Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ФОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИИ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ФОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИИ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ"

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК штейн В. Н. ЛЕНИНА

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ -НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УДОБРЕНИЙ И АГРОПОЧВОВЕДЕНИЯ им. Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА

: ■ / ; ^ * . Яа правах рукописи

Светлана Серафимовна КУЗНЕЦОВА -

ФОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИИ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

(Специальность 06.01.04 — Агрохимия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени 7 кандидата сельскохозяйственных наук

V Москва —1975

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК имеки В, И. ЛЕНИНА

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НЛУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИИ ИНСТИТУТ УДОБРЕНИИ И АГРОПОЧВОВЕДЕНИЯ им. Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА

На правах рукописи Светлана Серафимовна КУЗНЕЦОВА

ФОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

(Специальность 06.01.04 — Агрохимия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва — 1975

Работа выполнена в 1968—1970 гг. в лаборатории физиологии питания растений Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения им. Д. Н. Прянишникова.

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук Л. П. Воллейдт.

Официальные оппоненты:

: член-корреспондент ВАСХНИЛ Д. А. Кореньков;

кандидат биологических наук Э. А. Муравин.

Ведущее предприятие — Горьковский сельскохозяйственный институт.

Автореферат разослан < ^¿еаЛ 1976 г.

Защита диссертации состоится « » -и^лиЯ, 197<б г. на заседании Ученого совета Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения им. Д, Н. Прянишникова (Москва, 125008, ул, Прянишникова, 31),

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИУА.

Ученый секретарь Совета

Н.Т.Ниловекая.

ВВЕДЕНИЕ

Перспективным планом развития, народного ' хозяйства СССР предусмотрено наряду с увеличением производства зерна обратить серьезное внимание на повышение его качества.

В настоящее время в нашей стране выведено много ценных высокоурожайных сортов озимой пшеницы с хорошими показателями качества зерна. Но для того, чтобы проявились все потенциальные возможности сорта, т. е. получен высокий урожай с хорошим качеством зерна, должны быть созданы соответствующие условия питания растений.

Формирование урожая зерна пшеницы и его качества происходит после фазы цветения и определяется интенсивностью оттока пластических веществ, накопленных в вегетативных органах растения к этому времени и обеспеченностью растений азотом в этот период. Значение азота в накоплении белка в зерне общеизвестно. Однако степень.использования азота-на синтез белков в зерне в зависимости от времени его поступления и реутилизации изучены недостаточно. Также мало изучены вопросы, связанные с влиянием условий минерального,питания на технологические показатели качества зерна..

Поэтому задачей нашей работы было изучить следующие вопросы:

1. Влияние уровня азотно-фосфориого питания и сроков внесения азотных удобрений на обмен веществ в вегетативных и репродуктивных органах озимой пшеницы и величину урожая.

*2. Процессы поступления и реутилизации азота в растениях в зависимости от срока внесения азотных удобрений (исследования с использованием меченого азота

3. Влияние условий питания на накопление различных групп белков в зерне озимой пшеницы в процессе налива, а созревания зерна.

4; Влияние сроков внесения азотных*удобрений на технологические показатели качества зерна озимой пшеницы.

1. Условия проведения опытов и методика исследований

Исследования проводили в вегетационных (ВИУА) и полевых опытах (Центральная опытная станция ВИУА, Московская область) с озимой пшеницей в 1967—1970 гг. Предшественником озимой пшеницы была вико-овсяная смесь, убираемая на сено или зеленый корм. Почва дерново-подзолистая, тяжелосуглинистая, средиеокультуренная, Удобрения под озимую пшеницу вносили осенью в виде суперфосфата и хлористого калия, а азотные (аммиачную селитру) в подкормку весной и фазу колошения — цветения согласно схеме опыта.

Размер опытных делянок 80 м2, учетных — 52 мг, повтор-ность 4-х кратная. Посев озимой пшеницы сорта ППГ-186 проводили в третьей декаде августа, норма высева — 3 ц/га. Урожай убирали в первую декаду августа комбайном СК-4.

Вегетационные опыты проводили в почвенно-песчаных культурах (почва : песок=2 : 1) в сосудах Митчерлиха емкостью 7,5 кг. Почва взята с ЦОС ВИУА. При набивке сосудов вносили известь по 1/2 гидролитической кислотности, суперфосфат, хлористый калий и аммиачную селитру (Ы 0,25 г на сосуд). Остальную дозу азотных удобрений вносили в подкормку весной и в фазу колошения — цветения. Повторность опытов 10-кратная, но т. к. в течение вегетационного периода растения брали на анализ, то для учета урожая было оставлено по 3—4 сосуда, Результаты опытов обработаны статистически с использованием метода дисперсионного анализа (Перегудов, 1965), Растения для анализов снимали в 9 часов утра. Определение фракционного состава фосфорных и "азотистых соединений в растительных образцах проводили в свежем или лио-фильно высушенном материале; определение углеводов — в образцах, фиксированных спиртом, В работе применяли следующие методики:

1. Фракционный состав белков путем последовательной экстракцией 5% КгБОл, 70% этиловым спиртом, 0,2% щелочью (КаОН). Белковый азот в зеленых органах осаждали ТХУ кислотой из солевой фракции, в зерне — по Барнштейну; альбумины выделяли коагуляцией. Общий азот в растениях определяли л о методу Кьельдаля. .

