Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Влияние климатических факторов и агротехнических приемов на формирование урожайности и технологические свойства зернаяровой пшеницы 14
1.1. Влияние климатических факторов на рост и развитие пшеницы 14
1.2. Влияние агротехнических приемов на продуктивность посевов пшеницы 35
1.3. Влияние климатических факторов и агротехнических приемов на технологические свойства зерна 43
Глава 2. Условия, объекты и методики исследований 60
2.1. ГТочвенно-климатическая характеристика зоны 60
2.2. Объект исследований 86
2.3. Методика исследований 87
Глава 3. Влияние почвенно-метеорологичких факторов на развитие растений пшеницы 91
3.1. Продолжительность межфазных периодов в связи с факторами внешней среды 91
3.2. Продолжительность вегетационного периода и ее влияние на урожай 114
Глава 4. Обеспеченность ресурсами климата выращивания пшеницы в Кемеровской области 130
4.1. Динамика урожая яровой пшеницы в связи с метеорологическими условиями и особенностью производства зерна в Кемеровской области 130
4.2. Обеспеченность яровой пшеницы теплом 155
Глава 5. Влияние агротехнических факторов на формирование урожайности яровой пшеницы 162
5.1. Сроки посева и их агроклиматическое обоснование 162
5.2. Урожайность яровой пшеницы в зависимости от норм высева 175
5.3. Урожайность яровой пшеницы в зависимости от предшественников 180
6. Сортовая структура яровой пшеницы в Кемеровской области и ее роль в повышении урожайности 188
Глава 7. Технологические свойства зерна яровой пшеницы 210
7.1 Влияние природно-климатических условий на технологические свойства зерна пшеницы 210
7.2. Физико-химические и технологические свойства зерна новых и перспективных сортов 238
Глава 8. Формирование технологических свойств зерна в зависимо сти от почвенно-климатических условий 271
8.1. Влияние почвенно-климатических факторов в период вегетации на технологические свойства зерна 271
8.2. Сопряженность показателей качества зерна пшеницы 281
Глава 9. Экономическая эффективность возделывания яровой пшеницы в Кемеровской области 289
Выводы 299
Предложения производству 302
Список литературы 303
Приложения 337
- Влияние климатических факторов и агротехнических приемов на технологические свойства зерна
- Продолжительность вегетационного периода и ее влияние на урожай
- Урожайность яровой пшеницы в зависимости от предшественников
- Физико-химические и технологические свойства зерна новых и перспективных сортов
Введение к работе
^ Пшеница - наиболее важная зерновая культура. Она даёт 30% мирово-
*
го производства зерна и обеспечивает продовольствием более половины населения земного шара. Популярность пшеницы объясняется целым рядом уникальных свойств, и прежде всего, высокой питательной ценностью и усвояемостью. Сухое зерно обладает хорошей лежкостью и может транспортироваться на большие расстояния. Пшеница имеет большую экологическую нишу распространения и высокую пластичность, а также высокий коэффици-ент размножения.
Зерно мягкой пшеницы является основным сырьем для мукомольной и хлебопекарной промышленности. Остатки от помола идут в виде отрубей в корм сельскохозяйственным животным, зародыши - для выработки витамина
Индустриально развитые страны постоянно уделяют большое внимание увеличению производства зерна пшеницы, т.к. пшеница является не только ценным пищевым продуктом, но и источником высокого дохода.
В мире площади под пшеницей занимают около 250 млн.га, в Россий
ской Федерации около 25, в Западной Сибири 5,5 млн. га.
ф Основными экспортёрами зерна пшеницы являются Канада, США, Ар-
гентина, Франция и Германия, частично Китай и Россия. Россия завозит фуражное зерно, но нередко и продовольственное.
По данным ФАО (1988), зерна, особенно продовольственного производится недостаточно и от голода и недоедания страдает более 500 млн. человек. Спрос на мировых рынках постоянно возрастает. По их оценке, тенденция к увеличению спроса сохранится и в будущем, потому что к 2010 году численность населения земного шара достигнет 6,5 млрд. человек.
*
Возрастающее значение пшеницы в питании населения, выдвигает необходимость увеличения валового сбора зерна при одновременном улучшении его качества. От качества зерна зависит не только ход технологического процесса на мельницах и хлебозаводах, но и качество выпекаемого хлеба.
Повышение качества зерна является одной из ведущих проблем агро
промышленного комплекса страны. Значительное снижение интенсификации
зернового хозяйства в период перестройки привело к резкому обострению
проблемы получения высококачественного зерна, как в основных зернопро-
изводящих районах России, так и в нетрадиционных регионах, что связано с
* необходимостью самообеспечения последних продовольственной пшеницей.
Кемеровская область является крупным промышленным центром, од
нако до сих пор она не располагает столь же мощным агропромышленным
комплексом. На территории, занимающей 4% площади Западно-Сибирского
региона, проживает 22% населения, значительная часть которого сосредото-
ф чена в городах и рабочих поселках. Производством сельскохозяйственной
продукции занято около 6% населения. На каждого жителя области приходится около 0,5 га пашни. Разбалансированность продовольственной базы области все настоятельнее требует перехода этой территории на более устойчивое самообеспечение (Гончаров, 1995).
По уровню валового производства продукции на единицу площади Кемеровская область занимает первое место в Западно-Сибирском регионе.
