Содержание к диссертации
Введение
1 СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА 11
1.1 Влияние агротехнических приемов и регуляторов роста растений на качество зерна озимой пшеницы 11
2 ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 29
2.1 Объекты исследований 29
2.2 Материалы исследований 31
2.3 Методы исследований 32
2.3.1 Физические методы определения качества зерна озимой пшеницы 32
2.3.1.1 Определение массы 1000 зерен 32
2.3.1.2 Определение стекловидности зерна 33
2.3.1.3 Определение натуры зерна 34
2.3.1.4 Определение содержания мелких зерен и крупности 34
2.3.2 Химические методы определения качества зерна озимой пшеницы 36
2.3.2.1 Определение влажности зерна 36
2.3.2.2 Определение количества и качества клейковины 37
2.3.2.3 Определение содержания общего, белкового и небелкового
азота и белка в зерне озимой пшеницы 39
2.3.2.4 Определение содержания крахмала 42
2.3.2.5 Определение содержания и стабильности мРНК 43
2.3.2.6 Определение зольности зерна 44
2.3.2.7 Определение лигнина и целлюлозы 45
2.3.2.8 Методика проведения микроскопических исследований зерновок озимой пшеницы 47
2.3.3 Определение микрофлоры зерна озимой пшеницы 48
2.3.4 Схемы и методика проведения полевых опытов 48
2.3.4.1 Лабораторно-полевые опыты 49
2.3.4.2 Производственный опыт 52 2.3.5 Методы оценки качества зерна при хранении 53
2.3.5.1 Методы оценки посевных качеств семян при хранении 53
2.3.5.2 Методы оценки качества зерновых масс при хранении 53
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 55
3.1 Влияние препарата фуролан на рост растений и формирование качества зерна озимой пшеницы при созревании 55
3.1.1. Влияние препарата фуролан на рост растений озимой пшеницы 55
3.1.2 Влияние препарата фуролан на физико-химические свойства зерна 59
3.1.2.1 Влияние препарата фуролан на крупность и выравненность зерна 59
3.1.2.2 Влияние препарата фуролан и условий выращивания на массу 1000 зерен 81
З.1.2.3 Влияние технологий возделывания и препарата фуролан на объемную массу зерна озимой пшеницы 91
3.1.2.4 Влияние технологий возделывания и препарата фуролан на стекловидность зерна озимой пшеницы 94
3.1.3 Влияние технологий возделывания и препарата фуролан на биохимические свойства созревающего зерна озимой пшеницы 106
3.1.3.1 Влияние технологий возделывания и препарата фуролан на влажность зерна озимой пшеницы 108
3.1.3.2 Влияние технологий возделывания и препарата фуролан на содержание сырой клейковины в зерне озимой пшеницы и ее качество 112
3.1.3.3 Влияние технологий возделывания и препарата фуролан на содержание общего, белкового, небелкового азота и белка в зерне озимой пшеницы 1Ї 6
3.1.3.4 Влияние технологий возделывания и препарата фуролан на содержание крахмала в зерне озимой пшеницы 123
3.1.3.5 Влияние технологий возделывания и препарата фуролан на зольность зерна озимой пшеницы 132
3.1.3.6 Влияние препарата фуролан на содержание лигнина и целлюлозы в зерне озимой пшеницы 137
3.1.4 Влияние препарата фуролан на устойчивость зерна к самосогреванию при хранении 139
3.1.5 Влияние продолжительности хранения и препарата фуролан на посевные качества семян озимой пшеницы 153
3.1.6 Экономическая эффективность хранения зерна озимой пшеницы, выращенного с использованием препарата фуролан, на ОАО «Курганинский элеватор» 154
Выводы 158
Рекомендации производству 161
Список использованных источников 162
Приложения А - Ж 177
- Влияние агротехнических приемов и регуляторов роста растений на качество зерна озимой пшеницы
- Объекты исследований
- Влияние препарата фуролан на рост растений озимой пшеницы
Введение к работе
Актуальность темы. Наиболее перспективным направлением практической биотехнологии в России является применение биологически активных веществ. Основой увеличения производства зерна в стране является значительное повышение урожайности за счет систематического применения комплекса мероприятий, обеспечивающих высокую продуктивность растений. Это имеет большое значение в связи с существенным сокращением площадей возделывания зерновых, в том числе зерновых колосовых культур.
Рост производства зерна неразрывно связан с необходимостью улучшения его качества, повышения питательной ценности продуктов переработки зерна и обогащении его белковыми компонентами. Поэтому проблемы повышения урожайности и улучшения качества нужно решать в неразрывной связи.
