Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Технологические свойства сортов пивоваренного ячменя в зависимости от приемов возделывания в лесостепи Среднего Поволжья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Технологические свойства сортов пивоваренного ячменя в зависимости от приемов возделывания в лесостепи Среднего Поволжья"

005044464

На правах рукописи

Парфенов Алексей Сергеевич

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОРТОВ ПИВОВАРЕННОГО ЯЧМЕНЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ В ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

специальность 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

1 7 МДИ 2012

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Пенза-2012

005044464

Диссертация выполнена в ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, доцент

Варламов Владимир Александрович Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

зав. кафедрой общего земледелия и землеустройства

ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА»

Орлов Анатолий Николаевич

кандидат сельскохозяйственных наук,

глава представительства ЗАО фирма «Август»

по Пензенской области

Комратов Виктор Петрович

Ведущее предприятие: ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ им.Н.И. Вавилова»

Защита состоится 24 мая 2012 года в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.01 при ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по адресу: 440014, г. Пенза, Ботаническая, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА».

Автореферат разослан «24» апреля 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Гущина Вера Александровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Ячмень широко используется в технических и кормовых целях, из него приготавливаются различные продукты питания. Однако наиболее экономически выгодно использовать ячмень как сырьё для пивоваренной промышленности. Территория Пензенской области отнесена к неблагоприятной зоне возделывания ячменя на пивоварение. Однако в связи с меняющимися климатическими условиями и применением новых форм микроудобрений становится возможным получение сырья, соответствующего стандарту.

С целью повышения продуктивности и стабильности качества особое внимание стоит уделить применению в технологии возделывания микроудобрений и регуляторов роста. В настоящее время возрастает научный и практический интерес использования вышеуказанных препаратов. Это обусловлено тем, что они рассматриваются как экологически безопасный и экономически целесообразный прием возделывания сельскохозяйственных культур.

В связи с этим разработка приемов технологии возделывания пивоваренного ячменя с использованием водорастворимого полнокомпонентного удобрения Поли-Фид, обеспечивающих получение зерна, пригодного для солодора-щения и пивоварения является актуальной задачей.

Цель исследований - разработать приемы технологии возделывания пивоваренного ячменя, обеспечивающие получение зерна, пригодного для соло-доращения и пивоварения.

Программой исследований предусматривалось решение следующих задач:

- выявить влияние водорастворимого полнокомпонентного удобрения Поли-Фид, фона минерального питания и сорта на формирование агроценоза пивоваренного ячменя;

- изучить фотосинтетическую деятельность агроценозов в зависимости от приемов возделывания;

- изучить особенности формирования продуктивности ячменя;

- определить технологические качества зерна ячменя и его пригодность к со-лодоращению и пивоварению;

- дать экономическую и энергетическую оценку изучаемым приемам.

Научная новизна. Применительно к условиям лесостепи Среднего Поволжья на основе полевых опытов выявлены оптимальные сроки использования водорастворимого полнокомпонентного удобрения Поли-Фид для получения наибольшего выхода зерна пивоваренного ячменя при наименьших материальных и энергетических затратах.

Изучено влияние удобрения Поли-Фид в чистом виде и в сочетании с фоном минерального питания на формирование агроценоза, фотосинтетическую деятельность, урожайность, качество и пивоваренные свойства сортов ярового ячменя. На основе корреляционно-регрессионного анализа определены закономерности формирования урожайности и качества продукции.

Основные положения, выносимые на защиту:

- особенности роста и развития, фотосинтетической деятельности сортов ячменя под влиянием водорастворимого полнокомпонентного удобрения Поли-Фид и фона минерального питания;

- формирование продуктивности ячменя в зависимости от приемов возделывания;

- технологические и физико-химические показатели качества зерна ячменя и солода при использовании полнокомпонентного удобрения Поли-Фид, минеральных удобрений и сортовых особенностей;

- энергетическая и экономическая оценка изучаемых приемов технологии возделывания пивоваренного ячменя.

Практическая ценность работы. На основании результатов исследований разработаны приемы технологии возделывания пивоваренного ячменя, обеспечивающие получение с гектара 3,0-3,5 т зерна. Установлена необходимость использования водорастворимого полнокомпонентного удобрения Поли-Фид для обработки растений в фазу кущения (3 кг/га), позволяющая получать солод с лучшими физико-химическими свойствами.

Апробация. Основные положения диссертации докладывались на Международной научно-практической конференции, посвященной памяти профессора А.Ф. Блинохватова «Образование, наука, практика: инновационный аспект» (Пенза, 2008); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России» (Пенза, 2010 и 2011 гг.).

Публикации в печати. По теме диссертации опубликовано 4 научных работы, в том числе 1 работа в рецензируемом журнале по перечню ВАК.

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 126 страницах компьютерного текста, содержит 22 таблицы, 11 рисунков и 23 приложения. Список литературы включает 148 источников, в том числе 12 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Экспериментальная часть работы выполнена в 2008-2010 гг. на выщелоченном черноземе в ООО «Раздолье» Колышлейского района.

По основным метеорологическим элементам (увлажнению и температурному режиму) годы исследований заметно отличались как друг от друга, так и от среднемноголетних показателей. 2008 и 2009 годы были достаточно увлажненные, гидротермический коэффициент в период вегетации составил 1,2 и 1,3 соответственно. 2010 год оказался засушливым, ГТК составил 0,1.

Почва опытного участка - чернозем выщелоченный, среднегумусный, среднемощный, среднесуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое 6,7%, подвижного фосфора (по Чирикову) - 105 мг, обменного калия - 141 мг на 1 кг почвы, рНКС1 - 5,3, Нг -7,54 мг-экв./100 г, степень насыщения основаниями -81,5%.

Для решения поставленных задач закладывались полевые многофакторные опыты. Повторность опыта трехкратная, размещение вариантов рендоми-зированное, учетная площадь делянки 25 м2.

Схема опыта: Фактор Л — Сорт: Волгарь, Одесский 100. Фактор В — Фон минерального питания: 1. Без удобрений; 2. N45P50 кг д.в./га. Фактор С - Срок обработки Поли-Фидом: 1. Контроль (без обработки); 2. Обработка семян; 3. Обработка в фазу кущения; 4. Обработка в фазу колошения; 5. Обработка семян + обработка в фазу кущения; 6. Обработка семян + обработка в фазу кущения + обработка в фазу колошения.

Обработка семян Поли-Фидом проводилась в расчете 4 кг/т, растений - 3 кг/га. Нормы высева ярового ячменя - 5 млн. шт. всхожих семян на гектар.

Опыты и исследования выполнены в соответствии с методическими указаниями Б. А. Доспехова (1989).

Наблюдения, учеты и анализы проведены по следующим методикам:

1. Фенологические наблюдения за ростом и развитием, учет урожайности и определение структуры урожая, и другие сопутствующие анализы и исследования выполнены в соответствии с методическими рекомендациями Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (1971).

2. Показатели фотосинтетической деятельности растений в посевах определяли по методике A.A. Ничипоровича (1961, 1973), чистая продуктивность фотосинтеза- по формуле, предложенной L. Bridds, F. Kidd, С. West, (1920).

3. Отбор проб, составление среднего образца для зерна ячменя и солода по ГОСТ 13586.3-83.

4. Определение запаха, цвета и обесцвеченности зерна ячменя и солода ГОСТ 10967-90.

5. Определение зараженности и поврежденности зерна вредителями ГОСТ 13586.4-83.

6. Определение крупности и содержания примесей в зерне ячменя и солода ГОСТ 30483-97.

