Влияние удобрений на продуктивность и содержание белка в зерне яровой пшеницы в условиях Среднего Поволжья

Влияние удобрений на продуктивность и содержание белка в зерне яровой пшеницы в условиях Среднего Поволжья

Е.Н. Шаболкина, к.с.-х.н., А.П. Чичкин, д.с.-х.н., реализации высокого потенциала урожайности

Самарский НИИСХ им. Н.М. Тулайкова сортов яровой пшеницы при сохранении качества

зерна является чрезвычайно актуальной. Пшеница один из основных источников Важное значение в улучшении качества зерна производства растительного белка. Проблема имеют удобрения, позволяющие наиболее полно

реализовать возможности, заложенные в генотипе конкретного сорта. Применение минеральных удобрений в разумных пределах повышает содержание белка одновременно с увеличением урожая и компенсирует то снижение белковости, которое наблюдается в условиях достаточной влагообеспеченности [1, 2].

На содержание белка значительное влияние оказывают метеорологические условия вегетационного периода. Чем выше температура в период налива и формирования зерна при некотором дефиците влаги, тем короче данный период и выше белковость зерна [3, 4]. Повышение урожайности при благоприятных погодных условиях (достаточная обеспеченность растений влагой, невысокая температура) без соответствующего улучшения азотного питания даёт зерно с пониженным содержанием белка [5].

Цель нашей работы — изучение на фонах научно обоснованных доз минеральных удобрений продуктивности сортов яровой пшеницы, созданных в Самарском НИИСХ, и содержания белка в зерне в условиях Среднего Поволжья.

Исследования проводили на экспериментальной базе Самарского НИИСХ. Исходным материалом служили шесть сортов, включённых в Реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Пять из них (Тулайковская 1, Тулайковская степная, Тулайковская 5, Тулайковская 10, Тулайковская золотистая) вошли в списки сильных сортов. Сорт Тулайковская 100 относится к группе ценных по качеству. Посев

проводили сеялкой СН-16 в трёхкратной повторности, площадь одной делянки 40 м2. Делянки размещали по предшественнику — озимой пшенице. Под культивацию вносили основные удобрения из расчёта: 1-й фон — контроль без удобрений, 2-й фон — N30P30K30, 3-й фон — N60P60K60.

Содержание белка в зерне определяли в соответствии с методикой национальных стандартов Российской Федерации ГОСТом 10846-91. Одно- и двухфакторный дисперсионный анализы проводили по Б.А. Доспехову. В качестве статистических параметров оценки специфической генотип-средовой реакции (гомеоадаптивности) использовали коэффициент мультипликативности (aj) по В.А. Драгавцеву и др., коэффициент гомеостатичности (Hom) по В.В. Хангильдину и др. и коэффициент регрессии (bj) на индексы среды по S.A. Eberhart, WA. Russel [6, 7, 8].

Продуктивность яровой пшеницы в засушливых условиях находится в тесной зависимости от влагообеспеченности посевов, потенциальных возможностей сорта, применения удобрений. Изучаемые сорта по-разному использовали естественное плодородие почвы и элементы питания удобрений, а также различно реагировали на условия произрастания.

За 2002—2006 гг. при естественном плодородии почв, обеспечившем получение 12,0—16,6 ц зерна с одного гектара, факторы адаптивной интенсификации растениеводства позволили сформировать урожай зерна на уровне 17,9—25,4

1. Урожайность сортов яровой мягкой пшеницы в зависимости от уровней минерального питания

Сорт Дозы удобрений Урожайность, ц/га Среднее, ц/га Прибавки урожая от удобрений Коэффи- циент вариации

2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. ц/га % Cv,%

Тулайковская 1 Без удобрений ^оРзоКзо ^0Р60К60 14,1 17,4 18,3 15.2 22,6 24.2 15.4 18.4 19,3 7,5 10,7 9,9 - 13,1 17,3 17,9 4,2 4,8 32,1 36,6 28,7 28,5 33,1

Тулай- ковская степная Без удобрений ^оРзоКзо ^0Р боКбо 12,6 16,4 17,6 13,8 24,4 23,1 13.4 17.5 19,3 8,0 10,8 12,8 - 12,0 17,3 18,2 5.2 6.2 43,3 51,7 22.4 32,3 25.5

Тулайковская 5 Без удобрений ^оРзоКзо N60? 60К60 14.5 20.6 20,3 14,9 25,5 27,1 16,1 20,2 21,0 13,5 15,9 18,3 11,8 16,8 18,6 14,2 19,8 21,1 5,6 6,9 39,4 48,6 11,4 19,1 16,9

Тулайковская 10 Без удобрений НзоР30К30 N60? 60К60 14,2 18,8 20,7 14,9 27.2 28.3 17.7 21.7 22,2 16,7 19,6 20,0 13,4 17,8 21,2 15.4 21,0 22.5 5,6 7,1 36,4 46,1 11,6 17.8 14.9

