Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы
1.1. Значение зерна пшеницы для человека 12
1.1.1. Значение хлеба в жизни человека 12
1.1.2. Качество пшеницы в Европейской части Российской Федерации и в восточных регионах страны 15
1.2. Влияние метеорологических условий на урожайность и технологические свойства зерна озимой пшеницы в ЦРНЗ 20
1.3. Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество зерна озимой пшеницы 24
1.3.1. Значение азота, фосфора и калия в жизни озимых хлебов. 24
1.3.2. Влияние азотных удобрений на урожайность озимой пшеницы 33
1.3.3. Влияние азотных удобрений на качество зерна озимой пшеницы 37
1.4. Отзывчивость разных сортов озимой пшеницы на применение минеральных удобрений 42
Экспериментальная часть
Глава II. Методика, характеристика сортов озимой пшеницы и метеоусловия в годы исследований
2.1. Методика, методы и место проведения исследований 49
2.2. Характеристика сортов озимой пшеницы, используемых в исследованиях 54
2.3. Метеорологические условия в годы исследований (2000-2003 гг.) 56
Результаты исследований
Глава III. Фитосанитарное состояние посевов, урожайность озимой пшеницы в годы исследований
3.1. Фитосанитарное состояние посевов озимой пшеницы 62
3.2. Влияние минеральных удобрений на урожайность озимой пшеницы разных сортов, структура урожая 69
Глава IV. Влияние удобрений на технологические достоинства зерна
4.1. Физические показатели качества зерна 75
4.2. Массовая доля клейковины и её качество 90
4.3. Физические характеристики теста 94
4.4. Хлебопекарные свойства муки, полученной из зерна озимой пшеницы 104
Глава V. Корреляционные зависимости между показателями качества зерна озимой пшеницы ... 116
Глава VI. Экономическое обоснование применения минеральных удобрений при возделывании озимой пшеницы 120
Выводы 125
Рекомендации производству 131
Библиографический список
- Значение хлеба в жизни человека
- Влияние азотных удобрений на качество зерна озимой пшеницы
- Характеристика сортов озимой пшеницы, используемых в исследованиях
- Влияние минеральных удобрений на урожайность озимой пшеницы разных сортов, структура урожая
Введение к работе
Актуальность темы
Создание материалов и структур с заданными свойствами является общей задачей материаловедения и, в частности, материаловедения полупроводников. Современные полупроводниковые технологии базируются на точных методах управления концентрациями дефектов и состояниями примесных атомов. Представляется, что новыми методами управления дефектами в полупроводниках должны стать низкоэнергетические методы, то есть методы, позволяющие получать желаемые свойства материала с существенно меньшими энергетическими затратами, чем те, что используются в сегодняшней технологии. При этом под низкой энергией следует понимать энергию воздействия в широком смысле слова, — будь то энергия частиц, используемых для радиационной обработки материала, или тепловая энергия, используемая для отжига собственных дефектов или диффузии примесей. Настоящая работа посвящена разработке физических основ модифицирования низкоэнергетическими воздействиями дефектной структуры двух классов полупроводниковых материалов, существенно различающихся по своим свойствам. К первому из них относятся узкозонные ртутьсодержащие полупроводники. Слабые химические связи в этих материалах определяют высокую концентрацию электрически активных собственных дефектов, существенно изменяющуюся даже при небольшом внешнем воздействии на кристалл. Для другого класса материалов, — широкозонных полупроводников, — наоборот, характерна чрезвычайно сильная химическая связь между атомами, что существенно ограничивает возможности управления электрофизическими свойствами этих материалов и, в частности, легирования.
Существующие точные методы управления дефектно-примесной структурой, часто называемые методами инженерии дефектов, в настоящее время хорошо развиты для кремния, остающегося основным материалом современной промышленной электроники. Быстрое развитие технологии других полупроводниковых материалов требует разработки аналогичного подхода и для них. Очевидно, что методы управления дефектной структурой, разработанные для
кремния, не всегда применимы для других полупроводников. Так, энергия, передаваемая ртутьсодержащим узкозонным полупроводникам, обладающим низким порогом образования собственных дефектов, при использовании, например, ионной имплантации, часто оказывается избыточной в том смысле, что вызывает генерацию большого числа нежелательных точечных и протяженных дефектов, влияние которых на свойства кристалла маскирует «чистый» эффект легирования. В широкозонных полупроводниках, в свою очередь, процессы генерации дефектов, создания направленных потоков дефектов и примесей, а также стимулирование реакций в дефектно-примесной системе требуют «аномально» высоких, с точки зрения существующей промышленной технологии, энергий; в этом случае вероятно возникновение нежелательных побочных эффектов. Так, например, для SiC и GaN диффузионное легирование или отжиг дефектов, в том числе, радиационных, обычно требуют применения столь высоких температур обработки (тепловой энергии), что при их использовании наблюдаются серьезные нарушения стехиометрии и десорбция примесей. В связи с этим разработка нового подхода к управлению дефектной структурой как узкозонных, так и широкозонных полупроводников, а именно, подхода, который позволил бы добиться получения требуемых свойств материалов при минимальных энергетических затратах, минимизировав побочные эффекты, является актуальной задачей.
