Влияние прорастания зерна на семенные и физические показатели семян

Автор: Филиппова Е.А., Мальцева Л.Т., Банникова Н.Ю., Дробот И.А., Ионина Н.В.

Журнал: Вестник Омского государственного аграрного университета @vestnik-omgau

Статья в выпуске: 2 (54), 2024 года.

Бесплатный доступ

Цель исследования - изучить влияние прорастания зерна пшеницы на физические и биохимические показатели и выделить лучшие сорта. Обильное увлажнение во второй половине августа 2020 и 2023 гг. отразилось на предуборочном прорастании зерна в колосе и, соответственно, на его физических свойствах. Анализ 178 сортов коллекционного питомника 2023 года показал, что 51% составили сорта с зерном разной степени прорастания. Зерно формировалось щуплым, в среднем 694,4-703,7 г/л, и мучнистым 43,8-47,0%. Наличие проросших зерен снизило физические и биохимические показатели по всем биотипам. Для оценки влияния прорастания зерна на семенные и товарные показатели сорта разбили на три группы по степени снижения этих показателей: хорошие, средние, низкие. Средний показатель всхожести по группам составил 83%, натуры зерна - 692,2 г/л, стекловидности - 42,3%, количество белка и клейковины высокое - 16,2 и 34% соответственно. К первой группе отнесены сорта, соответствующие 2 и 3 классу, с числом падения 150-200 с: Любава 5, Исеть 45, Ласкада, Калисперо, КВС Буран. Сорта со средними базовыми показателями соответствовали 5 классу. Сорта третьей группы имели низкие показатели всхожести (65,9%), натуры зерна (680 г/л), стекловидности (40,8%), числа падения (61,6 с). Крупность зерна отрицательно отразилась на его физических и биохимических свойствах. Обнаружена отрицательная связь с натурой зерна (r= -0,34), стекловидностью (r= -0,34… -0,64), клейковиной (r= -0,47 … -0,59), белком (r= -0,47… -0,5). Влияние крупности зерна на число падения отмечено в группе сортов с низким показателем (61,6 с), чем крупнее зерно, тем ниже число падения (r= -0,33).

Еще

Предуборочное прорастание зерна, качество, сорт, погодные условия

Короткий адрес: https://sciup.org/142240881

IDR: 142240881

Текст научной статьи Влияние прорастания зерна на семенные и физические показатели семян

В Курганской области доля засушливых и острозасушливых лет с ГТК меньше 1,0 составляет 65%, относительно благоприятных – 35%. Встречаются годы, когда складывающиеся в предуборочный период погодные условия способствуют прорастанию зерна на корню. Это 2020 год, который оказался экстремальным для товаропроизводителей Курганской области. В связи с сухой и жаркой погодой зерно сформировалось щуплым, зажатым, при обмолоте много зерен подвергалось травмированию. После наступления физиологической спелости зерна произошло понижение температуры воздуха, прошли проливные дожди. Эти факторы внешней среды спровоцировали прорастание [1]. В 2023 году, по данным Курганского филиала ФГБУ «Центр оценки качества зерна», из-за летней засухи и осенних дождей урожайность и качество зерна оказались ниже прошлогодних [2]. В Российской Федерации, согласно ГОСТу 52554-2006, у зерна первого и второго класса число падения (ЧП) должно быть не ниже 200 с, при этом допускается до 5% проросшего зерна «в зерновой примеси». Снижение уровня ЧП, скрытое или видимое предуборочное прорастание (ПП) происходят под влиянием неблагоприятных условий – дождливой, прохладной погоды в период созревания зерна [3]. Анализ публикаций свидетельствует о весьма сложных взаимосвязях между числом падения, содержанием белка в зерне и другими признаками, а также об огромном влиянии на экспрессию признаков различных внешних факторов [4]. Отмечается, что низкорослые (ген Rth-Blc), высокобелковые (ген Pro), безостые линии более устойчивы к предуборочному прорастанию, чем их аналоги [5].

