Влияние погодных факторов на формирование качества зерна твердой пшеницы в природных зонах Оренбургского Приуралья

Тихонов В.Е., Долгалев М.П., Митрофанов К.В.

Оренбургский НИИ сельского хозяйства

ВЛИЯНИЕ ПОГОДНЫХ ФАКТОРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ЗЕРНА ТВЕРДОЙ ПШЕНИЦЫ В ПРИРОДНЫХ ЗОНАХ ОРЕНБУРГСКОГО ПРИУРАЛЬЯ

В работе рассматривается влияние экологических факторов (погоды) на формирование качества зерна яровой твердой пшеницы и готовых продуктов из него по природно-климатическим зонам Оренбургского Приуралья, а также роль косвенных показателей качества зерна данного вида пшеницы в оценке кулинарных свойств макаронных изделий.

Выявление взаимосвязи признаков технологических свойств зерна, крупки и макарон имеет важное значение для разработки научно обоснованной системы оценки качества урожая в процессе селекции. В настоящее время нет единого мнения о взаимообусловленности тех или иных признаков зерна твердой пшеницы, используемых для прямой или косвенной оценки качества макаронных изделий.

Признаки качества можно разделить на три группы: 1 - качество зерна, 2 - мукомольные свойства и качество продуктов переработки и 3 - качество конечного продукта.

Первая группа признаков качества включает показатели: стекловидность, масса 1000 зерен, натура, содержание и качество клейковины, белка и пигментов, золы, влаги, а также цвет зерна, число падения или активность альфа-амилазы.

Вторая группа признаков - качество продуктов переработки зерна - включает характеристику теста, семолины, муки и мукомольных свойств.

Третья группа признаков качества характеризует готовые макаронные изделия и их варочные свойства. Кулинарные свойства макаронных изделий зависят как от особенностей сорта, так и от агроклиматических условий.

Коэффициент разваримости указывает на способность спагетти и макарон поглощать воду в процессе варки. Сухой остаток указывает на потери сухих веществ макаронными изделиями в процессе варки и выражается в процентах к весу сухих изделий.

Внешняя среда оказывает существенное влияние на качество зерна пшеницы. К наиболее информативным, значимым факторам большинство исследователей относят величины осадков и среднесуточной температуры воздуха в периоды всходы - кущение, колошение -восковая спелость зерна, запасы продуктивной влаги в слоях 0 - 20, 0 - 50, 0 - 100 см к моменту сева (всходов) и колошения, относительную влажность воздуха и ее дефицит в основные межфазные периоды, гидротермические коэф-

фициенты до и после колошения (А.П. Голово-ченко, 2001; В.Е. Тихонов, 2005).

Частота формирования высококачественного зерна при различных условиях выращивания считается одним из главных критериев, определяющих достоинство сорта и его пригодность к возделыванию. Особенно это важно для твердой пшеницы.

Учитывая вышеизложенное, нами поставлена следующие задача - определить, от каких погодных факторов зависит качество зерна яровой твердой пшеницы в условиях Южного Урала. К агроклиматическим факторам отнесли осадки, среднесуточную температуру воздуха и средний суточный дефицит влажности воздуха за каждый месяц.

Из показателей качества зерна в анализе использованы содержание белка и клейковины в зерне, а также варочные свойства готового продукта из зерна твердой пшеницы. Анализ проведен за определенный период по данным одного из сортоучастков, типичного для каждой из трех исследованных природных зон: для южной лесостепи Предуральской провинции -Аксаковский ГСУ, для степной зоны Заволжской провинции - Тоцкий ГСУ, для степной зоны Казахстанской провинции - Адамовский ГСУ. Анализу подвергался один и тот же сорт твердой пшеницы - Харьковская 46. Оценка технологических качеств зерна и готовых макарон проведена в Центральной лаборатории Г оскомиссии Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений.