Целью настоящей работы являлась разработка методов направленного модифицирования дефектной структуры ртутьсодержащих узкощелевых, а также широкозонных (SiC, GaN) полупроводников низкоэнергетическими воздействиями для управления свойствами этих материалов, и построение моделей физических процессов, описывающих изменение этих свойств.
Оба класса полупроводниковых материалов в настоящее время находят широкое применение в технике. Первый из них, и, прежде всего, твердые растворы теллуридов кадмия-ртути, сохраняет свое положение одного из основных материалов инфракрасной (ИК) оптоэлектроники. Соединения HgTe-CdTe образуют непрерывный ряд твердых растворов с шириной запрещенной зоны от -0.3 до 1.6 эВ. Это делает возможным не только изготовление на основе одного
материала фотоприемников, перекрывающих спектральный диапазон от 1 до 14 мкм, но и формирование на одном полупроводниковом кристалле, за счет изменения состава, многоцветных ИК-детекторов. Уникальные физические свойства теллуридов кадмия-ртути, — малая эффективная масса носителей и низкая диэлектрическая проницаемость, — обеспечивают высокое быстродействие приемников излучения, создаваемых на этих материалах.
Широкозонные полупроводники, и, в частности, карбид кремния, перспективны для создания приборов силовой и высокочастотной полупроводниковой электроники. Значительные успехи в технологии карбида кремния позволили в последние десятилетия реализовать на основе этого материала многие типы полупроводниковых приборов, включая интегральные схемы. Нитриды V группы, и, в частности, нитрид галлия, являются одними из самых востребованных материалов современной электроники и оптоэлектроники, и технология этих материалов развивается стремительными темпами.
Объектами исследования в настоящей работе являлись объемные монокристаллы и эпитаксиальные слои указанных полупроводниковых материалов, а также гетероструктуры на их основе. В частности, исследовались монокристаллы твердых растворов CdxHgi_xTe, а также эпитаксиальные слои и гетероструктуры на основе слоев CdxHgi_xTe различного состава (мольной доли CdTe) х. Исследования модифицирования дефектной структуры в широкозонных полупроводниках проводились с использованием монокристаллов и гомоэпитаксиальных слоев SiC, а также гетероэпитаксиальных слоев GaN и гетероструктур GaN/AlGaN, выращенных на подложках SiC.
Научная новизна работы обусловлена предложенными в ней новыми методами управления дефектной структурой узкощелевых и широкозонных полупроводников, разработанными на основе полученных в ходе выполнения работы новых представлений о поведении дефектно-примесной системы в этих материалах при внешних воздействиях. В работе предложен новый подход к управлению свойствами данных полупроводников, — путем использования низкоэнергетических воздействий. Для твердых растворов CdxHgi_xTe примером такого подхода является обработка этих материалов низкоэнергетическими
ионами; этот метод находится в полном соответствии с современными ростовыми и постростовыми технологиями полупроводниковых материалов. В ходе разработки этого подхода получен ряд новых результатов, например:
— Впервые проведено комплексное исследование зависимости глубины
конверсии типа проводимости в вакансионно-легированных твердых растворах
/>-CdxHgi_xTe, подвергаемых низкоэнергетической ионной обработке, от параметров
материала (состав твердого раствора, концентрация нескомпенсированных
акцепторов) и условий обработки; предложен и развит диффузионный механизм
конверсии.
— Впервые подробно исследована конверсия типа проводимости в примесно-
легированном CdxHgi_xTe, подвергнутом низкоэнергетической ионной обработке, и
установлены механизмы конверсии для материала, легированного примесями
замещения в подрешетках металла и халькогена.
— Впервые проведено прямое сравнение свойств электронно-дырочных
переходов, созданных в CdxHgi_xTe ионной имплантацией и низкоэнергетической
ионной обработкой, и показано преимущество последней.
