Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Урожайность, качество зерна пшеницы и роль озонирования в их формировании (обзор литературы) .10
1.1 Урожай пшеницы и его структура в аспекте гидротермических условий и технологических приемов .10
1.2 Качество и биологическая ценность зерна пшеницы. 16
1.3 Применение озонирования в сельском хозяйстве 23
Глава 2 Условия, объекты и методика исследований .29
2.1 Почвенно-климатические условия проведения исследований 29
2.2 Гидротермические условия лет исследований .29
2.3 Объекты и методика исследований .34
2.3.1 Объект исследований 34
2.3.2 Схема и методика опыта 36
Глава 3 Урожайность яровой мягкой пшеницы и ее структура при предпосевном озонировании семян 39
3.1 Полевая всхожесть и корневая система при предпосевном озонировании 39
3.1.1 Полевая всхожесть 39
3.1.2 Масса корневой системы в фазу кущения 43
3.2 Взаимосвязь урожайности и режимов озонирования семян 46
3.3 Влияние предпосевного озонирования на структуру урожая .51
3.3.1 Длина колоса .51
3.3.2 Число колосков в колосе .53
3.3.3 Число зерен в колосе 55
3.3.4 Масса одного зерна .57
3.3.5 Масса зерна с колоса 59
3.3.6 Масса 1000 зерeн .61
3.3.7 Продуктивность стеблестоя... 63
3.3.8 Выживаемость растений пшеницы к уборке 67
3.3.9 Взаимосвязь структуры урожая с режимами предпосевного озонирования семян 69
Глава 4 Влияние предпосевного озонирования на качество зерна яровой мягкой пшеницы 72
4.1 Натура зерна .72
4.2 Массовая доля клейковины .74
4.3 Качество клейковины (показатель ИДК) .76
4.4 Сопряженность показателей качественной оценки зерна с дозой озона и временем его воздействия на семена .78
Глава 5 Химический состав зерна пшеницы при предпосев ном озонировании семян . 81
5.1 Массовая доля белка 81
5.2 Аминокислотный состав зерна .84
5.3 Углеводный состав зерна 91
5.4 Содержание жира .96
5.5 Витаминный состав зерна .98
5.6 Элементный состав зерна 101
Глава 6 Экономическая эффективность предпосевного озонирования семян яровой мягкой пшеницы 105
Выводы 110
Рекомендации производству .112
Список сокращений и условных обозначений .113
Библиографический список
- Применение озонирования в сельском хозяйстве
- Объекты и методика исследований
- Взаимосвязь урожайности и режимов озонирования семян
- Качество клейковины (показатель ИДК)
- Углеводный состав зерна
Применение озонирования в сельском хозяйстве
Пшеница - основная хлебная культура большинства стран мира. Обеспеченность населения продуктами питания, а так же экономическая и политическая стабильность страны зависит от обеспеченности зерном и зерно-продуктами [6].
В Кемеровской области посевные площади под пшеницей составляют более 300 тыс. га, в год потребление зерна составляет 340 - 350 тысяч т. Зерно яровой пшеницы отличается высоким содержанием белка и отличными хлебопекарными свойствами [117].
Урожайность – это интегральный показатель формирование которого обеспечивает взаимодействие разнообразных факторов [15, 79, 125, 170].
Совместное воздействие на растение экологических факторов – процесс сложный многообразный и противоречивый по своим последствиям, его специфичность определяет механизмы взаимодействия организма и факторов среды, и проявляется через реакции адаптации.
Ценность генотипа можно выразить через средовую ценность, проявленную в определенной совокупности факторов среды, выражающихся в виде фенотипической вариации признака.
Устойчивость растений к неблагоприятным гидротермическим условиям зависит от энергетических процессов происходящих в клетке, что может привести к изменению интенсивности дыхания и фотосинтеза [73].
При адаптации растений интенсивность дыхания зависит от температуры. Отрицательные температуры снижают интенсивность дыхания, при этом энергия преимущественно идет на жизнеобеспеченность компонентов клетки.
Распределение затрат дыхания на поддержание структур клетки, прироста биомассы растений, содержание углеводов и азота зависит от температурного режима [121].