В 90-е годы прошедшего столетия Кемеровская область оказалась в тяжелом продовольственном положении. Ставка промышленного Кузбасса на импорт продовольственной пшеницы не оправдалась. С переходом на рыночные отношения плановый завоз зерна прекратился, стали осуществляться другие подходы. Один из наиболее реальных - это развитие собственного производства. В целях продовольственной безопасности приходится изыскивать хлебные ресурсы на месте.
До 1994 года перед специалистами растениеводства стояла задача уб
рать выращенный урожай, получить семенной материал, а оставшееся зерно
практически все использовалось на кормовые цели. В период перестройки,
поголовье сельскохозяйственных животных снизилось на 44,3%, а птицы на
Ш 42,6%. Эти глобальные изменения привели к повышению спроса на продо-
вольственную пшеницу.
В настоящее время работа по улучшению качества зерна пшеницы ве
дется в нескольких направлениях. Путём совершенствования технологиче
ских процессов стремятся повысить чистоту и однородность зерна, влияю-
W щих на выход и качество продукции. Широко используется возможность по-
вышения качества урожая за счет внедрения в производство новых более ценных сортов, этот путь повышения качества зерна является надежным и практически более приемлемым по сравнению с другими способами.
Не маловажную роль в повышение качества зерна пшеницы имеют се-
W лекционные достижения. Перспектива возделывания яровой пшеницы в Ке-
меровской области во многом будет зависеть от результатов селекции. Исследовательская работа по изучению яровой пшеницы была начата в 1931 г. Непосредственно селекцией с 1946 г. руководил А.А. Адамович. Им был выделен перспективный сорт Кузбассовка. При посеве в первой декаде мая он давал 2,8 т/га. Этот сорт обладал высокими хлебопекарными качествами.
С 1946 по 1954 гг. выделено ещё 2 сорта с отличными хлебопекарными
^ качествами: Краснинская и К-477, которые созревали на 10 дней раньше, чем
распространенный сорт Мильтурум 553.
Работа по селекции яровой пшеницы была возобновлена только в 1985
г. Возглавила её З.П. Ананьева. Ею впервые в 1999 году были переданы в го-
сударственное сортоиспытание высокопродуктивные, устойчивые к полега-
* нию, болезням и вредителям 2 сорта яровой пшеницы Мария и Алешина, а с
2000 г. ~ сорт Тулеевская. Однако результаты селекции яровой пшеницы в Кемеровской области нельзя считать удовлетворительными. Так, на 2001 г.
все 15 рекомендованных к использованию в производстве сортов, созданы в других регионах.
*
Следует отметить, что качество зерна, в большей степени зависти от
почвенно-климатических условий возделывания пшеницы. Эта особенность
% была отмечена более 100 лет назад Н.Е. Лясковским (1865), который устано-
вил зависимость накопления белка в зерне от географического расположения посевов пшеницы. Позднее этот вопрос исследовали К.А. Фляксбергер (1932), М.И. Княгиничев (1951) и А.И. Носатовский (1965).
В связи с этим, большое значение придается изучению качества зерна
W пшеницы произрастающей в разных районах. Так, например, пшеницы Ка-
захстана детально были изучены С.С. Синициным (1966), позднее Т.Б. Дар-
канбаевым и Г.А. Каптюшиной (1967). Ряд работ посвящено изучению укра
инских пшениц (М.М, Стрельникова, 1955, 1960, 1971). Пшеницы Западной
Сибири изучали А.П, Сляднев (1967), Ю.П. Логинов и М.С. Наумова, (1997),
w С.С. Синицын и Ю.Б. Колмаков (1995), Р.И. Белкина (2000) и др. Имеются
данные о качестве зерна пшеницы выращенной в других регионах Российской Федерации.
*
Материалы по формированию урожая и качества зерна пшеницы на территории Кемеровской области в научной печати практически отсутствуют, что является несомненным пробелом.
Наряду с этим экономическая нестабильность обусловила структурные изменения в производстве. В период с 1989 по 1993 годы пшеница занимала 131,2 тыс.га (третье место после ячменя и овса). В настоящее время под культурой занято 46% (350 тыс. га) площади всех зерновых культур.
Производство зерна пшеницы в Кемеровской области составило: 1969-1973 годы - 2827 тыс.т, 1974-1978 - 1892, 1979-1983 - 1380, 1984-1988 -1207, 1989-1993 - 1137, 1994-1998 - 1798 тыс. тонн; а урожайность от 1,0 до 1,8 т/га.
При оптимальном решении зерновой проблемы потребность области в
зерне составляет 1500 тыс. тонн. Для приготовления муки требуется 450 тыс.
тонн продовольственной пшеницы и 35-40 тыс. тонн ржи. Потребность в яч
мене и овсе составляет 300 тыс. тонн. Для кормовых целей зерно используют
* в количестве 550-600 тыс. тонн, на семена - 200 тыс. тонн.
Несмотря на важное народнохозяйственное значение пшеницы в на
стоящее время производство высококачественного зерна остается на низком
уровне. Причиной этого является отсутствие новых высокоурожайных с хо
рошим качеством сортов, недостаточная изученность биологических особен-
ностей культуры в конкретных почвенно-климатических условиях, а также
нарушение технологии ее возделывания, в том числе таких агротехнических
приемов как сроки посева и уборки. Это особенно важно для получения вы
сококачественного зерна продовольственной пшеницы. Решения проблемы,
- зависит от приспособленности сортов к различным почвенно-климатическим
* зонам области, а также от характера агрометеорологических условий.