Тулай- ковская золотистая Без удобрений ^оРзоКзо N^60? 60К60 - 15,8 26,7 27,2 19.3 23.3 23,2 16,7 20,3 21,0 14.7 19.8 21,3 16,6 22,5 23,2 5,9 6,6 35,5 39,8 10,2 12,2 10,7

Тулайковская 100 Без удобрений ^оРзоКзо N60? 60К60 - 14.2 25.2 27,9 19,0 24,4 24,6 16,9 24,7 25,4 15,3 19,2 23,6 16.4 23.4 25.4 7.0 9.0 42,7 54,9 11,0 10,4 6,3

Точность опыта Р, % НСР05 А (сорт), ц/га НСР05 В (удобрение), ц/га НСР05 АВ, ц/га 2,2 1,0 2,26 0,6 0,6 1,5 3,61 0,65 1,20 7,46 2,3 1,2 3,41 1,7 1,0

2. Содержание белка в зерне яровой мягкой пшеницы в зависимости от уровней минерального питания

Сорт Дозы удобрений Содержание белка, % Сред- нее, % Прибавки белка от удобрений Коэффициент вариации Су, %

2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. % %

Тулайковская 1 Без удобрений N30? 30К30 ^0Р60К60 13,6 12,8 14,4 11,2 12,8 12,8 13.0 13.0 14,2 12,8 13,6 14,4 - 12,7 13,1 14,0 0,4 1,3 3,1 10,2 8,1 2,9 5,5

Тулай- ковская степная Без удобрений N30? 30К30 Н60Р60К60 12,8 13,2 14,0 12,0 13,2 14,4 12.4 12,8 14.4 12,4 14.0 14.0 - 12,4 13,3 14,2 0,9 1,8 7,3 14,5 2,6 3,8 1,6

Тулайковская 5 Без удобрений N30? 30К30 ^0Р60К60 13,6 14,0 14,4 11,2 13.2 15.2 14.4 15,2 16.4 12,8 15,0 15,6 15,6 16,0 17,2 13,5 14.7 15.8 1,2 2,3 8,9 15,6 12,3 7,4 6,9

Тулайковская 10 Без удобрений ^0р30к30 ^0Р60К60 14,4 14,8 15,6 11,6 13,6 14,4 14.8 16,0 16.8 12,8 13,8 14,0 14.0 16.0 17,2 13.5 14,8 15.6 1,3 2,1 9.6 15.6 9.7 7.8 9,1

Тулай- ковская золотистая Без удобрений Н30р30к30 ^0Р60К60 - 10,4 15,2 16,0 14,0 14.8 16.8 12,8 15,0 16,8 13.2 14,8 17.2 12,6 15,0 16,7 2,4 4,1 19,0 32,5 12.3 1.3 3,0

Тулайковская 100 Без удобрений ^0Р30К30 ^0Р60К60 - 10,8 12,8 14,8 12,0 14,0 14,4 12,8 14,0 14,4 13,6 13,9 14,8 12,3 13,7 14,6 1,4 2,3 11,4 18,7 9,7 4,3 1,6

Точность опыта Р, % НСР05, ц/га 2,17 0,864

ц/га. Внесение средних умеренных доз минеральных удобрений обеспечило наибольший урожай зерна (табл. 1).

Яровая пшеница сильнее других культур реагирует на частые в Заволжье контрастные почвенно-климатические условия, в результате чего потенциальная продуктивность районированных сортов реализуется на 50—60%. Метеорологические условия вегетационного периода в 2006 г. характеризовались неустойчивым температурным режимом (продолжительная засуха в период налива и формирования зерна), что отрицательно повлияло на озернённость, массу зерна в колосе и явилось причиной получения урожаев ниже среднемноголетних данных: 11,8—15,3 ц/га без удобрений и на фоне минерального питания 16,8—23,6 ц/га.

Установлено повышение эффективности удобрений в годы с умеренным температурным режимом и достаточной для получения высоких урожаев влагообеспеченностью посевов, создающих оптимальные условия для развития растений. Так, в 2003 г. наибольшие в опытах урожаи (27,9—28,3 ц/га) были сформированы сортами Тулайковская 10, Тулайковская 100 за счёт лучшей сохранности растений к уборке, увеличения продуктивной кустистости и формирования более продуктивного колоса.

Необходимо отметить высокую адаптивность и лучшее использование природноклиматических ресурсов сортами яровой пшеницы Тулайковская 10, Тулайковская золотистая и Тулайковская 100, что отразилось на уровне урожаев на контрольном варианте и высокой

отзывчивости на удобрение (прибавки урожаев от удобрений составили 7,1—9,0 ц/га).

