Введение. Климат земледельческих зон Красноярского края разнообразен, основные его показатели (температура воздуха, сумма осадков, запасы почвенной влаги) различаются в 2–4 раза и более, а внутри каждой из зон – в 1,5–3 раза [1]. Особенностью является неравномерное распределение осадков по месяцам. Весной их выпадает около 13 % от годового количества. Отмечаются часто повторяющиеся засушливые условия в этот период. Максимум осадков (до 40,0 %) приходится на вторую половину лета (июль–август). В августе происходит понижение среднесуточной температуры воздуха, наблюдаются ранние осенние заморозки, начиная со второй декады августа. Это приводит к ухудшению посевных и технологических показателей качества зерна, увеличению его потерь, особенно при уборке. Поэтому очень важно подбирать сорта для каждой почвенно-климатической зоны в оптимальном соотношении по группам спелости, способных формировать высокое качество зерна.
А.В. Алабушев, А.В. Гуреева, С.А. Раева [2] отмечают, что наша страна располагает основными генетическими ресурсами в мире, чтобы получать зерно высокого качества, но при этом производит пшеницы I и II классов менее 1 % от общего объема. Мало производится зерна ценной и очень мало – сильной пшеницы.
В ГОСТ 34702–2020 на пшеницу хлебопекарную дается следующая классификация по массовой доле белка в пересчете на СВ, %, не менее: 13,5 (сильная – улучшитель); 12,5 (средняя по силе – ценная по качеству); 11 (филлер); 8 (слабая). В большинстве стран Европы для хлебопечения используют пшеницу и пшеничную муку с массовой долей белка 10–12 %, реже – 14 %, производства мучных кондитерских изделий – 8–10 %. На территории России для производства муки берут зерно пшеницы III и IV класса с содержанием белка 10–12 %, клейковины – 23–25 % [3].
Отрасли селекции и семеноводства отводится главная роль в увеличении объемов производства высококачественного зерна продовольственной пшеницы в России [4].
Цель исследования – оценить группы спелости (раннеспелые, среднеранние, среднеспелые и среднепоздние) мягкой яровой пшеницы по основным товарным технологическим качествам зерна, выделить зоны с лучшими их показателями.
Объекты и методы. Объектом исследования были сорта яровой пшеницы 4 групп спелости, которые проходили сортоиспытание с 2005 по 2020 г. в шести природных зонах края: III (Казачинский сортоучасток), IV (Дзержинский, Саянский), V (Сухобузимский, Уярский), VI (Назаровский, Ужурский), VII (Каратузский), VIII (Минусинский, Краснотуранский). Зоны: III – подтайга низменности, IV – подтайга предгорий, V – Канско-Красноярская лесостепь, VI – лесостепь Причулымья, VII – южная лесостепь, VIII – степь предгорий на обыкновенных и южных черноземах.
Изучение сортов на сортоучастках края проводится в соответствии с Методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [5, 6]. Статистическая обработка данных осуществлена по общепринятым статистическим программам.
Результаты и их обсуждение. Основными показателями, характеризующими качество сортов пшеницы, являются содержание белка и клейковины в зерне. По группам спелости отмечается разная взаимосвязь количества белка и клейковины с урожайностью (рис. 1, 2).
Рис. 1. Корреляционная связь содержания белка с урожайностью по группам спелости.
Достоверно на уровне 5 %: r = 0,521:
1 – Казачинский сортоучасток; 2 – Дзержинский; 3 – Саянский; 4 – Сухобузимский; 5 – Уярский;
6 – Назаровский; 7 – Каратузский; 8 – Краснотуранский; 9 – Минусинский
Correlation of protein content with yield by ripeness groups. Significantly at the level of 5 %:
r = 0.521: 1 – Kazachinsky variety; 2 – Dzerzhinsky; 3 – Sayansky; 4 – Sukhobuzimsky;
5 – Uyarsky; 6 – Nazarovsky; 7 – Karatuzsky; 8 – Krasnoturansky; 9 – Minusinsky
В основном корреляция количества белка с урожайностью по многим сортоучасткам отрицательная и недостоверная. На Уярском сортоучастке выявлена тенденция положительной корреляции белка по всем группам спелости, особенно для среднепоздних сортов; Назаровском – кроме среднеспелых сортов. На Сухобузимском сортоучастке наблюдается достоверная положительная корреляция белка с урожайностью у среднеранних и среднеспелых сортов. На Краснотуранском сортоучастке получена существенная обратная корреляция по данным показателям для всех групп спелости.
Обнаружены различия по взаимосвязи содержания клейковины с урожайностью по сравнению с корреляцией урожайности с белком (рис. 2). Только на Краснотуранском сортоучастке сохраняется отрицательная корреляция количества клейковины с урожайностью. Обратная корреляция имеется у среднеранних и среднепоздних сортов на Казачинском, среднепоздних – Сухобузимском сортоучастке; положительная для среднепоздних сортов – Назаровский сортоучасток.
Анализ содержания белка в разных почвенно-климатических зонах выявил достоверно большее его количество у раннеспелых сортов по отношению к среднеспелым и среднепоздним (рис. 3).
