Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1 Озимая пшеница как важнейшая продовольственная культура в Центре Нечерноземья в историческом аспекте 10
1.2 Селекция на зимостойкость и короткостебельность 15
1.3 Селекция на устойчивость к болезням 17
1.4 Селекция на качество зерна 20
1.5 Особенности озимой пшеницы в связи с азотным питанием 24
1.6 Влияние азотных подкормок на сорт 25
Глава 2. Условия проведения, методика и объекты исследован 32
Глава 3. Достижения селекции за 70-и -летний период попродуктивности сортов и их сравнительная оценка поморфобиологическим особенностям и поражению болезнями 57
Глава 4. Реакция сортов озимой пшеницы различных периодов селекции на внесение азотной подкормки по урожайности и ее структурным элементам 84
Глава 5. Динамика показателей качества зерна сортов озимой пшеницы за 70-и летний период селекции в зависимости от дозы азотной подкормки 94
Заключение 111
Выводы 114
Рекомендации для практической селекции 117
Список литературы 118
- Озимая пшеница как важнейшая продовольственная культура в Центре Нечерноземья в историческом аспекте
- Селекция на зимостойкость и короткостебельность
- Селекция на качество зерна
- Влияние азотных подкормок на сорт
Введение к работе
Озимая пшеница с высоким биологическим потенциалом урожайности для Центра Нечерноземной зоны РФ является новой культурой в историческом аспекте. Ещё в начале XX века её возделывали лишь в единичных поместьях. При становлении Центра Нечерноземья как региона, возделывающего озимую пшеницу, произошедшем менее чем за столетний период, огромную первостепенную роль сыграла селекция. За этот период были созданы сорта, высокоадаптивные к условиям Центра Нечерноземья.
Еще в 1935 году Н. И. Вавилов пишет: «Ни по одному растению не проведено столь обширной селекционной работы, как по пшенице. На примере пшеницы можно видеть наглядно современное состояние теоретической селекции и генетики, можно проследить пути современной селекционной работы... тысячелетия над пшеницей сознательно и бессознательно работали поколения селекционеров». Однако в Центре Нечерноземной зоны история селекции насчитывает лишь столетний период. Исторически сложилось, что Нечерноземье было зоной серых хлебов, и прежде всего озимой ржи. Площади посевов озимой пшеницы по отношению ко ржи к началу 30-х годов XX века составляли лишь 0,9 % (А.К.Хрущёва, 1926 г.). К началу XXI века озимая пшеница выходит на первое место среди возделываемых культур в Центре Нечерноземья. Это произошло только благодаря целенаправленной планомерной селекционной работе, которая велась на протяжении прошлого века и продолжается в настоящее время. Для более полного понимания ее вклада следует остановиться на ключевых моментах истории научной селекции в Центре Нечерноземной зоны РФ.
Прогресс селекции на протяжении столетия был трудным и сложным, начался он с работ Д. Л. Рудзинского - с его первых отборов в 1902-1903 гг. и последующих внутривидовых скрещиваний.
По мере развития научной селекции были созданы сорта более или менее адаптированные к условиям Нечерноземья. С их появлением площади под озимой пшеницей начали расти.
Следующий весомый этап селекции озимой пшеницы — разработка и реализация метода отдаленной гибридизации под руководством академика Н. В. Цицина и профессора Г. Д. Лапченко. Этим методом в Немчиновке созданы сорта ППГ 559 и ППГ 186, занявшие значительные площади(более 300 тысяч га). В конце 70-х сорт озимой пшеницы Мироновская 808 украинской селекции (селекционер В. Н. Ремесло) занимает площади более 1 млн. га и вытесняет все другие сорта. Мироновская 808 начинает активно использоваться в НИИСХ ЦРНЗ в гибридизации, и с ее участием в лаборатории селекции озимой пшеницы под руководством Е. Т. Вареницы был создан сорт Заря, устойчивый к твердой головне, но высокорослый. Площади посева этого сорта в начале 90-х годов составили более 500 тыс. га.
Перед селекционерами встает задача сочетания устойчивости к полеганию с высокой зимостойкостью, которая была с успехом решена в лаборатории селекции озимой пшеницы под руководством Б. И. Сандухадзе путем использования оригинальной схемы селекции с применением метода преры-вающихся беккроссов. В результате были созданы новые, высокоурожайные короткостебельные сорта нового морфотипа - Инна, Памяти Федина и другие с потенциалом урожайности до 10 т/га.