#
На современном этапе наиболее эффективным средством повышения
урожайности и качества зерна должны стать рациональные технологии. Ос
новная цель их - реализация потенциальной продуктивности растений с учё
том биологических особенностей и обеспечения их необходимыми жизнен
ными факторами. Разработке именно таких технологий возделывания яровой
пшеницы на основе конкретной информации о ресурсах влаги, тепла, про-
дуктивности сорта и посвящена данная работа.
Актуальность исследований обусловлена необходимостью изыскания и выявления высокопродуктивных сортов мягкой яровой пшеницы, обеспечивающих стабильное по годам формирование качественного зерна. Сложности
ш в решении проблемы создают периодически проявляющиеся специфические
факторы: поздняя затяжная весна, весенне-летняя засуха, пониженная
температура и избыточное увлажнение в период созревания и уборки, ранние
осенние заморозки и другие неблагоприятные явления. В таких условиях
большинство возделываемых сортов пшеницы не всегда отличаются ста
бильностью формирования технологических показателей требуемого уровня,
в частности тех, от которых зависит сырьевое достоинство зерна: содержание
клейковины, натура, стекловидность и другие. В некоторых хозяйствах об-
Ч ласти получают зерно низкого качества, высока доля в структуре посева ста-
рых малопродуктивных сортов. Решения таких вопросов, как совершенствование технологических приемов возделывания, внедрение новых высокопродуктивных сортов, своевременного посева и уборки, а также послеуборочной
обработки позволит повысить и стабилизировать урожайность культуры в
^ производственных условиях и иметь качественное зерно для местной хлебо-
пекарной промышленности.
Комплексных исследований в этом плане по яровой пшенице на территории Кемеровской области не проводилось.
Цель и задачи исследований.
Цель - выявить агробиологические особенности формирования урожая
и качества зерна пшеницы в различных почвенно-климатических зонах;
разработать систему мер, способствующих повышению качества зерна и ус-
ш тойчивости производства яровой пшеницы в условиях юго-востока Западной
Сибири, на примере нетрадиционной зоны ее возделывания - Кемеровской
Щ области.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
— выявить потенциал агроклиматических ресурсов области для воз
можного успешного выращивания продовольственной пшеницы;
^ — изучить характер влияния комплекса экологических факторов на рост
и развитие культуры, урожайность зерна и его качества;
*
- выявить динамику урожайности яровой пшеницы по изменению эво-лготорной линии (линии тренда) по административным районам и на госсортоучастках Кемеровской области;
- определить вклад отдельных факторов (климат, сроки посева, норм
Ц| высева, предшественники) в формирование продуктивности пшеницы;
провести анализ сортовой структуры посевов пшеницы и показать пути ее совершенствования;
изучить технологические свойства зерна различных сортов пшеницы, в связи с климатическими условиями возделывания в разных экологических
Ш зонах; >
- выявить и осуществить подбор сортов пшеницы, формирующих ста
бильный уровень урожая зерна с высокими технологическими свойствами и
хлебопекарными качествами в экстремальных условиях Кузбасса;
- определить взаимосвязь условий выращивания, урожайности и тех-
Щ нологических свойств зерна, на основе многофакторного анализа;
выявить корреляционные связи между содержанием белка и другими показателями качества зерна;
рассчитать экономическую эффективность возделывания пшеницы в условиях Кемеровской области.
Научная новизна. Впервые многолетние комплексные исследования (1989-1998 гг.) позволили получить новые научные знания о биологических особенностях роста и развития яровой пшеницы при выращивании в разных экологических зонах Кемеровской области. Показано решающее значение продолжительности дневного освещения на прохождение периода всходы-колошение в лесостепной и степной зонах. Установлено, что длина вегетационного периода в лесостепной зоне (север области) короче, чем в степной (юг области). Раннеспелые и среднеспелые сорта, выращенные в одинаковых почвенно-климатических условиях, имеют примерно одинаковую продолжи-
тельность межфазнрго периода всходы-колошение. Сортовые особенности резко проявляются в длине периода от выколашивания до восковой спелости,
Тренды-графики тенденции изменения урожая пшеницы за период с
1969 по 1998 гг. по 17 административным районам области и по пяти госсор-
Щ тоучасткам с 1972 пр 1998 гг. показали реальнътй потенциал продуктивности
сортов.
На основании проведенных исследований рекомендовано для получе
ния более устойчивых урожаев изменить структуру посевных площадей яро
вой пшеницы таким образом, чтобы посевная площадь была под раннеспе-
лыми сортами 35%; под среднепоздними 50% и позднеспелыми 15%.
Оценены по урожайности, технологическим свойствам и хлебопекар
ным качествам новые перспективные сорта пшеницы кемеровской селекции
Мария, Алешина и Тулеевская, а также другие сорта, допущенные для возде
лывания по 10 региону.
щ Выявлено что лучшие физико-химические и технологические свойства
зерна имеют среднепоздние сорта.
Практическая значимость работы состоит в том, что дано научное обоснование и рекомендации по улучшению сортовой структуры посевов яровой пшеницы.
Показана возможность производства высококачественного зерна ттше-
ницьг с содержанием белка - 14,0-18,0% и клейковины - 35-40% и выше.