7. Определение энергии и способности прорастания зерна ГОСТ 10968-88;

8. Определение массовой доли влаги (влажности) в зерне ячменя и солода ГОСТ 13586.5-93.

9. Определение экстрактивности зерна ГОСТ 12136-77.

10. Определение белковых веществ в зерне ячменя и солода ГОСТ 10846-91.

11. Определение абсолютной массы зерна ГОСТ 10842-76.

12. Для прогноза содержания экстракта, и пивоваренной оценки ячменя использовали метод микросоложения принятого Комиссией МЕВАК в качестве стандартного метода от 6.04.1971.

13. Количество мучнистых, стекловидных, темных и карамельных зерен, массовая доля экстракта на воздушно сухое вещество, разница массовых долей экстракта в тонком и грубом помолах, число Кольбаха, продолжительность осаха-ривания солода, прозрачность лабораторного сусла тонкого помола, цвет лабораторного сусла, кислотность лабораторного сусла проводили согласно методикам, описанным в ГОСТ 29294-92.

14.Математическая обработка результатов проведена методом дисперсионного, корреляционного анализов (Б.А. Доспехов, 1989) на ПЭВМ с использованием Excel 2000, Statistica 4.5, Statgraphics Plus for Windows 2.1.

15. Экономическая эффективность определена по результатам анализа трудовых, материальных ресурсов и выхода продукции, соответственно в стоимостном выражении на основе технологических карт по нормативам и расценкам.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Продуктивность пивоваренного ячменя в зависимости от приемов возделывания

Получить наибольший эффект от каждого агротехнического приема в земледелии можно лишь на основе систематического учета состояния посевов, на основе непрерывного контроля за ростом и развитием растений в полевых условиях.

Одной из составляющих элементов продуктивности ярового ячменя является в первую очередь густота стеблестоя. Наличие оптимальной плотности стеблестоя — залог получения высокого урожая.

Обработка растений водорастворимым полнокомпонентным удобрением Поли-Фид способствовала увеличению показателей полевой всхожести и сохранности (рис. 1). Наибольшая полевая всхожесть отмечена в варианте с обработкой семян - 79,7%, что на 2,1% выше контрольного варианта. Совместная обработка микроудобрением семян и обработка в фазу кущения способствовала наибольшей сохранности растений ярового ячменя в ценозе.

Обработка семян + обработка в фазу кущения н-обработка в фазу колошения

Обработка семян +- обработка в фазу кущения

Обработка в фазу колошения

Обработка в фазу кущения

Обработка семян

Контроль (без обработки)

72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 %

□ Полевая всхожесть 61 Сохранность

Рисунок 1 - Влияние срока обработки Поли-Фидом на показатели полевой всхожести и сохранности, %

В среднем за три года наибольшая полевая всхожесть отмечена у сорта Волгарь - 79,7%, что на 2,8% выше, чем у сорта Одесский 100. Применение минеральных удобрений способствовало некоторому увеличению данного показателя. Наибольшая полевая всхожесть получена в варианте с обработкой семян ярового ячменя сорта Волгарь Поли-Фидом на фоне внесения Ы4;Р5о -81,6%, по сорту Одесский 100 данный показатель составил 79,2%.

Максимальная сохранность растений ярового ячменя сорта Одесский 100 отмечена в варианте при совместной обработке Поли-Фидом семян и растений в фазу кущения без использования минерального питания - 75,8%, что лишь на 0,5% больше, чем при внесении минеральных удобрений. У сорта Волгарь наибольшая сохранность сформировалась при совместной обработке семян и растений в фазу кущения и колошения - 72,2%.

Фотосинтетическая деятельность растений в посевах является основным фактором, определяющим формирование урожая сельскохозяйственных культур. Размеры ассимилирующей поверхности, продолжительность ее функционирования и продуктивность фотосинтеза в значительной мере определяют величину урожая.

Основной показатель, характеризующий состояние посевов с точки зрения их фотосинтетической деятельности, - площадь листьев. Анализ формирования листовой поверхности показал, что наибольшая площадь листьев формируется при обработке Поли-Фидом семян и растений в фазу кущения (рис. 2).

Семена + фаза кущения + фаза колошения

Семена + фаза кущения

Обработка в фазу колошения

Обработка в фазу кущения

Обработка семян

Контроль (без обработки)

19,0 20,0 21,0 22,0 23,0 24,0 25,0 26,0 27,0 □ Волгарь И Одесский 100

Рисунок 2 - Влияние сроков обработки на формирование площади листовой поверхности ярового ячменя, тыс. м2/га

Так, в среднем за три года исследований наибольшая листовая поверхность получена у сорта Волгарь при обработке семян и растений в фазу кущения - 26,65 тыс. м2/га, что на 5,4% выше, чем у сорта Одесский 100. Несколько меньшая площадь листьев получена в варианте при обработке Поли-Фидом семян и растений в фазы кущения и колошения - 26,53 тыс. м2/га.

Значительное влияние на формирование площади листьев оказало применение Поли-Фида при обработке семян и в фазу кущения растений ярового ячменя - 24,8 и 24,5 тыс. м2/га соответственно, что на 13,3% и 11,9% больше варианта без обработки.

В среднем за три года наибольшая площадь листьев сформировалась на фоне минерального питания, в варианте с обработкой семян совместно с растениями в фазу кущения ярового ячменя обоих изучаемых сортов. Так, сорт Волгарь в результате применения минеральных удобрений сформировал наибольшую площадь листьев в размере 28,91 тыс. м2/га, что на 18,5% больше, чем в варианте без удобрений; по сорту Одесский 100 данный показатель составил 27,17 тыс. м2/га, что на 16,1% больше контрольного варианта. Наименьший эффект отмечен при обработке растений в фазу колошения - 20,26-23,74 тыс. м2/га у сорта Волгарь и 19,46-22,75 тыс. м2/га у сорта Одесский 100.

Комплексную характеристику деятельности ассимилирующей поверхности дает фотосинтетический потенциал (ФП), который представляет собой сумму суточных показателей площади листьев на единице площади посева за определенный период.

Данный показатель в значительной степени определялся применением водорастворимого полнокомпонентного удобрения Поли-Фид. Наибольший фотосинтетический потенциал получен в варианте с обработкой Поли-Фидом семян и растений в фазу кущения ярового ячменя - 1,99 млн. м2 х дн./га у сорта Волгарь и 1,90 млн. м2хдн./га у сорта Одесский 100 (рис. 3).

Контроль (без Обработка Обработка в Обработка в Семена + фаза Семена -ь фаза обработан) семян фазу кущения фазу кущения куиения + фаза

колошения колошения

1-1 Волгарь -С^-Одесский 100

Рисунок 3 - Фотосшггетический потенщюл агроценоза ярового

2

ячменя под влиянием сроков обработки Поли-фидом, млн. м дн/га

Внесение минеральных удобрений положительно сказалось на величине фотосинтетического потенциала. Так, в среднем за три года исследований наибольший фотосинтетической потенциал был в варианте при совместной обработке Поли-Фидом семян и растений ячменя сорта Волгарь в фазу кущения -2,10 млн. м2 х дн./га, что на 12,3% больше, чем без использования удобрений.

Производительность работы фотосинтетического аппарата характеризуется показателем чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ), который показывает какое количество сухой биомассы образуется в течение суток в расчете на 1 м2 листовой поверхности.

Обработка семян и растений ярового ячменя Поли-Фвдом способствовало росту чистой продуктивности фотосинтеза. Так, в среднем, наибольший эффект получен в варианте с совместной обработкой Поли-Фидом семян и растений в фазу кущения -4,44 д ля сорта Волгарь и 4,29 г/(м2 х сутки) - для сорта Одесский 100 (рис. 4).

