно выше хозяйственный вынос азота и балансовые коэффициенты использования азота, меньше затраты азота на формирование 10 ц зерна. Урожай зерна формируется высоким, а баланс азота становится отрицательным.

Таблица 6 Структурно-механические и реологические свойства теста, 2006 г.

Сорта, линии Максимально избыточное давление Р, мм Показатель формы кривой, Р/Ь Энергия деформации теста, \У (х10'4) Дж и с « Время образования теста, мин Устойчивость теста, мин. Степень разжижения теста, е.ф. Валориметрическая оценка, е.вал.

АЦПГ обыч. 62 0,6 184 54,2 3,5 4,0 80 56

интен. 66 0,5 244 55,7 3,5 4,5 60 58

Л-2 обыч. 112 1,1 389 61,4 4,5 5,0 65 61

интен. 118 0,9 508 63,1 5,5 7,5 45 67

обыч. 85 0,8 303 58,5 4,0 5,5 70 59

интен. 98 0,9 370 59,8 5,5 6,5 65 66

Звезда обыч. 111 1,0 454 61,7 4,5 8,0 50 63

интен. 105 0,9 428 61,2 6,5 10,0 50 70

Тимирязевская 162 обыч. 83 1,1 232 60,4 3,0 4,0 105 52

интен. 89 0,8 320 61,4 4,0 6,5 70 59

Заря обыч. 77 0,7 297 57,2 5,0 8,0 55 65

интен. 79 0,5 411 58,3 7,0 13 40 73

Памяти Федина обыч. 72 0,7 268 55,8 3,0 5,5 75 53

рнтен. 81 0,6 373 57,4 4,5 9,0 45 63

Г алина обыч. 58 0,6 198 56,3 2,5 3,5 115 49

Ьнтен. 79 0,9 278 58,4 5,5 7,0 70 65

Немчиновская 24 1эбыч. 86 1,0 229 61,3 3,5 3,5 90 56

интен. 102 0,8 409 63,7 5,0 6,5 65 64

Московская 39 обыч. 102 1,1 350 61,6 4,0 6,5 65 59

интен. 107 1,4 362 63,5 6,0 7,5 50 69

В 2006 г. в варианте с обычной технологией получены сходные результаты. Проведение дополнительной азотной подкормки в начале колошения пшеницы в сочетании с обработками растений ретардантом и фунгицидом (интенсивная технология), положительно повлияло на качество зерна, при этом улучшился баланс азота (табл. 8).

Сорта Сбор белка, ц/га Кхоз, % і Хозяйственный вынос азота, кг Затраты азота на 10 ц зерна, кг Баланс азота, кг/га 1 Коэффициент возврата Балансовый Кисп азота, %

всего с 1 га на 10 ц зерна 1_ _ _

Урожай 2003 г.

Заря 5,24 50,9 ні 28,0 23,7 -17,1 0,85 118,2

Московская Низкостебельная 3,43 50,2 73 28,8 37,3 21,4 1,29 77,3

Инна 4,78 51,2 101 27,7 25,8 -7,3 0,93 107,7

Памяти Федина 4,84 50,9 103 27,3 24,9 -9,1 0,91 109,6

Московская 39 5,23 49,5 111 30,2 25,7 -16,5 0,85 117,5

Тимирязевская 162 2,63 53,6 56 24,5 41,0 37,9 1,68 59,7

, Г алина 3,92 52,2 81 30,9 36,0 13,4 1,17 85,8

Немчиновская 24 2,98 53,3 62 29,3 44,8 32,5 1,53 65,4

У рожай 2005 г.

Памяти Федина 6,98 43,0 165 25,6 14,6 -71,1 0,57 175,7

Московская 39 7,16 39,0 170 29,9 16,6 -76,7 0,55 180,9

Тимирязевская 162 7,13 45,0 164 25,6 14,6 -70,3 0,57 174,8

Г алина 7,31 42,2 172 26,9 14,7 -78,1 0,55 183,1

Немчиновская 24 6,94 46,7 161 23,6 13,8 -66,5 0,59 170,8

Таблица 8 Использование озимой пшеницей азота поздней подкормки, 2006г.

Генотипы (представлены средние данные по группам генотипов) Хозяйственный вынос азота, кг/га Затраты азота | удобрений на 10 ц зерна всего урожая, кг Баланс азота, кг/га Балансовый Кисп азота, % Использовано азота поздней подкормки, кг/га Получено на 1 кг азота поздней подкормки, кг

1 2^ >1

АЦПГ, Заря, Звезда, Л- эбычн. 170,3 21,9 -76 181 - - -

38 интен. 174,5 37,2 -10 106 9,48 3,2 0,9

Л-221, Л-2 обычн. 168,6 18,6 -74 179 .

Тимирязевская 162,

Памяти Федина интен. 192,9 30,9 -29 118 24,37 4,7 1.8

Немчиновская 24, Га- эбычн. 175,9 17,7 -82 187 - - -

лина, Л-1, Московская 39, антен. 203,8 29,6 -40 124 27,84 4,1 2,0

Лучше использовали азот поздней подкормки, проведенной в начале колошения пшеницы, сорта Галина Немчиновская 24, Московская 39, а также линия Л-1 (по выходу белка на 1 кг внесённого азота). Выход зерна на 1 кг

п

внесённого при поздней подкормке азота составлял 2-5 кг, белка в среднем 1-

2 кг.

3. Влияние азотных подкормок на формирование урожая и

технологических свойств зерна современных сортов озимой мягкой пшеницы в опытах 2007-2009 гг.