В работе также развит новый подход к управлению дефектно-примесной структурой широкозонных полупроводников SiC и GaN при использовании созданной в них пористой структуры. Данный подход позволяет существенно расширить возможности направленного изменения электрических свойств этих материалов, обычно трудно поддающихся легированию. Пористая структура в SiC и GaN может быть получена путем анодизации этих соединений; сама анодизация, с учетом используемых режимов (плотностей тока), также является, по сути, низкоэнергетическим воздействием. Путем дальнейших низкоэнергетических воздействий на материал с пористой структурой, — например, низкотемпературным отжигом или диффузией примесей, — оказывается возможным эффективно управлять электрическими свойствами материала. Другой пример применения подобной структуры — это использование эффекта «податливости» пористого полупроводника, позволяющей перераспределять упругую энергию между слоем и пористой подложкой в процессе выращивания напряженной гетероструктуры. В целом среди оригинальных результатов,
полученных в ходе разработки низкоэнергетических методов модификации свойств широкозонных полупроводников, можно отметить:
Построение модели образования пористой структуры в широкозонных полупроводниках, подвергаемых анодизации.
Первое исследование поведения пористой структуры в широкозонных полупроводниках (морфология, химический состав) при внешних воздействиях (отжиг, облучение низко- и высокоэнергетическими частицами, механические напряжения при гетероэпитаксиальном росте на пористой подложке).
Проведенное впервые сравнительное исследование низко- (~1000 С) и высокотемпературной (~2000 С) диффузии в пористом SiC, и разработка подходов к получению заданных свойств материалов с пористой структурой при диффузионном легировании.
Получение экспериментальных свидетельств о «податливости» пористого слоя, сформированного в подложках SiC, и определение механизмов снижения плотности дислокаций в гетероэпитаксиальных слоях GaN, выращиваемых на таких подложках.
Практическая значимость работы определяется тем, что по ее результатам предложены оригинальные методы направленного модифицирования свойств узкозонных и широкозонных полупроводников, актуальные для разработки приборов оптоэлектроники инфракрасного (CdxHgi_xTe) и видимого и ультрафиолетового (GaN/AlGaN) диапазона, а также силовой (SiC) и высокочастотной (GaN/AlGaN) электроники. Так, в результате работы определены параметры процесса низкоэнергетической ионной обработки, позволяющие получать этим методом р-п переходы с заданными геометрическими и электрофизическими параметрами для создания фотодиодов инфракрасного диапазона на основе CdxHgi_xTe. Показано, что метод низкоэнергетической ионной обработки является перспективным для создания новой технологии ИК-фоторезисторов на основе этого материала. Разработана технология создания р-п переходов на основе CdxHgi_xTe, позволяющая получать многоэлементные фотоприемники с обратными токами, меньшими, чем у аналогичных диодов, созданных методом ионной имплантации. Что касается широкозонных
полупроводников, то в результате развитых в работе представлений о вакансионном механизме образования пор в SiC впервые разработана технология получения пористого карбида кремния с заданной морфологией пористого слоя при сохранении политипа и стехиометрии исходного материала. Полученный таким образом пористый материал перспективен для применения в существующей карбид-кремниевой технологии. Разработана технология получения полуизолирующих слоев карбида кремния путем диффузионного легирования пористых слоев SiC ванадием и кремнием. Показано, что использование подложек пористого SiC делает возможным проведение контролируемого автолегирования выращиваемых на них эпитаксиальных слоев GaN. Разработана технология выращивания гетероэпитаксиальных слоев GaN с пониженной плотностью дислокаций и, на основании исследований оптических свойств этих слоев и многослойных структур на их основе показана перспективность полученных слоев для создания приборов оптоэлектроники.
Апробация работы Основные результаты работы докладывались на Всесоюзных семинарах "Примеси и дефекты в узкозонных полупроводниках" (Павлодар, 1987 и 1989); Шестой Всесоюзной конференции по физико-химическим основам легирования полупроводниковых материалов (Москва, 1988); Республиканской конференции "Физика и химия поверхности и границ раздела узкощелевых полупроводников" (Алушта, 1990); Всесоюзном семинаре "Многослойные структуры на основе узкощелевых полупроводников" (Нукус, 1990); XII Всесоюзной конференции по физике полупроводников (Киев, 1990); VIII Всесоюзном симпозиуме «Полупроводники с узкой запрещенной зоной и полуметаллы» (Львов, 1991); V Всесоюзном семинаре "Тонкие пленки и эпитаксиальные слои узкозонных полупроводников" (Н. Новгород, 1991); Material Research Society Fall Meeting (Boston, 1999); International Conference on Silicon Carbide and Related Materials, (Research Triangle Park, 1999); Fourth International Conference on Nitride Semiconductors (Denver, 2001); European Conferences on Silicon Carbide and Related Materials (Linkoping, 2002; Bologna, 2004); European Material Research Society Fall
Meeting (Zakopane, 2002); 27 Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits held in Europe (Fuerigen, 2003); 5 International Workshop on Epitaxial Semiconductors on Patterned Substrates and Novel Indexes Surfaces (Stuttgart, 2003); Международном семинаре по оптоэлектронике (Санкт-Петербург, 2003); 5-ом Международном семинаре «Карбид кремния и родственные материалы» (Великий Новгород, 2004); 6х International Conference on Mid-Infrared Optoelectronic Materials and Devices (St-Petersburg, 2004); 2-ой и 3-ей Украинских конференциях по физике полупроводников (Черновцы, 2004; Одесса. 2007); 4-й Всероссийской конференции «Нитриды галлия и алюминия — структуры и приборы» (Санкт-Петербург, 2005); XIX Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (Москва, 2006); V Международной конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» (Санкт-Петербург, 2006); 15th International Symposium "Nanostructures: Physics and Technology" (Novosibirsk, 2007), семинаре в университете г. Вюрцбурга (2003), а также на семинарах в ФТИ им. А.Ф. Иоффе.