Создание сорта Московская 39, дающего урожай до 7 т/га высококачественного зерна, по мнению А. М. Медведева (2002), заслужено следует отнести к наиболее значимым достижениям в мировой науке.
В настоящее время ведется обширная селекционная работа, направленная на дальнейшее повышение урожайности, качества, устойчивости к болезням, зимостойкости и другим адаптивным показателям сорта. В результате этой работы созданы такие новые сорта, как Галина, Немчиновская 24, Московская 56. Постепенно и планомерно продолжает изменяться морфотип этих сортов в сторону увеличения показателей структурных элементов колоса, более полного использования фотосинтетического аппарата растений за счет меньшей поражаемости растений болезнями. Все это позволяет еще больше закрепить за Центром Нечерноземной зоны России звание озимо-
сеющего пшеничного региона. В настоящее время в связи с успехами селекции озимой пшеницы в зоне, площади ее посевов ежегодно возрастают. На данный момент площадь только под одним сортом озимой пшеницы, селекции лаборатории, Московская 39 в зоне составляет более 2 млн. га.
В мировой практике считается, что около 50 % реализуемого урожая обеспечивает технология, а 50 % - сорт. Настоящее вносит свои коррективы и роль селекции возрастает и ее продукт - сорт выходит на первый план. Основополагающая роль селекции и сорта в увеличении валовых сборов зерна пшеницы общеизвестна (П. П. Лукьяненко, 1973; С. М. Бороевич, 1984; Л. Балла и др., 1987; Я. Валкоун и др., 1987; Л. А. Беспалова, 1998; Э. Д. Неттевич, 2002). По данным этих и других авторов ежегодный прирост урожайности (в последние 30 лет XX века) оценивается в 0,5 - 2,5 %. Этот прирост был в основном обеспечен внедрением интенсивных сортов и интенсивных технологий их возделывания (А. А. Романенко, 2004).
Актуальность оптимизации и интенсификации селекционного процесса обусловлена возросшими требованиями народного хозяйства к селекции не только как к науке, но и как к отрасли производства (П. П. Литун, М. В. Шевченко, Г. М. Субота, 1982). Селекционные программы должны быть ориентированы на создание адаптивных сортов, характеризующихся стабильностью по основным признакам урожайности и качества зерна (А. М. Бурдун, Л. М. Лопатина, А. Н. Гуйда и др., 1981; Б. П. Гурьев, П. П. Литун, Л. В. Бондаренко, 1986; В. М. Бебякин, 1993). Именно селекция на адаптивность позволяет сочетать в генотипе сорта высокую урожайность и устойчивость к лимитирующим факторам внешней среды (С. В. Щербань и др., 1990). Ценные свойства новых сортов позволяют лучше использовать факторы производства: агротехнику, удобрения и др. Такой эффект достигается благодаря только ценным хозяйственно-биологическим особенностям сорта, то есть без дополнительных затрат, что особенно важно в современных экономических условиях.
Однако, практика показывает, что попытки повысить урожайность
6 только за счет сорта не дают желаемого результата. Более того, в ряде случаев новые сорта при невысоком уровне агротехники оказываются не лучше возделываемых ранее (О. В. Павлова, 2005). Важнейшие показатели качества зерна пшеницы, определяющие его пищевое достоинство, - содержание белка и клейковины зависят, главным образом, от уровня азотного питания. С содержанием белка в муке (зерне) пшеницы связан выход клейковины, поэтому все те факторы, которые влияют на накопление белка в зерне, оказывают аналогичное влияние на содержание клейковины (М. А. Горшкова, С. А. Чумикова, 1993).
Нечерноземная зона достаточно большая и характеризуется разнообразием климатических условий, которое должно учитываться производственниками при выборе не только технологий, но и сорта.
Последовательная интенсификация сельскохозяйственного производства в течение более полувека привела к «разладу с природой», экспоненциальному росту затрат исчерпаемых ресурсов на каждую дополнительную единицу сельскохозяйственной продукции (А. А. Жученко, 2001, 2003, 2004).
Н.И. Вавилов в ряде своих работ (1932, 1935 гг.) поднимает вопрос о селекции хлебных злаков на отзывчивость к химическим удобрениям и "...дифференциальному изучению отдельных выдающихся сортов на условия среды, на урожай и его качество", что должно привести "...к специфической сортовой агротехнике и удобрению применительно к определенному сорту", в связи с этим нами проводился ретроспективный анализ сортов на двух фонах азотной подкормки по сравнению с контролем (без азотной подкормки).