обработки) семян фазу кущения фазу колошения кущения кушения + фаза

колошения

--Волгарь -Одесский 100

Рисунок 4 - Влияние обработки Поли-фидом на чистую продуктивность фотосинтеза ярового ячменя, г /м2 сут.

Обработка растений Поли-Фидом в фазу колошения формировала наименьшее значение чистой продуктивности фотосинтеза — 4,14-4,25 г/(м х сутки), что лишь на 0,1-0,3% больше контрольного варианта.

Внесение минеральных удобрений в дозе К45Р;о привело к росту величины чистой продуктивности фотосинтеза, которая увеличилась в среднем на 7,18,3% у сорта Волгарь и на 3,3-5,7% у сорта Одесский 100.

В среднем за три года исследований наибольшая чистая продуктивность фотосинтеза получена у сорта Волгарь на фоне минерального питания при совместной обработке Поли-Фидом семян и растений в фазу кущения - 4,61 г^м2 х сутки).

Анализ структуры урожая позволяет объяснить преимущество того или иного агроприема или технологии возделывания в целом.

Таблица 1 - Элементы структуры урожая ярового ячменя __^_(среднее за 2008-2010 гг.)_

Срок обработки Без удобрений ^5Р5о

количество растений, на 1 м2, щт. продуктивная кустистость число зерен в колосе, шт. масса 1000 зерен,г количество растений, на 1 м2. шт. продуктивная кустистость число зерен в колосе, шт. касса 1000 зерен, г

Волгарь

Контроль (без обработки) 296 1,06 16,83 32,7 300 1,11 17,94 34,3

Обработка семян 310 1,08 17,04 33,3 311 1,13 18,00 34,9

Обработка в фазу кущения 302 1,09 16,80 35,3 306 1Д4 17,83 36,2

Обработка в фазу колошения 298 1,08 17,25 34,7 303 1,13 18,32 35,7

Обработка семян + обработка в фазу кущения 305 1,10 17,81 34,1 309 1,15 18,75 35,2

Обработка семян + обработка в фазу кущения + обработка в фазу колошения 306 1,10 18,17 34,6 308 1,15 19,32 35,9

Одесский 100

Контроль (без обработки) 281 1,07 17,01 31,6 285 1,11 17,97 33,1

Обработка семян 292 1,09 16,88 32,1 294 1,14 17,79 33,5

Обработка в фазу кущения 287 1,11 17,32 32,3 292 1,15 18,17 33,4

Обработка в фазу колошения 283 1,09 17,32 32,0 287 1,13 18,22 34,7

Обработка семян + обработка в фазу кущения 292 1,11 17,46 32,8 297 1,15 18,39 34,3

Обработка семян + обработка в фазу кущения + обработка в фазу колошения 290 1,12 17,96 34,4 293 1Д7 18,97 36,1

и

Одним из важных показателей структуры урожая является продуктивная кустистость. Она имеет большое значение в формировании урожайности зерновых культур, так как при благоприятных условиях боковые стебли способны давать 30-50% урожая зерна. В наших исследованиях продуктивная кустистость ярового ячменя определялась сортом и фоном минерального питания (табл. 1).

Наибольшая продуктивная кустистость отмечена у сорта Одесский 100: 1,07-1,12 - без применения минерального питания и 1,11-1,17 - при их использовании в дозе Ы45Р5о. Внесение удобрений способствовало росту продуктивной кустистости в среднем на 3,9-4,3%.

Количество зерен в колосе и масса 1000 зерен также увеличились по мере роста обеспеченности растений элементами питания. Так, в зависимости от сорта, количество зерен в колосе увеличилось в среднем на 4,9-6,3%, а масса 1000 зерен - на 2,5-8,4%. Регрессионный анализ показал, что масса 1000 зерен коррелирует с количеством растений на 1 м2: у = 5,44 + 0,096 х, г = 0,64, гдеу -масса 1000 зерен (в диапазоне 31,6-36,2 г), х - количество растений ячменя на 1 м2 (в диапазоне 281-311 шт.).

Изучение сроков использования микроудобрения Поли-Фид показало, что наибольшее действие на число и массу 1000 зерен оказывает совместное применение данного препарата при обработке семян с некорневой подкормкой в фазу кущения и колошения - 7,1 и 6,7% соответственно (рис. 5).

Таким образом, лучшие урожаеобразующие факторы нами отмечены у сорта Волгарь на фоне минерального питания при обработке микроудобрением Поли-Фид семян + обработка в фазу кущения + обработка в фазу колошения.

контроль (без обработка семян обработка в фазу обработав вфазу обработка семян + обработка семян + обработки) кущения колошенкл фаза кущения фазаиушени* *

фаза колошения

' |»«а<-лч 1000 зерен

-число зерен в колосе

Рисунок 5 - Влияние сроков обработки на элементы структуры урожая ярового ячменя (среднее за 3 года)

При анализе урожайности зерна ярового ячменя установлено, что данный показатель зависел как от сорта, фона питания, так и от срока обработки микроудобрением Поли-Фид (табл. 2).

В среднем за три года исследований наиболее урожайным оказался сорт Волгарь, сбор зерна которого превышал Одесский 100 на 7,9-14,2% на контроле и на 5,6-11,4% с использованием Ы45Р50. Фон минерального питания оказал положительное действие на рост уровня урожайности зерна. Следует отметить, что сорт Одесский 100 был более отзывчив на улучшение минерального питания - увеличение урожая при этом составило 15,3-19,9%, тогда как у сорта Волгарь - 13,1-15,3%.

Таблица 2 — Урожайность зерна ярового ячменя от приемов возделывания

(среднее за 3 года), т/га

Сорт (фактор А) Фон минерального питания (фактор В) Срок обработки (фактор С)

без обработки обработка семян обработка в фазу кущения обработка в фазу колошения обработка семян + обработка в фазу кущения обработка семян + обработка в фазу кущения + обработка в фазу колошения

Волгарь без удобрений 1,83 2,01 2,05 2,02 2,15 2,22

N4^50 2,11 2,29 2,32 2,31 2,43 2,54

Одесский 100 без удобрений 1,68 1,78 1,83 1,77 1,91 2,06

^5Р50 1,95 2,05 2,11 2,12 2,23 2,41

Применения микроудобрения также способствовало повышению сбора зерна. Так, в среднем за три года наибольшая урожайность получена в варианте с совместной обработкой семян с обработкой в фазу кущения и колошения 2,41 и 2,54 т/га соответственно для сорта Одесский 100 и Волгарь на фоне минерального питания.

Дисперсионный анализ урожайности зерна показал, что увеличение данного показателя по фактору А (сорт) и фактору В (фон минерального питания) было достоверным во все годы исследований. По фактору С (срок обработки) математически достоверная прибавка урожая получена в варианте обработка семян + обработка в фазу кущения + обработка в фазу колошения. Не было достоверных различий между вариантами обработка семян + обработка в фазу кущения и обработка в фазу колошения.

Изучение влияния каждого фактора, а также их взаимодействия показало, что наибольшее участие в формировании урожайности зерна принимает участие фактор В (фон минерального питания) - 37,84-42,31 % (табл. 3).

Таблица 3 - Доля факторов в формировании урожая зерна ярового ячменя

Год закладки Процент участия ( ¡акторов

А В С АВ АС ВС АВС

2008 10,71 42,31 38,11 0,13 2,36 0,42 0,36

2009 25,75 37,84 23,57 0,63 1,52 0,20 0,18

2010 18,48 42,24 31,84 0,07 5,05 0,22 0,07

Среднее 18,31 40,80 31,17 0,28 2,98 0,28 0,20

Далее по значимости следует фактор С (срок обработки), который обеспечивает в среднем за 3 года 31,17% изменения урожайности и наименьшее влияние оказывает фактор А (сорт) - 18,31%. Наибольшее совместное действие на уровень урожайности оказывают факторы А и С - в среднем 2,98%.