В ходе созревания зерно подвергается различным неблагоприятным воздействиям, в результате чего ухудшаются его мукомольные и хлебопекарные свойства. Противостоять неблагоприятным условиям среды растениям помогают эффективные технологические приемы, в том числе использование регуляторов роста антистрессового действия, позволяющих полнее реализовать генетический потенциал сортов.
Особый интерес представляют вещества, стимулирующие сопротивляемость организма через активацию его молекулярных механизмов адаптации, не задействованных в нормальных условиях.
Важными являются исследования по применению новых рострегулирующих антистрессовых препаратов, способствующих улучшению качества зерна наряду с повышением урожайности, что является актуальной задачей.
В Кубанском государственном технологическом университете создан новый высокоэффективный экологически чистый регулятор роста растений - препарат фуролан, разрешенный к применению на территории РФ. Фуролан проявляет свойства ретарданта, увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур, в том числе и озимой пшеницы, повышает устойчивость растений к засухе и поражению грибковыми заболеваниями.
Фуролан способствует увеличению длины поли(А) последовательности на 3' ~ конце мРНК, стабильности полиаденилированных мРНК (время жизни мРНК), что способствует активации синтеза белка и повышению адаптивности растений. Однако не изучено влияние фуролана на качество зерна озимой пшеницы при различных условиях выращивания.
Таковы теоретические и практические предпосылки, которые определили цель и задачи настоящих исследований.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематикой НИР кафедры Пищевой инженерии и высоких технологий КубГТУ в рамках госбюджетной темы: «Теоретическое обоснование и разработка прогрессивных технологий хранения и получения продуктов питания из растительного сырья», № госрегистрации 01200305556.
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы - изучить влияние регулятора роста препарата фуролан на качество зерна озимой пшеницы сортов интенсивного типа Краснодарской селекции при созревании и хранении в зависимости от условий роста и развития растений.
В задачи исследований входило: 1. Изучить влияние препарата фуролан при различных условиях роста и развития растений (уровень почвенного плодородия и эффективность используемой системы минеральных удобрений при различных погодных условиях) интенсивных сортов озимой пшеницы, отличающихся по продолжительности периода созревания на: - стабильность полиаденилированных мРНК, рост растений, крупность, выравненность по размерам, массу 1000 зерен, объемную массу и стекловидность зерна; формирование структуры эндосперма зерна; биохимические свойства созревающего зерна; посевные качества семян при хранении; устойчивость зерновой массы к самосогреванию при хранении;
2. Определить экономическую эффективность влияния препарата фуролан на качество зерна озимой пшеницы при выращивании и хранении в силосе элеватора.
Научная новизна. Впервые изучено влияние регулятора роста препарата фуролан на физико-химические показатели качества и биохимические свойства созревающего зерна озимой пшеницы сортов интенсивного типа, отличающихся продолжительностью периода созревания, при различных условиях их возделывания (уровень агрофона, система минеральных удобрений при различных погодных условиях).
Впервые установлено, что: при внесении препарата фуролан увеличивается стабильность мРНК, что способствует активации ростовых и синтетических процессов при созревании зерна; при использовании препарата фуролан на повышенном плодородии почвы содержание крупной фракции в зерновой массе и ее выравненность увеличиваются, а при использовании системы минеральных удобрений на естественном плодородии почвы - уменьшаются; препарат фуролан способствует увеличению содержания зерен в колосе, их крупности, сферичности и выравненное по размерам, массы 1000 зерен, повышению скорости роста зерновок делением клеток и накопления биомассы при наливе зерна; увеличение стекловидности зерна скоро- и среднеспелых сортов озимой пшеницы под действием препарата фуролан обусловлено изменением микроструктуры эндосперма (крупные крахмальные гранулы располагаются ближе к субалейроновому слою и содержание фракции мелких крахмальных
8 гранул уменьшается); - применение регулятора роста фуролан, системы минеральных удобрений (на естественном уровне плодородия в засуху) и повышение уровня плодородия почвы увеличивают содержание крахмала, белка и сырой клейковины в зерне скоро- и среднеспелых сортов озимой пшеницы и улучшают ее качество, что связано с изменением фотосинтетического потенциала посева и чистой продуктивности фотосинтеза; -установлено, что фуролан способствует уменьшению содержания щуплых и давленых зерен, увеличению содержания лигнина в зерне озимой пшеницы скоро- и среднеспелых сортов, что сдерживает рост микрофлоры и повышает устойчивость зерновой массы к самосогреванию при хранении. Практическая значимость работы состоит в том, что: показана эффективность применения препарата фуролан на ранне- и среднеспелых сортах озимой пшеницы при различных условиях их возделывания (уровень агрофона, система минеральных удобрений), для получения зерна с высокими технологическими показателями качества (крупность, выравненность, масса 1000 зерен, стекловидность, объемная масса, содержание и качество клейковины); применение препарата фуролан при возделывании озимой пшеницы позволяет повысить устойчивость зерновой массы к самосогреванию при хранении в силосе элеватора, уменьшить количество технологических операций и снизить технологические затраты; - полученные результаты могут быть использованы как элементы технологии выращивания озимой пшеницы в Краснодарском крае.