2. Содержание и улрй^яины определяли по ГОСТу 13586 1—68ув5~Всесоюзном научно-исследовательском "Институте зерна. "1 акже в лаборатории технологии и качества зерна определяли физико-химические свойства клейковины на приборе ПЗК-ЗА. В мукомольно-хлебопекарной лаборатории при Государственной комиссии Министерства сельского хозяйства проведена пробная выпечка и анализ на физико-химические свойства теста из зерна полевого опыта 1967—1968 гг. Технологический анализ зерна озимой пшеницы опытов 1968—1969 гг. и 1969—1970 гг. проведен в технологической

лаборатории Всесоюзного селекционно-генетического института (г. Одесса). ■■ *

3. Фракционный состав фосфорных соединений определяли последовательно из одной навески: кислоторастворимый фосфор извлекали НСЮ4 на холоде. Выделение нуклеотидов осуществляли с помощью активированного угля «Карборафин» (Конарев, 1959).

4. В листьях и зерне определение Сахаров проводили в материале, фиксированном в спирте, по Хагедорна-Иенсену, предварительно удалив спирт в вакуумной камере

II. Влияние азотно-фосфорных удобрений на обмен веществ в органах озимой пшеницы

Проведенные исследования показали, что изменение уровня азотного и азотио-фосфорного питания оказывает значительное влияние на направленность процессов обмена веществ в органах пшеницы.

Изучение углеводно-белкового и фосфорного обмена в верхних листьях озимой пшеницы в фазу трубкования, т. е. в начале интенсивного роста растений показало, что при резком преобладании азота над фосфором в удобрении (■■Ыг.гаР^Ко.в) о листьях увеличивается концентрация общего и белкового азота при одновременном снижении содержания углеводов. Такая связь в углеводно-белковом обмене обычно коррелирует с усилением синтетических процессов в растениях (Прянишников, 1945; Сабинин, 1940; Владимиров, 1948 и др.).

Однаков нашем опыте повышение процентного содержания белкового и общего азота в верхних листьях было следствием не усиления синтетических процессов в растениях, а, наоборот, их торможения. Это хорошо .подтверждается снижением веса сухого вещества и значительно меньшим накоплением белкового азота в листьях (мг на вес листьев).

Но такое сннженне активности синтетических процессов в начале роста растений при очень широком отношении азота к фосфору в удобрении носит временный характер. Это подтверждается данными о фосфорном обмене: в фазу трубкования и начала колошения наблюдается высокая активность включения фосфора в органические соединения (отношение Р орг. . ■

~—-—повышается), что в конечном итоге приводит к повыше-Р мин. ,

нию урожая зерна и накоплению белка в нем.

Повышенный уровень фосфорного питания на высоком азотном фоне (Мг^РЖо^) способствует увеличению содержания фосфора в верхних листьях, главным образом, за счет фракции минерального фосфора в фазу трубкования к минерального и органического кислоторастворимого в фазу перед колошением. В то же время концентрация белкового азота и органического кнслотонерастворймого фосфора, так же как и

вес сухого вещества верхних листьев остается на высоком уровне. Однако на более поздних фазах развития, а именно в период формирования и налива зерна явно проявляется недостаток в азоте при таком высоком уровне фосфорного питания, что находит подтверждение в меньшем накоплении белка в зерне пшеницы.

Налив и созревание зерна сопровождается потерей воды,, накоплением сухого вещества и в том числе белков. По мере налива и созревания зерна концентрация общего азота в зерне

N белк. ,

изменяется мало, но соотношение тг-—*-к фазе полной спе-

N небелк. т

л ост и резко возрастает. Если в фазу начала молочной спелости это отношение в зависимости от условий питания колебалось в пределах 1,93—4,00, то в фазу полной спелости оно было 5,13—10,78. Особенно резко снижение содержания небелкового азота в зерне происходило от начала молочной до восковой спелости.

Повышенный уровень азотного питания и особенно дробное его внесение (весной и в позднюю подкормку) способствует увеличению содержания белкового азота в зерне пшеницы^ Процентное содержание белкового азота в зерне в варианте МьиР^сб составило 2,04% в 1968г. (табл. 1) и 2,33% в 1969 г., а в вариантах с поздней подкормкой азотом соответственно 2,80 и 3,03%.

Увеличение дозы фосфорных удобрений в. два раза фактически не оказало влияния, на содержание белка в зерне.

Изучение фракционного состава^белков в период налива и созревания зерна показало, что накопление различных фракций белка протекает неодинаково и зависит от условий минерального питания. Процентное содержание фракции солераст-воримых белков — альбуминов и глобулинов по мере наливал созревания зерна снижается, хотя общее их содержание (мг на вес, 1000 зерен) к фазе полной спелости увеличивается в 2—3 раза (рис. 1).

