Сравнительная характеристика урожайности и качества зерна сортов яровой пшеницы на серых лесных почвах

Введение . Пшеница является основной зерновой культурой России. Повышение урожайности и качества зерна пшеницы является важной народно-хозяйственной задачей агропромышленного комплекса нашей страны. Однако в настоящее время все большее внимание уделяется увеличению урожайности сельскохозяйственных культур, что зачастую приводит к снижению качества получаемого зерна. Задача сельскохозяйственного производства заключается в получении не только высоких и устойчивых урожаев, но и в получении зерна высокого качества, как в технологическом, так и в пищевом отношении.

Качество зерна пшеницы – это глобальная и постоянно актуальная тема во всем мире. Особенно большое внимание качеству зерна этой культуры уделяют современные мировые про- изводители и экспортеры зерна. Ежегодно в мире производится около 250 млн тонн зерна мягкой пшеницы, более половины из которого – зерно сортов слабой пшеницы, зерно сортов со средней по качеству пшеницей – в два раза меньше (25–30 %), а зерна сортов сильной пшеницы составляет всего лишь 15–20 %. Сегодня российская пшеница уступает по качеству лучшим сортам Канады, США и Австралии. Поэтому повышение качества зерна пшеницы было и остается одним из главных приоритетов селекции этой культуры [1–3].

В Кемеровской области яровая пшеница высевается на площади около 400 тысяч гектаров. В основном в посевах используются сорта сильной и ценной пшеницы. Однако потенциал их урожайности и качества зерна реализуется не всегда, и в некоторые годы доля продовольственной пшеницы (3-й и 4-й классы) в общем сборе зерна резко снижалась. Производство зерна пшеницы требуемого качества ограничено значительным варьированием и резкими колебаниями гидротермического режима по годам урожая. В связи с этим районирование и расширение посевов сильных и наиболее ценных сортов пшеницы, устойчивых к экстремальным условиям производства, стабильно сохраняющих потенциал продуктивности и качества в условиях региона, является актуальной задачей.

Цель исследований. Сравнительная оценка урожайности и качества зерна раннеспелых, среднеранних и среднеспелых сортов яровой пшеницы на серых лесных почвах юго-востока Западной Сибири.

Объекты и методы исследований. Для сравнительной характеристики урожайности и качества зерна яровой пшеницы за период с 2013 по 2015 год использовались результаты испытания сельскохозяйственных культур на Яшкинском ГСУ Кемеровской области. Почвы зоны в основном светло-серые лесные, содержание гумуса составляет 1,6–3,4 %, подвижного фосфора и калия – 6 и 10 мг на 100 г. Территория Яшкинского ГСУ относится к умереннопрохладному, умеренно-увлажненному агроклиматическому подрайону. Метеорологические условия в годы проведения исследований отличались по степени тепло- и влагообеспеченно-сти. В 2013 г. отмечены недобор положительных температур за период май–август (-52оС к среднемноголетним показателям) и переувлажнение за этот же период (отклонение от нормы 146 %). 2014 г. характеризовался обильными осадками в мае и июле и близкими к норме в августе, недостатком осадков в июне (отклонения от нормы составили 63%). Май, июнь были холодными, недобор тепла составил -32 и -28 оС соответственно. Лучшие гидротермические условия для роста и развития яровой пшеницы сложились в 2015 г.

В качестве объекта исследований были использованы шесть сортов пшеницы раннеспелой и среднеранней группы спелости: Руслада, Новосибирская 15, Ирень, Горноуральская, Алтайская 70, Екатерина; пять среднеспелой: Надежда Кузбасса, Алешина, Памяти Афродиты, ОмГАУ 90, Столыпинская. Предшественник – черный пар. В связи с погодными условиями, сложившимися в 2013 и 2014 гг., сроки посева были сдвинуты на третью декаду мая и первую декаду июня. В 2015 г. посев проведен в оптимальные сроки во второй декаде мая. Норма высева 6,5 млн на 1 га всхожих семян. Площадь делянок 25 м2, повторность – четырехкратная.