Для получение продовольственного зерна в Кемеровской области, не
обходимо иметь, взаимодополняющие сорта пшеницы, разных групп спело
сти, характеризующиеся высокой экологической пластичностью. При ранних
сроках посева они позволят стабилизировать сбор зерна высокого качества.
Проведена технологическая оценка сортов пшеницы, которая позволи-
9 да рекомендовать в качестве лучших: Кантегирская 89, Омская 29 Мария,
Алешина.
Основные положения, выносимые на защиту:
Агроэкологические условия юго-востока Западной Сибири обеспечивают получение высоких урожаев зерна яровой пшеницы с высокими технологическими и хлебопекарными качествами.
Комплексная технологическая оценка качества зерна позволяет выращивать сорта яровой пшеницы в различных зонах региона.
Лимитирующим фактором в формировании высоких урожаев зерна яровой пшеницы с хорошими технологическими свойствами в данной зоне является влагообеспеченность.
Сравнительный анализ многолетних данных по урожайности в административных районах и на го с сортоучастках Кемеровской области позволяет определить потенциал продуктивности новых сортов яровой пшеницы (3,5-4,0 т/га) и выявить резервы роста урожайности яровой пшеницы.
Экономическая эффективность возделывания яровой пшеницы в условиях юго-восточной части Западной Сибири.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на заседаниях научного и методического совета Кемеровского СХИ (1995-2000 гг.) областных и районных конференциях, на отчетных конференциях по результатам сортоиспытаний сельскохозяйственных культур на ГСУ области, на совещании главных специалистов Топкинского, Ленинск-Кузнецкого, Промышленновского, Мариинского районов и на учебе агрономов в школе повышения квалификации агрокадров; на научно-практических конференциях «День земли: экология и образование в алтайском регионе» (Бийск, 1998 г), «Внедрение ресурсосберегающих технологий сельскохозяйственного производства» (Новокузнецк, 1999-2001 гг.); «Новый аграрный курс России и его реализация. Региональный аспект» (Пенза, 2001-2002 гг.).
Главные результаты работы по теме диссертации опубликованы в 2 монографиях («Биологические основы получения высококачественного зерна продовольственной пшеницы в Кемеровской области»;
«Физиолого-биологические свойства зерна и пути оптимизации его подготовки к длительному хранению») и 29 научных статьях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 9 глав и из-
ложена на 336 стращщах машинописного текста, содержит 87 таблиц в тек-
Чф сте и 62 в приложении, иллюстрирована 67 рисунками. Список литературы
включает 356 наименования, в том числе 27 на иностранных языках.
Автор выражает искреннюю благодарность за своевременные и полез
ные научные консультации доктору с.-х. наук, профессору В.Е. Долгодворо-
ву, доктору биологических наук Н.Н. Новикову, доктору технических наук,
Ш действительному члену РАЕН В.И. Мяленко, начальнику инспектуры Госко-
миссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений по Кемеровской области В.И. Ермолову.
«
Влияние климатических факторов и агротехнических приемов на технологические свойства зерна
Будущий урожай яровой пшеницы формируется на протяжении всего онтогенеза под влиянием многих факторов, главным из которых является климат. Продуктивность растения и поля, обеспечивающая получение потенци альной для Западной Сибири урожайности пшеницы, зависят от оптимизации формирования элементов структуры урожая и определения критических пе риодов. Выделяют три критических периода формирования элементов струк # туры урожая в онтогенезе пшеницы (Чулкина, Торопова, Чулкин и др., 2000). Первый критический период длится от начала прорастания семян (ге теротрофный период питания) до появления всходов и перехода к автотроф ному питанию. Второй период в формировании элементов структуры урожая связан с автотрофным питанием растений и синтезом вегетативной массы для формирования генеративных органов, Третий период приходится на формирование генеративных органов. Известно, что первоначальной задачей является создание оптимального по густоте посева. По данным Р.И. Смирновой (1992) это является необходи мым условием последующего нормального физиологического состояния рас тений и успешного формирования элементов структуры урожая. Исследования Н.Н. Кулешова (1963) показывают, что за счет уменьшения густоты стояния и снижения продуктивности растений снижается урожай зерна яровой пшеницы. В.А. Чулкина, Е.Ю. Торопова, Ю.И. Чулкин и др. (2000) объясняют ситуацию тем, что при оптимальной густоте, посевы в 2-3 раза слабее зарастают сорняками в последующие фазы развития и меньше повреждаются патогенами, а также в 5-6 раз меньше повреждаются вредителями, большинство которых ранней весной предпочитают откладывать яйца на изреженных посевах.