Влияние гидротермических условий в большей степени оказывается на интенсивно растущие растения, имеющие высокий уровень обмена энергии и веществ, следовательно зависит от генотипических особенностей сорта [23].
Для яровой пшеницы характерно образование пяти зародышевых корней, если образуется меньшее их количество, то формируются ослабленные растения. Однако, в условиях Сибири из заложившихся зародышевых корней развиваются чаще лишь три корня [25].
Закладка зародышевых корней происходит во время формирования зерна. У сортов неустойчивых к засухе в зародыше закладываются не пять, а три зародышевых корня, потому что они имеют слабую дифференциацию.
Урожайность пшеницы определяют такие структурные элементы как: площадь листовой поверхности в фазу колошения, продуктивность колоса, число колосков и зерен в колосе, масса 1000 зерен. Определяющую роль в формировании урожая в условиях Западной Сибири играют плотность продуктивного стеблестоя, продуктивная кустистость и выживаемость растений [1, 59, 60, 189].
Урожайность и качество зерна яровой мягкой пшеницы во многом зависят от генетической обособленности и ее изменчивости под влиянием сре-довых условий [10, 25, 79, 115, 157, 169, 197].
В условиях Западной Сибири урожайность пшеницы определяется температурным режимом и характером влагообеспеченности вегетационного периода, непостоянство которых приводит к сильной вариабельности величины урожайности по годам. Кемеровская область относится к региону рискованного земледелия негарантированных урожаев [8, 11, 30, 56, 97, 135]. В лесостепи Западной Сибири за счет мобилизации резервов азотного фонда почв можно получить с 1 га севооборотной площади 13-14 ц/га зерновых единиц или 72% планируемого уровня урожайности [28, 29]
В условиях засухи диффузия питательных веществ ухудшается, что приводит к усугублению нарушений в обмене веществ растений и ухудшает их водный режим [113].
При понижении влажности почвы концентрация почвенного раствора возрастает, что приводит к оттоку воды во внешний раствор, тем самым уменьшая объм клетки. Концентрация и осмотическое давление клеточного сока повышается, возрастает сосущая сила корневой системы, за счет чего повышается поглощение почвенного раствора.
В растворах с высоким осмотическим давлением происходит отток воды из клетки, сопровождающийся обезвоживанием ткани и нарушением функции жизнедеятельности до полной гибели растения.
Угнетающее действие избыточного увлажнения проявляется, в том, что происходит разбавление почвенного раствора, понижение концентрации веществ и кислорода в нм, затрудняющее дыхание корней. При этом формируется слаборазвитая корневая система и снижается продуктивность растений. Для нормальной жизнедеятельности корневой системы, содержание кислорода должно быть не менее 20% [83, 173].
Физиологические процессы можно расположить по возрастанию угнетающего воздействия на них недостатка влаги в следующем порядке: дыхание, поглощающая способность корневой системы, процессы фотосинтеза, перемещение метаболитов, наращивание вегетативной массы растений [127].
Особенно при недостатке влаги нарушается поглощение фосфора, приводящее к фосфорному голоданию и нарушению метаболизма [113].
По мнению Батурина А.В. (1999) важными элементами структуры урожайности являются густота продуктивного стеблестоя и масса зерна с одного колоса [16]. На урожайность влияет не только плотность стеблестоя, но и продуктивность отдельного растения, которая оценивается количеством зерен в колосе и массой зерна колоса. Важным показателем продуктивности яровой пшеницы является густота растений на единице площади посева [53].
Яровая пшеница слабо кустится, поэтому ранние яровые в Западной Сибири высевают с повышенной нормой высева 5,5 - 6,5 млн. всхожих семян на га. Тогда при благоприятных условиях возделывания к уборке сохраняется 400 - 450 шт. продуктивных стеблей на 1 м [134].
Оптимальное количество растений на единице площади формируется в значительной степени в зависимости от полевой всхожести семян и выживаемости растений [93].