Оценка качества зерна яровой пшеницы проведена по следующим показателям: масса 1000 зерен – по ГОСТ 10842-89; натура – по ГОСТ Р 54895-2012; стекловидность – по ГОСТ 1098776. Оценка натуры, определение стекловидно-сти выполнены в аккредитованной лаборатории ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» (г. Барнаул).

Результаты и их обсуждение. Сорт пшеницы вносит большое разнообразие в уровень продуктивности и качества зерна пшеницы в силу разной скороспелости, принадлежности к списку ценной или сильной пшеницы и степени отзывчивости на изменение гидротермических условий в период роста и развития культуры (табл. 1).

Таблица 1

Урожайность и высота растений разных по скороспелости сортов яровой мягкой пшеницы, 2013–2015 гг.

Сорт	Высота растений, см			Lim	V,%	Урожайность, ц/га			Lim	V,%
	2013	2014	2015			2013	2014	2015
Раннеспелые сорта
Ирень	93	47	64	47-93	49,4	16,6	2,2	20,4	2,2-20,4	89,2
Новосибирская 15	78	39	59	39-78	50,0	15,6	6,5	14,5	6,5-15,6	58,3
Руслада	89	45	66	45-89	49,4	18,0	2,1	17,7	2,1-18,0	88,3
Среднее по сортам	86,7	43,6	63,0	39-93	58,0	16,4	3,6	18,4	2,2-20,4	89,2
Среднеранние сорта
Алтайская 70	92	52	72	52-92	36,2	17,3	3,7	24,8	3,7-24,8	85,0
Екатерина	79	54	71	54-79	43,4	17,8	7,5	21,7	7,5-21,7	65,4
Горноуральская	80	51	68	51-80	31,6	11,5	2,0	19,2	2,0-19,2	89,5
Среднее по сортам	83,6	52,3	70,3	51-92	44,5	15,5	4,4	21,9	2,0-24,8	91,9
Среднеспелые сорта
Алешина	86	62	61	61-86	29,0	16,2	4,0	15,6	4,0-16,2	75,3
Надежда Кузбасса	86	59	68	59-86	31,4	21,2	9,2	24,5	9,2-24,5	62,4
ОмГАУ 90	83	67	71	67-83	19,2	25,4	8,2	18,7	8,2-25,4	67,7
Памяти Афродиты	-	53	58	53-58	8,6	-	4,7	22,5	4,7-22,5	79,1
Столыпинская	-	63	88	63-88	28,4	-	17,0	29,6	17,0-29,6	42,5
Среднее по сортам	85,0	60,8	69,2	53-88	39,7	20,9	8,6	22,2	4,0-29,6	86,4

Данные таблицы 1 показывают, что величина урожая пшеницы различалась в годы с разным режимом тепло- и влагообеспеченности в период вегетации растений. Так, в 2013 году при сильном уровне увлажнения в мае, августе, недостаточном увлажнении в июне, июле и при недоборе тепла за весь период вегетации (-52 % среднемноголетней нормы) отклик на погодные условия между сортами был выше и равнялся 4,95 ц/га, при ухудшении влагообес-печенности в 2014 году – 4,6 ц/га. Низкая урожайность всех сортов в 2014 году связана с недостаточным увлажнением в период роста и развития растений пшеницы. Урожайность в среднем по сортам раннеспелой, среднеранней и среднеспелой группы спелости составляла 3,6 ц/га; 4,4 и 8,6 ц/га соответственно. В 2015 году при хорошем увлажнении в мае, июле и августе урожайность мало различалась по сортам и в среднем составляла 18,4 ц/га у раннеспелых;

среднеранних – 21,9; среднеспелых – 22,2 ц/га. В среднем разница между среднеспелыми и вместе взятыми раннеспелыми, среднеранними сортами по урожайности составила 2,5 ц/га.

Сопоставление по годам средней урожайности изучаемых сортов разной группы спелости показывает, что их динамика синхронна с погодными условиями в период вегетации. Это указывает на то, что сорта разной группы спелости характеризуются приблизительно одинаковой ответной реакцией на складывающийся экологический режим произрастания. Однако во все годы исследований все среднеспелые сорта формировали более высокую урожайность по сравнению с сортами ранней и среднеранней группы спелости.