Материалы и методы

Исследования выполнены в лаборатории селекции пшеницы Курганского НИИСХ – филиала ФГБНУ УрФАНИЦ УрО РАН. Проанализированы уникальные результаты 2020 и 2023 гг. Материалом исследования служила коллекция из 178 сортов яровой мягкой пшеницы. Предшественник – пар. Площадь делянки – 10 м2, трехкратная повторность, срок посева – конец 2-й, начало 3-й декады мая. Наблюдения и оценки в соответствии с Методикой государственного сортоиспытания [6]. Оценка образцов зерна по числу падения проводилась на приборе ПЧП-3. Показатели качества зерна определены в технологической лаборатории Курганского НИИСХ соответственно ГОСТам.

Опытный участок расположен в центральной зоне Курганской области. Почва – чернозем выщелоченный маломощный тяжелосуглинистый, содержание гумуса в слое – 0…20 см – 4,26% (по Тюрину); рН вод – 5,7; содержание подвижного фосфора Р 2 О 5 (по Чирикову) – 118 мг/кг, обменного калия К 2 О – 217 мг/кг, нитратного азота N-NO 3 – 14 мг/кг почвы. Особенностями климата являются холодная, нередко малоснежная зима, короткое, но

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 2(54) AGRONOMY жаркое лето с периодически повторяющимися засухами. Для весны характерны частые возвраты холодов. За теплый период (май – сентябрь) выпадает 56…59 % от общегодовой суммы осадков, среднемноголетний ГТК составляет 0,9…1,1, часто бывает ниже 0,7 и даже 0,5. Вероятность наступления засушливых явлений средней и слабой интенсивности в различные фазы развития растений достигает 100 %, интенсивных – 35 %. Засушливые годы составляют 33…40 % [7].

Результаты исследований

Погодные условия периода вегетации 2020 и 2023 годов были малоблагоприятны для роста и развития растений, присутствовали постоянные абиотические стрессы: резкие перепады температур, засуха, суховеи, избыток влаги в конце вегетации (рис. 1).

Рис. 1 . Метеорологические данные периода вегетации за 2020 и 2023 гг.

Условия этих лет отличались неравномерным распределением осадков в течение вегетационного периода и выпадением большого их количества во второй половине августа: в 2020 году – 68,5 мм и в 2023 – 77,2 мм, что выше многолетних данных на 15,5–24,2 мм. Температурный режим в мае и июне отличался резкими перепадами, в июле и августе превышал среднемноголетние показатели. Обильное увлажнение в конце вегетации затянуло уборку и отразилось на физических свойствах зерна, вызвало прорастание в колосе. Зерно формировалось щуплым, с натурой зерна в среднем по годам 694,4–703,7 г/л и низкой стекловидностью 43,8–47,0% (табл. 1).

Таблица 1

Физические свойства зерна сортов яровой пшеницы коллекционного питомника, 2020, 2023 гг.

Группа спелости	Масса 1000 зерен, г		Натура, г/л		Стекловидность, %
Группа спелости	2020 г.	2023 г.	2020 г.	2023 г.	2020 г.	2023 г.
Раннеспелая	27,0	29,2	686,7	702,7	43,3	45,0
Среднеранняя	27,4	33,4	701,8	701,3	46,1	46,9
Среднеспелая	27,6	36,3	705,7	691,6	47,2	41,4
Среднепоздняя	30,6	37,0	720,5	682,0	51,4	42,0
Среднее	28,2	34,0	703,7	694,4	47,0	43,8

В 2023 году в очередной раз сложились условия, способствующие сильному предуборочному прорастанию зерна на корню. Из 178 изучаемых сортов с различным периодом вегетации свыше половины составили сорта с проросшими в разной степени

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 2(54)

AGRONOMY

зернами (от 2% до 85%). Анализ показал, что прорастание зерна снижает физические и биохимические показатели в среднем по всем биотипам (табл. 2). Не отмечено снижения только по содержанию клейковины и белка у сортов среднепоздней группы.

Таблица 2

Физические и биохимические показатели сортов яровой пшеницы с проросшим (%) и нормальным зерном, 2020, 2023 гг.