Всхожесть определяется качеством семян, способностью зародыша к прорастанию и определяет дальнейший рост и развитие растения. От нее зависит в дальнейшем густота всходов, сохранность растений к уборке и продуктивная кустистость. Для сельскохозяйственного производства важно не только способность семян дать всходы в полевых условиях, но и определить уровень продуктивности растений [50, 93]. В работах Душечкина Г.С. (1972) установлена тесная взаимосвязь между силой роста семян, полевой всхожестью и продуктивностью растений. Снижение или повышение силы роста семян оказывает большое влияние на развитие растений и их продуктивность. Чем больше начальная сила роста, тем выше полевая всхожесть семян и продуктивность растений и наоборот [54].
Требования к температуре у пшеницы в начальный период вегетации невысокие. Семена пшеницы в Западной Сибири начинают прорастать при 1 - 2 С, а жизнеспособные всходы появляются при температуре 4 - 6 С тепла [78, 134]. Взошедшие ростки морозоустойчивы до - 8 С, причем понижение влажности обеспечивает их сохранность при плавном переходе к отрицательным температурам, даже до - 10 С [17, 18, 87, 117].
Объекты и методика исследований
Продолжительность предпосевной обработки семян озоном в большей степени повлияла на формирование числа зерен и колосков в колосе, его длину и продуктивную кустистость. Между временем предпосевного озонирования и данными элементами структуры урожайности установлена положительная по направленности и умеренная по тесноте корреляция (r = 0,39 и 0,34, 0,35 и 0,35 соответственно) (таблица 3.25).
Выживаемость растений, % 0,10 0,23 0,84 Достоверно при 0,05% уровне значимости Доза озона оказала сильное влияние на продуктивную кустистость (r = 0,61). Остальные показатели структуры урожайности слабо изменялись под влиянием изучаемых доз озона. Более сильная обратная взаимосвязь установлена между ГТК и длиной колоса (r = - 0,64), средняя – с количеством колосков и массой 1 зерна (соответственно r = - 0,52 и – 0,40) и умеренная – с массой 1000 зерен и количеством зерне в колосе (соответственно r = - 0,34 и – 0,31).
Положительная высокая связь установлена между ГТК с одной стороны и числом продуктивных стеблей и выживаемостью растений с другой стороны (соответственно r = 0,88 и 0,84) и положительная умеренная - с продуктивной кустистостью (r = 0,37).
При оценке доли вклада факторов - дозы озона, времени озонирования, генотипа и ГТК установлено, что более весомый вклад доза озона внесла в формирование продуктивной кустистости (dyx = 41,2%) (таблица 3.26, рисунок 9). На остальные элементы структуры урожайности доля влияния дозы озона повлияла незначительно (dyx = 7,9 – 2,1%). Слабо, но статистически значимо под влиянием дозы озона изменялась масса 1 зерна (dyx = 2,1%).
Достоверно при 0,05% уровне значимости Время обработки семян озоном повлияло слабее, но на большее число показателей структуры урожайности. Доля времени озонирования была существеннее при формировании продуктивной кустистости, числа зерен в колосе, длины колоса и числа колосков в колосе (соответственно dyx = 15,3; 15,1; 13,0 и 11,7 %).
Сортовые отличия проявились слабо. Доля вклада сорта в формирование числа продуктивных стеблей составила 8,1%, числа колосков в колосе
7,3% и продуктивной кустистости 7,1%, в остальные элементы, низкая (dyx 1,1 - 2,2%), но статистически значимая.
Рисунок 9 - Доля вклада факторов (%) в структуру урожая яровой мягкой пшеницы (сорта Мариинка, Ирень), 2009 – 2011гг., достоверно при 0,05% уровне значимости
Доля вклада гидротермических условий была определяющей при формировании всех элементов структуры урожайности, при более высокой доле влияния данного фактора на число продуктивных стеблей, массу 1000 зерен, массу 1 зерна, длину колоса, число колосков и зерен в колосе (соответственно dyx = 78,2; 61,3; 42,9; 41,0, 27,6 и 12,7%).