Решение задачи повышения производства продовольственного зерна-это внедрение в производство высокоадаптированных сортов нового типа, способных реализовать свой генетический потенциал в разнообразных условиях производства. Цель исследований
Провести ретроспективный анализ результатов селекции озимой пшеницы в Центре Нечерноземья на основе изучения сортов, созданных и возде-
лываемых на протяжении 70-летнего периода селекции, выявить произошедшие эволюционные изменения хозяйственно ценных признаков и определить перспективные направления с учётом требования рынка. Задачи исследований
Определить сортовые различия в формировании урожайности и слагающих её структурных элементов продуктивности.
Охарактеризовать морфогенетические особенности сортов, их устойчивость к абиотическим стрессорам.
Оценить сорта по устойчивости к основным наиболее распространённым болезням.
Изучить отзывчивость сортов на улучшение азотного питания по урожайности и качеству зерна.
Выявить полноту реализации потенциала продуктивности сортов по параметрам пластичности и стабильности.
Научная новизна
По результатам сравнительного изучения сортов озимой пшеницы, распространенных в Центре Нечерноземья за 70-и летнюю историю селекции выделены шесть периодов селекции: I период - Эритроспермум 917 (1929 г.), II период - ППГ 599 (1948 г.), III период - Мироновская 808 (1963 г.) и Заря (1978 г.), IV период - Инна (1991 г.) и Памяти Федина (1993 г.), V период -Московская 39 (1999 г.), VI период - Галина (2005 г.), Немчиновская 24 (на ГСИ), Московская 56 (на ГСИ), Эритроспермум 257/01 (на ГСИ).
Показано, что большим достижением селекции за 70-летний период является значительное повышение урожайности, на 2,97 т/га или на 84 %, что соответствует приросту урожайности в среднем на 16,4 % за каждый период селекции со II по VI.
Экспериментально установлено, что существенный сдвиг в увеличении элементов структуры продуктивности произошел за счет возрастания количества продуктивных стеблей на 130 шт./м , массы зерна с колоса на 0,36 г и массы 1000 зёрен на 9,4 г.
Определено, что произошедшие морфофизиологические изменения типа сортов обусловили снижение высоты растений на 45 см и увеличение устойчивости к полеганию на 5 баллов.
Обосновано заключение, что, несмотря на особую сложность селекции на качество из-за отрицательной корреляции между урожайностью и качественными показателями зерна, она была преодолена с созданием сорта Московская 39, V периода селекции, стабильно превышающего все остальные сорта по сочетанию урожайности с высоким содержанием белка и клейковины. Прибавка от возделывания данного сорта по содержанию белка составляет 2,2 %, по содержанию клейковины 3-4 % при средней урожайности 5,67 т/га.
Выяснено, что значительный рост урожайности сопровождался увеличением сбора белка с единицы площади на 438,5 кг/га за 70 лет селекции, за год в среднем 6,2 кг/га, а за период - на 87,7 кг/га. Прибавка от использования азотного удобрения 120 кг д.в./ га составила по сравнению с контролем, в среднем 227 кг/га. У сортов последних периодов селекции проявлена высокая отзывчивость на азотные подкормки по урожайности, прибавка составляла до 1,77 т/га, а у сортов I и II периода - лишь 0,41 т/га.
Проведенная оценка сортов доказала селекционно-обусловленное повышение устойчивости к заболеваниям — бурой ржавчине и снежной плесени
- у сортов VI периода селекции: Немчиновская 24, Московская 56, Эритрос-
пермум 257/01.
Положения выносимые на защиту
Сравнительная характеристика сортов озимой пшеницы, созданных и рекомендованных к возделыванию в Центральном регионе на протяжении XX столетия.
Дифференциация сортов озимой пшеницы по периодам селекции, различающимся результативностью селекции и методами.
Отзывчивость сортов разных периодов селекции по урожайности и качеству зерна на повышение азотного фона питания.