От посева до появления всходов, зерновка и появляющийся из нее проросток удовлетворяют потребность в элементах питания и энергии за счет запасов семени. Р.И. Смирнова, Н.А. Беребендин и др. (1992) отмечают, что для посева необходимо использовать семена с высокой энергией прорастания (80-90%) и лабораторной всхожестью (92-95%). Выявлено, что формирование своевременных, дружных и сильных всходов в основном зависит от метеорологических условий (Ремесло, 1972). Влияние погодных условий вегетационного периода на продуктивность ко лоса и общую урожайность зерна пшеницы изучали многие исследователи, которые установили, что прохладная дождливая весна и умеренная температура в начале лета обеспечивают высокую продуктивность колоса и высокую урожайность пшеницы (Новикова, 1968; Туликова, 1968; Сигаркин, Кузнецов, 1971; Пешнин, 1972; Гирфанов, 1976). О благоприятном влиянии умеренных температур на урожайность пшеницы сообщают и зарубежные исследователи (Ayravainen, Haatela, 1974; Kolderup, 1974, 1979). Отмечено также положительное влияние пониженных температур на развитие пшеницы (Радченко, 1966; Грифанов, 1976). В ранний период посева, растения формируют мощную корневую систему, что способствует в дальнейшем хорошему их снабжению минеральным питанием и водой. Яровая пшеница прорастает при температуре почвы +6...+8С. З.М. Калошина (1964) установила, что при хорошей влагообеспеченности та кая температура стимулирует синтез гибберелинов, обеспечивающих гормональную регуляцию успешного прорастания семян. На важность образования # фитогормонов в этот период указывают и другие авторы. Показано, что гиб-берелины активируют энзимы, которые приводят к гидролизу крахмала и протеина, этим активируется образование цитокинина (вызывает деление клеток) и ауксинов (содействуют росту клеток в длину). При недостатке воды прорастание прекращается, а при новом поступлении влаги прорастание мо жет начаться заново (Schonberge, Zimmermann, 1984). В большинстве районов Западной Сибири посев яровой пшеницы проводят с наступлением физической спелости почвы и среднесуточной температуры воздуха +4С...+7С. При этом растения пшеницы хорошо использу ют запасы влаги в верхних слоях почвы, налив и созревание зерна проходит в более благоприятных условиях. Заморозки, которые часто наблюдаются в этот период, не опасны для яровой пшеницы. П.А. Яхтенфельд (1961) приходит к заключению, что всходы яровой пшеницы при небольшой влажности почвы выдерживают понижения температуры до -8С. Есть сообщения, что через 15-18 дней после появления всходов они пе реносят заморозки от -4С до -6С. Температура +10С +16С в период кущения является благоприятной (Зоидзе, Константинов, 1976; Деревянко, 1989), Холодостойкость пшеницы - величина не постоянная и зависит от среды развития растений, влажности почвы и воздуха, свойств сорта, а также от продолжительности заморозков, похолоданий в фазы развития. Устойчивость яровой пшеницы к заморозкам в различные фазы разви тия изучал В.Н. Степанов (1985). В результате исследований им установлено, что яровая пшеница в фазу всходов выдерживает понижение температуры до -9С -10С, в фазу цветения до -1С, -2С, в фазу созревания молочной спело сти -2С, -4С. А.П. Деревянко (1984) наблюдал отрицательное влияние на рост и урожайность пшеницы низких положительных температур. Снижение про дуктивности растения в этом случае объясняется нарушением водного режима и минерального питания. Водный режим изменяется в результате диспро # порции между интенсивной транспирацией и затрудненным поглощением воды из холодной почвы. Выявлено, что оптимальная температура поглощения для пшеницы 20-25С. При более высоких температурах минеральные элементы поступают медленнее или оттекают из надземной части в корни и
Продолжительность вегетационного периода и ее влияние на урожай
Н.И. Вавилов (1936) отмечал, что длина вегетационного периода явля ется основным свойством, так как с ним связано множество других, от кото рых зависят качество зерна, степень поражения посевов засухой, заморозка ми, ржавчиной, насекомыми. По мере удлинения периода вегетации повыша ется уровень потенциала урожайности сортов. Считается, что сорта с длин ным вегетационным периодом продуктивнее скороспелых. Результаты наших исследований позволили установить, что календар ные сроки наступления отдельных фаз могут, в зависимости от года, сдвигаться в значительных пределах (приложение 16-19). Сопоставляя полученные данные, можно отметить, что вегетационный период у яровой пшеницы, выращенной на Мариинском и Яшкинском ГСУ короче, чем у тех же сортов на территории Ленинского и Прокопьевского ГСУ. По нашему мнению, это связано с тем, что на юге области длина дня на 38 мин. короче, чем на севере, и поэтому вегетационный период на юге удлиняется. Период посев-восковая спелость у среднеспелого сорта Иртышанка 10 по сравненито с раннеспелым сортом Тулунская 12 был длиннее во все годы исследования, В зависимости от условий года и сроков посева разница составляла на Мариинском ГСУ от 3 до 10 дней, на Яшкинском от 3 до 20 дней
Ленинском от 2 до 6 дней, Прокопьевском от 2 до 7 дней (табл. 14). В таблице 13 показана изменчивость вегетационного периода у яровой пшеницы. Она сильно варьирует по годам и по сортоучасткам. На Мариинском и Яшкинском, Ленинском и Прокопьевском ГСУ у сортов Тулунская 12 и Иртышанка 10 составляло соответственно: от 63 до 103 дней, от 67 до 97 дней. В хозяйственных посевах в лесостепной зоне - от 61 до 86, в степной -от 57 до 82 дней. В среднем продолжительность вегетации в условиях производства составила в лесостепной зоне - 73 (V = 11%) дня, а в степной - 71 (V = 53,5%) день. На сортоучастках продолжительность вегетационного периода у пшеницы сортов Тулунская 12 и Иртышанка 10 в среднем составляла 73 (V = 9%); 74 (V - 9,4%); 79 (V = 4,8%); 78 (V = 8,2%) и 80 (V = 7,9%); 82 (V = 12,85); 83 (V = 9,3%); 83 (V =8,1%) дней соответственно. На рисунке 15, 16 показана длина вегетационного периода в связи с ходом важнейших метеорологических элементов в степной и лесостепной зонах. Установлено, что общая продолжительность вегетационного периода у пшеницы в условиях Кемеровской области изменяется по природным зонам в зависимости от сорта, У раннеспелого сорта
Тулунская 12 вегетационный период на 4-8 дней короче, против среднеспелого сорта Иртышанка 10 (табл. 13, 14). Максимальная продолжительность вегетационного периода 103 дня наблюдалась у среднепозднего сорта Иртышанка 10 на Яшкинском ГСУ. В производственных посевах в этой зоне наибольшая продолжительность периода была 86 дней, а в степной за счет более высокой средней температуры воздуха и недостаточной влагообеспеченности в отдельные годы он сокра щался до 63 и 61 дней соответственно. Ко времени восковой спелости накап ливается сумма среднесуточных температур воздуха от посева до даты на ступления восковой спелости от 1340 до 1650 (приложение 15-18). По годам продолжительность межфазных периодов и в целом вегетационного периода у пшеницы варьирует как на сортоучастках, так и в производстве. В условиях лесостепи и степи (производство) у пшеницы период посев-всходы варьирует в пределах 27,71-43,14%, всходынкущение 38,13-59,34%, кущение-колошение 11,30-23,93%, колошение—восковая спелость 10,84-16,71%.