Изучение варьирования продуктивности пшеницы по годам исследований позволило установить сильную изменчивость этого показателя в зависимости от погодных условий вегета- ционного периода растений и выявить сорта с более низкими коэффициентами изменчивости этого показателя: Новосибирская 15 (V=58,3%); Екатерина (V=65,4%); Надежда Кузбасса (V=62,4%); ОмГАУ (V=67,7%) и Столыпинская (V=42,5%). У всех остальных сортов фенотипическая изменчивость была очень высокой (V=75,3–89,2%).

Высота растений – признак, также сильно изменчивый по годам. Основным фактором, определяющим высоту растений, является обеспеченность растений пшеницы влагой и теплом. Изменчивость высоты растения пшеницы сильно зависела от условий вегетации, особенно в межфазный период кущение – колошение, и ее сортовых особенностей.

Из таблицы 1 видно, что раннеспелые сорта яровой пшеницы в среднем формировали высоту растений 63,0 см, что на 6,2 см меньше, чем среднеспелые. Варьирование этого признака у этих сортов составляло от 39 до 93 см. Среднеранние и среднеспелые сорта в среднем формировали одинаковую высоту растений – 70,3 и 69,2 см при колебании по годам от 51 до 92 см и от 53 до 88 см соответственно.

В среднем высокие коэффициенты изменчивости наблюдались по высоте растения у раннеспелых (V=49,4–50%) и среднеранних сортов пшеницы (V=31,6–43,4 %). Низкое варьирование отмечено у среднеспелого сорта Памяти Афродиты – V=8,6 %, у всех остальных сортов этой группы спелости V=19,2–31,3 %. В среднем коэффициент изменчивости был ниже у сортов среднеспелой группы спелости. Таким образом, засуха в период кущение–колошение 2014 г. сильно угнетала рост растений пшеницы, и в этот год формировались посевы с низким стеблестоем. Большее угнетение роста в высоту отмечено у сортов раннеспелой и среднеранней группы спелости.

Нами изучены мукомольные свойства зерна, характеризуемые такими физическими показателями, как натура, масса 1000 зерен и стекло-видность.

Натура – показатель качества зерна, служащий косвенным критерием его мукомольных достоинств. По мнению И.М. Коданева (1976), пшеница с низкой натурой имеет пониженный выход муки [4]. Данные трехлетнего исследования натуры зерна сортов мягкой яровой пшеницы представлены в таблице 2.

Таблица 2

Влияние скороспелости сортов пшеницы, произрастающей на серых лесных почвах, на натуру (г/л) и массу 1000 зерен (г), 2013–2015 гг.

Сорт	Натура, г/л			Масса 1000 зерен, г
	среднее	max – min	V, %	среднее	max – min	V, %
Раннеспелые сорта
Руслада	628	559-711	21,4	31,7	28,0-33,7	16,9
Новосибирская 15	605	565-650	13,1	29,2	28,6-30,0	4,6
Ирень	636	600-703	14,6	32,9	30,6-35,1	12,8
Среднее по сортам	623	559-711	21,4	31,3	28,0-35,1	18,5
Среднеранние сорта
Горноуральская	618	580-685	15,3	27,8	26,8-28,5	6,0
Алтайская 70	620	609-640	4,8	32,7	30,3-34,6	12,4
Екатерина	680	640-751	14,7	33,9	31,5-36,0	12,5
Среднее по сортам	639	580-751	22,7	31,5	26,8-36,0	25,5
Среднеспелые сорта
Алешина	655	624- 690	9,5	32,4	29,1-35,6	18,2
Надежда Кузбасса	655	591-720	17,9	32,9	30,2-34,7	12,9
ОмГАУ 90	677	645-725	11,0	33,5	31,1-35,9	13,3
Памяти Афродиты	710	701-719	2,5	30,6	28,1-33,1	15,1
Столыпинская	720	690-750	8,0	33,2	32,7-33,6	2,7
Среднее по сортам	683	624-750	16,8	32,5	28,1-35,9	21,7

В среднем почти все сорта исследуемых образцов формировали натуру ниже нормативов четвертого класса, кроме среднеспелого сорта Столыпинская. Этот сорт в 2015 году сформировал зерно с натурой 750 г/л, соответствующее нормам первого класса.

