Погодные факторы и качество клейковины яровой сильной пшеницы в центральной зоне Оренбургской области

Погодные факторы и качество клейковины яровой сильной пшеницы в центральной зоне Оренбургской области

Г.Н. Сандакова, к.т.н., ФГБНУ Оренбургский НИИСХ

Оренбургская область специализируется на производстве сильной пшеницы, являющейся улучшителем в смесях с пшеницей, имеющей низкие хлебопекарные качества [1]. Исключительные пищевые достоинства пшеницы в значительной степени определяются содержанием в ней своеобразного белкового комплекса, называемого клейковиной, от содержания и качества которой зависит её хлебопекарная способность [2].

Качество клейковины в зерне пшеницы — один из основных показателей действующего в нашей стране ГОСТа Р 52554-2006, согласно которому для сильной пшеницы оно должно быть не ниже 1-й группы (45—75 ед. ИДК-1, 1—2-й класс стандарта) [3]. Вариации погодных условий центральной зоны Оренбургской области приводят к колебаниям качества клейковины по годам. 67% партий зерна яровой мягкой пшеницы сильных сортов в центральной зоне области содержат клейковину 2-й и 3-й группы, т.е. не соответствуют требованиям ГОСТа, предъявляемым к сильным пшеницам [1].

Изучение степени влияния агрометеорологических условий степной зоны Оренбуржья на качество яровой пшеницы остаётся актуальной проблемой для учёных области [4—10].

Цель настоящего исследования — оценить роль погодных факторов в формировании зерна яровой сильной пшеницы с высоким качеством клейковины в степных районах Оренбургской области.

Материал и методы исследования. Исследование проводили по материалам Государственной хлебной инспекции по Оренбургской области, содержащим результаты обследования качества зерна пшеницы сильных сортов за 1966—2006 гг. Также были использованы результаты полевых опытов ФГБНУ «Оренбургский НИИСХ», проведённых в последние годы с целью изучения качества зерна, и материалы ежесуточных измерений максимальной, средней, минимальной температуры, осадков, относительной влажности воздуха за период май — август 1966—2015 гг. (МС «Чебеньки» и «Оренбург»).

Результаты исследования. Динамика суточной температуры воздуха, осадков, средней относительной влажности воздуха по месяцам вегетации яровой сильной пшеницы была рассмотрена в разрезе лет, благоприятных для формирования зерна с высоким качеством клейковины (1-я гр. качества, 45—75 ед. ИДК-1) и неблагоприятных — с пониженным качеством клейковины (2-я и 3-я гр. качества).

Для описания суточного хода средней, минимальной и максимальной температуры (рис.), осадков и средней относительной влажности воздуха

за май — август для разных типов лет в условиях центра Оренбургского Предуралья были использованы параболические уравнения 2-й степени. Результаты описания могут служить основой для прогноза погоды в последующий сезон.

Анализ данных рисунка позволил выявить заметную разницу между динамикой хода температур, осадков, относительной влажности воздуха в благоприятные и неблагоприятные для формирования качества клейковины годы. В благоприятные годы для июня, июля и августа были характерны более низкие средние, минимальные и максимальные температуры, более высокая средняя относительная влажность воздуха в мае, июне, июле и более низкая в августе, меньшее количество осадков в третьей декаде июня, июле, августе.

Для классификации фактических суточных данных был использован метод группировок, вычислены вероятности проявления параметров погодных факторов в благоприятные и неблагоприятные годы в течение периода вегетации сильной пшеницы — май — август. Получены данные, которые четко характеризуют особенности погоды в разные типы лет.

По нашим данным, за 10 лет проявились следующие особенности температурного режима: в мае средняя температура в рассматриваемые типы лет незначительно отличалась от среднемноголетней (14,80±2,10°С), в благоприятные годы она в 58% лет превысила среднемноголетнюю и составила (14,99±2,22°С), в неблагоприятные годы была ниже среднемноголетней в 59% лет (14,66±2,06°С). Оценка среднемноголетних суточных температур в мае (табл.) показала, что для благоприятных лет (в отличие от неблагоприятных) характерна меньшая вероятность (44,9%) холодных температур (14°С и менее) и большая вероятность (21,2%) умеренных температур (18,0—20,0°С), в неблагоприятные годы с большей вероятностью (48,1%) встречались холодные температуры и с меньшей вероятностью (16,9%) умеренные.