Технологические свойства зерна и солода в зависимости

от приемов возделывания

Качество зерна ярового ячменя оценивается рядом показателей, который в совокупности характеризует его физико-химические, пищевые и технологические свойства. Оценка технологических свойств зерна ярового ячменя сорта Одесский 100 и Волгарь показала, что препарат Поли-Фид оказал положительное влияние на физико-химические показатели качества зерна ячменя.

В таблице 4 представлены основные показатели качества зерна пивоваренного ячменя, нормируемые ГОСТом 5060-86. Отсутствующие показатели, такие как цвет, запах, засоренность и т.д. полностью соответствуют требованиям стандарта. Основные физико-химические показатели за два года исследований (2008-2009 гг.) удовлетворяют требованиям ГОСТ 5060-86.

Ввиду сложных погодных условий 2010 г. в весенне-летний период, а именно сильной воздушной и почвенной засухи, изучаемые в опыте сорта пивоваренного ячменя, проявили себя не лучшим образом. Лабораторные анализы показали, что каждый из показателей, представленных в таблице, не соответствует требованиям вышеупомянутого ГОСТа.

Энергия прорастания - количество зерен, проросших при заданных условиях за трое суток; способность прорастания — тот же показатель, полученный за пять суток. Разница между энергией и способностью прорастания должна быть минимальной. Так, у зрелого, нормально вызревшего и своевременно убранного ячменя она не превышает 1-2%. ГОСТ нормирует только способность прорастания, она должна быть не ниже 95% для ячменя пивоваренного первого класса и 90% для ячменя второго класса; для ячменя при переработке на солод в спиртовом производстве — не ниже 92%.

В наших исследованиях энергия и способность к прорастанию определялась сортовой принадлежностью зерна. Так, для сорта Волгарь наибольшая энергия прорастания отмечена при обработке растений препаратом Поли-Фид в фазу кущения - 92,7% без применения дозы удобрений и 94,8% в варианте с обработкой

семян и растений в фазу кущения. Способность к прорастанию - 97,6-98,2% соответственно. У сорта Одесский 100 наибольшая величина вышеуказанных показателей получена при обработке семян + обработка растений в фазу кущения.

Таблица 4 - Физико-химические показатели качества зерна ____пивоваренного ячменя_

Варианты Энергия прорастания, % Способность прорастания, % Экстрактивность (ВСВ), % Экстрактивность (СВ), % Содержание белка, %

Среднее за 2008-2009 гг. Волгарь без удобрений / адо 1* 89,9/89,7 96,5/97,15 65,1/64,7 73,7 / 73,3 10,4/11,1

2 90,7 / 89,4 97,1 /96,8 65,3/65,1 74,0 / 73,6 10,7/11,3

3 92,7 / 85,3 97,6/96,7 65,7/65,1 74,3 / 73,6 10,4/11,3

4 89,1 / 85,3 96,8 / 96,7 65,5/65,7 74,3/74,1 10,5/11,3

5 88,1 /94,8 97,1 /98,2 65,9/65,2 74,5/73,4 10,5/11,3

6 88,4/91,0 95,1/97,7 64,6/64,2 72,8 / 72,7 10,7/11,3

Одесский 100 без удобрений / 1 90,1 /87,6 96,7 / 97,2 65,3 /65,1 73,7/73,4 10,7/11,1

2 90,4 / 86,5 97,0/97,4 65,5 / 65,4 74,0 / 74,0 11,1/11,1

3 88,9 / 88,0 96,9 / 97,3 66,0/66,4 74,4 / 74,7 10,8/11,1

4 90,1 / 88,8 97,4 / 97,9 66,2/66,8 74,5 / 75,0 10,7/11,4

5 92,1 / 85,0 97,0 / 96,8 65,3/66,7 73,9 / 74,8 11,3/11,7

6 88,6/91,8 96,8/97,2 66,7 / 65,9 75,0 / 74,4 10,4/11,5

2010 г. Волгарь без удобрений / И45Р50 1 79,0 /81,4 84,0 / 84,8 49,8 /50,1 56,5 / 56,9 13,4/13,6

2 79,6/81,8 85,4 / 84,6 50,1 /49,9 56,9 / 57,0 13,3 / 13,3

3 79,0 / 82,2 85,0 / 85,2 50,3 / 50,3 57,4 / 57,3 12,9/13,1

4 77,8/81,8 85,6/84,8 50,1 /50,2 57,0 / 57,4 13,0/13,3

5 78,2 / 83,0 85,4 / 86,4 50,6 / 50,4 57,5/57,3 12,9/13,1

6 79,8 / 83,6 85,6/86,8 50,8 / 50,7 57,9/57,6 12,8/13,0

Одесский 100 без удобрений / N4^50 1 80,2/81,0 84,2 / 85,2 50,3 / 50,5 57,4 / 57,6 13,7/13,6

2 81,2/81,4 84,0 / 85,6 50,4 / 50,6 57,4 / 57,8 13,5/13,4

3 81,8/81,2 85,2 / 86,2 50,4 / 50,7 57,6/57,8 13,4/13,7

4 81,6/81,6 85,6 / 86,8 50,3 / 50,7 57,2 / 57,7 13,5/13,5

5 82,2 / 82,8 85,4/87,4 50,5 / 50,9 57,4 / 58,0 13,3/13,4

6 82,4 / 83,2 86,2 / 87,2 50,7/51,2 57,7 / 58,4 13,1/13,2

'Примечание: 1 - контроль; 2 - обработка семян; 3 - обработка в фазу кущения; 4 - обработка в фазу колошения; 5 - обработка семян + обработка в фазу кущения; 6 - обработка семян + обработка в фазу кущения + обработка в фазу колошения.

Под экстрактивностью ячменя понимают то максимальное количество сухих веществ зерна, которое может быть использовано в процессе производства пива. Экстрактивность выражают в процентах на сухое вещество ячменя. Пивоваренный ячмень должен иметь экстрактивность 70-82%.

Применение препарата Поли-Фид способствовало увеличению показателя экстрактивности. Наибольшее значение 74,5% получено при совместной обработке семян и растений сорта Волгарь в фазу кущения, у сорта Одесский 100 — в варианте с обработкой семян и растений в фазы кущения и колошения 75,0%.

Другим важным показателем является содержание белка. Чем его больше, тем труднее проращивается зерно. Пиво из таких ячменей нестойкое. При соло-доращении такое зерно саморазогревается, эндосперм плохо разрыхляется, и увеличиваются потери экстрактивных веществ. Содержание белка должно быть 9-11%. Зерно с содержанием белка до 12,5% процентов идет на приготовление темных сортов пива. В этом случае продукты распада белка придают пиву цвет и аромат.

В наших исследованиях содержание белка в зависимости от сорта и способа обработки колебалось от 9,7% до 11,4%. Наибольшее содержание отмечено при комплексном применении препарата Поли-Фид для обработки семян и обработки растений в фазы кущения и колошения: 10,7-11,3% в зерне сорта Волгарь и 11,3-11,7% в зерне сорта Одесский 100 в варианте с обработкой семян и растений в фазу кущения.

Таким образом, по таким показателям как способность прорастания, экс-трактивность и содержание белка в зерне изучаемые сорта могут бьпъ использованы для солодоращения.

Качеству солода необходимо уделять достаточное внимание, чтобы определить пригодность его к использованию и возможное влияние на характеристики получаемого пива.