Зерно	Масса 1000 зерен, г	Натура, г/л	Стекловид-ность, %	Клейковина в зерне, %	Белок в зерне, %	Оценка зерна, балл
Среднеранняя группа
Нормальное	34,3	698,2	46,2	34,0	16,2	4,0
Проросшее	34,6	687,4	44,4	33,4	16,0	3,8
Среднеспелая группа
Нормальное	35,7	697,7	42,5	33,8	16,2	4,0
Проросшее	36,8	692,5	40,4	32,6	15,8	4,0
Среднепоздняя группа
Нормальное	37,7	691,8	38,8	34,6	16,4	3,8
Проросшее	36,9	678,5	38,5	35,4	16,5	3,5
Среднее
Нормальное	35,9	695,9	42,5	34,1	16,3	3,9
Проросшее	36,1	686,1	41,1	33,8	16,1	3,7

На способность сорта к прорастанию на корню указывает число падения (ЧП), которое отражает уровень активности альфа-амилазы в зерне/муке и является международным стандартом качества зерна. Чем ниже ЧП, тем ниже качество зерна и его цена [3]. Условия 2023 года позволили оценить влияние присутствия проросшего зерна на его семенные и товарные показатели (табл. 3). Для анализа все сорта разбили на три группы (I–III) по комплексу показателей зерна: число падения, прорастание зерна и всхожесть, исходя из максимальных и минимальных значений признаков: хорошее, среднее, низкое. Отмечено значительное снижение показателей: по числу падения – с 121 до 62 с; всхожести – с 94,5 до 65,9%, натуры зерна – с 705 до 680 г/л, стекловидности – с 42,1–43,9 до 40,8%. Наивысший процент проросших зерен установлен в III-й группе – 29,2%.

Таблица 3

Характеристика сортов по базовым показателям зерна, 2023 г., Курганский НИИСХ

Группа	Градация по зерну	Число падения, с	Прорастание, %	Всхожесть, %	Масса 1000 зерен, г	Натура, г/л	Стекло-видность, %	Клейковина, %	Белок,%
I	хорошее	121	3,3	94,5	32,9	705	42,1	34,4	16,3
II	среднее	66	13,2	88,5	35,0	691	43,9	34,2	16,3
III	низкое	62	29,2	65,9	36,0	680	40,8	33,3	16,1
	М ср.	83	15,2	83,0	34,6	692	42,3	34,0	16,2

Сорта с числом падения 80–204 с в условиях 2023 года выделены в группу с лучшими семенными показателями (табл. 4). Сорта Любава 5, Исеть 45, Ласкада, Калиспе-ро, (150–200 с), КВС Буран (149 с) по числу падения можно отнести ко 2 и 3 классу. В засушливых условиях 2023 года сорта сформировали низконатурное зерно 678–735 г/л, что соответствует 4–5 классу. Класс пшеницы определяют по наихудшему значению одного из показателей, таким образом, даже лучшие по основным базовым показателям сорта соответствовали лишь 4 классу.

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 2(54)

AGRONOMY

Характеристика сортов, выделившихся по базовым показателям зерна, 2023 г.

Таблица 4

Сорт	Число падения, с	Прорастание %	Всхожесть, %	Масса 1000 зерен, г	Натура, г/л	Стекловид-ность, %	Клейковина, %	Белок,%
Ласкада	204	0	96	35,6	684	40	34,6	16,4
Калисперо	170	0	96	32,1	724	41	34,2	16,2
Исеть 45	158	0	92	32,5	713	55	31,8	15,6
Любава 5	153	0	89	30,8	720	46	38,5	17,6
КВС Буран	149	0	95	36,4	710	45	32,4	15,7
КВС Торридон	127	0	94	35,2	678	34	32,4	15,7
Новосибирская 41	110	25	94	28,2	690	50	39,9	17,9
Боевчанка	107	0	87	28,2	698	42	37,2	17,1
Лента 45	105	13	95	32,0	700	41	32,1	15,5
Баракат	100	0	96	35,5	684	45	30,9	15,4
Авиада	97	0	98	34,1	721	34	34,3	16,3
Зауральская волна	95	14	95	30,0	692	47	32,5	15,8
Икар	93	0	96	36,7	718	41	33,4	16,0
Силач	92	0	96	39,0	708	35	34,2	16,3
Фора	91	0	95	30,4	735	41	35,1	16,5
Калинка	80	0	98	29,0	708	36	36,5	16,8
Среднее	120,7	3,3	94,5	32,9	705	42,1	34,4	16,3