Урожайность яровой пшеницы в зависимости от предшественников
Влияние предшественников на урожай и качество зерна пшеницы изучали многие исследователи (Буткевич, 1959; Шумакова, 1960; Вигоров, 1960; Самсонов и др., 1963; Суднов, 1965; Остапенко, 1973; Кольцова, 1974; Кода-нев, 1976). Действие предшественника на растение пшеницы зависит в основном от того, какое влияние он оказывает на азотный баланс почвы, а также на ее водный режим, Т.П. Гамзиков (1998) отмечает, что в паровом поле накопление продуктивной влаги и нитратного азота в 2,5 и 3 раза выше, чем в почве после зерновых культур. Даже после зернобобовых культур и однолетних трав содержание влаги и минерального азота в 1,2-1,5 раза ниже, чем по пару. Аналогичное заключение относительно нитратного азота сделано и В.И. Овсянниковым (2000). Для получения высоких урожаев и качества зерна яровую пшеницу следует размещать по хорошим предшественникам, таким как чистый пар, удобренные пропашные, удобренный занятый пар, своевременно распаханные многолетние травы, зернобобовые (Шамсутдинова, 1976; Метелев, Та-лышев, 1977; Киселев, 1978; Хохлов и др., 1989). М.И. Коданев (1981) считает, что в засушливых условиях зернобобовая культура горох также активно потребляет азот, как другие зерновые культуры и становится менее значимым предшественником для формирования высококачественного зерна пшеницы. Р.И. Смирнова и др. (1992) считают, что урожайность зерна яровой пшеницы в лесостепи Западной Сибири изменяется по предшественникам в разные годы от 0,76 до 3,28 т/га. При посеве по пару урожайность зерна на 0,2-0,5 т/га выше, чем по кукурузе, и на 0,4-0,7 т/га выше, чем по пшенице.
Влажность почвы в поле парового предшественника зависит от хода метеорологических элементов, биологических особенностей выращиваемых культур, периода их размещения и применяемой обработки почвы. Преимущество пара, как предшественника, очень существенно. В паро вом поле накапливается большое количество влаги в почве, как к моменту посева, так и в период вегетации, благодаря чему всходы появляются на несколько дней раньше. А полная спелость наступает позднее, все это сказывается на урожайности и на темпах накопления белка в зерновке (Коданев, 1976). В. А. Стенникова (1972) утверждает, что к началу посева ранних зерновых культур пары дополнительно накапливают в лесостепи юго-востока Западной Сибири около 30 мм влаги. За счет этого обусловливается устойчивая прибавка урожая пшеницы до 4 ц/га. Влияние различных предшественников на урожайность яровой пшени цы была изучена в условиях Кемеровской области Государственной комиссией по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. По результатам изучения, в среднем за период 1978-1980 гг. максимальная урожайность пшеницы сортов: Скала - 2,75 т/га, Стрела 2,79 т/га, Иртышанка 10-3,15 т/га, в опытах на Ленинском ГСУ была при посеве по сидеральному пару, на Маркине ком ГСУ (Скала - 2,06, Иртышанка 10-2,77 т/га) - по картофелю, Стрела (2,73 т/га) — по однолетним травам; по кукурузе урожайность была ниже на Ленинском ГСУ у сорта Скала - на 0,49 т/га, Стрела - на 0,58 т/га, Иртышанка 10 - на 0,03 т/га, - чем при посеве по сидеральному пару (табл. 41). В качестве сидерата использовали донник. Минимальная урожайность за годы исследований была на Ленинском ГСУ при посеве пшеницы по чистому пару и составила по сортам Скала, Стрела, Иртышанка 10 соответственно: 1,44 т/га; 1,84 и 2,06 т/га. Урожайность по сидеральному пару была выше у всех сортов пшеницы на 1,31, 0,95 и 1,09 т/га, чем по чистому пару. На Мариинском ГСУ чистый пар, как предшественник также не имел преимущества. Урожайность пшеницы сорта Скала, посеянной по чистому пару и по картофелю была одинаковой и составила 2,1 т/га, по однолетним травам ниже на 0,2 т/га. Однако самый высокий урожай получен у сорта Стрела по однолетним травам (2,7 т/га); у сорта Иртышанка 10 - по картофелю (2,8 т/га). В опытах, проведенных за период 1974-1978 гг. на Прокопьевском госсортоучастке, было отмечено, что урожайность пшеницы в разные годы также сильно изменяется по предшественникам (табл. 42). В степной зоне, на Прокопьевском ГСУ, в зернопаропропашном севообороте в среднем за четыре года (1974-1977 гг.) у пшеницы сорта Саратовская 29 в засушливую первую половину вегетации (1976, 1977 гт.) при посеве по пару урожайность была самой высокой и составила 2,04-2,22 т/га. У пшеницы сорта Скала в 1976 г. по пару, урожайность была ниже на 0,92 т/га, а в 1977 г. - на 0,36 т/га, чем у сорта Саратовская 29. У сорта Стрела, посеянному по пару, урожайность в 1977 году была ниже, чем у сорта Саратовская на 0,96 т/га. По предшественнику кукуруза у сорта Стрела в 1977 г. (засушливый) был получен самый низкий урожай - 0,58 т/га. Урожай зерна у всех сортов пшеницы в нормально увлажненные годы (1974, 1975 и 1978) был выше по кукурузе, чем по паровому предшественни ку. На черноземах выщелоченных (Ленинский и Прокопьевский ГСУ), куку руза является хорошим предшественником для пшеницы. Ее разветвленная корневая система усиливает азотфиксацию микроорганизмами, стимулирует распад и синтез веществ в почве.