Мучнистость служит критерием оценки растворения солода, в частности его эндосперма. Равномерность растворения эндосперма - важнейший показатель качества солода, который влияет на процесс получения сусла и пива, а именно на выход экстракта, осветление сусла, процессы брожения и дображи-вания пива, его фильтруемость и коллоидную стойкость.

Стекловидность солода связана с недостаточной прорастаемостью и гомогенностью зерен ячменя, неправильным ведением технологии солодоращения, особенно сушки солода.

Увеличение доли стекловидных зерен приводит к повышению разницы в массовых долях экстракта тонкого и грубого помола. Это отрицательно сказывается на выходе экстракта, фильтровании и осветлении сусла, на брожении, дображивании и осветлении готового пива.

Согласно ГОСТ 29294-92 для солода высокого качества количество стекловидных зерен не должно превышать 3 %. В наших исследованиях в 2008 и 2009 годах данный показатель не превышал 1-2 %. В засушливый 2010 год количество стекловидных зерен увеличилось и составило 4-7%, что соответствует первому классу качества для светлого солода.

По содержанию мучнистых зерен солод соответствует высшему качеству и превышает 90%, за исключением 2010 года, когда данный показатель составил по сорту Одесский 100 - 83-85 %, а по сорту Волгарь - 83-87 %.

Применение удобрения Поли-Фид способствовало увеличению содержания мучнистых зерен. Так, в 2008 году наибольшее количество мучнистых зерен получено в варианте с обработкой семян + обработка в фазу кущения + обработка в фазу колошения - 95,0 %, что больше контрольного варианта на 5,6 %.

Массовая доля экстракта в сухом веществе солода, так называемый лабораторный выход, представляет собой один из важнейших исследуемых показателей. Он включает сумму растворимых и переводимых в растворимые в результате затирания составных частей. Чем он выше, тем обычно больше выход варочного цеха.

Наибольшая массовая доля экстракта по сорту Волгарь получена в 2008 году без использования минеральных удобрений в варианте с обработкой Поли-Фидом в фазу кущения - 82,1 % (табл. 5).

Таблица 5 - Физико-химические показатели качества _ ячменного солода сорта Волгарь_

Показатели Без удобрений М15Р50

1 2 | 3 | 4 | 5 6 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6

2008 г.

Массовая доля экстракта в СВ солода тонкого помола, % 81,5 81,2 82,1 81,6 81,8 81,8 81,0 80,9 81,4 81,2 81,3 81,5

Содержание белка, % 9,8 10,1 9,5 9,9 9,8 9,7 10,6 10,9 10,7 10,8 103 10,5

Число Кольбаха, % 40 39 41 41 41 41 40 39 39 39 41 40

2009 г.

Массовая доля экстракта в СВ солода тонкого помола, % 81,2 81Д 81,5 81,3 81,2 81,0 81,1 81,1 80,7 80,9 80,6 80,8

Содержание белка, % 10,1 10,4 10,5 10,4 10,5 10,7 10,6 10,8 11,1 11,0 113 11,2

Число Кольбаха, % 39 39 40 39 39 39 39 39 39 39 39 41

2010 г.

Массовая доля экстракта в СВ солода тонкого помола, % 78,0 78,4 78,7 78,4 78,6 78,7 78,2 78,7 78,7 78,5 78,6 78,8

Содержание белка, % 12,9 12,9 12,6 12,7 12,5 12,4 13,1 12,9 12,7 12,9 12,8 12,7

Число Кольбаха, % 36 35 37 35 37 37 35 36 36 35 35 37

В 2010 году массовая доля экстракта составила меньше 79 %, что позволяет отнести такой солод к первому классу качества. Применение минеральный удобрений в дозе Ы15Р30 способствовало снижению массовой доли экстракта во все годы исследований, за исключением 2010 г., когда наметилась тенденция некоторого увеличения данного показателя.

У сорта Одесский 100 не выявлено четких закономерностей по влиянию элементов технологии возделывания на массовую долю экстракта (табл. 6). Однако, данный показатель соответствовал высшему классу, за исключением 2010 года.

Следует отметить, что разница массовых долей экстрактов солода тонкого и грубого помолов была не более 1,5 %, за исключением 2010 года, когда она составила 1,6-1,7 %.

Таблица 6 - Физико-химические показатели качества ячменного солода сорта _Одесский 100_

Показатели Без удобрений N4^50

1 12 1 3 4 I 5 | 6 1 2 I 3 | 4 5 | 6

2008 г.

Массовая доля экстракта в СВ солода тонкого помола, % 81,4 81,0 81,6 82,1 81,0 82,4 813 81,6 81,7 81,3 81,0 81,5

Содержание белка, % 103 10,8 10Д 9,9 10,9 9,4 10,5 юз 103 10,8 ид 10,7

Число Кольбаха, % 40 39 41 41 40 41 39 41 40 40 39 41

2009 г.

Массовая доля экстракта в СВ солода тонкого помола, % 81,4 813 81,1 81,0 81,0 813 81,1 81,1 81,1 81,1 80,9 81,0

Содержание белка, % 10,4 10,5 10,8 10,9 10,9 10,8 11,0 11,1 11,0 11,2 113 113

Число Кольбаха, % 40 40 40 39 40 40 39 39 40 39 41 39

2010 г.

Массовая доля экстракта в СВ солода тонкого помола, % 77,9 78,2 78,4 78,0 78,1 78,4 78,2 78,5 783 78,1 783 78,6

Содержание белка, % 133 13,1 13,0 13,1 12,9 12,8 13,1 13,1 133 13,1 13,0 12,9

Число Кольбаха, % 34 35 35 35 36 36 35 35 35 36 36 36

Содержание белка в солоде зависит от содержания его в ячмене. В светлом лагерном и интенсивно окрашенном, сладковатом экспортном и специальном пиве допускается содержание белка приблизительно до 11,5 %. При больших значениях этого показателя отмечается резкая не округлая горечь пива.

По содержанию белка выявлены следующие особенности: увеличение данного показателя в результате внесения минеральных удобрений; повышенное содержание белка в засушливый 2010 год (больше 12,0 %). В целом, солод сортов Одесский 100 и Волгарь по массовой доле белковых веществ в сухом веществе соответствовал высшему качеству.

Число Кольбаха (степень белковой растворимости) представляет собой содержание растворимого белка, определяемое в процентах от содержания белковых веществ. Шкалой для оценки может служить следующая: выше 41 — очень хорошо: 38-41 - хорошо; 35-38 - удовлетворительно; ниже 35 - неудовлетворительно.

Очень хорошие показатели отмечены в 2008 году без применения минерального питания в вариантах с использование Поли-Фида и хорошие в 2009 году. В 2010 году по числу Кольбаха солод был не классным.

Таким образом, по основным показателям ячменный солод соответствует высшему классу качества, за исключением засушливого 2010 года.

Энергетическая и экономическая эффективность возделывания

пивоваренного ячменя

Экономическая оценка сроков применения Поли-Фида показала, что его применение является экономически оправданным приемом технологии возделывания пивоваренного ячменя. При этом уровень рентабельности возрастает с 89,3% (контрольный вариант) до 106,0% (обработка семян + обработка в фазу кущения + обработка в фазу колошения) (рис. 6).

1850

Контроль (без Обработка Обработка в Обработка в Семена + фаза Семена + фаза обработки) семян фазу кущения фазу колошения кущения кущения + фаза

колошения

■ уровень рентабельности

О- - себестоимость

Рисунок 6 - Экономическая оценка эффективности использования Поли-Фида в технологии возделывания пивоваренного ячменя

Наименьшая себестоимость зерна получена в варианте с совместной обработкой семян и растений в фазы кущения и колошения - 1942 руб./т, что на 9,0% ниже контрольного варианта.