Анализ данных таблицы 2 позволил установить влияние генотипа на натуру зерна пшеницы. В среднем сорта среднеспелой группы формируют натуру зерна выше, чем сорта раннеспелой и среднеранней группы спелости. Полученные данные согласуются с результатами других исследователей. Так, Р.Р. Шакирзянов (2004) установил, что натура зерна в большой степени обусловлена влиянием генотипа [5].

В среднем этот показатель у раннеспелых сортов варьировал от 605 (Новосибирская 15) до 628 г/л (Руслада); среднеранних – от 618 (Горноуральская) до 680 г/л (Екатерина); среднеспелых от 655 (Алешина) до 720 г/л (Столыпинская).

Коэффициент вариации по этому признаку колебался у среднеранних сортов от 4,8 (Алтайская 70) до 15,3 % (Горноуральская), раннеспелых коэфициент был выше и составлял от 13,1 (Новосибирская 15) до 21,4 % (Руслада), при среднем значении по сортам соответственно 22, 7 и 21,4 %, у среднеспелых был ниже от 2,5 (Памяти Афродиты) до 11,0 % (ОмГАУ 90), при среднем значении 16,8 %.

Один из важнейших показателей физических свойств зерна пшеницы – масса 1000 зерен, но он учитывается не вместо натурного веса, а в дополнении к нему. Высокая величина этого признака указывает на большой запас питательных веществ в зерне и характеризует выполненность зерна. Данный качественный показатель зависит от особенностей сорта, условий возделывания, продолжительности фазы налива зерна и может изменяться от 20 до 60 г [6].

Масса 1000 зерен средних образцов раннеспелых сортов яровой пшеницы изменялась от 28,0 до 35,1 г (см. табл. 2). Коэффициент вариации по данному показателю варьировал от 6 до 13,9 %, при среднем значении 23,6 %. Наиболее крупное зерно (30–35 г) формировали сорта Надежда Кузбасса и Ирень. Сорт Горноуральская имел достоверно более низкую массу 1000 зерен (27,8 г) не только в отдельные годы, но и в среднем за 2013–2015 гг.

В 2013 г. лучшей массой 1000 зерен характеризовались: раннеспелый сорт Ирень, среднеранний Екатерина и среднеспелые ОмГАУ 90, Надежда Кузбасса, Алешина. В среднем наибольшая величина этого показателя была у сортов среднеспелой группы спелости – 32,5 г. В 2014 г. масса 1000 зерен у раннеспелых сортов изменялась от 26,8 до 30,6 г, среднеспелых от 28,1 до 33,6 г. Высокие показатели стабильно формировали сорта Столыпинская и ОмГАУ 90. В 2015 году масса 1000 зерен варьировала у образцов пшеницы раннеспелой группы спелости от 28,5 до 34,7 г. Лучшими показателями отличались сорта Надежда Кузбасса и Алтайская 70. У образцов сортов среднеспелой группы спелости масса 1000 зерен была выше на 1,5 г, чем у раннеспелой группы. В среднем составляла 32,5 г. Максимальная величина показателя составила у сортов Екатерина – 34,4 г и Столыпинская – 33,6 г. Данные таблицы 2 свидетельствуют о средней и низкой степени варьирования массы 1000 зерен. Наименьший коэффициент вариации отмечен: у раннеспелых сортов Горноуральская – 6,0 % и Новосибирская 15 – 4,6; у среднеспелого Столыпинская – 2,7 %; наибольший: у сорта Руслада – 13,9 и Алешина – 18,2 % соответственно.