Натура зерна яровой мягкой пшеницы Мариинка среднеспелой группы и Ирень среднеранней групп спелости за три года исследований по вариантам опыта, исключая контроль, колебалась от 686 г/л до 789 г/л, при среднем ее значении за три года исследований – 734 – 764 г/л (таблица 4.1).
Натурная масса контрольных образцов зерна по годам исследований варьировала от 678 г/л в 2011 г. до 761 г/л в 2010 г., в среднем за три года составила 732 г/л.
При сопоставлении значений натуры по вариантам опыта видно, что на всех вариантах имеет место прибавка относительно контроля от 1% до 7%. При достаточно низком увеличении натурной массы несколько высоконатурное зерно было получено при обработке семян 170 мг/м озона на обеих временных экспозициях.
Как в пределах каждого года по вариантам опыта, так и в целом за три года исследований, натура изменялась не существенно. Отличия сортов по натуре зерна также проявились слабо, в разные годы исследований коэффициент вариации составил 1 – 7%, а в среднем за три года исследований – 11 – 15% (таблица 4.2).
Разница натуры зерна между сортами по вариантам опыта была ниже по сравнению с отдельными вариантами опыта. Что свидетельствует о зависимости натуры зерна от гидротермических условий лет исследований.
При сравнении значений натурной массы по сортам, выявлено, что более высоконатурное зерно сформировала пшеница сорта Мариинка по сравнению с сортом Ирень. Среднее значение натуры зерна пшеницы сорта Ма-риинка за три года исследований составляет 744 – 778 г/л, на контроле 743 г/л, а натура зерна сорта Ирень – 724 – 751 г/л, на контроле – 720 г/л.
На основании корреляционного анализа установлено, что между натурой зерна и дозой озона установлена положительная близкая к умеренной связь (r = 0,28), слабая со временем озонирования (r = 0,20) и положительная высокая с гидротермическими условиями лет исследований (r = 0,82) (таблица 4.7). При оценке доли вклада в натуру зерна, вклад дозы озона и времени озонирования составил, соответственно 8,5% и 4,2%, сорта – 7,8% и более весомый вклад внесли гидротермические условия (dyx = 75,4%) (таблица 4.8).
Таким образом, установлено некоторое увеличение натуры зерна под влиянием предпосевного озонирования семян. Прибавка натурной массы относительно контроля по вариантам опыта составила 1 – 7%. Между натурной массой и дозой озона и временем обработки установлена слабая корреляция (r = 0,28 и 0,20), с ГТК сильная (r = 0,82). По уменьшению доли вклада изучаемые факторы формирования величины натуры можно расположить в следующей последовательности: гидротермические условия лет исследований, доза озона, сорт и время озонирования (соответственно dyx = 75,4; 8,5; 7,8 и 4,2%). "Знаменатель - ± к контролю, % НСРо5 = 0,66; Sv =l,45% Отклонение содержания сырой клейковины в зерне относительно контроля в среднем по сортам составляло в 2010 г. - 3 - + 5%, в 2011 г. + 5 -+15%, а в среднем за два года исследований + 1 - + 9%.
На фоне неблагоприятных гидротермических условий 2011 г. предпосевное озонирование по всем вариантам опыта обеспечило повышение содержания клейковины относительно контроля на 5 – 15%. Таким образом, можно сделать вывод, что обработка семян озоном повысила адаптивные свойства растений пшеницы к неблагоприятным условиям [67]. Адаптивность растений определяется совокупностью защитных реакций и в первую очередь интенсивностью дыхания. Механизмы адаптации растений связаны с замедлением интенсивности дыхания, резким снижением фотосинтеза, увеличением содержания сахарозы в корнях и снижением белковых и растворимых форм азота в растении.
Ответная реакция сортов на предпосевное озонирование была разной. Содержание клейковины в зерне пшеницы сорта Маринка по вариантам опыта относительно контроля колебалось в 2010 г. от 28,80% до 31,83%, при среднем на контроле – 27,5%, в 2011 г. – 32,00 – 35,33%, на контроле – 25,90% (таблица 4.4).