Практическая ценность
Проведена сравнительная оценка 11 сортов озимой пшеницы, различных периодов селекции, по хозяйственно ценным признакам. В результате селекционного процесса получен ряд сортов — Инна, Памяти Федина, Московская 39, Галина, Немчиновская 24, Московская 56 - превосходящих сорта старой селекции по урожайности на 40 ц/га, по валовому сбору белка на 3,3 ц/га и по устойчивости к полеганию на 4 балла. Подтверждено, что главным достижением селекции при создании новых сортов было удвоение урожайности, по сравнению с сортами предшествующих периодов селекции. Обоснована на примере создания уникального сорта Московская 39 возможность преодоления, в результате планомерной селекции, отрицательной корреляции урожайности и качества.
Озимая пшеница как важнейшая продовольственная культура в Центре Нечерноземья в историческом аспекте
Озимая пшеница - важнейшая продовольственная культура, занимающая в настоящее время значительный удельный вес в структуре посевов. Среди возделываемых зерновых культур в Нечерноземной зоне России озимая пшеница обладает наиболее высоким биологическим потенциалом продуктивности. Она лучше яровой использует биоклиматический потенциал регионов выращивания, обеспечивает гарантированное производство зерна при благоприятной перезимовке, более урожайная. Однако до сих пор бытует мнение, что пшеница в Нечерноземье непригодна в хлебопечении. Но, если это и так, то лишь в силу ряда причин: отсутствие подбора высокачественных сортов, удобрений и подкормок, оптимальной сортовой агротехники. В научно- исследовательском институте сельского хозяйства Нечерноземной зоны созданы новые сорта, сочетающие высокую урожайность с высоким качеством зерна.
Если до недавнего времени, районами, производящими высококачественное зерно, пригодное для хлебопечения, исконно считались степные и засушливые районы (Е.М. Добролюбова, 1938 и др.; А.И. Носатовский, 1965; А.А. Созинов, В.Г. Козлов, 1970; А.Н. Павлов, 1984; Б.И. Сандухадзе, М.И. Рыбакова, З.А. Морозова, 2003), то в настоящее время ситуация меняется -стало возможным получение высококачественного, пригодного для хлебопекарной промышленности зерна в условиях Центра России. Это связано, как уже отмечалось, с выведением нового типа сортов и общей тенденцией изменения условий выращивания.
Кратко остановимся на истории возделывания озимой пшеницы в Центре Нечерноземья.
В конце XIX - начале XX века озимую пшеницу в центре России выращивали лишь в единичных поместьях, в основном, с любительскими целями. По сохранившимся сведениям ограниченные посевы пшеницы встреча лись еще в XVIII веке, в 1915 г. в Московской губернии площади под озимой пшеницей составляли 25 десятин. Ее удельный вес по соотношению к озимой ржи лишь 0,1 - 0,2 %, а в северных районах не сеяли совсем.
По историческим сведениям в России в XVI в. в основном высевались озимая рожь и овес. Культура пшеницы в Русском государстве играла тогда меньшую роль, чем серые хлеба. В XVIII в. преобладающей культурой в Новороссийском крае, на Кубани и в Поволжье была твердая пшеница. Со второй четверти XIX века началось сокращение твердой и расширение мягкой яровой и озимой пшеницы, соотношение между ними определялось их качеством.
В северной Нечерноземной полосе России пшеница долгое время не имела широкого распространения. Внедрению этой культуры в губернии Нечерноземного центра содействовал Комитет акклиматизации растений при Московском обществе сельского хозяйства (А.П. Бердышев, 1971). В Нечерноземной зоне она являлась, в известной мере, любительской культурой. Ее возделывание по силам было только крупным помещичьим хозяйствам и носило островной характер. Площади под озимой пшеницей различались и по губерниям. К примеру, по данным 1913 г., в Московской она высевалась на 0,3 тыс. га, Ивановской - 0,3 тыс. га, Ярославской - 0,6 тыс. га, Смоленской -3,4 тыс. га, Рязанской - 4,2 тыс. га, Тверской 6,5 тыс. га, Тульской - 8,3 тыс. га (М. М. Якубцинер, 1956), а к 2005 году одним только сортом Московская 39, селекции лаборатории селекции озимой пшеницы НИИСХ ЦРНЗ, занято более 2 млн. га в Центральном районе Нечерноземной зоны.