При разработке технологий выращивания новых сортов озимой пшеницы большое значение имеет определение сроков проведения и доз азотных подкормок. Результаты наших исследований показывают, что для обеспечения благоприятного режима азотного питания растений озимой пшеницы весной во время возобновления вегетации необходимо проведение ранневесенней азотной подкормки. С учётом технологических особенностей проведения более приемлемым сроком ранневесенней азотной подкормки следует признать время наступления физической спелости почвы.

Результаты опытов также показывают, что для формирования высококачественного зерна одной ранневесенней подкормки недостаточно. Для обеспечения благоприятного режима азотного питания растений озимой пшеницы в период формирования колоса и последующий период формирования и налива зерна нужны дополнительные азотные подкормки.

Повышение уровня азотного питания озимой пшеницы при проведении ранневесенней подкормки и более поздних подкормок азотом увеличивает вероятность полегания растений и поражения их болезнями. Поэтому необходимо предусматривать дополнительную защиту растений пшеницы от действия указанных факторов путём их обработки ретардантами и фунгицидами, что и было реализовано в вариантах 4 и 5 проведенных в 2006-2009 гг. полевых опытов.

В ходе исследований установлено, что при повышении уровня азотного питания растений наблюдается удлинение сроков созревания пшеницы. Разовые азотные подкормки увеличивали продолжительность созревания пшеницы на 2 дня, а сочетание трёх азотных подкормок в вариантах 4 и 5 - на 1 неделю. В годы проведения опытов образование устойчивого снежного покрова происходило в конце ноября, и высота снежного покрова была достаточной для хорошей перезимовки растений. Результаты опытов показали, что у всех изученных генотипов зимостойкость была на одном уровне - 4,4 балла.

Засухоустойчивость генотипов пшеницы можно было оценить в условиях вегетации 2007 г., когда наблюдалась сильная засуха в течение всего периода активной вегетации растений. Наиболее устойчивыми к засухе оказались сорта Галина и Немчиновская 24 (4,9 балла), менее устойчив сорт Московская 39 (4,2 балла). Более высокая засухоустойчивость растений пшеницы наблюдалась в варианте 3 с проведением азотной подкормки перед колошением пшеницы (5 баллов). В вариантах 4 и 5, где также проводилась ранневесенняя азотная подкормка, засухоустойчивость сохранялась на достаточно высоком уровне (4,5-4,6 балла), что, очевидно, связано с обработкой растений пшеницы ретардантом.

Ранневесенняя азотная подкормка увеличивала высоту растений в среднем на 5 см, что повышало их склонность к полеганию. Разовая подкормка в поздние сроки (перед колошением) на высоту растений влияния не оказала. Обработка растений пшеницы ретардантом в варианте 4, где применялась ранневесенняя подкормка азотом в дозе 70 кг/га, снижала высоту растений до уровня контроля. Дальнейшее увеличение дозы азота при ранневесенней подкормке (вариант 5) во влажных условиях приводило к полеганию растений даже при двух обработках ретардантом. Во всех вариантах опыта наибольшей устойчивостью к полеганию характеризовался сорт Немчиновская 24, менее устойчивым был сорт Московская 39.

Усиление лоражаемости пшеницы мучнистой росой, бурой ржавчиной и септориозом наблюдалось при более влажных погодных условиях 2008 г. В

2007 и 2009 гг. заметного поражения растений болезнями не отмечалось. Обработка растений фунгицидом на фоне применения высокой дозы азота в вариантах 4 и 5 снижала поражаемость растений пшеницы септориозом и бурой ржавчиной, а поражаемость мучнистой росой оставалась на уровне контроля. Более высокую устойчивость к мучнистой росе проявляли сорт Галина и линия Л-1, к бурой ржавчине - сорт Немчиновская 24 и линия Л-1, к септо-риозу - сорт Немчиновская 24. Комплексную устойчивость к указанным болезням имели сорт Немчиновская 24 и линия Л-1.

В проведенных опытах существенное влияние на продуктивность растений озимой пшеницы оказала ранневесенняя подкормка азотом в дозе 70 кг/га, урожайность пшеницы повышалась на 0,9-2,1 т/га (табл. 9). Прибавка урожая от азотной подкормки в той же дозе, проведенной перед колошением пшеницы, была меньше - 0,4-1,2 т/га.

Таблица 9 Урожайность озимой пшеницы в среднем за 2007-2009 гг., т/га

Технология Сорта В среднем по технологии

Московская 39 Галина Немчиновская 24 Л-1

ЬЫо-котроль* 4,54 4,54 4,64 4,86 4,65

2 Но-физ. сп. почвы 5,21 5,69 5,93 5,50 5,58

3. Но-перед колошением 4,83 4,72 5,44 5,20 5,05

6,21 6,99 7,37 6,99 6,89

5.К|сода-я 6,01 7,12 7,32 6,52 6,74

В среднем го сорпу 5,36 5,81 6,14 5,81 5,78

• данные рассчитаны в среднем за 2 года

Добавление к ранневесенней азотной подкормке двух дополнительных подкормок азотом (вариант 4) в фазе выхода пшеницы в трубку (30 кг/га) и начале колошения (70 кг/га) обеспечило прибавку урожая по сравнению с вариантом 2 (ранневесенняя подкормка) 0,6-2 т/га. Дальнейшее увеличение доз азота (вариант 5) ранневесенней подкормки (до 100 кг/га) и подкормки в фазе выхода в трубку пшеницы (до 70 кг/га) даже при усилении защиты растений (дополнительная обработка ретардантом) снижает урожайность генотипов пшеницы главным образом вследствие полегания растений. Выявлены наи-

более высокоурожайные генотипы озимой мягкой пшеницы - сорта Немчи-новская 24, Галина и линия Л-1. В засушливых условиях 2007 г. понижение урожайности озимой пшеницы происходило в основном в результате уменьшения числа продуктивных побегов.