Ряд сортов по базовым показателям (число падения, натура зерна) соответствовал 5 классу (табл. 5). По числу падения можно выделить сорта Омская 36 и Тобольская (91 и 82 с соответственно), но и они с показателями по натуре (689–695 г/л) не прошли на более высокий класс. Отсутствие дождей и превышение среднемноголетних показателей температурного режима июля и первой декады августа способствовало получению высоких показателей белка и клейковины. Независимо от величины числа падения количество белка и клейковины в среднем составило 16,2 и 34%.

Таблица 5

Характеристика сортов коллекционного питомника по базовым показателям зерна, 2023 г., Курганский НИИСХ (сорта со средними значениями)

Сорт	Число падения, с	Доля проросших зерен, %	Всхожесть, %	Масса 1000 зерен, г	Натура, г/л	Стекло-видность, %	Клейковина, %	Белок,%
Омская 36	91	45	90	38,5	689	36	31,1	15,2
Тобольская	82	13	75	38,5	695	40	35,0	16,5
Ликамеро	77	0	80	31,0	690	50	33,4	16,0
Зауральская жемчужина	65	0	90	39,0	681	44	35,1	16,5
Ирень	63	0	90	30,3	686	41	35,98	16,8
Новосибирская 15	63	8	93	29,0	664	50	42,2	18,6
Зауральский янтарь	62	40	92	40,4	696	48	31,9	15,7
Обская 2	61	0	93	34,1	699	49	33,3	15,9
Экада 109	61	0	83	40,2	686	30	33,9	16,2
Гренада	61	5	90	33,7	712	49	35,3	16,5
Никон	61	6	90	36,5	711	44	30,9	15,4
Екатерина	61	16	88	32,7	667	47	32,1	15,8
Радуга	61	17	91	39,4	682	36	33,7	16,2
Терция	61	20	88	31,9	711	44	30,3	15,2
Новосибирская 31	61	28	94	29,9	700	51	38,5	17,5
Среднее	66,1	13,2	88,5	35,0	691,3	43,9	34,2	16,3

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 2(54)

AGRONOMY

Сорта третьей группы отмечены низкими показателями всхожести (65,9%), натуры зерна (680 г/л), стекловидности (40,8%) (табл. 6). Один из главных базовых показателей – число падения в среднем составил 61,6 с. Сорта Старт 1, Челяба степная, Уралосибирская 2, Ница в условиях 2023 года характеризовались низкими значениями числа падения (61 с), всхожести (10–79%) и высоким процентом прорастания зерна (34–85%).

Таблица 6

Характеристика сортов коллекционного питомника по базовым показателям зерна, 2023 г., Курганский НИИСХ (сорта с низкими значениями)

Сорт	Число падения, с	Проросшие, %	Всхожесть, %	Масса 1000 зерен, г	Натура, г/л	Стекло-видность, %	Клейковина, %	Белок,%
Экстра	68	34	80	32,7	674	36	29,9	15,0
Челяба 75	63	4	75	35,4	694	41	36,8	17,0
Новосибирская 18	61	0	74	32,1	723	49	33,5	16,1
Геракл	61	0	74	32,5	686	46	33,9	16,3
Нива 55	61	2	53	38,6	662	47	30,6	15,4
Аист 45	61	13	62	37,9	707	46	30,9	15,5
Зауралочка	61	36	86	32,3	674	45	31,8	15,7
Уралосибирская	61	49	86	34,0	678	34	35,2	16,7
Ворожея	61	22	74	35,1	705	37	32,1	15,5
Зауральский простор	61	22	64	36,0	715	48	29,4	14,8
Старт 1	61	34	62	36,3	660	44	34,6	16,3
Ингала	61	36	73	40,1	697	32	32,2	15,9
Челяба степная	61	41	37	39,5	669	24	38,2	17,5
Уралосибирская 2	61	60	79	39,0	641	41	37,5	17,3
Ница	61	85	10	37,9	617	42	33,1	16,1
Среднее	61,6	29,2	65,9	36,0	680,1	40,8	33,3	16,1