В июне формирование высокого качества клейковины в зерне было обусловлено средней температурой (18,26 ±1,61°С), которая в 75% случаев была ниже среднемноголетней (19,35±2,17°С). Пониженное качество клейковины формировалось в годы со средней температурой в июне (20,11±2,23°С), в 71% случаев превысившей среднемноголетнюю. В благоприятные годы возрастает вероятность прохладных (15—17°С) и умеренных (18—20°С) температур (22,2 и 28,9% против 14,5 и 27,8% соответственно в неблагоприятные годы).

В июле налив и созревание зерна с качеством клейковины 1-й гр. (45—75 ед. ИДК-1) про-

Вероятность средней суточной температуры для формирования качества клейковины в разные типы лет

ходили при умеренных температурах в первой (19,93±0,41°С), второй (19,78±1,13°С), третьей (20,72±0,90°С) декадах и за месяц (20,16±0,94°С), которая в 67% лет была ниже среднемноголетней (21,09±1,72°С). Для такого типа лет (в отличие от неблагоприятного) характерна большая вероятность прохладных (15—17°С) температур (21,5 и 10,6% соответственно), меньшая вероятность жарких (24—26°С) (12,6 и 21,3% соответственно) и знойных (27—29°С) температур (1,1 и 5,1% соответственно). Так, в благоприятные 1968, 1970, 1976, 1978, 1986, 1992, 2001, 2003 гг. средняя температура воздуха в июле была ниже среднемноголетней на 0,01—3,41°С и составила 17,68—21,08°С.

В годы сильных засух (2010, 2012, 2014 гг.) средние температуры не только в июле, но и во все месяцы вегетационного периода значительно превысили среднемноголетние на 3,3—5,2°С. При этом сформировались неблагоприятные условия для развития вегетативных и репродуктивных органов пшеницы, урожайность в результате составила всего лишь 3,4—7,0 ц с 1 га, а зерно попало под «запал», что привело к снижению содержания и качества клейковины.

В условиях центральной зоны Оренбургской области созревание зерна в большинстве лет проходило в первой и в начале второй декады августа и лишь в прохладные годы растягивалось до конца месяца. В благоприятные годы созревание зерна с высоким качеством клейковины (1-я гр.) наблюдалось при умеренных температурах в первой (20,90±0,77°С), второй (19,26+1,42°С) декадах августа. В неблагоприятные годы тёплая температура наблюдалась в первой (21,03±1,03°С), умеренная во

второй (19,12±0,91°С), прохладная (17,99±0,58°С) в третьей декадах месяца. В благоприятные годы в первой декаде августа в среднем было больше тёплых (21—23°С) и жарких (24—26°С) температур (27,5 и 13,3% против 22,9 и 11,2% соответственно в неблагоприятные годы), во второй декаде — умеренных температур (40,8% против 32,9% в неблагоприятные годы) и меньше прохладных (15,8% и 35,9% соответственно).

Анализ показателей среднемноголетних суточных осадков в разные типы лет позволил выявить следующие особенности: в мае в благоприятные годы количество осадков было выше среднемноголетних (28,23+15,97 мм) в 58% лет (32,39+14,18 мм), в неблагоприятные годы — ниже среднемноголетних в 59% лет (25,29+16,90 мм).

В июне больше осадков выпадало в неблагоприятные годы - 51,28+28,91 против 45,27+24,39 мм в благоприятные. Однако в благоприятные 1968, 1978, 1986, 2003 гг. осадки в июне (68-79,8 мм) превышали среднемноголетние (74,19 мм) и в фазу посев — колошение повлияли на формирование хорошего урожая зерна (14,6—21,0 ц с 1 га). Засушливые условия второго периода вегетации (основная доля осадков пришлась на межфазный период колошение — молочная спелость) позволили получить зерно с высоким качеством клейковины (1-я гр. качества).

