Оценка доли влияния различных факторов на формирование урожая и технологические качества зерна растений яровой мягкой пшеницы в условиях северо-востока Нечерноземной зоны России

Урожайность зерновых культур формируется в процессе взаимодействия между генотипом растений и условиями среды, характер которых в большинстве регионов не позволяет реализовать потенциальные возможности районированных сортов в связи с их низким адаптивным потенциалом (1). Показатели качества зерна различных сортов пшеницы также могут изменяться в зависимости от почвенноклиматических условий, доз и сроков внесения минеральных удобрений (2, 3). Известно, что такие важные показатели качества зерна, как содержание белка и клейковины, определяются особенностями сорта и условиями выращивания, а среди факторов модификационной изменчивости важнейшее значение имеет уровень азотного питания (4). Поэтому для решения вопросов, связанных с повышением качества зерна пшеницы, необходимо учитывать степень влияния различных факторов на основные технологические показатели (5).

В задачу нашей работы входила оценка доли влияния различных факторов (азотные удобрения, погодно-климатические условия и генотип) на формирование компонентов урожая и качество зерна у растений четырех сортов яровой мягкой пшеницы при возделывании на Северо-Востоке Нечерноземной зоны России.

Методика . Исследования проводили в течение 3 лет в условиях Кировской области методом расщепленных делянок (6) в 3-кратной повторности при рендоми-зированном размещении на дерново-подзолистой среднесуглинистой слабокислой почве с повышенным содержанием подвижного фосфора и калия при внесении до посева азотных удобрений в различных дозах (N 0 , N 60 , N 90 и N 120 ) на фоне фосфорно-калийных удобрений в дозе Р 45 К 60 ; предшественник — пласт клевера одногодичного использования. Объектом исследования служили сорта яровой мягкой пшеницы Ир-гина (НПО «Среднеуральское»), Крепыш (Вятская ГСХА), Энита (НПО «Подмосковье») и Ленинградка (Северо-Западный НИИСХ).

Определяли биомассу растений по фазам вегетации (кущение, выход в трубку, цветение); биологический урожай, урожай зерна и соломы (г сухого вещества/100 растений) (7); элементы структуры урожая — общее количество растений и число продуктивных стеблей на единице площади (шт/м2), число зерен в колосе, массу зерна с одного колоса (г), высоту растения (см) (8); содержание общего азота по Кьельдалю, сырого белка — расчетным методом (коэффициент 5,7); содержание сырой клейковины и ее качество (в единицах прибора ИДК-1) — по ГОСТ 13586.1-68; содержание сырой золы — по ГОСТ 10847-74; массу 1000 зерен — по ГОСТ 10842-76; натуру зерна — по ГОСТ 10840-64; стекловидность — на диафаноскопе по ГОСТ 10987-76.

Вегетационный период 1994 года характеризовался избыточным увлажнением и пониженными по сравнению со среднемноголетними температурами (ГТК = 2,84); 1995 год — нормальным увлажнением в начальный период развития растений (посев—кущение), засухой до цветения и избыточным количеством осадков в период налива зерна (ГТК = 1,43); 1996 год — умеренным увлажнением и достаточной теп-лообеспеченностью (ГТК = 1,56) при равномерном выпадении осадков в первую (до цветения) и пониженным количеством — во вторую половину вегетации.

При обработке данных использовали алгоритм расчетов STAT на основе трехфакторного дисперсионного анализа (9).

Результаты . При различных дозах азотных удобрений (кроме N₁₂₀) было отмечено существенное повышение урожайности сортов яровой мягкой пшеницы во все годы исследований. Достоверная прибавка урожайности зерна при внесении N 90 до посева (по сравнению с N 60 ) была получена только на третий год исследований в посевах сортов Иргина, Крепыш и Энита. Наибольшая урожайность зерна была выявлена у сорта интенсивного типа Энита (5,15 т/га), наименьшая — у сорта Ленинградка (4,37 т/га); урожайность сортов Крепыш и Иргина составляла соответственно 4,67 и 4,45 т/га. Содержание сырого белка и клейковины в зерне всех изучаемых сортов пшеницы увеличивалось (хотя и непропорционально) при возрастании доз азота, однако при этом наблюдалась тенденция к снижению качества клейковины. Наибольшим содержанием сырого белка и клейковины высокого качества характеризовалось зерно скороспелого сорта Иргина (в среднем по опыту соответственно 12,2 и 27,1 %), наименьшим — сорта Энита (соответственно 9,5 и 21,3 %); у сортов Крепыш и Ленинградка эти показатели составляли соответственно 10,6 и 23,8; 10,8 и 24,1 %.