Рис. 2. Корреляционная связь содержания клейковины с урожайностью по группам спелости
Correlation of gluten content with yield by ripeness groups
Рис. 3. Содержание белка в сортах разных групп спелости в основных земледельческих зонах Красноярского края, НСР05 = 0,25 %:
1 – Казачинский сортоучасток; 2 – Дзержинский; 3 – Саянский; 4 – Сухобузимский; 5 – Уярский;
6 – Назаровский; 7 – Каратузский; 8 – Краснотуранский; 9 – Минусинский
Protein content in varieties of different ripeness groups in the main agricultural zones of the Krasnoyarsk Territory, HCR05 = 0.25%: 1 – Kazachinsky variety; 2 – Dzerzhinsky; 3 – Sayansky; 4 – Sukhobuzimsky;
5 – Uyarsky; 6 – Nazarovsky; 7 – Karatuzsky; 8 – Krasnoturansky; 9 – Minusinsky
Для большинства зон и находящихся в них сортоучастков (Казачинский, Саянский, Сухобузимский, Уярский, Каратузский, Краснотуранский, Минусинский) у раннеспелых сортов существенно больше белка, чем у среднеранних. Только на 2 сортоучастках (Дзержинский, Назаровский) сорта показали близкие значения по белку, как у раннеспелых, так и среднеранних сортов.
В большинстве случаев у среднепоздних сортов показатели белка существенно ниже, чем у среднеспелых, хотя на Уярском, Краснотуранском и Минусинском сортоучастках, наоборот, они формируют лучшее по качеству зерно. В VIII природной эоне для среднепоздних сортов складываются благоприятные условия по среднесуточной температуре и сумме осадков в период налива и созревания зерна. Уярский сортоучасток расположен в V зоне, которая значительно отличается от VIII зоны, и более высокое содержание белка у среднепоздних сортов здесь можно объяснить сочетанием положительных среднесуточных температур, суммы осадков и относительной влажности воздуха для этой группы сортов.
Три сортоучастка (Саянский, Назаровский, Каратузский) показывают сходное содержание белка (в пределах ошибки опыта) как у среднеспелых, так и среднепоздних сортов. По всем группам спелости ниже содержание белка на Дзержинском, Саянском и Назаровском сортоучастках. Лучшее по количеству белка зерно формируется на Краснотуранском, Каратузском и Уярском сортоучастках.
Анализ изменчивости количества белка показал, что его содержание в зерне зависит от сортоучастков. Доля вклада их в изменчивость белка выше у среднепоздних сортов (37,3 %), меньше – среднеспелых (25,6 %) (рис. 4).
Рис. 4. Доля влияния изучаемых факторов на изменчивость количества белка, %:
А – сортоучастки, В – годы
The proportion of influence of the studied factors on the variability of protein quantity, %:
A – variety stages, B – years
Влияние вклада условий вегетации в варьирование белка на 4,2–30,2 % ниже, чем почвенно-климатических зон. Низкая доля вклада фактора «годы» в изменчивость белка у среднепоздних сортов (7,1 %), более высокая – среднеспелых (21,4 %). Значительно больший процент приходится на взаимодействие двух факторов «годы х сортоучастки», что указывает на нестабильное поведении сортов в исследуемых условиях среды. Диапазон доли взаимодействия составил 46,4–55,3 %, более высокий у среднепоздних и среднеспелых сортов.
Вклад факторов «группы спелости» и «зоны возделывания» получил преобладающее действие на изменчивость содержания белка «сортоучастков» (57,6 %). Доля воздействия «групп спелости» на качественный признак получена 36,4 %. Взаимодействие этих двух факторов вызывает варьирование содержания белка 5,5 %.
Е.А. Егушова и Е.П. Кондратенко [7] в своей работе отмечают, что содержание белка в зерне пшеницы в основном определяется климатическими условиями зоны выращивания, его увеличение происходит с запада на восток и с севера на юг европейской части нашего государства.
Условия вегетации имеют доминирующее влияние на формирование массовой доли белка и клейковины в зерне [8–11].
Содержание в зерне белка и клейковины повышается при выращивании растений при повышенных температурах и недостаточной обеспеченности их влагой.
Содержание клейковины тесно коррелирует с количеством белка в зерне, поскольку клейковина представляет в своей основе белковое вещество.
В основном везде связь существенная, только на Казачинском сортоучастке для среднеранних, Сухобузимском – среднеспелых, Каратузском – среднепоздних сортов она не достоверна (рис. 5).
Установлено, что технологические и хлебопекарные свойства зерна пшеницы зависят от состава и свойств клейковинных белков и образуемой ими клейковины [12, 13].
Несоответствие условий при созревании зерна ведет к изменению фракционного состава белков и к изменению качества клейковины.
Для пшеницы содержание клейковины в зерне определяется теми же факторами, что и количество общего белка, это показывают наши данные (рис. 6).
Рис. 5. Корреляционная связь содержания белка и клейковины.