Реализация результатов исследования. При хранении зерна, выращенного с использованием препарата фуролан, на ОАО «Курганинский элеватор» экономический эффект составил 6858,5 рублей. В 2003-2005 гг. фуролан внедрен в ОАО «Дружба» Курганинского района, ООО колхоз «Рассвет» Калининского района, СПК «Нива» Белоглинского района, ОАО
9 агрофирме «Нива» Тимашевского района Краснодарского края.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на: юбилейной научной конференции, посвященной 80-летию специальности «Технология хранения и переработки зерна».- Москва, 22-23 октября 2002; четвертой региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», посвященной 80-летию Кубанского государственного аграрного университета.- Краснодар, 28-29 ноября 2002; международной научно-практической конференции «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции». - Воронеж, 2003; международной научной конференции «Обеспечение высокой экономической эффективности и экологической безопасности приемов использования удобрений и других средств химизации в агротехнологиях» Москва, 20-21 марта 2003; пятой региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». - Краснодар, 18-19 декабря 2003; шестой региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса»,- Краснодар, 9-Ю декабря 2004;
Всероссийской научно-технической конференции «Коршуновские чтения», Тольятти, 1 марта 2005;
International Wheat Conference, Nov. 27 - Dec. 2, 2005, Mar del Plata -Argentina; международной научно-практической конференции Наука на рубеже тысячелетий «Science on boundary of millennia», Тамбов,21-22 октября 2005 г.
Публикация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы изложены в 12 научных публикациях.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованных литературных источников, приложений.
Диссертация изложена на 176 страницах основного печатного текста, содержит: 43 таблицы, 15 рисунков. Список литературных источников включает 165 наименования, в том числе 16 - зарубежных авторов.
Влияние агротехнических приемов и регуляторов роста растений на качество зерна озимой пшеницы
Пшеница — важнейшая продовольственная культура большинства стран мира. Зерно пшеницы и продукты его переработки по пищевым и технологическим свойствам занимают особое место среди других зерновых культур. В Краснодарском крае озимая пшеница также является ведущей зерновой культурой, занимающей ежегодно около одного миллиона гектаров пашни [1]. Для нашей страны, с ее большим разнообразием почвенно-климатических условий, актуальны исследования в области стабилизации производства высококачественного зерна [2].
Вопрос о качестве зерна связан в первую очередь с использованием мягкой пшеницы в хлебопекарной, а твердой — в макаронной промышленности, актуальна сегодня и проблема кормового белка.
Способность пшеницы накапливать в зерне клейковинные белки имеет большое значение для выпечки белого хлеба, кондитерских изделий, изготовления макарон и других продуктов [3]. Высокое качество зерна может быть достигнуто при соблюдении всех агротехнических приемов, при оптимальном соотношении всех макро- и микроэлементов [4].
При оценке зерна как объекта хранения, сырья для промышленной переработки все показатели его качества подразделяются на ботанико-физиологические, органолептические, физические, химические и технологические свойства [5].
Технологические свойства зерна - производные от группы исходных свойств (анатомические, физико-химические, структурно-механические, биохимические), определяющих различные показатели его качества и поведение в разных технологических процессах.
Качество зерна формируется под влиянием биологических особенностей (тип, сорт), агротехнических приемов, почвенно-климатических условий в период вегетации растения в поле, методов и режимов послеуборочной обработки зерна [6].