Взаимосвязь урожайности и режимов озонирования семян
Таким образом, ответная реакция сортов на предпосевное озонирование отличается. Под влиянием предпосевного озонирования семян пшеницы сорта Мариинка на всех вариантах опыта установлено повышение содержания белка в зерне, а в зерне пшеницы сорта Ирень содержание белка снижается.
При сопоставлении содержания белка в зерне пшеницы прошедшей предпосевное озонирование со среднестатистическими данными (12,5%) (Скурихин, 1991) установлено, что количество белка в исследуемых нами образцах на всех вариантах опыта превышает средние данные на 0,99 – 2,61%. Преимущество по содержанию белка в изучаемых нами сортах можно объяснить тем, что сорт Мариинка создан местными селекционерами на полях Кемеровской области, сорт Ирень в Уральском НИИСХ, экологические условия территории которого приближены к изучаемым нами. По мнению ряда авторов А.В. Зыкина (2000, 2011) [64, 65] и Н.Г. Ведрова (1998) [25], сорта местной селекции характеризуются более повышенными адаптивными свойствами по сравнению с инорайонными сортами при возделывании их в местах их создания.
На фоне неблагоприятных гидротермических условий 2011 г. предпосевное озонирование семян пшеницы сорта Мариинка по всем вариантам опыта обеспечило увеличение белка относительно контроля на 12 – 21%. Можно предположить, что обработка семян озоном способствует повышению устойчивости растений пшеницы к неблагоприятным факторам внешней среды и обеспечивает устойчивый прирост белковистости зерна.
Применяя пошаговый пятифакторный дисперсионный анализ установлено, что между содержанием белка в зерне пшеницы сорта Мариинка и временем озонирования установлена корреляция выше средней (r = 0,62), с дозой озона слабая (r = 0,19). А у сорта Ирень выявлена обратная слабая корреляция с дозой озона и временем озонирования (соответственно r = - 0,11 и -0,22).
Установлено, что накопление белка у обоих сортов лимитировалось недобором температур сильнее у сорта Мариинка и слабее у сорта Ирень (соответственно r = 0,72 и 0,49). Что объясняется пониженными температурами в года исследования второго периода вегетации (таблица 2.4).
Таким образом, у изучаемых сортов по годам и вариантам опыта наблюдалась отличительная реакция по накоплению белка под влиянием предпосевного озонирования. У сорта Мариинка установлено повышение содержания белка на 3 - 21%, а у сорта Ирень на - 15% - – 2%. Установлена сильная положительная корреляция между белковистостью зерна сорта Мариинка и временем озонирования (r = 0,62), а у сорта Ирень наблюдается слабая корреляция как с дозой озона, так и со временем озонирования (r = - 0,11 и -0,22). Таким образом, для получения более богатого белком зерна сорта Ма-риинка необходимо проводить озонирование не менее 45 минут.
Суммарное содержание аминокислот в зерне сорта Мариинка в среднем за 2 года на контроле состояло 12,57% (таблица 5.3, прил. 6, 7).
Сумма аминокислот 12,57 12,51 10,63 - 13,66 Sx% = ± 0,13; Sv = 0,81% Под влиянием озонирования по вариантам опыта сумма аминокислот варьировала от 10,63% до 13,66%, при среднем значении 12,51%.
Большей изменчивостью в зерне пшеницы сорта Мариинка характеризовались аминокислоты: гистидин, аланин, валин, изолейцин, серин, метио-нин и лейцин (V = 48 – 29%).
В зерне пшеницы сорта Ирень сумма аминокислот в контрольном образце составила 12,01%, при среднем значении по вариантам опыта 12,76% (таблица 5.4). Варьирование по варрантам опыта находилось в пределах 12,01 – 14,04%.
Таким образом, по сравнению с сортом Мариинка предпосевное озонирование сорта Ирень в основном обеспечивало повышение суммарного содержания аминокислот. В большей степени в данном сорте варьировало содержание гистидина, аланина, валина, метионина и лизина (V = 52 - 32%).