Наиболее резкие изменения происходят во фракции клейко-винных белков — глиадинов и глютенинов. В молочную спелость содержание азота клейковинообразуюших белков в варианте — М^Р^^ было очень невысоким (112—244 мг на вес 1000 зерен), но ко времени полной спелости оно увеличивалось в 4—5 раз.

Содержание глиадина и глютенина в зерне очень сильно зависело от дозы и особенно срока внесения азотных удобрений. В варианте N1,^1^,5 азота глиадина и глютенина было 675 мг на вес 1000 зерен,.а в варианте N2,25? 1 Ко,5 оно равнялось 759 мг и при дробном внесении высокой дозы азота

| .¡¡бР I Ко,5+М 1) составляло 1073 мг. Увеличение дозы фосфо-

tm» luxe» s SEPHE озимой emmцм

Ъ ПРОЦЕССЕ ШРЕВАШ StVHA

рис. it

Влияние условий писания на содержание форм азота в зерне озимой пшеницы (М в'% на сухое вещество)

' 2/УИ * 9/VII 16ЛЛ1 23/VII 5/УШ

начало формирования начало молочной спелости начало восковой спелости восковая ' полная

Варианты

5 5 | ■х и с; а* О •я а а 3 вд (X 3 Я ■2 г-; ^ О а £ X

в Я О в в о ю X о £ О о я <=

Н|*Р|Км..... 1,60 1,19 2,79 1,41 0,73 2,14 1,78 0,40 2,18 1,88 0.32 2,20 2,04 0,29 2,33

Ма,»Р1Км ...... 2,00 1,31 3,31 1 92 0,58 2,50 2,13 0,48 2,61 2,Ж 0,30 2,60 2,50 0,27 2,77

1,82 1,55 3.37 1,96 0,65 2,61 2,40 0,35 2,75 2,45 0,33 2,78 2,55 0,32 2,87

в холощен ие-цветен не . . 2,33 1,28 3,63 2,08 0,52 2,ВО 2,20 0,44 2,64 2,59 0,29 2,88 2,80 0,26 3,06

М3,иРзК(цб+Н| в колошение-цветение , , 2,12 1,29 3,41 1,90 0,87 2,76 2,37 0,50 2,87 2,50 0,48 2,98 2,72 0,53 3,25

* Колос с зерном анализировали вместе.

ра до 2 г на сосуд фактически не оказало влияния на накопление клейковинпых белков.

Фосфор играет исключительно важную роль в обмене веществ в растениях. В полную спелость растений главная масса фосфора сосредоточена в семенах. Концентрация фосфора в зерне в процессе его формирования и созревания фактически остается на одном уровне, а общее его содержание закономерно растет. Концентрация общего фосфора в зерне определяется в основном уровнем фосфорного питания: увеличение дозы фосфора с I г до 2 г Р2О5 на сосуд ¡повысило содержание общего фосфора с 358 до 437 мг на 100 г зерна.

Соотношение фракций фосфора в зерне носит иной характер, чем в вегетативных органах. Если в листьях резервным соединением является минеральный фосфор, содержание которого составляет 13—27% от общего фосфора, то в зерне эту роль играет фосфор органический кислоторастворимой фракции, представленный в основном фитннод!. Содержание кислоторастворимой фракции фосфора в зерне составляет 175 мг на 100 г зерна в варианте с одной дозой фосфора и 253 мг в варианте с двойной дозой. Минеральный фосфор в зерне составляет незначительную величину, даже в варианте с повышенным уровнем фосфорного питания, его содержание не превышает 35 мг фосфора на 100 г сухого вещества.

Соотношение фракций фосфора в зерне зависело от уровня азотно-фосфорного питания: повышенный уровень фосфора в удобрении способствовал большему накоплению кислото-растворимого фосфора, а преобладание азота — кислотонера-створ H M о го,

II). Изучение поступления и использования азота в обмене веществ с применением ,SN

1. Использование озимой пшеницей азота удобрений, внесенного в разные периоды роста растений

Во второй период вегетации, когда формируется качество урожая, наряду с процессами оттока азотистых соединений из вегетативных органов в зерно, идет поступление азота в растения непосредственно из почвы. Это положение является основанием для применения поздних азотных подкормок с целью повышения качества зерна (Зельке, 1957; Мосолов, Михалев и Александровская, 1962; Мосолов, Караидашов, 1964; Годунова и др., 1965; Минеев, 1970; Созинов, 1970; Коик, 1971 и др.).

Однако, до настоящего времени не решен вопрос, в какой степени азот удобрений используется на синтез белков в зерне пшеницы в зависимости от времени его поступления в растения.

В нашем опыте схема составлена так, что по обшей дозе азота все варианты опыта совершенно одинаковы и различаются только по времени внесения |5М.

Схема опыта

Варианты

Удобрения, внесенные осенью

Сроки внесения азота (г/сосуд)

м —

£оо

3

§>

1

2

3

4

Мо,25Р]Ко,5

0,35* 0,35 0,35 0,35

* Внесено ''[Ч.

0,35 0,35* 0,35 0,35

0,35 0,35 0,35* 0,35

0,20 0,20 0,20 0.20*

Данные о поступлении и концентрации азота в органах озимой пшеницы приводятся в таблице 2.