Достоверно на уровне 5 %: r = 0,521
Correlation between protein and gluten content. Significantly at the level of 5 %: r = 0.521
Рис. 6. Содержание клейковины на сортоучастках края по природным зонам, % НСР05 = 0,30
Gluten content on the cultivar sites of the region by natural zones, % HCR05 = 0.30
Так же, как и содержание белка, количество клейковины снижается от раннеспелых сортов к среднепоздним. Только на Дзержинском сортоучастке выше содержание клейковины у среднеранних сортов на 0,5 % чем раннеспелых, а на Краснотуранском у среднепоздних сортов больше на 0,8 %, чем у среднеспелых. Выше 30 % содержание клейковины показывают сорта по всем группам спелости на Краснотуранском, Каратузском, у раннеспелых и среднеранних сортов – Минусинском, Уярском, Сухобузимском сортоучастках. Показатели ниже 30 % по количеству клейковины у сортов всех групп спелости на Дзержинском, Саянском и Назаровском сортоучастках.
Согласно средним данным по клейковине по группам спелости выше они у раннеспелых сортов (32,0 %), затем у среднеранних – 30,3 %, среднеспелых – 28,4 %, среднепоздних – 28,0 %.
Фенотипическая изменчивость содержания клейковины в основном зависит от взаимодействия двух факторов «годы × сортоучастки» на 44,9 % у среднеранних сортов до 52,2 % – среднеспелых (рис. 7).
Рис. 7. Доля влияния изучаемых факторов
на фенотипическую изменчивость количества клейковины, %
The proportion of influence of the studied factors on the phenotypic variability of the amount of gluten, %
Существенное действие на изменчивость клейковины оказывают зоны возделывания (сортоучастки) – 22,3–36,2 %, особенно для раннеспелых и среднеранних сортов. Годы вызывают большую изменчивость данного признака у среднеспелых сортов (25,4 %).
В период созревания зерна синтез разных белковых фракций происходит с неодинаковой интенсивностью. Общее накопление белка в зерне пшеницы осуществляется с изменением его фракционного состава. Концентрация в зерне запасных белков на ранних этапах его созревания очень низкая. Начало активного синтеза клейковинных белков идет в конце молочной спелости и продолжается до полного созревания пшеницы, наоборот, белки альбумино-глобулинового типа более интенсивно синтезируются в фазе формирования зерна и начале молочной спелости [14, 15]. В некоторых случаях под влиянием определенных условий клейковинный белок может резко изменять свои физико-химические свойства, при этом он теряет в большей или меньшей степени способность образовывать слитную гидратированную массу сырой клейковины, что приводит к уменьшению выхода отмываемой клейковины при достаточном количестве в зерне общего белка.
Не всегда взаимосвязь белка с метеорологическими факторами совпадает с зависимостью клейковины от них, что объясняется исследованиями многих авторов. По среднесуточной температуре благоприятные условия для накопления клейковины складываются на Саянском (r = 0,415…0,541), Назаровском (r = 0,513…0,659) сортоучастках для среднепоздних сортов, Сухобузимском – раннеспелых (r = 0,508…0,530), Уярском – среднеспелых (r = 0,490…0,568) и среднепоздних сортов (r = 0,408…0,533). Существенная положительная корреляция суммы осадков с количеством клейковины выявлена на Казачинском сортоучастке для среднеспелых сортов (r = 0,406…0,500), Дзержинском (r = 0,468…0,824), Уярском (r = 0,424…0,586) для сортов всех групп спелости, Саянском – среднеспелых (r = 0,427…0,598), Сухобузимском – среднеранних сортов (r = 0,455…0,517). С относительной влажностью воздуха во время накопления клейковины достоверная взаимосвязь наблюдается на Уярском сортоучастке для сортов всех групп спелости (r = 0,470…0,903), Сухобузимском – среднеспелых (r = 0,429…0,637) и среднепоздних (r = 0,651…0,794), Каратузском – среднеспелых (r = 0,419…0,610) и среднепоздних сортов (r = 0,412…0,792).
Заключение. Проработка данных по содержанию белка и клейковины в зерне у сортов разных групп спелости за период с 2005 по 2020 гг. в 6 природных зонах Красноярского края показала, что их содержание в зерне определяется примерно одинаковыми метеорологическими факторами. Количество белка и клейковины снижается от раннеспелых сортов к среднепоздним. Лучшее зерно по количеству белка формируется на Краснотуранском, Каратузском и Уярском сортоучастках. Ниже содержание белка по всем группам спелости на Дзержинском, Саянском и Назаровском сортоучастках. На Уярском, Краснотуранском, Минусинском сортоучастках среднепоздние сорта формируют более высокое содержание белка в зерне, чем среднеспелые. Выше 30 % содержание клейковины показывают сорта на Краснотуранском, Каратузском по всем группам спелости, Минусинском, Уярском, Сухобузимском сортоучастках – раннеспелых и среднеранних групп. Показатели ниже 30 % по количеству клейковины у сортов всех групп спелости на Дзержинском, Саянском и Назаровском сортоучастках.