Структура и объем диссертации
Значение хлеба в жизни человека
Хлеб - великолепный подарок природы, пища, которую нельзя заменить ничем иным. Это важнейший продукт повсеместного и повседневного потребления, и к проблеме исключительного значения, какой является качество и пищевая ценность хлеба - приковано внимание учёных и практиков всего мира. В подавляющем большинстве стран зерно составляет основу питания населения. Он настолько необходим человеку, что с раннего детства и до конца своих дней мы не можем без него обходиться. Регулярный приём хлеба вместе с пищей имеет большой физиологический смысл, так как хлеб придаёт массе поглощаемой пищи благоприятную консистенцию и структуру, способствующую наиболее эффективной работе пищеварительного тракта и наиболее полному смачиванию пищи пищеварительными соками. С хлебом человек усваивает супы, масло, икру, сыр, соусы, джемы и прочее [234, 245].
Люди получают из злаковых половину всех необходимых углеводов, треть белков, 50-60% витаминов группы В, соли фосфора, железа, кальция. Хлеб является энергетической пищей. В 1 кг пшеничного хлеба содержится 2000-2500 калорий [102, 152, 170]. Химический состав хлеба представлен в приложении 38. По научным данным, примерно 25-30% потребности в калориях должно покрываться за счёт хлеба и других мучных изделий [210].
Хлеб всегда находился в эпицентре судеб народов и цивилизаций. Хлебу посвящены стихи и песни, рассказы и сказки, научные исследования и философские трактаты. Ему человечество обязано своим развитием. В истории каждого народа продовольственная проблема была решающей в борьбе за существование. А в условиях сурового севера и экстремального климата нашей страны прозаический фунт хлеба временами превращался в залог победы.
В древности хлеб считали божеством, в более поздние времена человек мерил им силу своего государства и своё благополучие. Известен единственный в истории человечества случай, когда правитель похвалялся не своим богатством и подвигами, а тем, что дал своему народу достаточное количество хлеба. Это был правивший 4000 лет назад египетский фараон Аман-ам-Хат. Сейчас, когда во многих регионах планеты свирепствует голод, хлеб продолжает оставаться показателем богатства, хотя и является почти самым дешёвым и чаще всего доступным продуктом при мудрых правителях страны [211]. Всё это обусловливает повышенное внимание к производству зерна.
В Российской Федерации потребляют хлеба и хлебных изделий значительно больше, чем в США, Канаде, Аргентине, Франции [210]. Отчасти, это связано с различиями в образе жизни населения, в типах его питания (вегетарианское, смешанное, раздельное питание) [128].
Во всех государствах уровень потребления хлебных продуктов в пересчёте на муку и крупу остаётся достаточно высоким, хотя несколько снизился в ряде стран по сравнению с 1990 г. Наиболее существенное сокращение душевого потребления отмечено в Грузии (на 24%), Молдове (на 21%), Туркменистане (на 11%). Увеличение уровня потребления происходит в Казахстане (на 27%), Кыргызстане (на 4%). По данным статистики СНГ уровень потребления хлебных продуктов в настоящее время составляет около 120 кг на душу населения в России, Белоруссии и на Украине [107].
В 1996-2000 гг. производство зерна, в расчёте на душу населения, в России составило 444 кг (65,2 млн т в год), в 2001 г. - 588 кг (85,2 млн т). Для удовлетворения всех потребностей страны требуется 98-117 млн т зерна [79].
За годы перестройки производство в России зерна опустилось до уровня 1956 г., объём производства сельскохозяйственной продукции за годы реформ сократился на 45% или на 5% больше, чем за годы Великой Отечественной войны [220].
Ещё к началу XX в. Россия по производству главнейших с.-х. культур занимала первое место, выращивая больше половины мирового производства ржи, больше четверти пшеницы и овса, около двух пятых ячменя, около четверти картофеля [104].
На долю посевов зерновых культур приходится около 50% пашни и около 60% всех площадей посевов.