Ранневесенняя азотная подкормка дозой азота 70 кг/га наряду с существенным повышением урожайности пшеницы увеличила содержание в зерне белков в среднем на 1,2%, сырой клейковины - на 3,8%. Азотная подкормка той же дозой азота перед колошением пшеницы обеспечила существенное повышение содержания в зерне белков (в среднем на 3,2%) и сырой клейковины (на 7,3%). Добавление в варианте 4 к ранневесенней подкормке двух дополнительных подкормок обеспечило дальнейший рост, как урожайности пшеницы, так и накопления в зерне белков (в среднем на 2,9%) и клейковины (на 6,2%). В 5 варианте отмечалось небольшое возрастание накопления белков и клейковины в зерне. На усиление азотного питания лучше других генотипов пшеницы реагировала линия Л-1, у которой отмечалось более интенсивное накопление белков и клейковины в зерне (табл. 10).

Таблица 10 Содержание сырой клейковины в зерне в среднем за ______________________2007-2009 гг., %______________________

Технология Сорта В среднем по технологии

Московская 39 Галина Яемчиновская 24 Л-1

Шо-котрапь 16,2 16,3 15,1 16,2 15,9

2.Кю-физ.са почвы 18,8 18,3 18,7 18,9 18,7

3. Мю-перед колошением 23,3 23,1 23,6 22,8 23,2

4.Мте»ся 25,7 24,7 24,0 25,0 24,9

5.Ккюдая 27,9 26,2 25,6 26,9 26,6

В среднем по сорту 22,4 21,7 21,4 21,9 21,9

НСРо* 2

В условиях засухи генотипы пшеницы с большей высотой растений формируют больший по величине урожай, но с пониженным содержанием в зерне белков и клейковины. Во влажных и умеренно влажных условиях преимущество по указанным показателям имеют более короткостебельные сорта озимой мягкой пшеницы. Сорт Галина характеризуется более слабой клейковиной. В результате усиления азотного питания при проведении азотных подкормок озимой пшеницы наблюдается ослабление клейковины, в варианте 4 на 23 единицы ИДК (табл. 11).

По объёму хлеба и общей хлебопекарной оценке лучшие показатели имеет сорт Московская 39. При усилении азотного питания растений пшеницы по хлебопекарным показателям к сорту Московская 39 приближается новая линия Л-1. Существенное увеличение объёма хлеба и показателя общей хлебопекарной оценки наблюдалось в вариантах с поздними азотными подкормками (варианты 3, 4, 5). Максимальные значения указанных показателей были получены в варианте 5, в котором применялась более высокая доза азота при ранневесенней подкормке и подкормке в фазе выхода пшеницы в трубку,

а также проводилась двукратная обработка растений пшеницы ретардантом и фунгицидом (табл. 12, 13).

Таблица 11 Качество клейковины в среднем за 2007-2009 гг., ед.ИДК

Технология Сорта В среднем по технологии

Московская 39 Галина Немчиновская 24 Л-1

1.Мо-кошроль 68 65 60 63 64

2. Мя-физ. ш. почвы 75 70 64 72 70

3. Ыл- перед колошением 83 85 89 85 86

4.1^моя> ' 85 93 84 85 87

5.Михк7СН70 84 96 85 86 88

Всреднемтсоту 79 82 76 78 79

НСРИ 5

Таблица 12 Объемный выход хлеба в среднем за 2008-2009 гг., см3

Технология Сорта В среднем по технологии

Московская 39 Галина -[емчиновская 24 Л-1

1.ЭД>-ияпрсль 893 860 812 771 834

2Мт-физ. сп. почвы 996 737 824 683 810

З.Но- перед колошением 1105 917 883 955 965

4.Мтодох) 1092 839 862 940 933

5.Кюоимо 1124 976 874 1030 1001

В среднем по сорту 1042 866 851 876 909

НСРск 19

Таблица 13 Общая хлебопекарная оценка пшеницы в среднем за _____________________2008-2009 гг., баллы________________

Технология Сорта В среднем по технологии

Московская 39 Галина 4емчиновская 24 Л-1

1.Ыо-юшрать 3,4 3,3 3,3 2,9 3,2

2 М^-физ. сп. почвы 3,5 3,4 3,0 3,0 3,2

3. И-ю-перед копошением 4,2 3,4 3,2 3,6 3,6

4.М*мо*7> 4,2 3,5 3,6 3,7 3,8

5.Мин-ж» 4,4 3,4 3,7 4,3 4,0

В среднем по сорту 3,9 3,4 3,4 3,5 3,6

Высокая окупаемость вносимого азота зерном отмечалась при проведении ранневесенней подкормки у новой линии Л-1 и в 4 варианте, где к ранневесенней подкормке добавлены подкормки в фазе выхода в трубку и в начале колошения пшеницы (табл. 14). Окупаемость вносимого азота белком была выше в вариантах, где проводились поздние азотные подкормки (варианты 3, 4). В 5 варианте окупаемость азота зерном и белком не превышала показатели, полученные в 4 варианте, что в значительной степени определялось уров-

нем урожайности, которая в 5 варианте существенно не отличалась от 4 варианта.