Наибольший вклад (50,99 %) в формирование урожайности растений яровой пшеницы вносили азотные удобрения (табл. 1). Доля влияния погодных условий была довольно значительной и составляла 25,84 %, доля влияния генотипа в общей совокупности фиксированных и случайных факторов — 10,98 %. Вклад при взаимодействии факторов год—агрофон, год—генотип и агрофон—генотип был достоверным, но незначительным (2,29-4,10 %).

1. Оценка доли влияния различных факторов на формирование элементов структуры урожая растений яровой мягкой пшеницы (%)

Количественный признак	Год	Агрофон (внесение азота)	Генотип	Год—агрофон	Год—генотип	Агрофон—генотип	Год—агро-фон—генотип	Случайные фак-торы
Урожайность Общее количество растений	25,84*	50,99*	10,98*	2,29*	2,44*	4,10*	1,27	2,08
Густота продуктивного	5,98*	48,16*	5,23*	4,25*	20,70*	3,18	8,24	4,26
стеблестоя Масса зерна с одного колоса	16,58*	43,10*	2,27*	3,16	10,26*	5,65	6,88	12,10
Число зерен в	17,98*	30,96*	21,84*	4,33	6,50*	8,56*	7,04	2,80
колосе Высота расте-	8,19*	13,78*	40,16*	2,78	5,49*	9,04*	4,45	16,11
ний * Р < 0,05.	43,04*	21,12*	24,96*	1,53	1,40	1,03	1,36	5,56

Общее количество растений и густота продуктивного стеблестоя в основном определялись азотным питанием (доля влияния составляла соответственно 48,16 и 43,10 %) и взамодействием факторов год—генотип (соответственно 20,70 и 10,26 %). Вклад генотипа в формирование этих элементов структуры урожая был незначительным — соответственно 5,23 и 2,27 %. Масса зерна с одного колоса в б о льшей мере зависела от дозы азотных удобрений (30,96), в меньшей — от сортовых особенностей и погодных условий в период вегетации (соответственно 21,84 и 17,98 %).

Известно, что число зерен в колосе определяется генотипом сорта и наряду с массой зерновки (в нашем эксперименте — массой 1000 зерен) является наиболее стабильным элементом структуры урожая, величина которого может поддерживаться на уровне, близком к генетическому потенциалу (10, 11). В наших исследованиях число зерен в колосе также в основном зависело от генотипа (вклад этого фактора — 40,16 %), довольно значительной была доля влияния азотных удобрений (13,78 %), в меньшей степени этот показатель определялся погодными условиями и взаимодействием факторов год—агрофон и агрофон—генотип. Высота растений в основном определялась погодными условиями в период вегетации и морфологическими особен- ностями сортов (соответственно 43,04 и 24,96 %) и в меньшей степени — внесением азотных удобрений (21,12 %).

Отмечена зависимость сухой биомассы растений пшеницы по фазам вегетации от азотного питания (30-52 %) и погодно-климатических условий (24-38 %), а также взаимодействия этих факторов (6-15 %) (табл. 2). При этом в фазу кущения доля влияния взаимодействия факторов год—генотип составляла 14,6 %, что связано с гидротермическими услови-ями и реакцией растений на влагообеспеченность и температуру воздуха на ранних этапах онтогенеза.