В своей работе по изучению числа падения сортов яровой пшеницы Белкина Р.И. [8] отмечает ряд сортов со средним числом падения (200–350 с), которые в наших условиях 2023 года выделились высоким процентом прорастания (Ница, Ворожея, Тингер, Омская крепость, Сигма 5, Экда 258, Зауральский простор, Уралосибирская 3, Бия 21). Снижение уровня ЧП, скрытое или видимое предуборочное прорастание (ПП) происходит под влиянием неблагоприятных условий – дождливой, прохладной погоды в период созревания зерна. Селекция сортов, устойчивых к ПП зерна, стабильно удерживающих высокие значения ЧП, – основой путь повышения ЧП и УкПП в коммерческих посевах пшеницы [9].

Крупность зерна в условиях 2023 года отрицательно отразилась на физических и биохимических свойствах зерна, что отмечается и в литературе [10]. Обнаружена отрицательная средняя и тесная связь с натурой зерна (r= –0,34), стекловидностью – от –0,34 до –0,64, клейковиной – от – 0,47 до – 0,59, белком – от –0,47 до –0,56. Влияние крупности зерна на число падения (r= –0,33) отмечено в группе сортов с низким показателем (61,6 с). Чем крупнее зерно, тем ниже число падения.

Выводы

Таким образом, прорастание зерна отмечается в годы с высоким увлажнением в конце вегетации. Прорастание отрицательно сказывается на физических, биохимических и товарных свойствах зерна. Обнаружена отрицательная связь крупности зерна с числом падения, физическими и биохимическими свойствами зерна. Выделены сорта с высоким числом падения (150–200 с), устойчивые к предуборочному прорастанию:

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 2(54) AGRONOMY

Любава 5, Исеть 45, Ласкада, Калисперо, КВС Буран. В условиях 2023 года отмечены сорта с низкими значениями числа падения (61 с), всхожести (10–79%) и с высоким процентом прорастания зерна (34–85 %): Старт 1, Челяба степная, Уралосибирская 2, Ница. Эти сорта требуют больше внимания в отношении своевременных сроков уборки для получения полноценного товарного зерна, а особенно семенного материала.

Список литературы Влияние прорастания зерна на семенные и физические показатели семян

Аномальные погодные условия привели к прорастанию зерна в колосе [Электронный ресурс]. 2022. URL: https: //old.rosselhoscenter.ru/index (дата обращения (26.02.2024).
Хуже, но не критично: в Курганской области оценили долю проросшего зерна [Электронный ресурс]. 2023. URL: https://margin.kz/news (дата обращения (01.03.2024).
Крупнов В.А., Крупнова О.В. Подходы по улучшению качества зерна пшеницы: селекция на число падения. // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2015. №19(5). С.604-612.
Крупнова O.B. Взаимосвязь между массой зерна и числом падения у яровой мягкой пшеницы // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2010. № 5. С. 3-4. EDN: MUELXJ
Соловов Д.П. Устойчивость яровой мягкой пшеницы к предуборочному прорастанию в Нижнем Поволжье: дис. канд. с.-х. наук: 06.01.05: утв. 06.01.05. Саратов, 2003. 124 с. EDN: QDWJWH
Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Москва, 1985. 269 с.
Анализ погодных условий в связи с возделыванием озимой пшеницы в лесостепной зоне Зауралья / Е.А. Филиппова [и др.] // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2022. Т. 17. № 1(65). С. 32-37. EDN: ITMRCU
Белкина Р.И., Губанова В.М., Губанов М.В. Число падения в зерне новых сортов яровой мягкой пшеницы в условиях северной лесостепи Тюменской области // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2023. № 3(74). С. 25-29. EDN: SGVFYT
Перспективы улучшения яровой твердой пшеницы по признаку "Число падения" / П.Н. Мальчиков [и др.] // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18. № 5-2. С. 328-334. EDN: YKKHNF
Wang J.H., Pawelzik E., Weinert J., Zhao Q., Wolf G.A. Factors influencing falling number in winter wheat. Eur. Food Res. Technol. 2008;226:1365-1371. EDN: GQFTHM

Еще

Статья научная