При производстве зерна решение вопроса повышения качества может быть достигнуто различными путями, в том числе: — селекционным путем — получение новых сортов и форм растений с высоким потенциалом продуктивности и качества урожая; агротехническим путем создание условий, необходимых для реализации генетического потенциала сорта в почвенно-климатических условиях его возделывания (сроки сева, норма высева, предшественник, уровень агрофона, сроки и дозы внесения удобрений, средства управления ростом и развитием растений); повышением устойчивости растения к болезням либо за счет прямого воздействия на патоген, либо путем повышения собственной устойчивости растительного организма при более полной реализации генетического потенциала [7, 8]. повышением устойчивости растений к стрессовым факторам путем применения химических средств (удобрений, микроэлементов, биологически активных веществ и др.).
Объекты исследований
Для изучения влияния технологических приемов возделывания на качество зерна озимой пшеницы использовались сорта озимой пшеницы Дея, Батько, Краснодарская 99 селекции Краснодарского НИИСХ им. П. П. Лукьяненко, отличающиеся между собой величиной потенциала накопления белка, продолжительностью периода созревания зерна и интенсивностью роста и развития [119].
Сорт Дея. выведен методом однократного индивидуального отбора из гибридной популяции КН 4594h370-41/KH 323а26.
Сорт среднеспелый, среднерослый, высота растений 100-105 см. Устойчив к полеганию и осыпанию. Разновидность Лютесценс.
Колос безостый, средней длины (7-9 см), на верхушке колоса имеются короткие остевидные отростки (до 5-7 см длиной). Колос цилиндрический, слегка суживающийся к верхушке, белый в период полной спелости, средней плотности (17-19 колосков на 10 см стержня).
Колос средней озерненности, прямостоячий, легко обмолачивается. Колосковые чешуи удлиненно-овальные, длиной 5-7 мм, со слабой нервацией, зубец слегка изогнут, короткий, плечо слегка приподнятое, 1-2 мм шириной, киль выражен слабо или средне. Зерно темно-красное, удлиненное, стекловидное.
Потенциальная урожайность около 90 ц с 1 га. Масса 1000 зерен 36-38 г, натура зерна 780-820 г/л. Относится к «сильным» пшеницам.
Обладает высокой устойчивостью к поражению фузариозом колоса и пыльной головне, слабо поражается бурой ржавчиной и септориозом, в средней степени - стеблевой ржавчиной, восприимчив к мучнистой росе и желтой ржавчине. Засухоустойчивость высокая, морозостойкость выше средней. Сорт Дея отзывчив на внесение минеральных удобрений.
Возделывается во всех зонах Краснодарского и Ставропольского краев и республик Северного Кавказа на среднем агрофоне.
Рекомендуется высевать в оптимальные для зоны сроки, не загущать сорт при посеве. Норма высева - 4,5-5,0 млн. всхожих семян на 1 га.
Сорт Батько выведен Краснодарским НИИСХ им. П. П. Лукьяненко совместно с Северокубанской сельскохозяйственной опытной станцией, методом сложной ступенчатой гибридизации и индивидуальным отбором из гибридной популяции КН4217Г25908-4228/КН5126Ь85/5//КН5126Ь85/5.
Влияние препарата фуролан на рост растений озимой пшеницы
Постоянно изменяющиеся погодные условия оказывают существенное влияние на реализацию генетического потенциала продуктивности сортов и качества зерна. В настоящее время созданы сорта с высокой неспецифической устойчивостью, разработаны экологически чистые технологии их возделывания. Определенные коррективы процессов роста и развития растений можно достичь путем применения агротехнических приемов (обработка и подготовка почвы, внесение удобрений).
Один из эффективных агроприемов — использование регуляторов роста растений, позволяющих наиболее полно реализовать генетический потенциал продуктивности и получить высококачественное зерно. Регуляторы роста позволяют стабилизировать продуктивность и качество урожая по годам.
Создание синтетических регуляторов роста антистрессового, ретардантного и стимулирующего действия - одно из важных направлений в биотехнологии растений.
Наиболее перспективны вещества, содержащие в своей структуре фрагменты природных соединений, в том числе включающий фурановый цикл. Это обусловливает их быструю метаболизацию и отсутствие остаточных количеств [111 -114].
В Кубанском государственном технологическом университете создан препарат фуролан, содержащий в своей структуре фурановый цикл [117].
Использование препарата при возделывании озимой пшеницы позволяет повысить продуктивность, устойчивость растений к неблагоприятным условиям произрастания и поражению фитопатогенами. В 2002 - 2003гг в мелкоделяночном опыте изучалось влияние препарата фуролан на рост растений озимой пшеницы сорта Батько при возделывании на различных уровнях почвенного плодородия без удобрений и при использовании системы минеральных удобрений (таблица 1, приложение Б).