Урожай основной и побочной продукции и биологический урожай так же, как и сухая биомасса растений по фазам вегетации, в значительной степени зависели от дозы азотных удобрений и погодных условий —

2. Оценка доли влияния различных факторов на формирование урожая, образование сухой биомассы растений яровой мягкой пшеницы и содержание в них общего азота по фазам вегетации в зависимости от уровня азотного питания (%)

Фаза веге- Год Агрофон Гено- Год—аг- Год—ге- Агрофон— Год—агро- Случайные тации (внесение тип рофон нотип ге-нотип фон—гено- фак-торы азота) тип С у х а я б и о м а с с а р а с т е н и й Кущение Выход в 30,35* 31,98* 3,67* 5,95* 14,57* 0,97 4,20 8,31 трубку 38,26* 30,07* 0,81 14,65* 2,25 0,73 2,08 11,14 Цветение 24,03* 52,63* 2,65 9,42* 1,15 2,18 2,91 5,02 Б и о л о г и ч е с к и й у р о ж а й Полная спелость 13,11* 58,80* 8,34* 0,84 10,13* 2,09* 2,24 4,45 У р о ж а й з е р н а То же 24,11* 48,31* 14,54* 1,64* 3,15* 4,46* 2,18 1,61 У р о ж а й с о л о м ы "   " 22,19* 45,14* 12,66* 2,46* 11,65* 3,05* 1,78 1,07 К о э ф ф и ц и е н т х о з я й с т в е н н о г о и с п о л ь з о в а н и я (Кхоз) "   " 33,16* 0,56 43,46* 2,44 2,93 1,08 1,57 14,47 С о д е р ж а н и е о б щ е г о а з о т а Кущение 36,43* 39,20* 1,34 8,36* 3,40* 1,57 0,75 8,95 Выход в трубку 41,01* 37,00* 2,04 1,08 2,48* 2,03 3,88 10,49 Цветение 14,27* 57,16* 0,62 0,95 З е р н о 6,76* 1,06 6,43 12,76 Полная спелость 7,51* 46,11* 21,78* 4,30* С о л о м а 0,22 2,34 3,23 14,51 То же 47,19* 33,65* 0,70 1,68 2,91 0,91 1,32 11,64 * Р < 0,05 соответственно на 45-59 и 13-24 %. Однако в отличие от биомассы растений (период активной вегетации) на формирование биологического урожая, зерна и соломы (фаза полной спелости) оказывали влияние генотипические особенности сортов (8-14 %). Доля влияния взаимодействия факторов год—генотип на формирование урожая зерна была ниже (3 %), чем на формирование биологического урожая (10 %) и урожая соломы (около 12 %). Доля влияния взаимодействия факторов год—агрофон и агрофон—генотип на формирование урожая зерна и соломы была достоверной, но незначительной (1,6-4,5 %).

Возрастание уровня азотного питания не сопровождалось существенными изменениями коэффициента хозяйственного использования (Кхоз — доля зерна в общем биологическом урожае): урожай зерна возрастал при увеличении сбора побочной продукции, что согласуется с данными Дамиша, полученными на интенсивных сортах (12). Доля влияния генотипа на Кхоз составляла 44 %, погодных условий в период вегетации — 33 %, а внесение азотных удобрений при посеве яровой пшеницы по пласту клевера не отражалось на этом показателе.

В фазы кущения и выхода в трубку содержание общего азота в сухой биомассе растений зависело от дозы азотных удобрений и погодных условий — соответственно на 37-39 и 36-41 %, в фазу цветения — соответственно на 57 и 14 %, то есть на поздних фазах вегетации биомасса в большей степени определялась внесением азотных удобрений.

Содержание общего азота (сырого белка) в зерне было обусловлено внесением азотных удобрений (46 %) и генотипом (21,8 %), в соломе — погодными условиями и агрофоном (соответственно 47 и 33,7 %) (см. табл. 2 и 3). Следовательно, доля влияния погодных условий, азотных удобрений и их взаимодействия в совокупности фиксированных и случайных факторов, определяющих накопление общего азота (сырого белка) в зерне пшеницы, составляла около 60, а генотипа — около 22 %.