Таким образом, в обоих сортах высокой степенью изменчивости по массовой доле в зерне характеризуются аминокислоты: гистидин, лейцин, алалин, валин и метионин. Содержание остальных аминокислот было относительно стабильно. Особенно тирозина в обоих сортах, пролина и глицина преимущественно у сорта Ирень. Суммарное содержание аминокислот в зерне обоих сортов варьировало слабо, при достаточно высокой степени варьирования отдельных аминокислот. Эту закономерность можно объяснить разной направленностью векторов изменчивости содержания отдельных аминокислот, поглощающих друг друга.
Биологическая ценность белков в зерне пшеницы определяется сбалансированностью аминокислотного состава. В частности содержанием лимитирующих незаменимых аминокислот. Определить полноценность белков зерна пшеницы по важнейшим незаменимым аминокислотам можно сравнив их содержание со стандартом аминокислотного состава по данным Комитата ФАО/ВОЗ [146].
Интерес представляет рассчитать соответствие содержания дефицитных аминокислот в белке зерна пшеницы прошедшего предпосевную обработку озоном с требованиями ФАО/ВОЗ.
Исходя из сопоставления содержания лизина в «идеальном» белке (Скурихин, 1991) (5,5%) и проанализированных нами образцах пшеницы сорта Мариинка по вариантам опыта, установлено, что белок зерна контрольного образца содержал 45% лизина относительно требований ФАО/ВОЗ, для полноценного белка, что в абсолютном выражении составляет 2,5%. Содержание лизина в белке зерна по сравнению с «идеальным» белком по всем вариантам опыта было ниже 43 – 53% (таблица 5.5).
Снижение содержания треонина в белке зерна пшеницы сорта Мариин-ка относительно «идеального» белка по вариантам опыта составляет от 25% до 30%, при отклонении на контроле 25%.
Дефицитность метионина в зерне пшеницы сорта Мариинка относительно стандартного белка на контроле составляет 54%, а по вариантам опыта колеблется от 37% до 63%.
Качество клейковины (показатель ИДК)
Содержание сырого жира в зерне пшеницы в среднем у обоих сортов за два года исследований на всех вариантах опыта варьировало от 1,60% до 1,91%, на контроле – 1,68% (таблица 5.17).
Отклонение от контроля под действием предпосевного озонирования в среднем за два года исследований варьирует от – 5% до + 14%.
Наибольшая прибавка количества жира в зерне отмечена в 2010 г. при обработке семян обеими дозами озона в течение 15 минут (соответственно 26% и 42%).
Разница между сортами по вариантам опыта была несколько ниже чем в пределах каждого года исследований по вариантам опыта, таким образом содержание жира в зерне в большей степени изменялось по годам исследований (таблица 5.18).
В природно-климатических условиях 2011 г. под действием предпосевного озонирования содержание жира в зерне у обоих сортов наиболее стабильно по сравнению с 2010 г. Таблица 5.18 - Изменчивость содержания жира (%) в зерне пшеницы по сортам в зависимости от предпосевного озонирования (сорта Мариинка, Ирень), 2010 – 2011 гг.
На фоне менее благоприятных гидротермических условий 2011 г. предпосевное озонирование по всем вариантам опыта включая контроль обеспечило повышение содержания жира в зерне пшеницы обоих ортов.
Количество жира в зерне пшеницы слабо коррелировало со временем озонирования и дозой озона, сильно по тесноте и отрицательно по направленности с гидротермическими условиями (r = - 0,91) (рисунок 11).
Рисунок 11 - Коэффициенты корреляции содержания жира (%) в зерне пшеницы с изучаемыми факторами (сорта Мариинка, Ирень), 2010 - 2011 гг., достоверно при 0,05% уровне значимости Доля вклада времени озонирования и дозы озона составила соответственно 4,2% и 1,9%. Наибольшую долю вклада в содержание жира в зерне внесли гидротермические условия лет исследований (dyx = 82,1%).
Таким образом, влияние предпосевного озонирования на накопление жира было слабым и достаточно сильно зависело от погодных условий.
Влияние предпосевного озонирования на содержание отдельных витаминов в зерне пшеницы не подчиняется каким-либо общим закономерностям.
Обращают на себя внимание значительные отличия по содержанию в зерне контрольного образца витаминов В2 и В5 по годам исследований для обоих сортов, а витамина Е только для сорта Мариинка (таблица 5.19).