В настоящее время в зерновом хозяйстве России наблюдается кризисный период: объём производства снизился с 88 млн т в 1991-1995 гг. до 64 млн т в 1996-2000 гг., или на 27%. В 1998 и 1999 гг. от засухи и суховеев пострадали практически все основные сельскохозяйственные зоны. В целом, по стране было собрано всего по 9,4 ц зерна с 1 га, а валовой сбор опустился до самой низкой за последние 50 лет отметки - 47,8 млн т [180]. Однако, в 2001 и 2002 гг. наблюдается уже значительный рост объёма производства зерна, обусловленного благоприятными погодно-климатическими условиями. Произошли существенные изменения и в структуре использования зерна: фонд его потребления на продовольствие возрос, а на фураж - снизился [209].
Валовой сбор зерновых и зернобобовых культур в 2004 г. по данным Росстата, составил 78,0 млн т. Собранный урожай превысил среднегодовое производство зерна за предыдущие пять лет на 8,8% (6,2 млн т) и на 16% (10,8 млн т) урожай 2003 г. [17]. Впервые получена за все годы урожайность зерновых культур 19,2 ц/га. В 1910 г. Россия впервые экспортировала около 20 млн т зерна, а в 1913 г. Россия произвела 80 млн т зерна и было экспортировано зерна 10,5 млн т [147].
Влияние азотных удобрений на качество зерна озимой пшеницы
Наличие тесной связи между массой 1000 зёрен и натурой зерна определяет одинаковый характер действия удобрений на эти показатели. Так, азотные удобрения, особенно внесённые в больших дозах, в большинстве случаев снижали натуру зерна у всех хлебных злаков [89, 99, 143, 148, 186, 188,235].
При внесении низких доз азотных удобрений в некоторых случаях наблюдалось повышение натуры зерна [82, 151]. Применение полного минерального удобрения повышало натуру зерна [65, 186,223].
Ряд авторов отмечали повышение выполненности зерна колосовых под влиянием азотных удобрений [82, 188].
Есть данные, свидетельствующие о том, что азотные удобрения, снижая массу 1000 зёрен, натуру зерна [77, 111, 144], ухудшали выравненность зерна, а калийные удобрения, наоборот, повышали значение обоих показателей [61, 186]. В литературе имеются сведения о незначительном увеличении массы 1000 зёрен по вариантам с азотными удобрениями у озимой пшеницы 41,2-42,1 г. Однако, чёткая корреляция этого показателя с увеличением дозы азота отсутствует [40].
В литературе есть работы об изменении стеюіовидности под воздействием азотных удобрений [99], но оцениваются они неоднозначно. По данным Виноградовой Р.И. и Никитенко Г.Ф. (1978) стекловидность зерна озимой пшеницы повышалась. В исследованиях Сандухадзе Б.И., Егоровой Е.В. (2002) чётко отмечается увеличение стекловидное зерна особенно на вариантах с внесением 90 и, особенно, 120 кг азота на 1 га у сортов Московская 39, Инна, Памяти Федина, Лютесценс 33 и других [31, 153,183].
Азот входит в состав белков, являющихся главной составной частью цитоплазмы и ядра клеток, в состав нуклеиновых кислот, хлорофилла, ферментов, фосфатидов, большинства витаминов и других органических азотистых соединений, которые играют важную роль в процессах обмена веществ в растении [191]. Важность количественной стороны белкового рациона впервые была подчёркнута в работах крупнейшего французского физиолога и агрохимика Буссенго (1843), который в своём известном сочинении «Economie Rurale» писал: «Питательная ценность растений зависит, прежде всего, от азотистых веществ и, следовательно, их питательность пропорциональна количеству азота, входящего в состав растения» [229].
В результате использования азотистых веществ, главным образом белков, накопленных в вегетативных органах до начала налива зерна и поглощения азота из почвы в период налива зерна происходит накопление белка в зерне. В среднем, около 2/3 белка в зерне образуется в результате реутилизации азота и 1/3 - в результате поглощения азота из почвы [166].
Под влиянием азотных удобрений изменяется не только количество, но и качество белков. Установлено, что повышение количества белка в зерне при усилении минерального питания (особенно азота) неравномерно изменяет отдельные белковые фракции, которые существенно различаются по аминокислотному составу. В результате происходят изменения в накоплении аминокислот в белке зерна, причём биологическая ценность его обычно несколько снижается вследствие увеличения доли проламинов, которые по сравнению с другими фракциями содержат меньше таких незаменимых аминокислот, как лизин и триптофан [42, 66, 85, 106, 115, 189, 212,228].
По данным Сандухадзе Б.И., Егоровой Е.В. (2002), максимальное содержание по сумме аминокислот имели сорта Московская 39 (96,97 г/100г белка) при внесении 90 кг/га, и Инна (96,91 г/100 г белка) при внесении 60 кг/га. Ими было установлено, что увеличение дозы азота приводит к увеличению содержания аминокислот [183].