3. Оценка доли влияния различных факторов на формирование технологических качеств зерна растений яровой мягкой пшеницы (%)

Показатель	Год	Агрофон (внесение азота)	Генотип	Год—агрофон	Год—генотип	Агрофон— ге-нотип	Год—аг-рофон—ге-нотип	Случайные фак-торы
Содержание сырого белка Содержание сырой клейко-	7,51*	46,11*	21,78*	4,30*	0,22	2,34	3,23	14,51
вины	6,88*	45,64*	16,09*	5,78*	1,05	1,45	4,27	18,85
Качество клейковины Масса 1000	41,77*	4,79*	22,99*	0,77	1,06	2,49	3,23	22,82
зерен	8,60*	16,86*	59,07*	0,73	6,14*	3,95*	0,49	4,16
Натура зерна Стекловид-	68,06*	2,26	7,75*	3,47	13,31*	1,62	0,50	3,02
ность зерна	13,86*	22,64*	46,96*	1,81	2,53	0,70	3,99	7,71
Содержание сырой золы	58,72*	4,41*	10,32*	2,96	5,46*	1,58	6,09	10,45

* Р < 0,05

Наибольшее влияние на содержание сырой клейковины в зерне пшеницы оказывали азотные удобрения, а на ее качество — погодные условия вегетационного периода, особенно при наливе зерна (см. табл. 3). Содержание белка и клейковины, а также качество последней были обусловлены генотипом. Меньшее, но существенное влияние на содержание в зерне белка и клейковины оказывали погодные условия в период вегетации и взаимодействие факторов год—агрофон, а на качество клейковины — внесение азотных удобрений. В формирование массы 1000 зерен и стекловид-ности зерна наибольший вклад вносил генотип, а натура зерна и содержание сырой золы зависели в основном от погодных условий. Формирование массы 1000 зерен в значительной степени было обусловлено внесением азотных удобрений и взаимодействием факторов год—генотип — соответственно 16,86 и 6,14 %. Хотя стекловид-ность зерна определялась генотипом, уровень азотного питания также оказывал на этот признак существенное влияние.

Таким образом, вклад как отдельного фактора, так и доля влияния взаимодействия различных факторов на формирование урожая и качество зерна предполагают необходимость оценки параметров действия этих факторов при создании и внедрении в производство сортов яровой мягкой пшеницы с высоким адаптивным потенциалом.

Л И Т Е Р А Т У Р А

• 1.    С а п е г а В.А., Т у р с у м б е к о в а Г.Ш. Взаимодействие генотип—среда и параметры экологической пластичности сортов. Зерн. культуры, 1999, 1: 25-31.

• 2.   С у д н о в П.Е. Повышение качества зерна пшеницы. М., 1978.

• 3.   К о д а н е в И.М. Агротехнические приемы повышения качества зерна. Горький, 1981.

• 4.   П а в л о в А.Н. Повышение содержания белка в зерне. М., 1984.

• 5.   Б е б я к и н В.М., З л о б и н а Л.Н. Значение генотипа и факторов внешней среды в определении

  качества зерна яровой пшеницы. С.-х. биол., 1997, 3: 94-100.

• 6.    Программа и методика исследований в Географической сети опытов по комплексному применению средств химизации в земледелии. М., 1990.

• 7.    П а в л о в А.Н., С и н и ц ы н С.С. Методические рекомендации по определению физиологических показателей для отбора высокобелковистых генотипов пшеницы и других злаковых культур. М., 1986.

• 8.    Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М., 1971, 1.

• 9.    Система статистического анализа «STAT». М., 1991.

• 10.  Н а т р о в а 3., С м о ч е к Я. Продуктивность колоса зерновых культур. М., 1983.

• 11.  Д р а г а в ц е в В.А. Генетика признаков продуктивности яровых пшениц в Западной Сибири. Ново

  сибирск, 1984.

• 12.    Д а м и ш В. Исследование физиологических показателей у высокоурожайного сортотипа озимой пшеницы и предложения по использованию их в селекционном процессе. В сб.: Вопросы селекции и генетики зерновых культур. М., 1983: 34-39.

Всероссийский НИИ удобрений и агропочвоведения,