Таким образом, сравнение разных генотипов яровой пшеницы по натуре и массе 1000 зерен, выращенных на серых лесных почвах, показало, что генотипический эффект не является постоянным, а варьирует в зависимости от погодных условий.

В наших исследованиях изучен важный показатель качества зерна пшеницы – стекловид-ность. По мнению Е.Д. Казакова и Г.П. Карпи-ленко (2005), стекловидное зерно содержит большее количество белка, обладает хорошими хлебопекарными качествами и высоким содержанием клейковины [7]. Стекловидность характеризует в первую очередь сырьевые достоинства зерна пшеницы. Есть сведения, что стекловидное зерно при размоле лучше вымалывается и дает больший выход муки высших сортов [8]. Н.С. Кравченко с соавторами (2013) отмечали значительное влияние сорта на стекловид-ность зерна [9]. Однако некоторые исследователи (Шибаев П.Н., 1933) считали, что стекло-видность не всегда отражает качество зерна, обусловленное наследственными особенностями сорта [10]. Стекловидность пшеницы в большой степени связана с влиянием метеорологических факторов в период созревания зерна.

Анализ полученных данных подтверждает высокий потенциал среднераннего сорта Екатерина и среднеспелых Памяти Афродиты и Надежда Кузбасса в формировании высокостекловидного зерна на серых лесных почвах лесостепи юго-востока Западной Сибири. Образцы зерна этих сортов в 2015 году характеризовались достаточно высокой стекловидностью в пределах нормативов первого класса (63–66 %). Исключение составили раннеспелый сорт Рус-лада и среднеспелый ОмГАУ 90. У этих сортов стекловидность была ниже 60 % и составила 56 и 54 % соответственно. По данным Л.А. Трис-вятского с соавторами (1991), под влиянием сортовых особенностей, почвенноклиматических и погодных условий стекловид-ность зерна пшеницы может значительно варьировать: от 20–30 до 90–100 % [11].

Средний коэффициент варьирования этого показателя был у среднеспелых сортов (V=11,1%). У раннеспелых и среднеранних отмечено также среднее варьирование (V=10,7%). В 2013 и 2014 гг. из-за неблагоприятных условий отмечено снижение стекловидности на 10– 13 % у всех сортов яровой мягкой пшеницы. Снижение стекловидности зерна в эти годы произошло за счет неблагоприятных гидротермических условий в период формирования зерна и уборки урожая.

Нами рассчитаны коэффициенты корреляции между урожайностью, высотой растений и показателями качества зерна сортов яровой мягкой пшеницы. Коэффициент корреляции больше 0,6 указывает, что урожайность и высота растений связаны между собой. Для сортов раннеспелой, среднеранней и среднеспелой группы спелости он составлял соответственно: r = 0,74; 0,69 и 0,60. Высокая положительная корреляция, близкая к 1, наблюдается между урожайностью и массой 1000 зерен у сортов раннеспелой – r = 0,990; среднеранней – r = 0,943 и среднеспелой – r = 0,850 группы спелости. Значения, близкие к 0 (как положительные, так и отрицательные), в случае связи между средней урожайностью и натурой для раннеспелых (r = 0,16) и среднеспелых (-0, 14) сортов указывают на слабую зависимость между ними. Иными словами, средняя урожайность не будет совсем (или почти совсем) влиять на натуру зерна. Хотя для среднеранних (r = 0,74) сортов это влияние наблюдается.

Выводы

• 1.    Во все годы исследований все среднеспелые сорта формировали более высокую урожайность (22,2 ц/га) по сравнению с сортами ранней и среднеранней группы спелости (18,4 и 21,9 ц/га).

• 2.    Сравнительная оценка сортов яровой пшеницы разных групп спелости показала, что более качественное зерно формируют среднеспелые сорта. В среднем за годы исследований натура зерна составила 683 г/л, масса 1000 зерен – 32,5 г, стекловидность – 63–66 %.

• 3.    Наименьшая изменчивость урожайности (V=86,4%) и качества зерна яровой мягкой пшеницы (V=16,8–21,7%) наблюдалась у сортов среднеспелой группы спелости.