Сухая и жаркая погода в первом и втором периодах вегетации наблюдалась в неблагоприятные 1981, 1988, 1989, 1998 гг. Это привело к формированию более низкой продуктивности пшеницы (6,3—10,6 ц с 1 га) и снижению качества клейковины до 2-й гр. (80—100 ед. ИДК-1).

Наше исследование показало, что в июле осадки в благоприятные годы в 58% лет ниже среднемноголетних (42,32+27,63 мм), в неблагоприятные годы в 53% лет выше среднемноголетних и составили соответственно 37,89+26,64 и 45,44+28,69 мм. Однако в благоприятные 1968, 1970, 1976, 2003 гг. осадки в июле (52,7—73,1 мм) превышали средне-многолетние и на этапе колошение — молочная спелость не способствовали снижению качества клейковины в зерне. Рассматриваемые сезоны отличались также периодичностью выпадения осадков. Так, в благоприятные годы 56% осадков (21,28 мм) приходилось на первую декаду июля, в неблагоприятные годы 68% осадков — на вторую и третью декады. В благоприятные годы с вероятностью 61% встречались меньшие суточные осадки 0,1 мм, в неблагоприятные с большей вероятностью (42 и 26%) — суточные осадки 1,1 и 2,1 мм соответственно. В неблагоприятные 1974, 1982, 1985, 1999, 2000 гг. осадки, выпавшие в июле в межфазный период молочная — восковая спелость в количестве 19,1—64 мм, способствовали снижению качества клейковины до 2-й и 3-й гр.

По декадам августа осадки распределялись следующим образом: в благоприятные годы 24%

Предельные Вероятность температуры,

значения в в % по месяцам Май -

август

классе, °С май июнь июль август

Благоприятные годы

До 12 23,9 5,6 0,3 5,4 8,8

12-14 21.0 8,6 5,6 16,1 12,9

15-17 25,5 22,2 21,5 18,5 22,0

18-20 21,2 28,9 28,8 27,7 26,6

21-23 7,5 22,2 30,1 20,2 20,0

24-26 0,8 10,0 12,6 8,1 7,9

27-29 0,0 1,9 1,1 3,8 1,7

30-32 0,0 0,3 0,0 0,3 0,1

33-35 0,0 0,3 0,0 0,0 0,1

Неблагоприятные годы

До 12 28,7 4,3 0,0 2,7 8,9

12-14 19,4 10,0 0,8 8,9 9,8

15-17 25,0 14,5 10,6 25,8 19,0

18-20 16,9 27,8 31,1 30,0 26,4

21-23 8,9 22,0 31,1 20,9 20,7

24-26 1,1 15,5 21,3 8,5 11,6

27-29 0,0 5,5 5,1 3,2 3,4

30-32 0,0 0,4 0,0 0,0 0,1

33-35 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Температура средняя

25,0 20,0 О 15,0

О

1- 10,0 5,0 0,0

у = -0,002х2 + 0,2948х + 10,748 _ > - --А*. -

у = -0,0014х2 + 0,2178х + 11,783 —н»»

Р2 = 0,7528

N <0 ^ ф ^ # & # <$> & & ^ & & & & ^ ^ ^ ^ <|>

порядковый номер суток

18,0

16,0

14,0

о 12,0

10,0

5 2 8,0

1- 6,0

4,0

2,0

0,0

-Полиномиальный

Полиномиальный

Температура минимальная

у = -0,002х2 + 0,307х + 3,6256

Р2 = 0,8807 _.