Научно обоснованное применение удобрений, с учётом потребности растений в питательных веществах, позволяет обеспечить нормальный их рост и максимальное проявление всех элементов продуктивности. Проведённый анализ взаимосвязи урожайности зерна мягкой пшеницы и элементов её структуры за период наблюдений показал, что продуктивность яровой пшеницы в большей степени зависит от продуктивного стеблестоя (г = + 0,70*) и массы зерна в колосе (г = +0,85**).

При оценке вариабельности урожаев сортов яровой пшеницы через показатель коэффициента вариации можно установить значительную изменчивость признака (более 32,3%). Под влиянием средообразующих факторов сорта Тулайковская 1 и Тулайковская степная обладают наибольшей изменчивостью урожаев. Стабильные урожаи в условиях Самарского Заволжья обеспечивают Тулайковская 5, Тулайковская 10, Тулайковская золотистая и Тулайковская 100.

«Силу» пшеницы, согласно многочисленным исследованиям, во многом определяет природа сорта, поэтому при возделывании сильной пшеницы необходимо использовать высококачественные сорта, обладающие генетически обусловленной способностью накапливать высокое количество белка.

Содержание белка в зерне яровой пшеницы без удобрения в наших опытах составило 12,3— 13,5%, с колебаниями по годам, в зависимости от сорта и внешних условий от 10,4 до 15,6% (табл. 2).

Важным фактором, оказывающим прямое воздействие на качество зерна пшеницы, является удобрение. Применение оптимального и сбалансированного режима минерального питания позволяет максимально реализовать биологические наследственно закреплённые особенности, присущие конкретному сорту Для более полного использования потенциала качества зерна, заложенного в генотипе изучаемых сортов, необходимо установление верхнего предела реакции на улучшение обеспеченности питательными веществами. Минеральные удобрения способствовали повышению содержания белка в среднем за годы исследований до 13,1—16,7%. При оценке коэффициентов вариации было установлено, что содержание белка относится к слабоварьирующим признакам (Cv = 1,6—12,3%) и минеральные удобрения стабилизируют массовую долю белка по всем сортам.

Созданные сорта яровой пшеницы Тулайковская 5, Тулайковская 10, Тулайковская золотистая с транслокацией от пырея промежуточного превосходят по качеству сильные сорта Тулайковская 1 и Тулайковская степная (по содержанию белка на 1,1—2,7%). Транслокация пырейной хромосомы проявляет высокий эффект в годы, благоприятные для роста и развития яровой пшеницы, и в условиях, наиболее обеспеченных элементами минерального питания [9]. Сорта Тулайковская 5, Тулайковская 10 и Тулайков-ская золотистая при внесении под основную обработку почвы N60P60Kg0 в условиях 2006 г. сформировали зерно с максимальным количеством белка (17,2%). Оценка долей факторов в изменчивости содержания белка показала, что на долю генотипов (А) приходится 33,4% наблюдаемой изменчивости, на долю факторов среды (фоны минерального питания + годы - В) — 53,7%, а на долю специфического взаимодействия (Ах В) — 12,9% изменчивости.

На продуктивность яровой пшеницы и белковость зерна значительно влияет погода вегетационного периода. Наилучшие условия для получения высокого урожая с высоким содержанием белка складываются при хорошей обеспеченности растений азотом, некотором дефиците влаги и повышенных температурах в период налива и формирования зерна. Вегетационный период 2003 г. характеризовался обилием осадков (за май — июль выпало 196,4 мм, более чем полторы нормы) и пониженной температурой июня (на 4 °С ниже нормы). Рост и развитие растений проходили в достаточно благоприятных условиях, что позволило получить в этом году наиболее высокий урожай яровой пшеницы (27,9—28,3 ц/га). Между урожаем зерна и содержанием белка в 2003 г. наблюдалась обратная корреляционная зависимость (г = -0,65).

Значительные затраты питательных веществ на развитие большой вегетативной массы и формирование высокого урожая при лучшей водообеспеченности снижают содержание белка в зерне яровой пшеницы.

В 2006 г. период налива и созревания зерна сопровождался острой и продолжительной засухой (за июнь и две декады июля выпало 37,5 мм осадков, т.е. в два раза меньше многолетней нормы), что способствовало большему накоплению белка (17,2%). Уровень урожаев и белковость зерна в данном году сопряжены обратной связью (r = -0,92). Повышение белковости под действием неблагоприятных факторов, тормозящих рост и развитие растений, является результатом снижения урожая (в варианте N6oP6oK6o - 18,6-21,2 ц/га).