За небольшой исторический период - 100 лет, от любительского характера селекции, который она носила в XIX веке, произошел очень мощный скачек иного качественного характера - к научной селекции. За этот период были созданы сорта, с потенциалом урожайности в два раза превышающие сорта начала века (Б.И. Сандухадзе, Г.В. Кочетыгов, В.В. Бугрова, М.И. Рыбакова, Е.В. Егорова, 2003). Первые селекционные сорта, созданные Д. Л. Рудзинским, были Московская 2411 и Московская 2453, возделывавшиеся в течение 40 лет. В условиях Центра России сорт Московская 2453 давал урожайность на уровне 34,8 ц/га (Б.И. Сандухадзе, Г.В. Кочетыгов и др., 2001). Следующим этапом было создание сортов с использованием отдаленной гибридизации с участием пырея сизого, обладающего комплексом полезных признаков: высокой зимостойкостью и устойчивостью к грибным заболеваниям, большой продуктивной кустистостью и продуктивностью растений.
Были получены озимые пшенично-пырейные гибриды - ППГ -599, ППГ-186 и ППГ-1. Эти сорта возделывались в 18 областях и республиках зоны, отличались высокой урожайностью, скороспелостью и устойчивостью к полеганию по сравнению с предыдущими сортами. Средний урожай ППГ-186 за 20 лет возделывания составил 42,8 ц/га.
В середине 70-х годов произошло две сортосмены озимой пшеницы. На смену пришёл сорт Мироновская 808, занимавший длительное время доминирующее положение в Нечерноземье России. Он превысил по урожайности стандарт на 5-10 ц/га. На сортоучастках областей России его урожайность достигала 35-45 ц/га. Сорт с хорошими хлебопекарными качествами, отнесённый к группе сильных пшениц улучшителей. Сорт оказал существенное влияние на рост урожайности озимой пшеницы в Центре НЧЗ и за его пределами. Недостатком этого сорта было поражение твёрдой головнёй и полегаемость.
Созданный в НИИСХ ЦРНЗ сорт озимой пшеницы Заря, близкий по экотипу Мироновской 808, обладая устойчивостью к твёрдой головне, стал донором этого признака. Сорт Заря в 1978 году на 54 сортоучастках 14 областей Нечерноземья по урожаю в среднем 46 ц/га занял первое место среди изучавшихся сортов и был районирован (Б.И. Сандухадзе, Г.В. Кочетыгов и др., 2001).
Селекция на зимостойкость и короткостебельность
Эволюция патогенов идёт неизмеримо более высокими темпами, чем создание новых устойчивых сортов растений. Поражение нового, некоторое время устойчивого сорта, чаще всего объясняется появлением физиологической расы, к которой он оказывается неустойчивым. Непрерывный процесс создания новых поколений иммунных сортов, ускоренное проведение сортосмены будет обязательным условием предупреждения эпифитотий (А.Р. Roelfs, 1992; L.E. Obertleur, 1993; Г.В. Гуляев, 1996; В.В. Соколов, СЕ. По-ротькин, 1998). Для многих сельскохозяйственных культур проблемой селекции является не повышение урожая, а в первую очередь, повышение устойчивости к болезням. В целях уменьшения загрязнения внешней среды признано целесообразным вести селекцию на иммунитет даже к тем болезням, от поражения которыми надёжно защищают химические препараты (D.L. Long 1992, Е.В. Лызлов 1996, О.С. Афанасенко 1998, К.Н. Новожилов, М.М. Левитин и др. 1998). Подобное направление особенно актуально для обеспечения всемерной экономии средств в современных условиях, так как вред только от бурой ржавчины в годы эпифитотий достигает 20-30%, ежегодно почти всегда снижается урожайность на 5-10% (К.Н. Новожилов," 1998).
В основном, все выращиваемые в нашей стране сорта восприимчивы или, в лучшем случае, частично устойчивы к бурой ржавчине. Т.Д. Густых и Р.Ф. Чавдарь (1988) в селекционных питомниках обнаружили лишь 2,5-4,8% номеров, устойчивых к этому заболеванию. Это означает, что селекция на данный признак ведётся недостаточно эффективно. В.И. Кривченко (1987) отмечает, что причину следует искать в том, что сорта защищены одним широко распространённым геном специфической устойчивости, действие которого в процессе быстрого изменения паразита легко им преодолевается.