По результатам наших исследований отмечается, что картофель так же является хорошим предшественником под яровую пшеницу. Объясняется это тем, что его корневая система проникает на глубину до 50 см и слабо высушивает подпахотный слой почвы. Наибольшую прибавку урожая яровой пшеницы на Ленинском ГСУ получали при запашке зеленной массы донника первого укоса (сидеральный пар). В пожнивных остатках и корнях донника накапливается до 160 кг/га азота. По данным опытов М.К. Пантюхова (1969) в НИИСХ Северного Зауралья сидеральные растения, запаханные в почву, способствуют снижению плотности пахотного слоя на 0,09-0,10 г/см3, увеличению содержанию структурных агрегатов на 6,8-6,9, а водопрочных - на 0,8-4,6%. Однолетние травы (вико-овсянная смесь) рано скашивают и освобождают поле для обработки. В результате этого накапливается много влаги и питательных веществ. Их также можно использовать как предшественник под яровую пшеницу. При сопоставлении средних данных по годам, выявлено существенное влияние на урожай погодных условий. В зависимости от года урожайность у всех сортов пшеницы по предшественникам чистый пар и кукуруза сильно варьировала. Колебания по предшественникам чистый пар составили от 1,08 т/га до 4,40 т/га, по кукурузе - от 1,0 3 до 4,29 т/га. Реакция сорта на предшественники менее существенна. Таким образом, урожайность больше зависела от года, чем от предшественника. В среднем за 1974-1978 гг. урожайность за исследуемый период у изучаемых сортов была практически одинаковой и составляла по чистому пару 2,9-3,5 т/га, по кукурузе 3,1-3,7 т/га. Однако в острозасушливом 1977 году урожайность яровой пшеницы на Прокопьевском ГСУ при посеве по пару была выше. Урожайность сортов Скала, Стрела, Саратовская 29 и Ладе( составил соответственно: 1,68; 1,08; 2,04 и 1,62 т/га; по кукурузе ниже - на 0,65 т/га, на 0,50 т/га, на 0,64 т/га и на 0,65 т/га. В обычные и влажные годы преимущество пара теряется. В засушливые годы пар является основой получения высокого и устойчивого урожая зерна. Самый высокий выход зерна яровой пшеницы с 1 га пашни в условиях Кемеровской области был в четырехпольных зернопаровых севооборотах (Калугин, 1988).
Физико-химические и технологические свойства зерна новых и перспективных сортов
Как отмечалось выше, продолжительное время возделывание пшеницы базировалось на старых сортах. В последние 10 лет заметно возросла культура земледелия за счет широкого внедрения почвозащитной системы обработки почв, расширения паров. Старые сорта не стали соответствовать современным требованиям производства. Поэтому внедряются новые, более совершенные как по агробиологическим свойствам и признакам, так и по технологическим свойствам зерна. В работах отечественных и зарубежных ученых отмечается, что одним из важнейших факторов, влияющих на химический состав растений, является климат (Княгиничев, 1951; Кретович, 1967; Самсонов, 1967; Созинов, Козлов, 1970; Стрельникова, 1971). По нашим данным, содержание белка в зерне пшеницы сильно изменяется в зависимости от района произрастания. Низкие показатели отмечаются в зерне пшеницы, выращиваемой в лесостепной зоне с избыточным увлажнением. На Яшкинском и Мариинском госсортоучастках, содержание белка у сорта Тулунская 12 по годам исследований колебалось от 11,7 до 16,7%, по сорту Иртышанка 10 от 12,0 до 14,0% (табл. 53, 54). теза большого количества белка, так как этот процесс в зерне идет в основном (70-80%) за счет азота накопленного до колошения. В 1996 году с холодным и увлажненным августом также отмечается снижение содержание белка в зерне пшеницы с Мариинского ГСУ. Содержа ние белка у сортов Тулунская 12, Иртышанка 10 составило соответственно: 11,7 - 12,0%.