Некоторые учёные утверждают, что внесение повышенных доз азотных удобрений увеличивает содержание клейковинных белков глиадина и глютенина и снижает долю альбуминов и глобулинов [138, 194]. С повышением доз азотных удобрений до 120 кг д.в. на 1 га, как отмечают Мосолов И.В. (1968), Коданёв Н.М. (1976), увеличивается содержание низкомолекулярных белков, в основном за счёт альбуминов и клейковинных белков за счёт глютенинов. Причём, с увеличением в суммарном белке доли глютенинов, содержание глиадинов уменьшается. Азотные удобрения способствуют снижению содержания нерастворимого остатка [99, 149, 189, 228].
Характеристика сортов озимой пшеницы, используемых в исследованиях
Материалом для исследований служили 5 сортов озимой пшеницы: Московская 39, Инна, Памяти Федина, Лютесценс 33 (выведены в НИИСХ ЦРНЗ доктором с.-х. наук, член-корр. РАСХН Сандухадзе Б.И.) и Полесская безостая (сорт Украинской селекции). Из указанных сортов три районированные: Московская 39, Инна и Памяти Федина и относятся к наиболее ценным пшеницам. Сорта Лютесценс 33 и Полесская безостая нерайонированные.
Московская 39 - включён в государственный реестр селекционных достижений в 1999 г., рекомендован для 3 и 5 зон. Родословная: Обрий х Янтарная 50. Разновидность эритроспермум. Средняя урожайность по Центральному району 28,6 ц/га, максимальная урожайность 59,4 ц/га получена в Тульской области. Куст промежуточный. Соломина полая, средней толщины, опушение верхнего узла слабое, восковой налёт на нижней стороне листовой пластинки от среднего до сильного. Колос веретеновидный, белый, средней плотности, восковой налёт средний. Ости прямые 6 см, белые. Зерно средней крупности, красное, удлинённо-яйцевидной формы, основание зерна голое, хохолок короткий, бороздка средняя. Масса 1000 зёрен 34-42 г. Сорт среднеспелый. Вегетационный период 305-308 дней. Зимостойкий, высота растений 91-100 см. Достоинства сорта - высокие хлебопекарные качества. Устойчив к пыльной, твёрдой головне, септориозу, восприимчив к бурой ржавчине и мучнистой росе. Ценная пшеница.
Инна - выведен в НПО «Подмосковье» и на Рязанской СХОС. Включён в испытания в 1988 г., включён в реестр в 1991 г., рекомендован для 2, 3, 4, 5 зон. Родословная: Немчиновская 86 х Заря, с последующим индивидуальным отбором. Разновидность лютесценс. Средняя урожайность по Центральному району 43,6 ц/га, максимальная урожайность 91,1 ц/га получена в Московской области. Среднеспелый, вегетационный период 303-334 дня. Зерно крупное, выравненное. Масса 1000 зёрен 50-55 г.
Зимостойкость выше средней. Высота растений 85-100 см. Характеризуется выше средней восприимчивостью к бурой ржавчине, средней - к септориозу, ниже средней - к снежной плесени и мучнистой росе. Устойчив к твёрдой головне и жёлтой ржавчине. Ценная пшеница.
Памяти Федина включён в реестр в 1994 г., рекомендован в 3 и 4 зонах. Выведен в НПО «Подмосковье». Родословная: Краснодарский Карлик 1 х Мироновская 808 F3 х Заря) F3 х Янтарная 50 с последующим индивидуальным отбором. Разновидность лютесценс. Среднеспелый (307-332 дня). Средняя урожайность по Центральному району 41,0 ц/га, максимальная урожайность 84,4 ц/га получена в Московской области. Колос призматический, суживающийся к вершине, крупный, средней плотности. Зерно средней крупности, масса 1000 зёрен 34-44 г, овально-удлинённое, красное, со средней бороздкой. Сорт интенсивного типа. Отличительная особенность - плотный выровненный стеблестой. Зимостойкость высокая. Устойчив к полеганию. Высокоустойчив к твёрдой головне, среднеустойчив к бурой ржавчине, сильно восприимчив к стебельной ржавчине.
Хлебопекарные качества на уровне филлера. Ценная пшеница.
Лютесценс 33 - в реестре нет. Сорт перспективный. Средняя урожайность по Центральному району 40,6 ц/га, максимальная урожайность 58,0 ц/га получена в Брянской области.
Полесская безостая в Российской Федерации сорт нерайонирован. Оригинатор Украинский НИИЗ. Включён в сортоиспытание в 1981 г., снят с испытаний в 1986 г. в связи с низкими хлебопекарными свойствами. Но по данным ЦОС ВИУА, сорт отличается высокой урожайностью (до 7,0 т/га), высокостебельный, устойчив к полеганию, массовая доля клейковины может достигать 32-36% со II группой качества.