Н.М. Копаева (2001) позволяет прийти к выводу о том, что источники устойчивости к бурой ржавчине (Puccinia recondita Rob. et Desm.f. sp. tritici) и мучнистой росе (Erysiphe graminis D.C. f. sp. tritici Em. Marchal) нужно искать в районах, географически приближенных к Нечернозёмной зоне, где для создания этих форм привлекались источники более географически удалённые, неидентичные Краснодарском Карлику 1. В тоже время, естественный фон в силу более мягкой зимы и жаркого лета там (Украина, Краснодар, Дон) более насыщен патогеном, готовым адаптироваться в наших условиях, что является тестом на привлечение надёжных генов устойчивости (или типов устойчивости) для нашей зоны.
В России и ближнем зарубежье устойчивости современных сортов к бурой ржавчине придаётся большое значение. По данным ВНИИФП (2005) в результате оценки образцов озимой пшеницы из России, Западной Европы, Северной Америки (285 шт. коллекции ВИР) на устойчивость к бурой ржавчине на провокационном фоне, устойчивыми оказались 25 шт. (из России 16 шт.), возрастноустойчивыми 12 шт., частичноустойчивыми 20 шт., восприимчивыми 126 шт.
Эпифитотии бурой ржавчины повторяются через каждые 4-5 лет, мучнистой росы через 6-7 лет. Каждая новая эпифитотия бурой ржавчины характеризуется резким увеличением концентрации новых генов вирулентности (E.W.A. Boehm, 1992; D.V. McVey, D.L. Long, 1996, 1997; A.P. Roelfs, 1993, 1997; B.B. Соколов, 1998). Такая периодичность рождает представление о дискретности новых популяций возбудителя. По данным K.J. Leonard (1992), и для США характерна неодинаковая вирулентность патогена в пределах ареала его распространения.
Для ведения селекции на устойчивость к болезням в нашей зоне, важно знать, что основные районы возделывания озимой и яровой пшеницы представляют один непрерывный ареал возбудителя бурой ржавчины (И.Г. Одинцова и др., 1987). Опыт мировой фитопатологической и селекционной практики говорит о том, что без должного внимания к проблеме генетической защиты от болезней нельзя ожидать успешного решения селекции на устойчивость к мучнисто-росяным заболеваниям.
Марченкова Л.А. , Н.И. Каситериди (1987) делают вывод о том, что в нашей зоне нет абсолютно устойчивых источников к мучнистой росе, можно лишь говорить о медленном типе поражения у таких сортов, как Заря, Янтарная 50, Алабасская, Исток, Павловка. S. Borojevic (1981) отмечает, что чрезвычайно трудно создать сорт, устойчивый сразу к нескольким патогенным видам одного рода (листовая, стеблевая, жёлтая ржавчина), не говоря уже о разных родах (Puccinia, Erysiphe, Septoria, Fusarium, Helminthesporium и т. д.). Выведение сортов, обладающих толерантностью, по крайней мере, к некоторым видам патогенов имеет огромное значение в селекции. В 1996 году Л.А. Марченкова, Б.И. Сандухадзе, Р.Ф. Чавдарь, по итогам изучения 1500 сортов озимой пшеницы, заключают, что ориентация на специфическую устойчивость к мучнистой росе часто приводит к отрицательным результатам. Поэтому в условиях дефицита доноров устойчивости и генетического однообразия сортов стратегия селекции должна быть направлена на создание сортов с другой генетической защитой, обеспечивающей сдерживание инфекции за счёт использования устойчивости типа «Slow mildewind». Указанный тип резистентности создаёт более сбалансированные отношения в системе сорт-патоген и равновесие в природе путём медленного развития болезни. К ранее выделенным источникам устойчивости подобного типа авторы добавляют сорта Памяти Федина, Инна, Московская 39, обладающие комплексом других хозяйственно-ценных признаков.
Селекция на качество зерна
Повышение качества зерна - важнейшая составляющая селекционной работы по созданию высокопродуктивных, скороспелых сортов, совмещающих эти признаки с высокой зимостойкостью, устойчивостью к полеганию и поражению листовыми болезнями.
Растительные белки играют исклю гательно важную роль в жизни человека и животных, так как только растения синтезируют незаменимые аминокислоты, которые в организме человека и животных синтезироваться не могут. Белки составляют примерно 12 - 14 % массы пшеничного зерна (А.Н. Конарев, 1980).
Белки пшеничного зерна - важнейшие компоненты питания. В рационе человека они составляют примерно треть потребляемого белка. В этом плане практический интерес представляют такие показатели как белковость зерна и муки, белковая продуктивность сортов пшеницы (сбор белка с 1 га посева), сбалансированность белка по незаменимым аминокислотам.