Наиболее высокие коэффициенты использования азота подкормок получены в 4 и 5 вариантах - 42-52% от выноса с урожаем, что было обусловлено и высоким уровнем урожайности, и белковости зерна. В вариантах с разовой азотной подкормкой (2, 3 варианты) наблюдался довольно высокий отрицательный баланс азота, в 4 варианте, где проводилось 3 подкормки с суммарной дозой азота 170 кг/га, - небольшой отрицательный баланс, а в 5 варианте с суммарной дозой азота 240 кг/га, - большой положительный баланс. Из этих данных видно, что лучший показатель баланса азота получен в 4 варианте.

Таблица 14 Использование озимой пшеницей азота подкормок в среднем за

2007-2009 гг.

Генотипы Варианты Хозяйственный вынос азота, кг\га Затраты азота удобрений на 10 ц зерна, кг Баланс азота, 1 кг/га і Балансовый К„сп. азота, % Получено на 1 кг азота, внесенного в подкормки, кг

зерна белка в зерне

Московская 39 1 113 5.4 -88 469 - -

2 137 18,4 -43 145 9,1 1,8

3 143 19,2 -49 152 6,0 2,7

4 181 32,8 13 93 8,5 2,1

5 194 44,6 70 74 6,0 1,8

Г е? 1 109 5,2 -85 455 - -

2 137 17,8 -43 146 11,6 2,0

3 146 18,2 -52 155 10,0 3,2

4 211 28,1 -17 109 14,4 3,1

5 208 1 41,1 56 79 8,2 2,1

Таким образом, для получения высоких урожаев (6-7 т/га) зерна современных сортов озимой мягкой пшеницы с улучшенными технологическими свойствами, возделываемых в Центральном районе Нечернозёмной зоны, необходимо проводить ранневесеннюю подкормку азотом не менее 70 кг/га, а также поздние азотные подкормки в фазе выхода в трубку и начале колошения с общей дозой азота не менее 100 кг/га в сочетании с обработками растений пшеницы ретардантом и фунгицидом с целью их защиты от полегания и поражения грибной инфекцией. Соотношение доз азота при поздних подкормках примерно 1:2 (первая и вторая подкормки).

4. Экономическая эффективность производства зерна изучаемых сортов озимой пшеницы при проведении азотных подкормок

Улучшение азотного питания растений при проведении азотных подкормок повышает урожайность озимой пшеницы и улучшает качество зерна, что в конечном итоге обусловливает более высокую его цену и соответственно ббльший выход продукции с 1 гектара в стоимостном исчислении. Самые высокие затраты в денежном выражении были в вариантах 4 и 5, где прово-

дилось три подкормки, а также обработки фунгицидами и ретардантами. Самые низкие затраты свойственны контрольному варианту. Наибольшая прибыль от применения разовой азотной подкормки получена в варианте 2, где была наибольшая прибавка урожая в результате проведения азотной подкормки пшеницы при наступлении физической спелости почвы. В варианте 3 при проведении азотной подкормки перед колошением пшеницы сформировалось высокое качество зерна, но отмечалась более низкая урожайность, поэтому прибыль была существенно ниже по сравнению с вариантом 2. Максимальная прибыль получена в 4 варианте, в котором был обеспечен более благоприятный режим азотного питания растений в результате проведения трёх подкормок, что существенно повысило урожайность и качество зерна озимой пшеницы. Применение более высоких доз азотных подкормок и дополнительной обработки пшеницы ретардантом в 5 варианте не обеспечило увеличения прибыли, так как не получено прибавки урожая.

Обобщающим показателем экономической эффективности возделывания сельскохозяйственных культур является рентабельность производства. Самая высокая рентабельность (в среднем 52,7%) была в варианте 4, самая низкая -в контрольном варианте, где азотная подкормка не проводилась. Достаточно высокий показатель рентабельности производства отмечается также в варианте 2 (в среднем 42,8%), в котором проводилась только одна ранневесенняя азотная подкормка.

Выводы

1. В полевых опытах, проведенных на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве, выявлены высокоурожайные сорта озимой мягкой пшеницы, способные формировать зерно с улучшенными технологическими свойствами, обладающие высокой зимостойкостью (Московская 39, Памяти Федина), повышенной устойчивостью к засухе (Московская 39, Памяти Федина, Нем-чиновская 24, Галина), к полеганию (Памяти Федина, Немчиновская 24, Тимирязевская 162), мучнистой росе (Немчиновская 24, Галина, Тимирязевская 162), бурой ржавчине (Московская 39, Немчиновская 24, Галина, Тимирязевская 162), септориозу (Московская 39, Памяти Федина, Немчиновская 24).

2. В ходе исследований установлены новые генотипы озимой мягкой пшеницы, обладающие высокой продуктивностью и улучшенными технологическими свойствами зерна, отличающиеся высокой устойчивостью к засухе и септориозу (линии Л-1, Л-2), способные более эффективно использовать азот подкормок (линии Л-2, Л-221).

3. Оптимальным сроком ранневесенней азотной подкормки с учётом технологии её проведения является время наступления физической спелости почвы. При такой подкормке азот удобрения, поступивший в растения, практически полностью используется на формирование урожая озимой мягкой пшеницы, тогда как накопление в зерне белков и клейковины, а также технологические свойства зерна изменяются в небольших пределах. Доза азота 70 кг/га при проведении ранневесенней азотной подкормки повышает урожайность сортов и новых генотипов озимой мягкой пшеницы на 0,9-2,1 т/га, увеличивает накопление в зерне белков в среднем на 1,2%, сырой клейковины на

3,8%, обеспечивая высокую окупаемость азота зерном и рентабельность производства (42,8%).

