Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Введение

Важнейшей задачей агропромышленного комплекса является увеличение не только урожайности, но и повышение качества зерна озимой мягкой пшеницы. Значительное влияние на урожайность, биохимические свойства и качество зерна оказывают: предшественники, сорта, применение удобрений, сроки их внесения, метеорологические условия года [3, 8].

В опытах по изучению действия органических и минеральных удобрений на урожайность и качество зерна хлебопекарной пшеницы отмечается, что для формирования высококачественного зерна с улучшенными технологическими свойствами необходимо обеспечить такой режим питания растений, при котором достигается оптимальное соотношение азота, фосфора и калия [1]. Вместе с тем известно, что азотные удобрения, особенно при повышенных дозах, приводят к снижению хлебопекарных свойств зерна пшеницы ввиду ослабления клейковины. Это связано с динамикой накопления глиадинов и глютенинов в созревающем эндосперме. В процессе азотного питания происходят соответствующие изменения в составе белкового комплекса зерна, что снижает его технологические свойства [10].

К качественным показателям озимой пшеницы относятся: натура, масса 1000 зерен, содержание белка, количество и качество клейковины [2]. Хлебопекарные параметры рассматриваются значительно реже, и, как правило, они связаны с белковым комплексом [9], крахмальная составляющая и ферментативная система амилаз не рассматриваются.

Цель работы – оценка влияния минеральных и органических удобрений на белково-протеиназный и углеводно-амилазные комплексы озимой мягкой пшеницы сорта «Синтетик» в 2012–2013 гг.

Объекты и методы исследования

Почва опытного участка представлена черноземом типичным, тяжелосуглинистым с содержанием гумуса 5,0–5,2 %, суммой поглощенных оснований 34,2–36,4 % мг/экв. на 100 г почвы, гидролитической кислотностью почвы 2,7–3,0 мг/экв. на 100 г почвы, рН солевой вытяжки 5,8–6,0, содержанием подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) соответственно 5,5–6,0 и 10,5–12,5 мг на 100 г почвы.

Для оценки влияния минеральных и органических удобрений на хлебопекарные параметры качества зерна озимой мягкой пшеницы изучали следующие варианты удобренности: 1. Контроль (без удобрений); 2. Навоз – 40 т/га (Фон); 3. Фон + N60P60K60; 4. Фон + N90P90K90; 5. N60P60K60; 6. N90P90K90. Из минеральных удобрений использовали азофоску (16:16:16), из органических – полуперепревший подстилочный навоз КРС.

Исследования проводились в севообороте со следующим чередованием культур: чистый пар, озимая пшеница, сахарная свекла, яровой ячмень, кукуруза на зерно. Основной способ обработки почвы – вспашка.

В опыте использовался сорт озимой мягкой пшеницы селекции ГНУ Белгородский НИИСХ Россельхозакадемии «Синтетик», который обладает повышенной устойчивостью к «стеканию» зерна и прорастанию на корню в период уборки и именно в таких условиях рекомендуется на хлебопекарные цели. Сорт, как правило, формирует клейковину второй группы качества. Содержание сырой клейковины 28,0 – 31,2 % [5]. Уборка посевов в 2012–2013 гг. производилась в середине июля.

Метеорологические условия периодов исследования представлены на рис. 1, 2.

Рис. 1. Метеорологические условия за апрель – июль 2012 г.

Рис. 2. Метеорологические условия за апрель – июль 2013 г.

Пробоподготовку шрота проводили на мельнице IKA MF 10 с диаметром ячеек сита 1 мм. Хлебопекарные параметры качества определяли на приборе Миксолаб в двухкратной повторности в протоколе Chopin wheat+, предназначенном для анализа шрота по показателям, характеризующим водопоглотительную способность муки пшеницы (ВПС), устойчивость теста к механическому воздействию (Замес), объемный выход хлеба (Глютен+), реологические свойства теста (Вязкость), активность амилазы (Амилаза) и степень черствления хлеба (Ретроградация) в баллах от 0 до 9 [6].