По составу питательных компонентов зерна пшеница является углеводной культурой. На долю белка в целом зерне приходится примерно седьмая часть сухого вещества, а эндосперма - главного материала муки - лишь девятая — десятая часть. В то же время, благодаря большим масштабам возделывания и высокой продуктивности, пшеница занимает ведущее место в белковом балансе растениеводства многих стран: она дает примерно четвертую часть годового сбора белка (А.Н. Конарев, 1980).
Пшеница является главным продуктом питания больше чем в 43 странах мира. При этом, в условиях Европейской части она обеспечивает 30 % необходимых калорий (Л.О. Животков, СВ. Бірюков и др., 1993). Таким образом, контроль за качеством зерна пшеницы является одним из важнейших моментов в агротехнике.
Содержание клейковины в зерне пшеницы и ее качество - важные показатели, характеризующие качество зерна.
Бурное развитие биохимии и особенно успехи в понимании структуры природных высокомолекулярных соединений (ВМС) позволили значительно глубже изучить растительные белки, в том числе белки клейковины, впервые точно охарактеризованные в начале XX века в классических работах Осбор-на. Однако, еще многие существенные вопросы структуры и свойств клейковины остались невыясненными. Клейковина, отмытая из пшеничного теста, представляет собой сильно гидратированный гель, состоящий в основном из белковых веществ, но содержащий, кроме того, углеводы, липиды и минеральные вещества.
По данным разных авторов, химический состав клейковины следующий: сумма белков 75,0 - 99,0 - на сухое вещество; крахмала 0, 01 - 9,4; сахара 1,2-2,1; липидов 0,7 - 8,0; минеральных веществ 0,5 - 2,0 % на сухое вещество (Н.П. Козьмина, 1976).
Хлебопекарные качества зерна зависят, главным образом, от физико-химических свойств белков, составляющих клейковину. Отмытая и высушенная клейковина состоит на 80 - 90 % из белка, остальные 10 - 20 % приходятся на крахмал, клетчатку, сахара, минеральные соединения и другие вещества (И.М. Коданев, 1976) .
Содержание клейковины в зерне пшеницы зависит от сортовых особенностей и условий возделывания и колеблется в широких пределах (от 16 до 52 % - сырой, от 5 до 20 % - сухой). При содержании 28 - 30 % сырой клейковины, что соответствует 13 - 14 % белка, при отличном физическом качестве можно выпекать хлеб с хорошей пористостью и хорошим объемным выходом. Для Нечерноземной зоны проблему получения качественного зерна может решить сорт Московская 39 (Б.И. Сандухадзе, Г.В. Кочетыгов, В.В. Бугрова, 1996).
В научных публикациях общепризнанным стало мнение, что повышение продуктивности сортов сопровождается снижением содержания белка в зерне (А.Н. Хохлов, 1978, 1980; Ф.Г. Кириченко и др., 1980; В.Г. Конарев, 1980; А.В. Нефедов, 1981; А.А. Созинов, 1983, 1985; Ю.М. Пучков, В.А. Амфимов, 1983; С.С. Синицын, 1987; Л.А. Животков и др., 1990; Н.Г. Пома и др., 1996; FJ.H. Lupton, 1982; Kibite Solomon, L.E. Evans, 1984), равно, как и усиление короткостебельности ведет к снижению качества зерна (Н.В. Мамонтова, 1980; Л.К. Сечняк, 1987; А.П. Орлюк, 1988). Однако совмещение признаков высокой продуктивности, короткостебельности с хорошим качеством зерна возможно (В.Ф. Дорофеев, 1983, А.И. Бондаренко, Н.В. Андрияш, Н.В. Ски-рина, 1984; В.И. Комаров, Г.М. Сафина, 1987; Н.З. Василова,1998; Б.И. Сандухадзе, Н.С. Беркутова, 1998; Б.И. Сандухадзе, М.И. Рыбакова, З.А. Морозова, 2003), ведь обычно содержание белка в зерне можно повысить без снижения урожая до 16% (А.Н. Павлов, 1990).