В описании приводимых ниже регрессионных моделей применены следующие сокращения для обозначения независимых переменных: О - месячная сумма осадков, мм; 1 - среднемесячная температура воздуха, 0С; d - среднемесячный дефицит влажности воздуха; Ьп - натуральный логарифм; V - корень квадратный. Индексы при переменных означают номер месяца в году, а буква п при них - номер месяца предшествующего года.

Результаты моделирования связей показателей качества зерна твердой пшеницы с погодными условиями представлены в табл. 1-3.

В лесостепной зоне Предуральской провинции на типичных черноземах (Аксаковский ГСУ) на содержание белка и клейковины значительное влияние оказывают осадки летнего периода и дефицит влажности воздуха июля. Летними погодными условиями объясняется также большая часть дисперсии потерь сухого вещества при варке макарон. Но варьирование коэффициента разваримости макарон как по объему, так и по весу обусловлено в значительной степени осадками зимнего периода. Особенно это относится к разваримости макарон по весу: предикторы (О_2)^(О_3) и (О_1)^(О_2) детерминируют в совокупности 58,4% дисперсии данного кулинарного свойства макаронных изделий.

В степной зоне Заволжской провинции на обыкновенных черноземах (Тоцкий ГСУ, табл. 2) резко выражена роль погоды осенне-зимнего периода предшествующего года. Ее вклад в дисперсию величины белковости зерна состав-

ляет 86,9%, при этом осадки сентября влияют отрицательно. Не только первая группа качества зерна, но и качество готовых макарон формируется под сильным влиянием осенне-зимних погодных условий под урожай будущего года. Следует обратить внимание в связи с этим на температуру января и февраля, имеющую обратную связь с потерями сухого вещества при варке макарон, и особенно с коэффициентом разваримости макарон по весу. И только раз-варимость макарон по объему в 58,2% случаев детерминируется осадками июля.

В степной зоне Казахстанской провинции (Адамовский ГСУ, табл. 3) хорошо просматривается роль погоды августа предшествующего года в объяснении дисперсии величин содержания белка и клейковины в зерне и потерь сухого вещества при варке макарон, а также таких месяцев, как октябрь и ноябрь, в варьировании показателя разваримости макарон.

Стандарты на заготовляемое зерно твердой пшеницы содержат требования к нормам первой группы признаков качества, т. е. к показа-

Таблица 1. Влияние погодных факторов на формирование качества зерна яровой твердой пшеницы в южной лесостепи Предуральской провинции

Предикторы (факторы погоды) Коэффициент регрессии Уровень значимости Доля влияния, % Коэффициент корреляции