В среднем за три года исследований наиболее эффективным оказалось возделывание сорта Волгарь без применения удобрений. Обработка Поли-Фидом способствовала росту уровня рентабельности в среднем на 16,3 %. Лучшим оказался вариант совместного применения удобрения при обработке семян + обработка в фазу кущения + обработка в фазу колошения, уровень рентабельности составил 111,3 %. Внесение минерального питания в дозе Ы15Р5о несколько снизило экономическую эффективность возделывания ярового ячменя (в среднем на 53-16,3%).

Анализ энергетической эффективности возделывания пивоваренного ячменя показал, что применение водорастворимого полнокомпонентного удобрения Поли-Фид является энергосберегающим приемом технологии возделыва-

ния. Для сорта Волгарь наиболее энергетически выгодным является совместная обработка Поли-Фидом семян и растений в фазы кущения и колошения с внесением минерального питания, биоэнергетический КПД при этом составил 2,31; энергетическая себестоимость - 7,84 ГДж/т.

Без внесения минеральных удобрений наибольший биоКПД получен при совместной обработке Поли-Фидом семян и растений в фазы кущения и колошения и в варианте обработка семян + обработка в фазу кущения - 2,29.

Для сорта Одесский 100 наиболее энергетически эффективным приемом повышения сбора зерна является совместная обработка Поли-Фидом семян и растений в фазы кущения и колошения при внесении минеральных удобрений в дозе Н45Р5о. При этом биоэнергетический КПД составил 2,21 и энергетическая себестоимость - 8,18 ГДж/т.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Наибольшая полевая всхожесть получена в варианте с обработкой семян ярового ячменя сорта Волгарь Поли-Фидом на фоне внесения Н45Р5о - 81,6%, по сорту Одесский 100 данный показатель составил 79,2%. Наибольшая сохранность растений ярового ячменя сорта Одесский 100 была в варианте при совместной обработке Поли-Фидом семян и растений в фазу кущения без использования минерального питания - 75,8%, у сорта Волгарь - при совместной обработке семян и растений в фазу кущения и колошения - 72,2%.

2. Одним из основных показателей фотосинтетической деятельности зерновых культур, определяющих их продуктивный потенциал, является площадь листьев, фотосинтетический потенциал и чистая продуктивность фотосинтеза. Наиболее высокие показатели площади листьев 28,91 тыс. м /га, ФП - 2,10 млн. м2хдн./га, ЧПФ - 4,61 г/(м2 х сутки) отмечались в посевах сорта Волгарь на фоне применения минеральных удобрений при совместной обработке Поли-Фидом семян и растении в фазу кущения.

3. Лучшие урожаеобразующие факторы сформировались у сорта Волгарь на фоне минерального питания при обработке микроудобрением Поли-Фид семян + обработка в фазу кущения + обработка в фазу колошения: число зерен в колосе 19,3 2 шт., масса 1000 зерен 3 5,9 г.

4. В среднем за три года исследований, наибольшая достоверная урожайность зерна получена у сорта Волгарь на фоне минерального питания, в варианте обработка семян + обработка в фазу кущения + обработка в фазу колошения -2,54 т/га.

5. Наибольшее участие в формировании урожайности зерна пивоваренного ячменя принимает участие фактор В (фон минерального питания) - 37,84-42,31%. Далее по значимости следует фактор С (срок обработки), который обеспечивает в среднем за 3 года 31,17% изменения урожайности и наименьшее влияние оказывает фактор А (сорт) - 18,31 %.

6. Изучение физико-химических свойств зерна пивоваренного ячменя в 20082009 гг. по таким показателям как, энергия прорастания, экстрактивность, со-

держание белка, показало его пригодность к пивоварению в соответствии со стандартом. В 2010 году зерно ячменя было не пригодным к солодоращению.

7. По содержанию мучнистых зерен солод соответствует высшему качеству (превышает 90%), за исключением 2010 года, когда данный показатель составил по сорту Одесский 100 - 83-85%, а по сорту Волгарь - 83-87%. Количество стекловидных зерен в 2008 и 2009 годах не превышало 1-2%, а в засушливый 2010 год - увеличилось до 4-7%.

8. Основные показатели качества ячменного солода, а именно содержание белковых веществ, массовая доля экстракта, число Кольбаха соответствуют высшему классу качества за исключением засушливого 2010 года.

9. Анализ экономической эффективности возделывания ярового ячменя показал, что в среднем за три года исследований наиболее эффективным оказалось возделывание сорта Волгарь без применения удобрений при совместном применении Поли-Фида для обработки семян + в фазу кущения + в фазу колошения.

10. Применение водорастворимого полнокомпонентного удобрения Поли-Фид является энергосберегающим приемом технологии возделывания пивоваренного ячменя. Наиболее энергетически выгодным является совместная обработка Поли-Фидом семян и растений сорта Волгарь в фазы кущения и колошения с внесением минерального питания в дозе N4jP5q, биоэнергетический КПД при этом составил 2,31; энергетическая себестоимость - 7,84 ГДж/т.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях лесостепи Среднего Поволжья для обеспечения формирования высокопродуктивных агрофитоценозов ярового ячменя 3,0-3,5 т/га зерна следует возделывать сорт Волгарь на фоне внесения Н45Р5о и совместной обработки водорастворимым полнокомпонентным удобрением Поли-Фид семян (4 кг/т) и растений в фазы кущения и колошения в дозе 3 кг/га.

Для улучшения физико-химических показателей качества ячменного солода из зерна сорта Волгарь рекомендуется обработка растений в фазу кущения водорастворимым полнокомпонентным удобрением Поли-Фид (3 кг/га) в годы со значением ГТК 1,2-1,3.

список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Парфенов, A.C. Применение микроудобрения Поли-Фид при возделывании пивоваренного ячменя в условиях лесостепи Среднего Поволжья / A.C. Парфенов, В.А. Варламов // Сборник материалов Международной научно-практической конференции, посвященной памяти профессора А.Ф. Блинохватова «Образование, наука, практика: инновационный аспект». - Пенза, 2008. - С. 456.

2. Парфенов, A.C. Физико-химические показатели качества зерна пивоваренного ячменя в зависимости от применения водорастворимого удобрения Поли-Фид / A.C. Парфенов, В.А. Варламов // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России».-Пенза, 2010. - С. 228.

3. Варламов, В.А. Технологические свойства сортов пивоваренного ячменя в зависимости от приемов возделывания в лесостепи Среднего Поволжья / В.А. Варламов, A.C. Парфенов // Нива Поволжья. - 2011. - № 4(21). - С.10-16.

4. Парфенов, A.C. Показатели качества ячменного пивоваренного солода в зависимости от применения водорастворимого удобрения Поли-Фид / A.C. Парфенов, В.А. Варламов // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России». - Пенза, 2011. — С.19-20.

Подписано к печати 20.04.2012 г. Формат 60x84 1/16.

_Обьем 1,12 п. л. Тираж 100. Заказ № 22_

Отпечатано с готового оригинал-макета В Пензенской мини-типографии, свил. № 5551 440000, г. Пенза, ул. Московская, 74

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Парфенов, Алексей Сергеевич, Пенза

61 12-6/429

На правах рукописи

Парфенов Алексей Сергеевич

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОРТОВ ПИВОВАРЕННОГО ЯЧМЕНЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ В ЛЕСОСТЕПИ

СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

диссертация диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Пенза-2012

содержание

стр.