4. При проведении азотной подкормки перед колошением озимой мягкой пшеницы дозой азота 70 кг/га повышается ее урожайность на 0,4-1,2 т/га, увеличивается накопление в зерне белков на 3,2%, сырой клейковины на 7,3%, в результате улучшаются показатели объёма хлеба и общей хлебопекарной оценки, а также окупаемость азота подкормки белком.

5. Азотная подкормка в начале колошения пшеницы дозой азота 70 кг/га на фоне проведения ранневесенней подкормки такой же дозой азота в сочетании с обработкой растений ретардантом и фунгицидом увеличивает накопление в зерне белков (на 1-2%) и сырой клейковины (на 3-6%), а также выход белка в расчёте на 1 кг азота подкормки; повышает упругость теста и силу муки, водопоглотительную способность муки, объём хлеба, показатели вало-риметрической оценки теста и общей хлебопекарной оценки зерна; улучшает общий баланс азота, но уменьшает балансовый коэффициент использования азота.

6. Добавление к ранневесенней азотной подкормке (N70) азотных подкормок в фазы выхода в трубку (N30) й начала колошения пшеницы (N70) в сочетании с применением ретардантов и фунгицидов обеспечивает формирование прибавки урожая озимой мягкой пшеницы 0,6-2 т/га, повышение накопления в зерне белков в среднем на 2,9%, сырой клейковины на 6,2%, существенное улучшение хлебопекарных свойств зерна и баланса азота, получение наиболее высокого коэффициента использования азота подкормок (38-52%) и рентабельности производства (52,7%).

7. Увеличение дозы азота ранневесенней подкормки до 100 кг/га и подкормки в фазе выхода в трубку до 70 кг/га в сочетании с подкормкой в начале колошения дозой азота 70 кг/га, хотя и улучшает хлебопекарные свойства-зерна, не повышает урожайность и рентабельность производства зерна современных сортов озимой мягкой пшеницы при их выращивании на дерновоподзолистой среднесуглинистой почве в условиях Центрального района Нечернозёмной зоны.

8. Повышение уровня азотного питания озимой мягкой пшеницы при проведении азотных подкормок удлиняет сроки созревания зерна на 2-7 дней, вызывает ослабление клейковины, снижает засухоустойчивость растений, а при влажной погоде усиливает склонность к полеганию и поражению болезнями. Применение на этом фоне ретарданта уменьшает высоту растений (в среднем на 11%), обработка фунгицидом снижает поражаемость растений грибной инфекцией до уровня контроля.

9. При выращивании современных сортов озимой мягкой пшеницы на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в условиях Центрального района Нечернозёмной зоны для получения урожаев зерна с улучшенными технологическими свойствами до 7 т/га необходимо на фоне допосевного внесения фосфорно-калийных удобрений и азота 25-30 кг/га проведение ранневесенней азотной подкормки с дозой азота 70 кг/га и дополнительных азотных

подкормок в фазе выхода в трубку и начале колошения с общей дозой азота до 100 кг/га, примерное соотношение азота в которых составляет 1:2. Для защиты растений от полегания и поражения грибной инфекцией достаточно проведение одной обработки растений ретардантом (в фазе выхода в трубку) и двух обработок фунгицидом (в фазе выхода в трубку и начале колошения).

Предложения производству При выращивании современных сортов озимой мягкой пшеницы на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в условиях Центрального района Нечернозёмной зоны для получения стабильных урожаев зерна с улучшенными технологическими свойствами до 6-7 т/га рекомендуется вносить до посева всю дозу фосфорно-калийных удобрений и 25-30 кг/га азота, а остальную дозу азота в виде ранневесенней подкормки при наступлении физической спелости почвы - N70, в фазе выхода в трубку - N30 и в начале колошения - N70. Для защиты растений от полегания и поражения грибной инфекцией рекомендуется одна обработка посевов озимой мягкой пшеницы ретардантом (Моддус, ЦеЦеЦе 460) в фазе выхода в трубку и две обработки фунгицидом в фазе выхода в трубку (Альто супер) и начале колошения (Амистар экстра).

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Мельников А.В. Афанасьев Р.А.; Сопов И.В.; Влияние азотных удобрений на показатели растительной диагностики и продуктивность озимой пшеницы, возделываемой на дерново-подзолистой почве//Р.А. Афанасьев, И.В. Сопов, А.В. Мельников //Проблемы агрохимии и экологии, 2008, № 4. - С. 7-13.

2. Мельников А.В. Влияние азотных подкормок на технологические свойства зерна озимой пшеницы // Т.В. Таразанова, А.В. Мельников // Известия ТСХА, 2010, № 6. - С. 147-151.

3. Мельников А.В. Эффективность подкормок озимой пшеницы сухими азотными удобрениями и юс растворами// А.А. Кондратьев, Е.В. Березовский, А.В. Сорокин, А.В. Мельников //Докл. ТСХА, 2007, вып. 279, ч. 1. -С. 252-258.

4. Мельников А.В. Фотометрическая диагностика азотного питания зерновых культур // Р.А. Афанасьев, И.В. Сопов, Е.В. Березовский, А.В. Мельников, А.В. Сорокин// Экологические функции агрохимии в современном земледелии. М.:ВНИИА, 2008. - С. 32-35.