Таблица 2 Содержание азота в органах озимой пшеницы

Органы растения

N % на сухое вещество

<3 £ — (-

ч>

1 3 о

1П ье

И

-1 ё 5

Я £ 5

мг N на вес растения с сосуда

чэ £

Поступило N по периодам, мг

>

о

и 3

О Ч

£ о

О Е(

Главный стебель:

листья верхние листья нижние стебли . , . . колосья б/зерна зерно , . . . сумма , . . . боковые стебли Все растение .

5,0 2,5

4.5

4.6 2,6 1.4 2,2

2,6

3,9 2,2 0,9*

2,6

87,0 46,7

133,7 . 4,0

137,7

141.7

54 "

157.8 81,4

435,0 20,8 455,6

83,4 39,1 211,3*

113%

447.2

175.3 622.5

87,0 46,7

133,7 4,0 137.Г,

141,7

—32.9 111,1 81,4

301,3 16,8 318,1

—5а.з —15,0 —27,9*

113.4 12,2

154.5 166,7

Стебли анализировали вместе с колосьями без зерна.

По мере роста и старения процентное содержание азота в вегетативных органах растения падает, общее же содержа-

мне азота растет и в фазу начала молочной спелости составляло 622,5 мг,

В период усиленного вегетативного роста растении {от 16/V до 5/VI) содержание общего азота увеличилось более чем в 3 раза (с 137,7 мг до 455,8 мг), а к фазе начала молочной спелости — 29/VI— только на 166,7 мг. Этот период характеризуется накоплением азота в зерне и снижением его содержания в вегетативных органах главного стебля.

Таким образом, если судить по этим данным, накопление азота, в зерне идет преимущественно за счет оттока его из листьев и стеблей.

Однако, применение изотопа l5-N позволило сделать некоторые дополнения к этому выводу. Внесение азотного удобрения с меткой i5N дало возможность проследить за характером поступления и использования азота растениями в зависимости от срока его внесения (таблица 3).

Таблица 3

Поступление и распределение азота в надземных органах озимой пшеницы в зависимости от срока его внесения (азот удобрений в мг на вес растений с 1 сосуда)

Органы, растений JiN внесен 19/IV 1EN внесен 1 S/V 15N внесен 5/VI

и «а а о * es а, —* (- 5/VI колошение ä Ol SS g S £ g — о äs Ю J4 Я Ц о с R а > s« 8 S S 29/VI начало молочной спелости

Главный стебель:

листья верхние — 64,0 23,3 44,3 14,7 19,2

листья нижние . . . 56,1 24,8 0,8 10,9 4,1 9,4

стебли ...... 3,4 46,6 — 56,4 — —

колосья б/зерна . , . — 30,0 30,9* 23,9 32,9* 32,9*

зерно ....... _ _ 18,4 — 28,4 32,3

Боковые стебли . , — 3,5 35,4 10,4 40,7 39,4

Все растение..... 59,5 168,9 108,8 155,9 120,8 133,2

Коэффициент использо-

. вания, азота удобрений. 48,3 31,1 44,5 34,5 38,0

' в % ........ 17,0

. * 29/VI■ стебли анализировали вместе с колосьями без зерна.

Азот с меткой |5М, внесенный с удобрением 19/1У — в начале вегетативного роста, в фазу трубкования 16/У был обнаружен, главным образом, в листьях (таблица 3). Из общего количества поступившего в растения меченого азота 59,5 мг, в листьях найдено 56,1 мг, а в стеблях только 3,4 мг, т. е. в 17 раз больше, в то время как содержание общего азота в

этих органах различалось только в 2 раза (таблица 3). К 5/VI азот, внесенный в сосуды 19/IV, продолжает усиленно поступать в растения, содержание его в надземной массе увеличилось почти в 3 раза с 59,5 мг до 168,9 мг, а к 29/VI поступления азота в растения не было обнаружено, только наблюдалось перераспределение по органам растений, и по-видимому, происходит его отток в корни.

Азот (iaN), данный в период интенсивного роста пшеницы — I8/V, к 5/VI больше всего обнаружен в верхних листьях, стеблях, а к 29/VI наблюдается резкое снижение его содержания в вегетативных органах за счет оттока в зерно.

Наибольший интерес вызывает вариант опыта, где 15N вносили 5/VI. По данным анализа на содержание общего азота (табл. 2) было установлено, что из верхних и нижних листьев в период от 5/VI до 29/VI происходит только отток азота. С помощью меченого азота удалось установить факт, что а^от продолжает поступать в верхние и нижние листья даже тогда, когда рост этих органов закончился и происходит отток пластических веществ.

К 29/VI вес сухого вещества листьев снизился в сравнении с предыдущим (5/VI) сроком определения с 3,08 г до 2,14 г и поступление азота в листья главного стебля не было обнару^ жено (табл. 2). Данные же, полученные с применением изотопа i5N (табл. 3) позволили установить факт, что азот из удобрения, внесенного 5/VI поступает во все органы: из общего количества азота, поступившего из удобрений,—133,2 мг — в главном стебле было найдено 93,8 мг, в том числе в верхних листьях 19,2 мг и в нижних — 9,4 мг.