общая характеристика работы..........................................................................3

1 обзор литературы....................................................................................................................6

1.1 Биологические особенности пивоваренного ячменя........................6

1.2 Влияние микроудобрений, регуляторов роста

и бактериальных препаратов на урожай и качество

пивоваренного ячменя............................................................................................................14

1.3 Влияние приемов возделывания на качественные

показатели пивоваренного ячменя............................................................................21

2 условия и методика проведения исследований................33

2.1 Место и условия проведения опыта....................................................................33

2.2 Методика проведения исследований..................................................................37

3 продуктивность пивоваренного ячменя

в зависимости от приемов возделывания..............................................41

3.1 Формирование агрофитоценоза пивоваренного ячменя............41

3.2 Фотосинтетическая деятельность......................................................................43

3.3 Структура урожая и урожайность ярового ячменя................................49

4 технологические свойства зерна и солода

в зависимости от приемов возделывания..................................58

4.1 Технологические свойства зерна..........................................................................58

4.2 Физико-химические показатели качества светлого солода.. 69

5 энергетическая и экономическая

эффективность возделывания ярового ячменя..............81

основные выводы..............................................................................................................................89

предложения производству....................................................................................91

список литературы......................................................................................................................92

приложения..........................................................................................................................................107

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Ячмень широко используется в технических и кормовых целях, из него приготавливаются различные продукты питания. Однако наиболее экономически выгодно использовать ячмень как сырьё для пивоваренной промышленности. Территория Пензенской области отнесена к неблагоприятной зоне возделывания ячменя на пивоварение. Однако в связи с меняющимися климатическими условиями и применением новых форм микроудобрений становится возможным получение сырья, соответствующего стандарту.

С целью повышения продуктивности и стабильности качества особое внимание стоит уделить применению в технологии возделывания микроудобрений и регуляторов роста. В настоящее время возрастает научный и практический интерес использования вышеуказанных препаратов. Это обусловлено тем, что они рассматриваются как экологически безопасный и экономически целесообразный прием возделывания сельскохозяйственных культур.

В связи с этим разработка приемов технологии возделывания пивоваренного ячменя с использованием водорастворимого полнокомпонентного удобрения Поли-Фид, обеспечивающих получение зерна, пригодного для со-лодоращения и пивоварения является актуальной задачей.

Цель исследований - разработать приемы технологии возделывания пивоваренного ячменя, обеспечивающие получение зерна, пригодного для солодоращения и пивоварения.

Программой исследований предусматривалось решение следующих задач:

• выявить влияние водорастворимого полнокомпонентного удобрения По-ли-Фид, фона минерального питания и сорта на формирование агроценоза пивоваренного ячменя;

• изучить фотосинтетическую деятельность агроценозов в зависимости от приемов возделывания;

• изучить особенности формирования продуктивности ячменя;

• определить технологические качества зерна ячменя и его пригодность к солодоращению и пивоварению;

• дать экономическую и энергетическую оценку изучаемым приемам.

Научная новизна. Применительно к условиям лесостепи Среднего Поволжья на основе полевых опытов выявлены оптимальные сроки использования водорастворимого полнокомпонентного удобрения Поли-Фид для получения наибольшего выхода зерна пивоваренного ячменя при наименьших материальных и энергетических затратах.

Изучено влияние удобрения Поли-Фид в чистом виде и в сочетании с фоном минерального питания на формирование агроценоза, фотосинтетическую деятельность, урожайность, качество и пивоваренные свойства сортов ярового ячменя. На основе корреляционно-регрессионного анализа определены закономерности формирования урожайности и качества продукции.

Практическая значимость работы. На основании результатов исследований разработаны приемы технологии возделывания пивоваренного ячменя, обеспечивающие получение с гектара 3,0-3,5 т зерна. Установлена необходимость использования водорастворимого полнокомпонентного удобрения Поли-Фид для обработки растений в фазу кущения (3 кг/га), позволяющая получать солод с лучшими физико-химическими свойствами. Основные положения, выносимые на защиту:

• особенности роста и развития, фотосинтетической деятельности сортов ячменя под влиянием водорастворимого полнокомпонентного удобрения По-ли-Фид и фона минерального питания;

• формирование продуктивности ячменя в зависимости от приемов возделывания;

• технологические и физико-химические показатели качества зерна ячменя и солода при использовании полнокомпонентного удобрения Поли-Фид, минеральных удобрений и сортовых особенностей;

• энергетическая и экономическая оценка изучаемых приемов технологии возделывания пивоваренного ячменя.

Апробация. Основные положения диссертации докладывались на Международной научно-практической конференции, посвященной памяти профессора А.Ф. Блинохватова «Образование, наука, практика: инновационный аспект» (Пенза, 2008); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России» (Пенза, 2010 и 2011 гг.).

Публикация в печати. По теме диссертации опубликовано 4 научных работы, в том числе 1 работа в рецензируемом журнале по перечню ВАК.

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 126 страницах компьютерного текста, содержит 22 таблицы, 11 рисунков и 23 приложения. Список литературы включает 148 источников, в том числе 12 иностранных авторов.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Биологические особенности пивоваренного ячменя

Пивоварение является одним из древних производств, основанных на спиртовом брожении. На протяжении многих веков были выработаны основные правила проведения процессов при солодоращении, ферментативном осахаривании крахмала и брожении (Калунянц К.А.,1990; Ермолаева Г.А., Колчева P.A., 2000).

Отечественное пивоваренное производство насчитывает несколько десятков лет. Нашу страну по праву можно назвать родиной ряда нововведений в технологии пива. Исследования Е.Я. Калашниковой и Д.Б. Лифшица позволили разработать технологию амилолитического и протеолитического препарата Амилоризин ПХ и способ производства пива с заменой части солода несоложеным сырьем и этим препаратом. И.Я. Веселовым и Л.С. Салмановой были разработаны технология цитолитического ферментного препарата Ци-тороземин ПХ и способ его применения в производстве пива при переработке несоложеного ячменя, а также высокобелковистых и трудноразрыхляемых ячменей (Калунянц К.А., 1990).

Ячмень относится к числу наиболее распространенных зерновых культур. Зерно ячменя является незаменимым сырьем для производства в течение многих столетий солода и пива. Кроме того, в настоящее время во многих странах широко применяются и несоложеные материалы - мука из необрушенного или обрушенного ячменя, рис в виде крупки или сечки и кукуруза, а также сахара и другие сахар-содержащие продукты (Колпакчи А.П. и др., 1980; Булгаков Н.И., 1976, Кунце В., 2001; Хорунжина, С.И.,1999).

Ячмень, поставляемый для пивоварения, в зависимости от качества подразделяют на два класса в соответствии с требованиями и нормами, указанными в ГОСТ 5060-86 «Ячмень пивоваренный. Технические условия».

Показатели качества зерна в значительной мере характеризуют сорта ячменя по их ценности для производства солода и использования в качестве несоложенного сырья для получения пива. Так же оценка пивоваренных свойств ячменя может проводится по качеству получаемого в лаборатории солода (Нарцисс Л., 2007; Шабурова Г.В., 1998). В настоящее время методы лабораторного солодоращения стандартизированы в соответствующих нормативных документах МЕВАК. В качестве стандартного метода Комиссией МЕВАК был разрешен и утвержден метод микросоложения, который используют для прогноза содержания экстракта и предварительной оценки подготовительных операций обрабатываемости и пивоваренной оценки ячменя.