Климат Московской области умернно-континентальный, характеризуется тёплым летом, умеренно холодной зимой и хорошо выраженными переходными сезонами.
Тёплый период (с положительными среднесуточными температурами воздуха) длится в среднем 205-216 дней. Первая половина зимы заметно теплее второй, наиболее холодное время приходится на вторую половину января и начало февраля. В 90% лет абсолютный минимум температур - 27-30 С, максимум 29-32С. Устойчивый снежный покров образуется обычно в конце ноября. К концу зимы высота снежного покрова достигает в среднем 40 см. Максимальный запас воды в снеге 95 мм. Снеготаяние начинается в среднем 20 марта и длится 15-20 дней. Оттаивание почвы обычно начинается в среднем через 1-2 дня после схода снежного покрова. Заморозки заканчиваются 14 мая, а заморозки на поверхности почвы на 10 дней позднее, т.е. 24 мая.
Московская область относится к зоне достаточного увлажнения. Годовая сумма осадков в среднем 550-650 мм, две трети осадков выпадает в виде дождя, одна треть - в виде снега. Гидротермический коэффициент (ГТК) изменяется по территории области от 1,6 на северо-западе до 1,2 на юго-востоке.
Период активной вегетации (при среднесуточной температуре выше 10С) длится 160-170 дней. Сумма среднесуточных температур воздуха за период активной вегетации - 2000С.
Метеорологические условия в годы проведения исследований (2000-2003 гг.) приведены в Табл. 1, Рис. 3, 4 и в Приложении 1. Среднемноголетние значения взяты за период с 1969 по 1999 гг.
Годы по погодным условиям были контрастными (Приложение 1, Рис. 3, 4). Осень 2000 г. была теплее обычного на 2,3С с более-менее равномерным распределением осадков по месяцам. Сумма осадков за осеннюю вегетацию составила 150,5 мм или 95% от среднемноголетнего значения 158 мм.
Условия зимы 2000-2001 гг. отличались сравнительно высокой (-3,7 С) температурой воздуха при среднемноголетней норме (-9,6С) и избытком снежного покрова. Сумма осадков за зимний период составила 193,9 мм или 175% от среднемноголетней нормы 111 мм. Положительная температура воздуха на глубине залегания узла кущения озимой пшеницы губительно сказалась на перезимовке растений. В результате, весной 2001 г. отмечалась сильная изреженность посевов и ослабленность растений.
Наблюдения показали, что наиболее устойчивым к неблагоприятным условиям перезимовки оказался сорт Лютесценс 33, гибель растений которого составила 10-15%, в то время, как у сортов Московская 39 - 35-40%, Полесская безостая, Инна и Памяти Федина 18-28%.
Влияние минеральных удобрений на урожайность озимой пшеницы разных сортов, структура урожая
Единственный сорт в 2001 г. Лютесценс 33 был отзывчивым на внесение удобрений. Среднее содержание массовой доли клейковины составило 20,2%. Наиболее эффективным вариантом, где удалось получить 22,0% клейковины, являлся Н9оп/кРбоКбо (7 вар.), на контрольном (1 вар.) варианте содержание клейковины составило 19,2%. Что касается качества клейковины, то с увеличением массовой доли её, качество изменялось до II группы. Среднее содержание клейковины у сорта Инна было 22,9% со II группой качества, минимальное количество (22,5%) которой пришлось на контрольный (1 вар.) вариант, максимальное (23,3%) - при внесении азота в количестве 90 кг/га под культивацию на фосфорно-калийном фоне (7 вар.).
В условиях 2002 г. было заметно влияние удобрений на всех сортах озимой пшеницы. Здесь было получено зерно с большим количеством клейковины, пределы колебания которой составили по всем сортам от 21,2 до 29,2% со II группой качества.
Так же, как и в 2001 г., сортом, содержащим максимальное количество клейковины был Московская 39. В среднем по сорту её количество составило 27,7%, наибольшее содержание (29,2%) было получено при внесении азота в дозе 90 кг/га п/к (4 вар.), наименьшее (25,9%) - на фосфорно-калийном фоне без внесения азота (2 вар.). У сорта Полесская безостая содержание клейковины было минимальным и составило 24,3%. Все варианты обеспечивали прибавку клейковины, но наиболее эффективными вариантами (25,5%) были РбоКбо п/к (2 вар.), шЛоКбо (6 вар.), наименьшее количество клейковины (21,2%о) получено на варианте без удобрений (1 вар.). Сорт Памяти Федина содержал в среднем клейковины 25,9%, минимальное количество её (23,6%) пришлось на вариант N45 п/к (3 вар.), максимальное (29,1% ) - при N90 п/к (4 вар.). У сорта Лютесценс 33 содержание клейковины составило в среднем 26,0%, максимальное её количество (29,2%) было на варианте оп/кРбоКбо (7 вар.). Сорт Инна содержал в среднем 27,0% клейковины в зерне. На вариантах без внесения азота, на фосфорно-калийном фоне (2 вар.) и N45B.nP6oK60 (5 вар.) было минимальное (24,6; 25,4%) количество клейковины.