Таким образом, исследования с помощью l5N позволили установить, что поступление азота в растения на поздних фазах их развития происходит не только в верхние листья, но и в нижние, где процессы гидролиза преобладают над процессами синтеза.

К фазе начала молочной спелости (29/VI) в растении накопилось 362,8 мг азота (за счет азота внесенного 19/IV, 18/V, 5/VI — 108,8 мг+120,8 мг+133,2 мг). Общее содержание азота в эту фазу в надземных органах растений составило 622,5 мг. Иначе можно сказать, что за счет азота почвы накопилось 259,7 мг или 41,8% или за счет азота удобрения — 58,2%.

В дальнейшем, с помощью меченого азота мы-проследили за включением азота удобрений в различные белковые фракции в зерне.

Данные таблицы 4 показывают, что '5N был обнаружен во всех фракциях, но использовался на синтез белков неодинаково в зависимости от срока внесения азотных удобрений.

Максимальное использование азота на синтез белков в зерне наблюдается при внесении его 5/VI и особенно 29/VI,

Распределение ,ЕЫ по фракциям азотистых соединений в зерне озимой пшеницы в зависимости от срока внесения азота Фаза — полная спелость ¡6/УШ)

О-Л Избыток атомного % за счет азота внесенного мг N удобрений на вес atpna с 1 сосуда "И в % от общего накопления |5Ы в зерне

Форма азота И ^ У 0> О CQ в т. ч...за счет азота удобрений, внесенных

S 3 ю о 2 zS (-1 F и 19/1V > 5/V1 > £ ■ всего 19/IV 18/V 5/VI 29/VI J 19/1V £ оо 5/VI S

Небелковый .... 0,35 91,7 2,4 4,3 4.6 '2.7 62,3 10,4 20,1 20.0 11,6 1,8 3,5 3.4 2,0

Белков, раствор в 5% К2304...... 0.43 112,4 2,4 2,6 4,0 1.8 58,2 12,8 14,0 21,8 9,6 2,2 2,4 3,8 I.7

70% спирте . . 0,72 188,6 2,3 5,0 4,9 3,7 142,7 20,б1 44,9 44,0 33,2 3,6 7,7 7,6 5.7

» 0,2% ЩОН . . 1,32 346,0 2,9 4.7 5,3 3,6 271,2 47.7 76,9 87,3 59,3 8,2 13,2 15,0 10,2

Неизвлек а ем ый . . . 0,25 65,5 4,3 4,7 3,3 2.6 46,4 13,4 14,6 10,3 8.1 2,3 2.5 1,8 1,4

Всего....... 3,07 804,2 — — - - 580,8 104,9 170,5 183,4 122,0 18,1 29,4 31,6 21,0

в % от внесенного 30,0 48,7 52,4 61,0 " " " 1

когда в фазу полной спелости поступило 122,0 мг. азота,; что составляет 61% от.внесенного на сосуд (азот в последний срок— 29/У1 вносился в дозе 0,20 г на сосуд). В^момеит полной спелости распределение азота удобрений по фракциям азотсодержащихьсоединений в зерне позволяет отметить следующий факт: чем позднее внесен азот, тем в большей степени он обнаруживается в клейковинных белках и не было заметной разницы во включении в небелковую и солераство-римую фракции. Обращает на себя внимание факт снижения включения в зависимости от срока внесения меченого азо-. та во фракции неизвлекаемого остатка.

Аналогичные данные были получены и в другом нашем опыте с использованием ]5Ы, где изучалось действие поздней азотной подкормки на фоне Мъй5Р1Ко.5.

IV. Урожай и качество зерна озимой пшеницы •

Влияние условий питания на урожай и белковость зерна озимой пшеницы

В полевых опытах, проведенных на ЦОС ВИУА, изучалось влияние доз и сроков внесения азотных удобрений на урожай ' в качестве зерна озимой пшеницы. Результаты опытов приводятся в таблице 5.

Ранневесенние азотные подкормкн оказали существенное влияние на урожай зерна. Особенно эффективны были дозы азота 45—60 кг/га. Повышенный уровень фосфорного, а также азотно-фосфорного питания фактически не оказал влияния на урожай зерна озимой пшеницы. Дробное внесение азота в сравнении с одноразовым также было неэффективно, а в отдельных случаях, даже отмечалось снижение урожая. В опыте 1969 г. урожай на контроле был получен значительно выше, чем в другие годы проведения опытов. Это объясняется разными метеорологическими условиями.

Действие поздних подкормок на качество зерна, на содержание в нем белка и клейковины изучалось многими авторами, Особенно много работ по изучению влияния поздних подкормок на улучшение качества зерна проведены на юге нашей страны (Мосолов, Карандашов, 1964; Вертий, Мельников, 1965; Головащук, 196В; Глуховский, 1970; Созинов, 1970; Дуда, Жемела, 1970 и др.). Во всех этих работах отмечается положительное действие поздних подкормок на . качество зерна, В то же время по данным других авторов (Яныиина, 1934, 1936; Чижов, 1940; Гребенников, 1948; Княгиничев, 195';РуД-зе,-1966 и др.) поздние подкормки не- оказывают заметного влияния на содержание белка в зерне. Различные взгляды на эффективность поздней подкормки связаны с различными сроками ее проведения, фоном, на котором она проводится, метеорологическими условиями года и т. д.