Разница между сортами в пределах года в 2010 г. составляла – 8%, а в 2011 г. – 23%. Следовательно, погодные условия 2011 г. менее соответствующие биологическим потребностям яровой пшеницы увеличили различия ответной реакции сортов на накопление витаминов, и в тоже время снизив их содержание в зерне.
Суммарное содержание витаминов в основном определялось погодными условиями лет исследований и слабо варьировало под влиянием генетических особенностей.
Однако, уменьшение количества витаминов в 2011 г. наблюдалось не для всех изучаемых витаминов, исключение составил витамин В3, а содержание витамина В1 было достаточно стабильным в условиях обоих лет исследований.
При сопоставлении наших данных по содержанию витаминов в зерне пшеницы изучаемых сортов с результатами научных исследований И.М. Скурихина и др. (1991) [146] установлено, что количество витамина Е при предпосевном озонировании ниже цифр указанных авторов (61,00 мг/кг) на 41,91 – 57,40 мг/кг (т.е. 6 – 31%), на контроле – 48,80 мг/кг (20%).
Содержание витамина В1 в зерне пшеницы сорта Мариинка находится в пределах 4,33 – 5,63 мг/кг, что приближено к данным, выше указанных авторов (4,6 мг/кг), а в зерне сорта Ирень количество витамина В1 по вариантам опыта во все года исследований составляет 0,72 – 7,03 мг/кг.
Отклонение по количеству рибофлавина в зерне обоих сортов по вариантам опыта колеблется от - 0,93 мг/кг до + 0,38 мг/кг против 1,3 мг/кг, витамина В3 от - 8,32 мг/кг до + 0,46 мг/кг против 12,0 мг/кг.
Содержание витамина В5 в зерне пшеницы прошедшей предпосевное озонирование по вариантам опыта относительно стандартного количества этого витамина (55,8 мг/кг) колеблется от – 35,6 мг/кг до + 5,07 мг/кг, при варьировании на контроле от – 29,86 мг/кг до – 5,77 мг/кг.
Относительно средних данных И.М. Скурихина и др. (1991) [146] содержание витаминов практически не повышалось под влиянием предпосевного озонирования. По-видимому это можно объяснить особенностями поч-венно-климатических условий произрастания пшеницы в Кузнецкой лесостепи, не позволяющим накапливать потенциально возможное для зерна яровой пшеницы количество витаминов.
На основании корреляционного анализа установлена слабая зависимость содержания как отдельных витаминов, так и их суммы от времени обработки и дозы озона, разбег значений коэффициентов корреляции составил - 0,24 - + 0,19 (таблица 5.20). Касательно зависимости содержания витаминов от погодных условий вегетационного периода выявлена сильная взаимосвязь ГТК с количеством витамина В5 (r = 0,74). Что естественно отразилось на корреляции с суммарным содержанием витаминов (r = 0,79).
Минеральные вещества являются важной составной частью зерна. Биологическая активность микроэлементов в значительной степени связана с ферментативным катализом, что определяет их участие в процессах фотосинтеза, азотного и фосфорного обмена и дыхания. А недостаток микроэлементов нарушает нормальное течение физиолого-биохимических процессов растений и исключает получение хорошего урожая.
По результатам исследований Карманенко Н.М. (2003) установлено, что сбалансированность элементов минерального состава определяет интенсивность ростовых процессов и устойчивость растений к стрессовым факторам [69].
Предварительный анализ изменчивости элементного состава зерна на основании коэффициентов вариации показывает, что большей изменчивостью под влиянием всех изучаемых факторов характеризуется содержание натрия, фосфора, кальция, железа и меди. Причем содержание данных элементов как и остальных, как в среднем за два года исследования, так и по отдельным годам, сильнее изменялось в зерне сорта Ирень. Если коэффициент вариации содержания отдельных элементов в зерне сорта Мариинка находился в пределах 6 – 32%, то в зерне сорта Ирень их значения были выше и составили 13 – 72% (таблица 5.21, прил. 10, 11).