Качество пивоваренных ячменей зависит от сочетания сортовых особенностей и экологических условий. Однако экологические условия не повторяются из года в год даже в узкой климатической зоне. Таким образом, для урожая каждого года сочетание факторов, определяющих качество ячменя, будет различным даже в пределах одного сорта (Мальцев П.М., 1964; Гуляев Г.В., 1993; Константинов П.Н., 1936; Строна И.Г., 1998; Поляков В.А., 2002).

Неттевич Э.Д. и др.(1981), Мальцев П.М., (1964) отмечают, что возделывание пивоваренных сортов ячменя приурочено к областям средних широт с умеренным климатом и достаточным выпадением осадков летом.

В настоящее время разрешена заготовка ячменя пивоваренных сортов в различных регионах РФ при условии получения в таком регионе ячменя, удовлетворяющего требованиям ГОСТа 5060-86. Допускается высевать пивоваренные ячмени тех сортов, которые были рекомендованы к возделыванию ранее при условии, если они показали хорошее качество в данном районе (Ермолаева Г.А., 2004).

На 2010 год в Пензенской области рекомендуемыми к возделыванию являются следующие сорта пивоваренного ячменя: Аннабель, Волгарь, Мар-грет, Одесский 100, Рахат, Харьковский 99 (Сортовое районирование сель-

скохозяйственных культур по Пензенской области на 2010 год, г. Пенза, 2010).

Ячмень начинает прорастает при температуре выше 5 °С, при температуре воздуха 7-9 °С и земли около 6 °С в течение 3-4 суток появляются корни.

В.Ф. Мальцев (1984) считает, что сумма биологически активных температур, необходимая в течение вегетации для ячменей разной спелости, составляет 1250-1450 °С, а для пивоваренных сортов ячменя Э.Д. Неттевич и др. (1981) считает, что необходимая сумма активных температур составляет около 2000 °С.

И.И. Кривобочек, А.П. Макаровым (2001) отмечено, что высококачественный пивоваренный ячмень формируется при постепенном нарастании температур от всходов до созревания без резких колебаний в течение всего вегетационного периода.

Наволоцкий В.Д. и др. (2001) отмечает, что ячмень во все периоды развития, особенно в периоды трубкования и налива зерна, сильнее страдает от губительного действия высокой температуры, чем от засухи.

По данным Нарцисс JI. (2007) сухая погода в период колошения вызывает на легких почвах приостановку роста, что ведет к уменьшению урожайности и при прочих равных условиях - к снижению пивоваренных свойств ячменя. После колошения для обеспечения хорошего усвоения веществ и развития ячменя с хорошей экстрактивностью и прорастаемостью желательна теплая сухая погода.

Колпакчи А. П. и Бендовой О., (1980) утверждают, что недостаток влаги во время весенней вегетации и засуха в период созревания ведут к повышению содержания белка в зерне.

В период стеблевания, перед самым колошением и после него ячмень испытывает значительную потребность в воде и питательных веществах,

обеспечивающих при прохладной погоде равномерное развитие. (Нарцисс. Л, 2007).

Такие характеристики, как разрушение клеточных стенок эндосперма, расщепление белка и крахмала, а также экстрактивность солода зависят от урожая в данном году и погодных условий. Высокие весенние температуры, особенно при сухой погоде, оказывают влияние на цитолиз, увеличивая вязкость структуры зерна. Еще большее увеличение вязкости вызывается высокими температурами между стадиями формирования зерна и стадией молочной спелости. При этом очень важны не только структурообразующие процессы, определяющие толщину клеточных стенок, содержание белка, образование в клетках крахмала, но и процессы, определяющие ферментативный потенциал. Напротив, температуры ниже средних и большое количество осадков между стадиями молочной и восковой спелости обусловливают низкие показатели вязкости - формируется мягкий, богатый крахмалом эндосперм с тонкими, легко разрушаемыми клеточными стенками. Кроме того, высокие температуры и небольшое количество осадков между стадией восковой спелости и молотьбой обусловливают короткий период покоя при прорастании и низкую водочувствительность ячменя, что позитивно сказывается на разрушении клеточных стенок эндосперма (Нарцисс Л., 2007).

Яровой ячмень предъявляет высокие требования к влагообеспеченно-сти. Растения ярового ячменя отличаются от других зерновых колосовых культур быстрым интенсивным развитием с весны, быстрым прохождением фаз развития и скороспелостью.

Для формирования хорошего урожая ячмень должен быть бесперебойно обеспечен достаточным количеством влаги и питательными веществами во все периоды жизни (Грязнов A.A., 1996).

Резкая засуха в начале вегетации растений отрицательно влияет, прежде всего, на озерненность колоса. При улучшении условий увлажнения в некоторой степени она может компенсироваться продуктивной кустистостью и

высокой выживаемостью растений, имеющих очень важное значение для формирования урожая зерна (Кривобочек И.И., 1987).

В Среднем Поволжье (Глуховцев В.В., 1996) засушливые годы чередуются с годами средними по увлажнению и влагообильными.

В свою очередь, растения ячменя обладают способностью противостоять засухе, этот факт широко изложен в работах Э.Д. Неттевича (1982), А.Я. Трофимовской (1972), В.В. Глуховцева (1999, 2001), Н.И. Вавилова (1987), A.B. Ильина (2000), П.Н. Константинова (1926).

Группой ученых выделено у ячменя два критических периода в потребности к обеспечению почвы влагой: кущение - начало трубкования и конец трубкования - колошение (Беляков И.И., 1964; Кривобочек И.И., 1987; Неттевич Э.Д. и др., 1981; Сурин H.A., Ляхова Н.Е., 1993; Трофимовская А.Я., 1972; Шевелуха B.C., 1992; Bramm А., 1981).

Так же Наволоцким В.Д. и А.К. Ляшок (1984) отмечено, что с фазой цветения наступает еще один критический период водообеспеченности растений. Воздействие температурного стресса вызывает стерильность пыльцы, что ведет к череззернице. Этот факт отмечен так же в работах Рубинчиковой Т.Н. (1965).

В работе Лукьяновой М.В. и др. (1990) сообщается о том, что недостаток влаги в фазу молочной спелости приводит к раннему усыханию вегетативных органов и нарушению оттока пластических веществ в зерновку, что приводит к неполноценному наливу зерна и появлению щуплости.

Большое количество осадков во время ранней стадии развития ячменя снижает степень расщепления белка, что отражается в показателях фриа-бильности и вязкости. Решающим фактором для расщепления белка являются температуры между стадиями колошения и молочной стадией и частично - между стадиями молочной и восковой спелости. Низкие температуры при равномерно возрастающем количестве осадков оказывают благоприятное влияние, что положительно сказывается на структуре зерен эндосперма и

ферментативной активности солода. Число Гартонга при 45 °С растет с повышением весенних температур (особенно в фазе кущения). На этом признаке благоприятно сказывается высокое содержание сырого белка, входе дальнейшей вегетации благоприятны низкие температуры и уровень осадков выше среднего, что положительно для разрыхленности эндосперма. Обнаружена интересная разница между растворением белка и числом Гартонга при 45 °С у высокоэкстрактивного, низкобелкового ячменя и соответствующего солода (технологически желательна низкая зависимость). Вероятно, она снижается в результате осадков между стадией восковой спелости и уборкой урожая, но, как следствие, могут возникнуть такие дефекты, как наличие плесневых грибов, треснувшие зерна, высокое содержание белка. Основные факторы, влияющие на развитие способности к цитолизу и протеолизу - 100%-ная прорастаемость, высокая энергия прорастания и низкая водочувствитель-ность (Нарцисс Л., 2007).

В условиях Среднего Поволжья наблюдается неравномерное распределение осадков в течение вегетационного периода, возможно проявление засух. Это осложняет получение пивоваренного ячменя, поэтому важно