В работах многих авторов очень часто действие поздних азотных подкормок изучается путем наложения, что не позволяет решить, за счет какого фактора — срока или дозы азота происходят наблюдаемые изменения {Вертий и Малюга, 1969).

В наших опытах схемы составлены так, что позволяют выяснить действие поздней подкормки, как способом наложения, так и вычленения.

Действие поздних подкормок на качество зерна в значительной степени зависит от метеорологических условий года, у особенно от условий погоды,- которая складывается в периоду формирования и налива зерна.

В 1968 и 1970 гг. отмечалось положительное действие поздних подкормок, которые были даны в условиях достаточного запаса влаги в период колошения-цветения, налив и созревание зерна проходили при более высокой температуре воздуха в сравнении со средней многолетней. Внесение азота весной и в колошение в благоприятные по метеорологическим условиям годы увеличило содержание белка на 1,3% в 1968 г. и на 2,16 в 1970 г., в сравнении с вариантом, где вся доза азота была внесена в один срок — весной. На повышенном азотно-фос-форном фоне при дробном внесении азота содержание белка составляло 15,28%, а сырой клейковины 30,4% (табл. 5).

В опыте 1969 г. действие поздних подкормок на качество . зерна фактически не проявилось вследствие недостатка тепла -и большого количества осадков. ^

Технологическая оценка качества зерна озимой пшеницы

Для более детальной характеристики качества зерна были исследованы такие показатели его, как стекловидность, натурный вес, повреждение, содержание клейковины и проведены пробные выпечки хлеба (с сахаром).

По Государственному стандарту (9354-60) зерно сильной мягкой пшеницы должно иметь натуру не ниже 785 г/л и стек-ловидность не менее 75%. Зерно в наших опытах с удобренных азотом вариантов приближается к группе сильной пшеницы (табл. 6). Необходимо отметить, что под влиянием различных-доз и видов удобрений натура зерна почти не изменяется, В большей степени она зависит от метеорологических условий года: во влажном и с низкими температурами 1969 г. натурный вес зерна был ниже, чем в 1970 г. Процент стекловидных зерен зависел как от метеорологических условий года, так и от условий питания. В 1969 г. процент стекловидных зерен был ниже, чем в 1970 г. и изменения в их содержании под влиянием удобрений были менее значительны. Так в 1969 г. процент стекловидных зерен колебался в пределах 63— 77%, а в 1970 г.—54—91%.

Влияние доз в сроков внесения азотных удобрений на урожай к качество «зимой пшеницы (ППГ-186)

Варианты 1967—1968 гг. 1968-1969 гг. 1969-1970 гг.

1 урожай, ц/га 1 к я 4к> К О & с О О. За? о ¥ •К ф а* и „ ■ <Ц и О. X 2 № и И урожай, ц/га | н К V р* о о. с •X о о. 3^ сырая клейковина, % урожай, ц/га сырой протеин, % ё За? « . л а ■А а о а

Р«К« л/к (в г. ч. Р,о в рядки) . 28,1 - 10,4 20,1 34,3 12,03 17,92 31,0 11,36 16,7

весной * . 37,2 11,8 24,0 _ — — — _ —

Р«К45+МИ весной 38,2 12,1 23,5 38,0 12,54 19,50 35,8 11,97 19,9

Р«К«-ЬМ«( весной . 39,2 12,3 26,8 40,8 13,40 22,86 37,6 12,20 25,4

Р«К«+Мво веси. в колоше- 39,5 27,0 13,16

нне — цветение . . 13,6 36,3 ' 22,44 35,2 14,36 26,9

Р»К«+Мм веской * . ..... — — — 40,3 14,14 23,55 38,1 12,11 21,3

РиКч5+М|го весной * . — — — 38,5 13,11 21,50 39,2 14,25 27,7

РиКу+М» весн.-ЦМа, в колоше- 38,5 13,85

нне — цветение* , — — — 24,22 33,2 15,28 30,4

Р, %..... 2,6. ■ — — 9,5- — __ 4,1 _ _

Е ц/га..... 2,9 10,6 4,5

* Этих вариантов в схеме опыта не было.

Влияние доз и сроков внесения азотного удобрения на физические и технологические показатели качества азота (урожаи 1969 н 1970 гг.)

Варианты

_Анализ_зсрна

о 8

%

ш

•я 3

£ £

«

Анализ муки

•я о а

о ■

а 3

£ »

* о

с; Й с[ Ш

0 5

показания альвеографа

я

® I

«е'

>1« <

А О

о л * п

От Л

О 3 о _

Хлебопекарный анализ

л ь-

X

а

г

1 У

О

г я

Л л

I

а о*—

§ >.