Модель для предиктанта: содержание белка в зерне

Свободный член 9,099 0,000 - -

Ьп(ё 7) 3,883 0,000 55,6 0,74

(0_4) + (0_5) -0,031 0,005 14,4 -0,56

(1_6)2 -0,005 0,048 6,3 -0,23

Для полной регрессии: Я2 = 0,763; стандартная ошибка оценки = 1,05

Модель для предиктанта: содержание сырой клейковины в зерне

Свободный член 31,334 0,000 - -

0_5 -0,125 0,002 51,4 -0,71

а_7 0,577 0,008 16,0 0,67

Для полной регрессии: Я2 = 0,674; стандартная ошибка оценки = 2,55

Модель для предиктанта: потери макарон при варке

Свободный член 6,111 0,000 - -

(ё_7)2 -0,005 0,000 37,8 -0,61

у(0 4) 0,170 0,000 18,6 0,51

(1_6)2 0,002 0,003 17,5 0,28

Ьп(0_7) -0,225 0,009 9,2 -0,17

Для полной регрессии: Я2 = 0,831; стандартная ошибка оценки = 0,27

Модель для предиктанта: коэ( зфициент разваримости макарон по объему

Свободный член 2,657 0,000 - -

(1_4) + (1_5) -0,040 0,005 25,9 -0,50

(1_6)-(1_7) 0,003 0,000 12,3 0,27

(0_4)2 0,00009 0,022 12,0 0,46

(0_12п) + (0_1) 0,0068 0,002 21,8 0,11

Для полной регрессии: Я2 = 0,720; стандартная ошибка оценки = 0,17

Модель для предиктанта: коэффициент разваримости макарон по весу

Свободный член 4,491 0,000 - -

(0_2>(0_3) -0,0004 0,003 43,4 -0,65

у(0 6) -0,086 0,001 23,3 -0,50

(0_1>(0_2) -0,0002 0,006 15,0 -0,64

Для полной регрессии: Я2 = 0,817; стандартная ошибка оценки = 0,18

Таблица 2. Влияние погодных факторов на формирование качества зерна яровой твердой пшеницы в степной

Заволжской провинции

Предикторы (факторы погоды) Коэффициент регрессии Уровень значимости Доля влияния, % Коэффициент корреляции

Модель для предиктанта: содержание белка в зерне

Свободный член 16,772 0,000 - -

(о_9л )2 -0,0006 0,002 57,2 -0,75

(о_10л )2 0,005 0,005 29,7 0,67

Для полной регрессии: К2 = 0,869; стандартная ошибка оценки = 0,51

Модель для предиктанта: содержание сырой клейковины в зерне

Свободный член 34,868 0,000 - -

(1 10 л)2 0,155 0,000 84,1 0,91

(1 2)2 0,006 0,023 8,6 3 0

Для полной регрессии: К2 = 0,927; стандартная ошибка оценки = 0,64

Модель для предиктанта: потери макарон при варке

Свободный член 9,015 0,000 - -

Ьп((1 9л) -1,635 0,000 71,8 0,84

(1 2)2 -0,002 0,018 16,1 -0,44

Для полной регрессии: К2 = 0,879; стандартная ошибка оценки = 0,22

Модель для предиктанта: коэффициент разваримости макарон по объему

Свободный член 3,332 0,000 - -

Ьп(о_7) 0,390 0,003 58,2 0,76

ьп(а 9) -0,767 0,007 27,5 0,69

Для полной регрессии: К2 = 0,857; стандартная ошибка оценки = 0,11

Модель для предиктанта: коэффициент разваримости макарон по весу

Свободный член 3,828 0,000 - -

(1 1) + (1 2) -0,003 0,000 70,3 0 3

(о_2)2 0,0002 0,007 19,5 0,51

Для полной регрессии: К2 = 0,895; стандартная ошибка оценки = 0,11

Таблица 3. Влияние погодных факторов на формирование качества зерна яровой твердой пшеницы в степной

Казахстанской провинции

Предикторы (факторы погоды) Коэффициент регрессии Уровень значимости Доля влияния, % Коэффициент корреляции