Результаты и обсуждение

Шрот всех исследуемых вариантов характеризовался высокими значениями индекса ВПС (табл. 1), что обусловлено наличием в его составе оболочек зерна. Дисперсионный анализ показал, что внесение органических и минеральных удобрений не влияло на показатели водопоглощения. Метеорологические условия также не оказали существенного влияния на значения ВПС.

Изменения значений индекса Замес, характеризующего силу теста при замешивании, статистически не достоверны, как для доз внесения удобрений, так и для метеоусловий за данные периоды исследований. Следует отметить, что в 2013 году проявилась незначительная тенденция к увеличению данного индекса по сравнению с предшествующим годом, что можно объяснить меньшим количеством осадков в период налива зерна, способствовавшим укреплению клейковины.

Индекс Глютен+, характеризующий улучшение устойчивости белковой структуры теста, но в то же время не коррелирующий с количеством сырой, сухой клейковины и ИДК [6], достоверно не изменялся с увеличением доз внесения органических и минеральных удобрений. Различия между двумя годами исследования статистически не достоверны.

Индекс Вязкости, обусловленный желатинизацией крахмала и активностью энзимов в разжиженном крахмале под воздействием эндогенной и экзогенной амилазы, не зависел от доз внесения удобрений, но в то же время был существенно связан с годом исследования (рис. 3, табл. 1). Это обусловлено различиями в увлажненности в периоды вегетации. Во время налива зерна в 2012 г. осадков было больше, чем в 2013 г., что повлияло на активность ферментативной системы зерновки.

Определяющим влиянием на изменение индекса Амилаза являлись метеоусловия вегетационных периодов в годы исследований. В 2012 г. средние значения индекса статистически не достоверно выше, чем в 2013 г. (активность амилазы обратно пропорциональна значениям индекса [4]) (табл. 1). Внесение минеральных и органических удобрений не повлияло на изменения этого показателя как в 2012, так и в 2013 г.

Таблица № 1

Хлебопекарные параметры качества озимой пшеницы сорта «Синтетик» 2012–2013 гг.

Рис. 3. Миксограммы крутящего момента и профайлеры образцов 2012–2013 гг. с внесением только минеральных удобрений в дозе N60P60K60

Наиболее интересным хлебопекарным показателем, который в отечественной литературе освещен не достаточно, является индекс Ретроградации, связанный с кристаллизацией крахмала, а, следовательно, и способностью конечного продукта сохранять товарный вид и противостоять черствению. Данный показатель связан с крахмалом и наличием в сорте гомозигот с wx-генами, с одной стороны, и степенью «стекания», с другой [7]. Определяющими значениями этого индекса выступали условия года исследования. В 2013 г. значение индекса не достоверно, но ниже, чем в 2012 г. Внесение удобрений не существенно влияло на изменения этого показателя.

Выводы

Проведенное исследование позволяет сделать вывод о том, что внесение органических удобрений в дозе 40 т/га и минеральных – в дозах N60P60K60, N90P90K90, в условиях 2012–2013 гг. не приводило к ухудшению хлебопекарных параметров мягкой озимой пшеницы сорта «Синтетик». Отсутствие достоверных изменений показателей качества с увеличением доз внесения удобрений возможно связано с высокими температурами в период налива зерна, что приводило к достаточной агрегации полипептидов, укреплению клейковины и нивелированию показателей (Замес, Глютен+), связанных с белковым комплексом. Желатинизация крахмала и активность энзимов под воздействием эндогенной и экзогенной амилазы не были связаны с минеральным питанием растений, но были обусловлены влагообеспеченностью растений в период налива и уборки зерна.

Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы, Соглашение №14.А18.21.0200.

Рецензенты:

Сорокопудов В. Н., д.с.-х.н., профессор, зам. директора по научной работе ботанического сада НИУ БелГУ, г.Белгород.

Соловиченко В. Д., д.с.-х.н., заведующий лабораторией плодородия почв и мониторинга ГНУ «Белгородский НИИСХ Россельхозакадемии», г.Белгород.