«л

Но

в —

X ^ и

X га <ихо О) х *

хо т я

о м

10 о х Ч (

12= 1 " Т 2 5.«> 3

А л

л, Я

5 Е ч

СИЛ «

э

10 « О о о я

н/к (в т. ч. Рю г рядки) т> » +N6(1 весной . .

» » +N«1 весной . .

» » вссн.+Ызо в

колошение—цветение , . .

Р«оК« п/к+Ыоо весной , . . .

» » +N110 весной . .

Р»К« п/к+Иво весн.+Ы№ в колошение — цветение ....

43,3 49,0 43,9

47,7 44,7 47,9 43,6

49,0 41,7

48.1 43,9 47,3

43.2 43,0

789

810 799 813 798 813

т 810 781 811

790 813 795 816

63 54 63 75

83

84 77 87 73 77

77

78 72 91

25^2

23.6

23.7 27,7

29.4 25^3 31,2 28,1

25.5 26_,6 27,9 26,5 31,5

157 N4

153 "173 ]25 166 148 198

154 127 151 119 Ш 132

1,86 2,23 Ь92 1,60 ЬТО 1,03 МО 1,14 1,43 1,86 1,82 1,64 1.51 2,00

93 87

94

91

90 79 90 84 83 82 93

92 83 92

26 т

27 26 30 33

29 38

30

28 27 32 29 35

62,6 61,6 62^6 62,6 62^8 63,6 62,4 63,6 61,6 63,0 62,0

627? 61,6 63,2

550

532

468

536

512

548

532

524

548

5~0

540

508

524" '

561

3- 3-

3 3+

2+ 24-

3 3+

2+ 3-

3 3+

2+ 3-

4- 4

2 2+

3 3

2 2+

зг 3-

2 2+

3~ • 31-

В числителе данные— 1969 год, В знаменателе данные — 1970 год,

При полном технологическом анализе Зёрна для оценки качества муки и теста важными показателями являются: содержание клейковины в муке, показания альвеографа и фари-нографа, определяющие свойства теста и затем пробные выпечки хлеба, объемный выход его из 100 г муки, пористость и общая оценка хлеба по пятибалльной шкале.

При размоле зерна в муке 70% выхода в отличие от цель-иосмолотого зерна, состав белков несколько иной. Это объясняется тем, что водорастворимые и солерастворимые белки располагаются в периферийной части зерна и легко отбрасываются вместе с отрубями. Отсюда, если содержание сырой клейковины в зерне для сильных пшениц должно быть не менее 28%, то в муке 70% выхода не менее 32%. По нашим данным (табл. 6) содержание клейковины в муке (как и в зерне) зависело от доз и сроков внесения азотного удобрения. Положительно сказалось на содержание клейковины внесение азота весной в подкормку и особенно в позднюю подкормку, за исключением года, когда действие ее не проявилось и содержание клейковины было ниже ожидаемых результатов.

Показатель «силы» муки —определяемый удельной работой деформации теста на альвеографе, зависит от содержания клейковины в муке и, главное, от ее.физических свойств. Более высокое значение Ш отмечается в вариантах с дробным внесением азота (табл, 6) по сравнению с вариантом, где подкормка в дозе 90 кг/га была дана в один срок весной. На повышенном фоне фосфора положительное влияние дрсбного внесения азота на «силу» муки проявилось только в опыте 1970 года. Одновременно с изменением «силы» муки аналогично изменялась конфигурация альвеограммы и число седиментации. . ■ , •

Другим важным показателем, определяющим свойство теста является водопоглотительная способность муки (ВПС). По данным Госкомиссии Министерства '.сельского хозяйства водопоглотительная способность при 14% влажности зерна колеблется от 50,4 до 75,6% (нижний предел для слабых пшениц, верхний для сильных). В опытах 1968—1969 гг. и 1969—1970 гг. ВПС изменяется очень незначительно и остается в пределах 62—64% (табл. 6). Мука; полученная из зерна с удобренных азотом вариантов, приближается по своему качеству к зерну сильных пшениц.

И, наконец, конечным критерием оценки хлебопекарных качеств зерна, муки, теста являются пробные выпечки. Пробные выпечки проводились из 100 г муки с добавлением сахара и дрожжей.

Сильные пшеницы должны давать хлеб с объемным выходом не ниже 500 см5 с гладкой румяной коркой и с хорошим качеством мякиша, пористость которого оценивается по пятибалльной шкале. По нашим данным (табл. 6) наивысшую

оценку в 4 балла получил хлеб с объемным выходом 524 см3 (урожай 1970 г.). Низкая общая оценка дана хлебу б опыте 1969, г., несмотря на сравнительно высокий объемный выход хлеба.

ВЫВОДЫ

Результаты проведенных исследований в условиях вегетационных и полевых опытов по вопросу изучения влиянии условий минерального питания на урожай и процессы формирования качества зерна озимой пшеницы позволили сделать следующие выводы:

1. Установлено, что изменение уровня азотно-фосфорного питания оказывает воздействие на направленность азотного и фосфорного обмена в растениях. Повышенный уровень азотно-фосфорного питания (вариант Ыа.здРаКвл) приводит к накоплению минерального фосфора в растениях, вследствие чего

Р орг. , ,

падает отношение =—-— и снижается активность синтеза бел. Р мин.