Содержание белка в зерне изменяется в очень широких пределах не только в зависимости от условий выращивания, но и от генотипических особенностей. Сорт яровой пшеницы Тулай-ковская золотистая во все годы исследований, независимо от погодных условий вегетационного периода, формировал высокие урожаи зерна -21,3-27,2 ц/га с повышенным содержанием белка — 16,0-17,2%. В то же время сорт Тулайковская 100, также несущий транслокацию Т-5, при достаточно высоких урожаях - 23,4-25,4 ц/га (в вариантах N30P30K30 и N6oP6oK6o), формировал зерно с содержанием белка не более 14,8%.

Группа сортов Тулайковская 5, Тулайковская 10 и Тулайковская золотистая связана генеалогически и характеризуется наличием единого комплекса признаков: устойчивостью к листовым болезням, высоким содержанием в зерне белка и клейковины, высокими реологическими свойствами теста [10]. По содержанию белка в зерне все эти сорта достаточно гомеостатичны (Нот = 16,39-24,72%) и высокогомеоадаптивны (а; = 1,98-2,45). Расчёты коэффициентов регрессии (bj) сортов на индексы среды по S.A. Eberhart, W.A. Russel показали, что данная группа по содержанию белка (b; = 1,01-1,54) обладает наибольшей отзывчивостью на улучшение условий произрастания (табл. 3). Сорт Тулайковская 100, также несущий транслокацию Т-5, менее пластичен к изменяющимся условиям выращивания и

3. Коэффициенты гомеоадаптивности и регрессии по содержанию белка сортов яровой мягкой пшеницы

Сорт Содержание белка

Hom bi

Тулайковская 1 60,84 1,686 0,65

Тулайковская степная 78,84 1,644 0,62

Тулайковская 5 24,22 2,195 1,24

Тулайковская 10 24,72 1,982 1,01

Тулайковская золотистая 16,39 2,452 1,54

Тулайковская 100 37,22 1,984 0,95

sa

ближе к сортам классического поведения Тулай-ковской 1 и Тулайковской степной (Ь; = 0,95).

Анализ результатов исследования позволил нам сделать следующие выводы. При значительном росте урожайности улучшение качества зерна яровой пшеницы, и прежде всего повышение содержания белка в зерне, может происходить как за счёт селекции, так и путём улучшения технологий возделывания, включая применение удобрений. Обеспеченность растений в достаточном количестве элементами минерального питания позволяет полнее реализовать потенциал продуктивности и качества зерна, заложенный в генотипе конкретного сорта; удобрения при этом являются наиболее действенным фактором, способствующим росту урожаев яровой пшеницы и параллельному увеличению белковости зерна. За годы исследований высокую продуктивность, отзывчивость на применение удобрений, а также повышенное содержание белка в зерне при лучшем обеспечении растений элементами минерального питания проявили сорта с наличием пырейной транслокации.

В связи с изменением схемы полевого опыта результаты исследований за последние годы

будут интерпретированы в дальнейших научных работах.

Литература

1. Созинов А. А., Хохлов А. Н. Проблемы увеличения белковости зерна пшеницы // Проблема повышения качества зерна: науч. тр. ВАСХНИЛ. М.: Колос, 1977. С. 18-30.

2. Павлов А.Н. Повышение содержания белка в зерне. М., 1984. 119 с.

3. Неттевич Э.Д. Урожай и качество зерна яровой пшеницы, выращенной в условиях центрального региона России // Доклады РАСХН. 1997. № 4. С. 3-4.

4. Исмагилов P.P., Хабиров И.К. Формирование качества зерна яровой пшеницы на склонах различной экспозиции в Башкортостане // Наука и хлеб: межрегион. сб. науч. тр. / Оренбургский НИИСХ. М., 2003. Вып. 10. С, 277-296.

5. Головоченко А.П., Киселёва М.Ю. Белковый комплекс хлебопекарной пшеницы Среднего Поволжья. Самара, 2005. 212 с.

6. Драгавцев В.А., Цильке Р.А., Рейтер Б.Г. и др. Генетика признаков продуктивности яровых пшениц в Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 1984. 230 с.

7. Хангильдин В.В., Шаяхметов И.Ф., Мардамшин А.Г. Гомеостаз компонентов урожая и предпосылки к созданию модели сорта яровой пшеницы // Генетический анализ количественных признаков растений. Уфа, 1979. С. 5—39.

8. Eberhart S.A., Russel W.A. Stability parameters for comparing varieties // Crop Sei., 1966. Vol. 6. № 1. P. 36—40.

9. Вьюшков A.A. Селекция яровой пшеницы в Среднем Поволжье. Самара, 2004. 223 с.

10. Сюков В.В., Амельченко И.В., Зубов Д.Е. Селекционное использование пырейной транслокации Т 5 // Основные итоги и приоритеты научного обеспечения АПК Евро-Северо-Востока: матер, междунар. науч.-практич. конф., посвящ. 110-летию Вятской с.-х. оп. станции (Зональный НИИСХ им. Н.В. Рудницкого): в 2 т. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2005. Т. 1. С, 117-120.