При среднесуточной температуре воздуха в августе 13,8С (среднемноголетняя 15,2С), выпало осадков 95,8 мм (рис. 28, табл. 58). В 1997 году (Мариинский ГСУ) при среднесуточной температуре воздуха в июле 17,0С, что на 1,3С ниже среднемноголетней и сумме осадков 173 мм, что в 2,5 раза выше среднемноголетних, содержание белка в зерне пшеницы составило 14,0% (рис. 27, табл. 58). Содержание белка в зерне было низким в урожае 1997 года с Ленинского ГСУ, в среднем 13,6%. Средняя температура воздуха июля была ниже на 1С среднемноголетней, обильные осадки в августе, их было больше сред немноголетних на 79 мм. Такая погода также не способствовала накоплению белка (рис. 29, 30, табл. 59). При сравнении качества зерна пшеницы с 4-х сортоучастков, наблюдалось низкое накопление белка растениями, выращиваемых на Яшкинском ГСУ. Это объясняется тем, что на этой территории за вегетационный период растения пшеницы накапливают меньше, чем на других сортоучастках сумм активных температур (приложение 15-18) и повышенным выпадением осад ков, что приводит к вымыванию из почвы легкорастворимых соединений азота. Среднее содержание белка за 1995-2000 годы в зерне пшеницы с этого сортоучастка составила - 13,6%. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что с понижением среднесуточных температур и повышением влажности почвы (лесостепь) снижается содержание белка в зерне. Вместе с тем, во все годы исследований урожайность зерна пшеницы была выше на Мариинском и Яшкинском ГСУ. Это можно объяснить боль шей влагообеспеченностью территории данных сортоучастков, которая способствует понижению концентрации углеводов в почвенном растворе и в самом растении. Концентрация же углеводов, необходимая для синтеза крахмала, ниже той, какая требуется для синтеза белков (Дегтярева, 1981). Такой же точки зрения придерживаются П.Е. Суднов (1961), Ф.Д. Сказкин (1971), И.В. Свисюк (1978). Они отмечают, что повышенное количество осадков и влажность почвы обуславливает накопление крахмала и увеличивает урожайность. Н.И. Иванов (1929), отмечая высокое содержание клейковины и хорошие мукомольные и хлебопекарные качества русской пшеницы, указывал, что зоны, производящие высокое по качеству зерно, дают низкие урожаи. Многие авторы указывают на отрицательную зависимость содержания белка с уровнем урожайности. B.I. Baker, M.L. Kaufman, V.M. Bendelov (1969), V.A.Johnson, P.J. Mattren, J.W. Schmid (1970), А.И. Марушев (1972), A.H. Павлов (1972), А.А. Михеев (1973), ИГ. Калиненко, Л.Н. Чорба (1973) и Др. A.H. Павлов (1972) отмечает, что между урожайностью и белковостью зерна обратная зависимость не проявляется в том случае, когда рост растений ограничивается не дефицитом влаги, а недостатком азота в почве. А.А. Ми хеев (1973), S. Kibite, L. Evans (1984) сообщают, что обратная зависимость между содержанием клейковины (белка) и урожаем незначительна. Приве денные данные указывают на возможность создания продуктивных высоко белковых сортов пшеницы. Еще Н.И. Вавилов и Н.И. Иванов отмечали воз можность выведения сортов, сочетающих одновременно высокую урожайность и высокое качество зерна. По данным наших исследований, более четко проявляется криволинейная зависимость между урожайностью и содержанием белка, поэтому приводятся корреляционные отношения (табл. 60). Формирование урожая пшеницы тесно связано с количеством белка в зерне. На Ленинском и Яшкинском ГСУ за шесть лет исследований (1995-2000 гг.) корреляция между урожайностью и количеством белка была 0,531 -0,769, и 0,440 - 0,810 соответственно. Пониженную влагообеспеченность Ленинского ГСУ кроме малого количества осадков провоцирует отток грунтовых вод из-за горных выработок. При высоких урожаях зерно содержит относительно меньше белка, чем при низких. На образование единицы сухого азотсодержащего вещества приходится меньшее количество азота, но сбор белка с единицы площади будет выше при более высоких урожаях. Результаты наших исследований не противоречат данным, полученным другим ученым (Коданев, 1976). В степной зоне Кемеровской области создаются наиболее благоприятные погодные условия для получения высокобел ко го зерна. Здесь в июле и августе в период от колошения до восковой спелости, стоит теплая погода и наблюдается умеренный дефицит влаги. Так, зерно пшеницы с Прокопьев-ского сортоучастка во все годы исследования (1995-2000 гг.) отличалось высоким содержанием белка (рис. 31, табл. 61). Максимальное содержание белка в зерне пшеницы сортов Тулу некая 12 (18%), Иртышанка 10 (16%) отмечалось в 2000 году, при среднесуточной температуре воздуха в июле 18,3С и сумме осадков — 73 мм (рис. 32). В среднем содержание белка в зерне пшеницы с четырех сортоучастков составляло от 13,5% до 15,6%о. Максимальное накопление белка отмечается у сорта Тулунская 12 (15%) на Яшкинском ГСУ в урожае 1999 года, при среднесуточной температуре воздуха в июле 20,4С и умеренном дефиците влаги. Благоприятными для накопления белка были 1997 (Ленинский ГСУ) и 2000 год (Мариинский ГСУ) (рис. 33-35).