5. Мельников А.В. Фотоиндикация азотного питания растений // Р.А. Афанасьев, И.В. Сопов, Е.В. Березовский, А.В. Мельников// Докл. ТСХА, 2009, вып. 281. - С.58-60.

6. Мельников А.В. Точное земледелие: истоки, реальность, задачи на перспективу // Р.А. Афанасьев, Р.Ф. Байбеков, Г.И. Личман, П.М. Пугачев, Т.В. Мочкова, Е.В. Березовский, А.В. Мельников //Инновационные решения регулирования плодородия почв сельскохозяйственных угодий М.-.ВНИИА, 2011.-С. 108-126.

Формат 60х84'/|б. Уел. печ. л 1,16. Тираж 100 экз. Заказ Издательство РГАУ -МСХА 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44

61 12-6/267

Российский Государственный Аграрный Университет — МСХА имени К. А. Тимирязева

На правах рукописи

Мельников Андрей Валерьевич

Формирование урожая и технологических свойств зерна современных сортов и новых генотипов озимой мягкой пшеницы в зависимости от уровня азотного питания в условиях Центрального района Нечернозёмной зоны

Специальности: 05.18.01 - технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства; 06.01.01. - общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Новиков H.H. кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Кондратьев А. А.

Москва 2012

Содержание

Введение 4

Обзор литературы 8 Глава 1. Современное состояние производства зерна озимой мягкой пшеницы и требования, предъявляемые к новым сортам

1.1. Требования к районированию сортов 11

1.2. Устойчивость к болезням и вредителям 13

1.3. Зимостойкость 15

1.4. Устойчивость к полеганию 17

1.5. Засухоустойчивость 18

1.6. Урожайность 19 Глава 2. Формирования качества зерна озимой пшеницы в природно-климатических условиях Нечернозёмной зоны

2.1. Изменение показателей качества зерна в зависимости от условий

выращивания

2.2. Формирование урожая и качества зерна в зависимости от уровня

азотного питания

2.3. Защита растений при оптимизации азотного питания 49 Экспериментальная часть 53 Глава 3. Место, условия и методика проведения исследований 53

3.1. Место и условия проведения исследований 53

3.2 Характеристика сортов и линий озимой мягкой пшеницы 53

3.3. Агротехника 55

3.4. Методика исследований 60

3.5. Метеорологическая характеристика вегетационных периодов 65 Глава 4. Изучение генотипических особенностей сортов и линий озимой мягкой пшеницы по хозяйственно важным признакам и технологическим свойствам зерна в опытах 2003-2006 гг. 70

24

36

40

4.1. Особенности роста и развития генотипов озимой пшеницы 70

4.2. Адаптивные свойства сортов и линий озимой пшеницы 74

4.3. Устойчивость сортов и линий озимой пшеницы к болезням 78

4.4. Урожайность сортов и линий озимой пшеницы 81

4.5. Структура урожая сортов и линий озимой пшеницы 84

4.6. Технологические свойства зерна 87

4.7. Использование генотипами озимой пшеницы азота подкормок 95 Глава 5. Обоснование выбора технологии возделывания для новых сортов

99

озимой пшеницы

Глава 6. Влияние азотных подкормок на формирование урожая и технологических свойств зерна современных сортов озимой мягкой пшеницы в 103 опытах 2007-2009 гг.

6.1. Сроки наступления основных фаз развития 103

6.2. Адаптивные свойства генотипов пшеницы 105

6.3. Устойчивость к полеганию и болезням 107

6.4. Влияние азотных подкормок на урожайность озимой пшеницы 110

6.5. Структура урожая 112

6.6. Технологические свойства зерна 116

6.7. Использование азота подкормок 121 Глава 7. Экономическая эффективность производства зерна изучаемых сортов озимой пшеницы при проведении азотных подкормок

Заключение 131

Выводы 141

Предложения производству 144

Список литературы 145

Приложения 173

Введение

Пшеница - основной источник продовольственного зерна. Однако существующий уровень производства зерна полностью не удовлетворяет потребность в нём перерабатывающей отрасли. Поэтому одной из важных задач современного растениеводства является повышение урожайности возделываемых сортов пшеницы. Наряду с повышением урожайности пшеницы остро стоит проблема улучшения качества зерна (Гуляев В.Г. и др., 1989; Санду-хадзе Б.И. и др., 2003; Шпаар Д. и др., 2008, 2009; Беркутова Н.С. и др., 1989; LaegreidM. и др., 1999).

Для реализации высокого потенциала продуктивности, присущего сортам пшеницы нового поколения, а также получения высококачественного продовольственного зерна необходимо обеспечивать оптимальные условия питания растений. Для озимой пшеницы в Нечерноземной зоне лимитирующим фактором питания является низкое содержание в почве доступных растениям форм азота. Благодаря применению азотных удобрений создаются условия для более полной реализации потенциальной урожайности возделываемых сортов и получения зерна с повышенным содержанием белков и улучшенными технологическими свойствами (Павлов А.Н., 1984; Muller S. и др., 1985; Albert Е. и др., 1989; Новиков H.H., 1995, 2010; Ваулина Г.И., 2007).

С появлением новых короткостебельных сортов озимой пшеницы, устойчивых к полеганию и поражению болезнями, актуальной задачей становится изучение их реакции на высокий уровень азотного питания и возможности формирования в этих условиях высококачественного зерна, отвечающего требованиям хлебопекарного производства.