Качество клейковины (показатель ИДК)
1. В условиях Кузнецкой лесостепи под влиянием предпосевного озонирования семян яровой мягкой пшеницы урожайность увеличивалась на 3 – 27% и составляла на контроле 2,51 т/га, а по вариантам опыта – 2,64 – 3,09 т/га. В неблагоприятных погодных условиях озонирование повышало стабильность урожайности. Наибольшая урожайность получена при обработке семян 170 мг/м3 озона в течение 45 минут. Прибавка составила у сорта Мари-инка 0,66 т/га, у сорта Ирень 0,50 т/га. Выявлена слабая корреляция урожайности с дозой озона и временем озонирования (r = 0,26; 0,18).
2. Предпосевное озонирование способствовало формированию более развитой корневой системы у пшеницы сорта Мариинка, особенно на фоне увеличения дозы озона (r = 0,68). Увеличение продолжительности озонирования повышало: число колосков, зерен и их массу в колосе, его длину и продуктивную кустистость (r = 0,34 - 0,39). Доза озона существенно повлияла только на продуктивную кустистость (r = 0,61).
3. Под влиянием озонирования увеличивались натура зерна у обоих сортов на 1 – 7% и массовая доля клейковины только у сорта Мариинка на 5 – 15%, преимущественно за счет дозы озона (r = 0,28 и 0,33). В меньшей степени изменялось качество клейковины, определяясь в основном сортовыми особенностями (dyx = 57,9%).
4. Предпосевное озонирование повышало содержание белка в зерне только у сорта Мариинка на 7 - 14%, прибавка составила 0,94 – 1,73% преимущественно за счет увеличения продолжительности озонирования (r = 0,62).
5. С повышением дозы озона количество аминокислот лейцина, лизина, треонина и фенилаланина в зерне увеличивалось на 0,02 – 0,51% (r = 0,23 - 0,34), а гистидина и серина уменьшалось на 0,01 – 0,47% (r = - 0,39 и - 0,24). Удлинение продолжительности обработки семян повышало содержание фе-нилаланина, лизина, аспарагина, треонина, лейцина и валина (r = 0,22 - 0,44).
6. Под влиянием предпосевного озонирования содержание в зерне крахмала изменялось относительно контроля на – 4% до + 3%, содержание сахаров увеличилось на 5 – 17%. Повышение содержания клетчатки на 11% установлено только при максимальной экспозиции озонирования семян (170 мг/м 45 минут). Сортовые отличия в большей степени проявились по содержанию клетчатки.
7. Под влиянием озонирования в среднем содержание сырого жира увеличивалось на 7%, отклонение от контроля по вариантам опыта варьировало от – 5% до + 14% . Корреляция содержания жира с дозой и временем озонирования слабая.
Озонирование оказало слабое, отличающееся по направленности влияние на содержание витаминов (r = - 0,24 – + 0,19) и микроэлементов (- 0,19 – + 0,31). Увеличение дозы озона повышало содержание кальция на 0,03 – 0,17%, а времени озонирования – фосфора на 0,03 – 0,06% (r = 0,31и 0,25). Сортовые отличия существенно проявились по содержанию калия и марганца (dyx = 26,1 и 10,7%).
8. Более высокий экономический эффект получен при обработке семян дозой озона 170 мг/м в течение 45 минут. При этом уровень рентабельности возделывания сорта Мариинка в расчете на 1 га повысился на 45,3%, эконо мическая эффективность составляет 7117,59 руб., сорта Ирень соответствен но – 30,2% и 4737,59 руб.
В условиях Кузнецкой лесостепи при выращивании яровой мягкой пшеницы среднеранней группы спелости сорта Ирень и среднеспелой группы сорта Мариинка с целью получения стабильного урожая зерна и улучшения его качества для повышения экономической эффективности рекомендуется предпосевная обработка семян озоном дозой 170 мг/м в течение 45 минут за семь дней до посева. Это обеспечит увеличение урожайности сорта Мариин-ка на 25%, сорта Ирень на 21%, повысит уровень рентабельности соответственно до 45,3% и 30,2% при экономической эффективности 7117,59 и 4737,59 руб.