Таким образом, в годы исследований на количество и качество клейковины большое влияние оказали погодные условия и сортовые особенности. В зерне сорта Московская 39 сформировалось самое высокое содержание клейковины в оба года исследований (27,2 и 27,7%). При этом влияние погодных условий и удобрений было незначительное. Сорта Полесская безостая, Памяти Федина, Лютесценс 33 и Инна очень сильно реагировали на погодные условия. В сухой 2002 г. клейковины в зерне было значительно больше, чем в 2001 г. (на 1,9, 8,2, 5,8, 4,1% соответственно),
однако, качество клейковины при этом имело тенденцию к снижению. Чёткой зависимости от удобрений не удалось выявить.
Таким образом, анализ данных физико-химических свойств зерна озимой пшеницы изучаемых сортов в данной зоне показал, что в соответствии с ГОСТ 9353-90, ГОСТ Р 52554-2006 (Приложения 10-14) в 2001 г. было получено менее качественное зерно пшеницы сортов Полесская безостая, Лютесценс 33 и Инна, относящееся к 4 классу. Московская 39 - к 3 классу, Памяти Федина - к слабой пшенице 5 класса - непродовольственное (низкое содержание белка и клейковины).
В 2002 г. все изучаемые сорта были отнесены к 3 классу. Зерно 3 класса признаётся пригодным для переработки в муку на цели хлебопечения.
Физические характеристики теста играют большую роль в процессе производства хлеба. Они в значительной степени характеризуют состояние клейковинного и углеводно-амилазного комплексов в муке.
Физические свойства теста определяли на фаринографе.
Для высококачественных сильных пшениц характерны продолжительное время образования теста, длительная устойчивость его. Слабые пшеницы дают кривые с непродолжительным сроком образования теста и малой устойчивостью.
Показатель степени разжижения у сильных пшениц должен быть не более 60 е.ф., ценных - не более 80, средних (пшеницы-филлеры) - не более 150, слабых пшениц - более 150 е.ф.
Валориметрическая оценка для сильных пшениц должна быть не менее 70, для ценных - не менее 55, средних - не менее 30 и слабых - менее 30 е.вал. (единиц валориграфа).
Физические характеристики теста изучаемых сортов озимой пшеницы представлены в Табл. 14, Приложениях 15-29.
Сорт озимой пшеницы Полесская безостая в 2001 г. по физическим свойствам теста отвечал требованиям удовлетворительного филлера. В 2002 г. из-за низкой валориметрической оценки (27 е.в.) сорт характеризовался слабой пшеницей.
ВПС муки находилась в 2001 г. в пределах от 66,1 до 74,8 см3, в 2002 г. - от 55,6 до 58,7 см . Минимальное её количество, как в 2001, так и 2002 гг. было на контрольном варианте. Увеличение (на 8,7 см (до 74,8 см )) ВПС в 2001 г. было при внесении азота в дозе 45 кг/га под культивацию (3 вар.). В 2002 г. при внесении азота в количестве 90 кг/га под культивацию на фосфорно-калийном фоне (7 вар.) ВПС составила 58,7 см , что на 3,1 см выше контрольного значения. Время образования теста и устойчивости его, как и в 2001 г., равнялось в среднем по сорту 2,0 и 3,0 мин. соответственно. Только при внесении азота 90 кг/га на фосфорно-калийном фоне (8 вар.) оно увеличилось в 2001 г. до 4,0 мин. В 2002 г. увеличение до 2,5 мин., что на 1,0 мин. выше контрольного значения (1,5 мин.) было на варианте с внесением азота в дозе 45 кг/га под культивацию на фосфорно-калийном фоне (6 вар.). Устойчивость теста в 2001 г. на контроле была 5,5 мин., внесение азотных удобрений в дозах 45, 90 кг/га сокращало время устойчивости теста на 2,5-4,5 мин. Лишь на варианте Надв.пРбоКбо (8 вар.), устойчивость теста увеличилась на 1,5 мин. относительно контроля и составила 6,5 мин. В 2002 г. устойчивость теста до 3,5 мин. (на 1,0 мин. выше контроля 2,5 мин.) увеличивалась с внесением азотных удобрений в дозах 45, 90 кг/га, как на фосфорно-калийном фоне, так и без него (4-7 вар.), противоположный эффект был на варианте N9oB.nРбоКбо (8 вар.). Здесь устойчивость теста была минимальной (1,5 мин.).