Цель и задачи исследований. Цель исследований - выяснить влияние уровня азотного питания при проведении азотных подкормок в сочетании с применением средств защиты растений от полегания и поражения грибной инфекцией на формирование урожая и технологических свойств зерна со-

временных сортов и новых генотипов озимой мягкой пшеницы при их выращивании на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в условиях Центрального района Нечернозёмной зоны.

В задачи исследований входило:

- изучить особенности современных сортов и новых генотипов озимой мягкой пшеницы по их адаптивным свойствам, реакции на ранние и поздние азотные подкормки, а также устойчивости к полеганию и поражению грибной инфекцией;

- выяснить влияние азотных подкормок в сочетании с применением ретардантов и фунгицидов на формирование урожая и технологических свойств зерна современных сортов озимой мягкой пшеницы при их выращивании на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в условиях Центрального района Нечернозёмной зоны;

- уточнить оптимальные сроки проведения ранневесенней азотной подкормки и подкормок в более поздние фазы развития озимой мягкой пшеницы с целью оптимизации азотного питания растений и формирования высоких урожаев зерна с улучшенными технологическими свойствами;

- оценить изучаемые сорта и новые генотипы озимой мягкой пшеницы по их продуктивности, способности формирования высококачественного зерна, отвечающего требованиям хлебопекарного производства, эффективности использования азота аммиачной селитры при проведении азотных подкормок;

- провести экономическую оценку эффективности производства высококачественного зерна новых сортов озимой мягкой пшеницы при проведении азотных подкормок в сочетании с применением средств защиты растений от полегания и поражения грибной инфекцией.

Научная новизна работы. Выявлены высокопродуктивные сорта и новые генотипы озимой мягкой пшеницы с высокой зимостойкостью и повышенной устойчивостью к засухе, полеганию, мучнистой росе, бурой ржавчи-

не, септориозу, а также обладающие способностью более эффективно использовать азот подкормок и формировать высокие урожаи зерна с улучшенными технологическими свойствами.

Получены новые сведения о влиянии азотных подкормок на формирование урожая и технологических свойств зерна различных генотипов озимой мягкой пшеницы, уточняются сроки проведения и дозы азота ранневесенней и последующих азотных подкормок. Показано, что ранневесенняя азотная подкормка (N70) повышает в основном урожайность озимой пшеницы (на 0,9 -2,1 т/га) и в меньшей степени влияет на качество зерна. Проведение азотных подкормок в более поздние фазы роста и развития пшеницы (образование флагового листа - начало колошения) оказывает меньшее влияние на формирование урожая, но улучшает качественные показатели зерна: повышаются содержание в зерне белков и клейковины, упругость теста и сила муки, водо-поглотительная способность муки, объём хлеба, показатели валориметриче-ской оценки теста и общей хлебопекарной оценки зерна. Добавление к ранневесенней азотной подкормке (N70) азотных подкормок в фазы выхода в трубку (N30) и начала колошения пшеницы (N70) в сочетании с применением средств защиты растений от полегания и поражения грибной инфекцией обеспечивает формирование прибавки урожая озимой мягкой пшеницы 0,6-2 т/га, повышение накопления в зерне белков в среднем на 2,9%, сырой клейковины на 6,2%, существенное улучшение хлебопекарных свойств зерна. При этом достигается и наиболее высокий коэффициент использования азота подкормок (38-52%).

Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы при разработке современных технологий производства высококачественного зерна озимой мягкой пшеницы, отвечающего требованиям хлебопекарной промышленности, в условиях Центрального района Нечернозёмной зоны. В полевых опытах выяснены сроки проведения и дозы

азотных подкормок, которые рекомендуются для практического применения при выращивании современных сортов озимой мягкой пшеницы. В ходе исследований выявлены перспективные сорта, обладающие высокой урожайностью, устойчивостью к болезням и действию неблагоприятных факторов внешней среды, а также способные формировать зерно с улучшенными технологическими свойствами и более эффективно использовать азот при проведении азотных подкормок. На основе комплексной оценки продуктивности растений, адаптивных свойств, технологических свойств зерна и отзывчивости на азотные подкормки выявлены новые генотипы озимой мягкой пшеницы, которые могут использоваться в селекции при создании высокопродуктивных сортов с улучшенными технологическими свойствами зерна.

Исследования выполнялись на Полевой опытной станции РГАУ -МСХА им. К.А. Тимирязева и на кафедре хранения, переработки и товароведения продукции растениеводства в 2002-2009 гг.

Обзор литературы Глава 1 .Современное состояние производства озимой мягкой пшеницы и требования, предъявляемые к новым сортам

В структуре АПК важным сектором производства является зерновое хозяйство. Оно обеспечивает удовлетворение потребности населения в главном продукте питания - хлебе, животноводства - в кормах, а промышленности -в сырье. Ведущее место среди зерновых культур занимает озимая пшеница, на долю которой приходится 29,1% всего мирового производства зерна. В СНГ удельный вес этой культуры особенно велик и составляет 42,2%, а в России в отдельные годы может достигать 50% производства зерна. Пшеница является важным источником растительных белков, которые определяют технологические свойства зерна. Однако существующий уровень производства пшеничного зерна полностью не удовлетворяет потребность в нём перерабатывающей отрасли. В настоящее время в России производство зерна 3-го класса составляет 30%, 4-го класса - 39%, а зерна 1-го и 2-го классов практически не производится (Сухоруков, 2005).