Модель для предиктанта: содержание белка в зерне

Свободный член 30,233 0,000 - -

у( 1_8п ) -6,148 0,002 12,0 -0,34

ё 8п 0,437 0,001 18,1 0,03

Ьп(ё 7) 3,313 0,002 33,3 0,47

(о_4)2 0,0008 0,044 10,8 0,37

Для полной регрессии: И2 = 0,742; стандартная ошибка оценки = 0,70

Модель для предиктанта: содержание сырой клейковины в зерне

Свободный член 94,694 0,000 - -

ё 6 -0,323 0,018 32,0 -0,56

16 + 17 0,784 0,000 21,0 0,29

Ьп(1_8п ) -26,379 0,000 19,5 -0,50

Ьп(о_8п ) -1,661 0,000 17,1 -0,13

Для полной регрессии: И2 = 0,896; стандартная ошибка оценки = 0,94

Модель для предиктанта: потери макарон при варке

Свободный член 5,506 0,000 - -

(ё_8п )2 -0,013 0,000 28,6 -0,53

(1_8п )2 0,009 0,001 28,0 -0,02

Ьп(о_7) -0,511 0,003 21,3 -0,49

Для полной регрессии: И2 = 0,779; стандартная ошибка оценки = 0,36

Модель для предиктанта: коэ( )фициент разваримости макарон по объему

Свободный член 3,614 0,000 - -

(ё_5)2 -0,005 0,000 29,6 -0,54

(1_10п ) + (1_11п ) 0,062 0,000 31,8 0,40

у(о_2) -0,072 0,013 14,9 -0,27

Для полной регрессии: И2 = 0,763; стандартная ошибка оценки = 0,16

Модель для предиктанта: коэффициент разваримости макарон по весу

Свободный член 5,876 0,000 - -

Ьп(о 10п ) -0,228 0,000 22,9 -0,47

у( ¿_7) -0,534 0,000 59,7 -0,27

Для полной регрессии: И2 = 0,825; стандартная ошибка оценки = 0,11

Таблица 4. Зависимость показателей качества готового продукта от показателей качества зерна яровой твердой пшеницы в различных почвенно-климатических зонах Оренбургской области.

Показатели качества зерна Коэффициент регрессии Уровень значимости Доля влияния, % Коэффициент корреляции

Aксаковский ГСУ (21 год наблюдений) модель для предиктанта: потери макарон при варке

Свободный член б,087 0,000 - -

Клейковина 0,0903 0,027 4б,79 -0,б8

(Белок в зерне)2 0,013б 0,000 32,84 -0,85

Для полной регрессии: R2 =0,79б4; стандартная ошибка оценки = 0,27

Тоцкий ГСУ (10 лет наблюдений) модель для предиктанта: потери макарон при варке

Свободный член 273,895 0,000 - -

Ln(белок в зерне) -141,001 0,000 31,28 -0,5б

Белок в зерне 7,883 0,000 38,29 -0,54

Для полной регрессии: R2 = 0,б857; стандартная ошибка оценки = 0,1б

Aдамовский ГСУ (17 лет наблюдений) модель для предиктанта: коэффициент разваримости макарон по объему

Свободный член 18,819 0,024 - -

(Белок в зерне)2 0,0548 0,034 35,17 -0,59

Белок в зерне -2,232 0,018 13,29 -0,б1

v(клейковина) 1,07б1 0,004 24,18 -0,09

Для полной регрессии: R2 = 0,72б4; стандартная ошибка оценки = 0,17

телям физических свойств зерна. Все они являются признаками косвенной оценки качества готовых макарон. Их роль в идентификации качества готовых макаронных изделий (варочных свойств) показана в табл. 4.

По результатам проведенных исследований и согласно приведенным данным в указанной таблице можно сделать вывод: стекловидность и объемная масса (натура) зерна твердой пшеницы информации о варочных свойствах макарон не несут.

Содержание белка и количество клейковины в зерне в средней степени характеризуют кулинарные свойства готовых макаронных изделий. С их помощью удается объяснить (в со-

вокупности) 70...80% дисперсии показателей качества готовых макарон. Взятый в отдельности каждый из этих признаков в слабой степени детерминирует кулинарные свойства готовых изделий из зерна твердой пшеницы.

Согласно данным табл. 4, связь между указанными признаками качества зерна и макарон всегда отрицательная. Увеличение содержания белка и клейковины в зерне ведет к уменьшению потерь сухого вещества при варке макарон в условиях Предуральской и Заволжской провинций (Аксаковский и Тоцкий ГСУ) и уменьшает разваримость макарон по объему в условиях Оренбургского Зауралья (Адамовский ГСУ).

Список использованной литературы:

1. Головоченко А.П. Особенности адаптивной селекции яровой мягкой пшеницы в лесостепной зоне Среднего Поволжья / А.П. Головоченко. - Кинель, 2001. - 380 с.

2. Тихонов В.Е. Засуха в степной зоне Урала / В.Е. Тихонов. - Оренбург: ООО «Агентство «Пресса», 2005. - 346 с.