ков как в вегетативных,,так и репродуктивных органах.

2. Повышенный уровень фосфорного питания увеличивает содержание фосфора в зерне, главным образом, за счет органической кислоторастворимой фракции, которая в зерне представлена фитином. В динамике формирования и налива зерна концентрация фосфора фактически не изменяется, но абсолютное его содержание к фазе полного созревания увеличивается более, чем в 2 раза.

3. Увеличение дозы фосфора в удобрении с 45 до 90 кг/га (РгОз) без изменения дозы азота в полевых опытах не оказало влияния на величину урожая и его качество.

4. Наиболее интенсивно поступление азота в растения протекает в период от фазы трубкования до колошения, что совпадает с периодом наибольшего прироста сухого вещества растений. К фазе молочной спелости темпы и общее количество поступившего азота в надземные органы снижается. С фазы колошения, наряду с процессами поступления азота в растении, имеют место процессы перераспределения накопленного азота между отдельными органами.

5. Применение изотопного метода позволяло установить, что поступление и реутилизация азота в растении озимой пшеницы зависит от времени внесения азотных удобрений:

а) азот, лоступивший в растения, из удобрений, внесенных рано весной, в период интенсивного роста растений обнаруживается во всех органах. К фазе молочной спелости зерна наблюдается не только перераспределение азота по органам, но и заметный отток его из надземной массы растений;

б) поступление азота на поздних фазах развития растений происходит не только в места активного синтеза (колос, фор-

мирующееся зерно), но и в органы, где в данный момент протекают процессы диссимиляции, например, в нижние листья;

в) использование азота с меткой 1SN показало, что чем позднее внесен азот, тем в большем количестве он накапливается в зерне, при этом установлено, что l5N в большей степени включается в клейковинные белки. Отмечено снижение включения 1EN во фракцию неизвлекаемого остатка.

6. Качество зерна определяется не только общим содержанием белка в зерне, но и его фракционным составом. Изучение фракционного состава белков в процессе формирования, налива и созревания зерна показало зависимость его от условий питания. Повышенный уровень азота, особенно при дробном его внесении (весной + в колошение), способствует большему накоплению клейковинных белков — глиадина и глютенина.

Важно отметить, что дробное внесение азота в сравнении с одноразовым внесением той же дозы улучшает физические свойства клейковины — она становится I группы.

7. В полевых опытах показано, что весенняя подкормка азотом в дозе Neo оказывает в основном влияние на величину урожая зерна. Поздняя азотная подкормка оказывает влияние на качество зерна, а величина урожая фактически не изменяется.

8. Действие поздних азотных подкормок на показатели качества зерна зависит от метеорологических условий года, особенно от условий погоды в период формирования и налива зерна.

Высокое положительное действие поздних азотных подкормок проявляется, когда они проводятся в условиях достаточного запаса влаги в почве и достаточно высокой температуры в период налива зерна.

В годы высокого увлажнения и одновременно пониженных температур в период налива в сравнении со средними многолетними данными действие поздних подкормок проявляется менее заметно.

9. Дозы и сроки внесения азотных удобрений оказали влияние на физические и технологические показатели качества зерна.

а) Из физических показателей качества зерна под влиянием условий азотного питания, в большей степени изменяется стекловидность, а натурный вес зерна определяется в основном метеорологическими факторами.

б) Из технологических показателей качества зерна под влиянием доз и сроков внесения азотных удобрений в большей степени изменяется содержание клейковины, удельная деформация теста, седиментация и в меньшей степени объем хлеба.

Водопоглотительная способность фактически не изменяет ся ни от условий года, ни от уровня минерального питания.

Наиболее высокая общая оценка хлеба получена при дробном внесении азота.

Рекомендации производству

В условиях Нечерноземной зоны для получения высокого урожая зерна с хорошими показателями качества целесообразно вносить азот в подкормку не только рано весной, но и в фазу колошения—цветения пшеницы.

Основное содержание диссертации изложено в статьях:

1. К вопросу об использовании озимой пшеницей азота поздней подкормки с применением 15М. Бюллетень ВИУА, № 8, 1969 (в соавторстве).

2. Влияние удобрений на формирование качества зерна озимой пшеницы ППГ-186. «Агрохимия», № 1, 1971.

3. Влияние сроков внесения азотных удобрений на урожай и качество зерна озимой пшеницы ППГ-186. Химия в сельском хозяйстве № 2, 1971 (в соавторстве).

4. Поступление и использование фосфора в обмене веществ растений озимой пшеницы в зависимости от уровня азотно-фосфорного питания. Агрохимия 9, 1971 (в соавторстве) .

5. Изучение поступления азота в растения озимой пшеницы и накопления белков в зерне с применением изотопа Тезисы докладов Всесоюзной конференции по использованию радиационной техники в сельском хозяйстве, том II, Кишинев, 1972 (в соавторстве).

Заказ 330

Объем 1,25 п, л.

Печати о-множительное производство ВНИЭСХ

Тираж 150