Одним из основных условий успешного производства озимой пшеницы является правильный подбор сортов. Сорт сельскохозяйственной культуры -это совокупность культурных растений, созданных путем селекции, обладающих определенными наследственными морфологическими, биологическими и хозяйственно-ценными признаками и свойствами. (ГОСТ 20081 -74). Сорта различают по их значимости, новизне, ценности для производства. С учетом этих особенностей в ГОСТ было введено определение таких терминов, как стандартный сорт, дефицитный сорт, перспективный сорт. Стандартный сорт - это лучший районированный сорт, который включают во все виды сортоиспытаний или опыты в качестве контроля и в сравнении, с которым ведут оценку других сортов, гибридов и форм. Новый, но еще не районированный сорт, который в первые годы государственного сортоиспыта-

ния значительно превысил по хозяйственно-ценным признакам и свойствам районированный сорт, считается перспективным сортом.

Хороший новый сорт - это биологическая самоуправляемая система, которая при одинаковых затратах энергии и создании соответствующего агро-фона обеспечивает получение более высокого урожая лучшего качества, чем выращиваемый в тех же условиях районированный сорт (Созинов, Жемела, 1983).

Селекция имеет определенные успехи в выведении высокоурожайных, устойчивых к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам сортов, обладающих хорошим качеством зерна. К сожалению сорта, дающие высокий урожай, обладают низким качеством зерна, а сорта, обладающие высоким качеством зерна, имеют низкую урожайность. Вместе с тем, достижения последнего периода селекции опровергают появившееся мнение о том, что пшеница в Нечерноземной зоне не может давать зерно высокого качества. Большинство авторов отмечают, что получение стабильных урожаев зерна с хорошими хлебопекарными свойствами возможно только при использовании рекомендованных технологий возделывания. Мировой опыт показывает, что потенциальная урожайность сорта в условиях производства обычно реализуется только на 60-70%. Сокращение разрыва между фактической и потенциальной урожайностью - основной резерв роста производства зерна (Шпаар и ДР-, 1998).

Для реализации высокого потенциала продуктивности, присущего сортам нового поколения, а также получения качественного зерна, пригодного для продовольственных целей, необходимо обеспечивать оптимальные условия питания растений. Для озимой пшеницы в Нечерноземной зоне лимитирующим фактором питания является низкое содержание в почве доступных растениям форм азота. Благодаря применению азотных удобрений создаются условия для более полной реализации потенциальной урожайности возделываемых сортов и улучшения технологических свойств зерна. С другой сторо-

ны, внесение повышенных доз азота, особенно на ранних стадиях развития растений, становится причиной полегания посевов, развития болезней, снижения урожайности пшеницы и ухудшения качества зерна. Особенно заметно это проявляется у старых сортов, возделываемых по интенсивной технологии. Из практики известно, что не все сорта одинаково проявляют себя в одних и тех же условиях их возделывания, поэтому и реализация потенциальной продуктивности у разных сортов идет по-разному. Высокопродуктивные сорта выносят из почвы большое количество питательных веществ, расходуют много воды, поэтому требуют высокой агротехники. При низкой агротехнике потенциально более продуктивный сорт не только не дает прибавки урожая, но может и уступить по урожайности другому менее продуктивному, но и менее требовательному к условиям возделывания сорту.

При выборе сорта для конкретного хозяйства рекомендуется учитывать следующие сортовые особенности: приспособленность к условиям данной местности, потенциальную урожайность, генетически закрепленное качество зерна, устойчивость к болезням и действию стрессовых факторов (Шпаар и др. 1998). Эти показатели широко используются также при разработке сортовой агротехники и научных рекомендаций по возделыванию как отдельно взятого сорта, так и культуры в целом.

Применение адаптивных технологий возделывания озимой пшеницы позволяет получать в условиях Нечернозёмной зоны высокие урожаи зерна озимой пшеницы (5 - 6 т/га), отвечающего требованиям, предъявляемым к ценной, а в отдельные годы и сильной пшенице. По мере совершенствования технологий возделывания и развития селекции менялись такие понятия как интенсивный сорт, модель интенсивного сорта, интенсивная технология.

Главными требованиями к сортам интенсивного типа являются: высокая урожайность в сочетании с высоким качеством продукции; устойчивость к болезням и вредителям; устойчивость к полеганию, осыпанию, засухе; высокая зимостойкость, отзывчивость на высокий агрофон, скороспелость. Сорт

и

должен быть рассчитан на уровень урожайности 9-10 т/га, обеспечивающий максимальный выход продукции на единицу действующих веществ вносимых удобрений. Кроме того, сорт должен обладать экологической пластичностью, способностью адаптироваться к условиям окружающей среды. Такие сорта дают более устойчивую по годам урожайность и имеют более широкие районы распространения (Дорофеев, Новикова, Градчининова, 1989).

1.1. Требования к районированию сортов

При выведении нового сорта должна решаться сложная задача - сочетание продуктивности с биологической устойчивостью, которая характеризует приспособленность сорта к местным погодным условиям. Поэтому важно знать те факторы, которые лимитируют формирование высокого урожая сорта в конкретных климатических условиях (Пруцков, 1979).

Благодаря работе селекционеров постоянно повышается генетически фиксированная потенциальная урожайность сортов. Так как сорта обладают разными свойствами, всегда есть различие между ними по урожайности, качеству получаемого зерна, устойчивости растений к болезням и вредителям, их реакции на стрессовые факторы и, как следствие, различается приспособленность сортов к конкретным почвенно-климатическим условиям региона возделывания культуры (Шпаар, 1998).

Совокупность свойств, определяющих приспособленность сорта к ус