у = -0,0016х2 + 0,2519х + 4,1642

Р2 = 0,8189

<*> <эю

<9> Л Лю <?У в3

°>ч & ^ ^ ^ ^ <1>

порядковый номер суток

блка

нбка

-Полиномиальный

Полиномиальный

Температура максимальная

35,0

30,0

25,0

О

20,0

га

Ъ 15,0

1-

10,0

5,0

0,0

у = -0,0019х2 + 0,2883х + 17,893

Р2 = 0,8648

у = -0,0012х2 + 0,1945х + 19,184

Р2 = 0,6367

<9> V Лю ЧУ в3

Ф ^ ^ ^ <1>

порядковый номер суток

блка

нбка

-Полиномиальный

Полиномиальный

Рис. - Суточный ход средней, минимальной и максимальной температуры воздуха в разные годы формирования качества клейковины яровой сильной пшеницы за период вегетации май - август, центральная зона Оренбургской области

осадков приходилось на первую декаду месяца (7,15 мм), 34% — на вторую (10,10 мм), в неблагоприятные годы в первых двух декадах выпало 75% осадков, из них в первой декаде — 35% осадков (12,76 мм), во второй — 40% (14,58 мм). Для благоприятных лет в первых двух декадах характерна большая вероятность (70 и 60% соответственно) суточных осадков в количестве 0,1 мм. В неблагоприятные годы суточные осадки в количестве 0,1 мм составили 40%, большие осадки 1,1—3,1 мм выпадали с вероятностью 60%.

Вывод. Формированию зерна яровой сильной пшеницы с высоким качеством клейковины (1-я гр.) в центральной зоне Оренбургской области в благоприятные годы способствуют более низкие средние, минимальные и максимальные температуры в июне, июле и августе, более высокая

средняя относительная влажность воздуха в мае, июне, июле и более низкая в августе, меньшее количество осадков в третьей декаде июня, июле, августе. В июле налив и созревание зерна с качеством клейковины 1-й гр. чаще всего проходят при умеренных температурах в первой, второй и третьей декадах месяца. В такой тип лет (в отличие от неблагоприятного) наблюдается большая вероятность прохладных (15—17°С) температур (21,5 и 10,6% соответственно), меньшая вероятность жарких (24—26°С) (12,6 и 21,3% соответственно) и знойных (27—29°С) температур (1,1 и 5,1% соответственно). Для благоприятных лет характерно меньшее количество осадков в июле и августе, с большей вероятностью в июле наблюдаются суточные осадки 0,1 мм, в неблагоприятные годы — суточные осадки 1,1 и 2,1 мм.

Литература

1. Сандакова Г.Н., Крючков А.Г. Научное обоснование зон оптимального размещения производства и глубокой переработки высококачественного зерна яровой пшеницы в степи Южного Урала. Оренбург, 2012. 222 с.

2. Вакар А.Б. Клейковина пшеницы. М.: АН СССР, 1961. 252 с.

3. ГОСТ Р 52554-2006 Пшеница. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2006. 9 с.

4. Долгалев М.П., Тихонов В.Е. Адаптивная селекция яровой пшеницы в Оренбургском Приуралье. Оренбург, 2005. 290 с.

5. Сандакова Г.Н., Крючков А.Г. Научно обоснованные параметры моделей погодных и агротехнических условий для формирования высокостекловидного зерна яровой мягкой пшеницы в Оренбургской области. Оренбург, 2013. 42 с.

6. Сандакова Г.Н., Крючков А.Г. Научно обоснованные параметры моделей формирования высокобелкового и высоконатурного зерна сильной пшеницы в условиях Оренбургского Предуралья в зависимости от погодных условий и агротехнических приёмов возделывания. Оренбург, 2014. 86 с.

7. Сандакова Г.Н., Крючков А.Г. Научно обоснованные параметры моделей формирования зерна яровой твёрдой пшеницы с высоким содержанием и качеством клейковины в зависимости от погодных условий и агротехнических приёмов возделывания в Оренбургском Предуралье. Оренбург, 2015.48 с.

8. Сандакова Г.Н. Динамика погодных факторов и их вероятность для формирования зерна яровой сильной пшеницы с высоким содержанием клейковины в центральной зоне Оренбургской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 5 (61). С. 18—22.

9. Елисеев В.И., Крючков А.Г. Роль температурного фактора в формировании зерна яровой сильной пшеницы в степной зоне Оренбургского Предуралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 5 (61). С, 22-27.

10. Сандакова Г.Н., Елисеев В.И. Параметры моделей погодных факторов для формирования урожая яровой сильной пшеницы в условиях степной зоны Оренбургской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 2 (64). С.' 16-19.