Накопление белка и его качество зависят в основном от фактора благоприятных климатических условий года возделывания культуры (С. Borojevic, 1981). Влияние этого фактора в разреженном посеве оказывается сильнее (до 60%), чем при загущенном (до 40%) (В.М. Бебякин, 1997). С этим фактором связаны и адаптивные свойства сортового потенциала. Только экологические адаптированные, пластичные сорта способны обеспечивать достаточно высокие показатели качества зерна, равно как и урожайности, в благоприятные годы, а также повышать нижний порог этих показателей в экстремальных условиях (Л.А. Животков, 1997; Е.И. Давыдова, 2005).
Влияние азотных подкормок на сорт
Азот - один из наиболее важных элементов питания растений, он регулирует рост вегетативной массы, повышает содержание белка и клейковины в зерне и влияет на формирование урожая. Исследователи приводят данные о том, что фосфор и калий не являются главными элементами в повышении урожая озимой пшеницы и его качества, однако фосфор улучшает потребление азота (В.Г. Минеев, А.Н. Павлов, 1981). Как недостаток, так и избыток азота отрицательно сказываются на росте и развитии растений пшеницы и, в конечном итоге, приводят к снижению урожая. При недостатке азота снижаются темпы накопления сухого вещества, формирование площади листьев, листья приобретают бледно-зеленую окраску и преждевременно отмирают. Азотное голодание отрицательно сказывается на формировании таких элементов структуры урожая, как продуктивная кустистость, число и масса зерен в колосе, масса 1000 зерен, на содержание белка и клейковины в зерне, ухудшает технологические свойства и хлебопекарные качества.
Потребление азота растениями озимой пшеницы начинается с первых дней жизни и продолжается до окончания налива зерна. Так, в фазе кущения потребление азота составляет 20 -25%, в период выхода в трубку - колошения - 50 -55%, цветения - начала восковой спелости - 5-10% максимального количества потребляемого азота (Г.С. Посыпанов, В.Е. Долгодворов, Г.В. Коренев и др., 1997). Недостаток азота в отдельные фазы нельзя компенсировать внесением его в последующие фазы. 1.6. Влияние азотных подкормок на сорт
Явление неоднозначной отзывчивости различных сортов зерновых культур привлекло пристальное внимание естествоиспытателей еще в начале XX века. Н. И. Вавилов (1966) в своих работах отмечает исследования, проводившиеся в Дании, Швеции, Англии, Германии, а также наших ученых За-ева, Жемчужникова, Гребенникова, выявивших как положительную, так и отрицательную отзывчивость, различное проявление действия удобрений.
Первые сведения о явлении разной отзывчивости сортов на удобрения в нашей стране получены на опытных полях в 1881-1903 гг. (Э.Л. Кли-машевский,1991). В последующие годы по этому вопросу наукой накоплен значительный материал. Уже в 1911 г. на I селекционном съезде в Харькове П.П. Корковым было выдвинуто положение о необходимости селекции сортов хлебных злаков для интенсивных и экстенсивных условий (Н.И. Вавилов, 1966). Н.И. Вавилов в ряде своих работ (1932, 1935 гг.), как уже отмечалось говорил о необходимости разработки сортовой агротехники, установления взаимоотношений между сортом и удобрением.
Изучая разные сорта озимой пшеницы, В. Я. Юрьев (1928) и П. Е. Гребенников (1935) пришли к заключению, что различия в реакции отдельных сортов на уровень минерального питания связан с морфологическими признаками отдельных форм, их зимостойкостью и скоростью прохождения отдельных этапов морфогенеза. Вариабельность по прибавкам урожайности между отдельными сортами составляла от 45 до 70 % (Т.А. Байда, 1966).
В 1931 году на Международном конгрессе селекционеров Нильсон-Эле отмечал неодинаковую реакцию разных сортов зерновых на внесение удобрений и сделал заключение что эти различия связаны с физиологическими и анатомическими различиями отдельных сортов (по Н.В. Маврицкому, 1936). Аналогичные результаты были получены и в работах А. Б. Александрова (1936).
В многочисленных литературных источниках показано, что разные сорта растений, в силу генетических детерминированных признаков и свойств способны в неодинаковой мере поглощать и использовать элементы питания удобрений и почвы и экономически по разному окупают хозяйственно ценной частью урожая азот, фосфор и калий.
Установление факта генетического разнообразия между сортами по признакам минерального питания позволяет предполагать, что в определенной мере это является результатом селекции на урожайность, которая вызвала изменение отдельных систем в структуре поглощения и метаболизма элементов питания в растительном организме.
