Влияние гидротермических условий на хлебопекарные качества зерна сортов озимой ржи (стр. 1 )

На правах рукописи

ГАЛИКЕЕВ АЛМАЗ ГАЛИАХМЕТОВИЧ

ВЛИЯНИЕ ГИДРОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ХЛЕБОПЕКАРНЫЕ

КАЧЕСТВА ЗЕРНА СОРТОВ ОЗИМОЙ РЖИ

специальность 06.01.01 – общее земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Уфа – 2011

Работа выполнена на кафедре растениеводства, кормопроизводства и плодоовощеводства ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет в 20гг.»

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ИСМАГИЛОВ

заведующий кафедрой растениеводства, кормо- Рафаэль Ришатович

производства и плодоовощеводства ФГБОУ

ВПО «Башкирский государственный аграрный

университет», г. Уфа

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор СИРАЕВ

кафедры земледелия и почвоведения ФГБОУ Марат Габдрахманович

ВПО «Башкирский государственный аграрный

университет», г. Уфа

кандидат сельскохозяйственных наук, стар - ПОНОМАРЁВ

ший научный сотрудник, заведующий лабо- Сергей Николаевич

раторией селекции озимой тритикале ГНУ

«Татарский научно-исследовательский

институт сельского хозяйства» Россельхоз-

академии, г. Казань

Ведущая организация: ГНУ «Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»

Россельхозакадемии, г. Уфа

Защита состоится 25 января 2012 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.220.003.01 в ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный

аграрный университет» г. Уфа, .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО

«Башкирский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан 24 декабря 2011 года и размещен на официальном сайте Министерства образования и науки Российской Федерации и ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» www.bsau.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор с.- х. наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность исследований. Зерно ржи, после пшеницы, является основным сырьем для производства хлебобулочных изделий. Для выпечки ржаного хлеба необходимо зерно определенного качества. В отличие от зерна пшеницы хлебопекарные качества зерна ржи определяются не клейковиной, а углеводно-амилазным комплексом (, 1971; С, 1991; Weipert D., 1993). Основным показателем для оценки качества продовольственного зерна ржи принято число падения и данный показатель нормируется ГОСТ . Однако число падения не полностью характеризует хлебопекарные свойства зерна ржи. Зерно ржи отличается большим содержанием пентозанов, которые обладают высокой водосвязывающей способностью и определяют расплываемость хлеба (Karlsson R., 1988; Weipert D., 1996; , 2005, 2009). Пентозаны ржи изучены достаточно подробно зарубежными авторами с точки зрения повышения кормовых достоинств и качества хлеба (Bedford M.R., 1991; Weipert D., 1993; Fengler A.I., 1998; Dervilly G., 2002). В последние десятилетия рассматривается значение пентозанов и проводится селекция сортов озимой ржи разного целевого назначения академиком РАСХН (1998, 2000, 2005, 2009, 2010). В то же время остаются практически неизученными закономерности изменения хлебопекарных качеств и особенно содержания водорастворимых пентозанов в зерне сортов озимой ржи от условий вегетации, что сдерживает разработку технологических приемов повышения эффективности производства и использование зерна озимой ржи для хлебопекарных целей. В этой связи диссертационная работа направлена на решение актуальной задачи экономики страны. Научные исследования проводились в рамках ГНТП АН РБ «Экологически пластичные сорта и ресурсосберегающие технологии их возделывания» и ГНТП РАСХН «Рожь».

Цель и задачи исследований. Цель исследования состояла в изучении хлебопекарных качеств зерна сортов озимой ржи и выявление закономерностей изменения их в зависимости от гидротермических условий вегетации растений в южной лесостепи Республики Башкортостан.

Исходя из цели исследования, были поставлены следующие задачи:

- изучить формирование урожайности и хлебопекарных качеств зерна сортов озимой ржи;

- изучить экологическую пластичность сортов озимой ржи по качеству зерна;

- выявить долю влияния генотипа (сорт) и условий внешней среды (год) на формирование основных показателей хлебопекарных качеств зерна;

- изучить степень и характер влияния среднесуточной температуры воздуха в период формирования, налива и созревания зерна на его хлебопекарные качества;

- определить степень и характер зависимости хлебопекарных качеств зерна от суммы осадков в период формирования, налива и созревания зерна;

- оценить экономическую эффективность производства зерна сортов озимой ржи для хлебопекарных целей в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан.

Научная новизна. В природных условиях южной лесостепи Республики Башкортостан выявлены высокоурожайные сорта озимой ржи (сорт Чулпан 7 и гибрид НВП 3) с высокими хлебопекарными качествами зерна (сравнительно высокое число падения и низкая активность альфа-амилазы, высокая вязкость водного экстракта и низкая расплываемость хлеба).

Выявлено, что экологической пластичностью по числу падения и содержанию водорастворимых пентозанов обладает сорт Безенчукская 87, по вязкости водного экстракта – сорт Чулпан 7, по расплываемости хлеба – гибрид НВП 3.

Установлено неоднозначный вклад генотипа и внешней среды на разные показатели хлебопекарных качеств зерна озимой ржи. Условия вегетации растений (год) сильнее влияют, чем генотип (сорт), на число падения зерна (79,5 %), равнозначный вклад вносят генотип и внешние условия на показатель качества хлеба «отношения высоты подового хлеба к его диаметру (h/d)».

Выявлено отрицательное влияние в средней степени и количественно описана зависимость числа падения от суммы осадков, положительное влияние в средней степени среднесуточной температуры воздуха в период формирования, налива и созревания зерна на содержание водорастворимых пентозанов. Показано, что положительное влияние температуры воздуха на содержание водорастворимых пентозанов обусловлено в значительной мере снижением размера и массы зерновки при повышении температуры воздуха в период ее формирования, налива и созревания.

Практическая значимость работы. Практическая ценность работы заключается в рекомендации для хлебопекарных целей возделывание наиболее экономически эффективного сорта озимой ржи Чулпан 7. Предлагается прогнозировать число падения зерна озимой ржи в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан по сумме осадков, содержание в зерне водорастворимых пентозанов – по среднесуточной температуре воздуха за период «3 декада июня - 2 декада июля». Практические разработки внедрены в АГРОГАЛС» и используются в учебном процессе в ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ.

Положения, выносимые на защиту. Высокоурожайные сорта озимой ржи с высокими хлебопекарными качествами зерна (сорт Чулпан 7 и гибрид НВП 3) в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан.

Экологически пластичные сорта озимой ржи (Безенчукская 87, Чулпан 7, гибрид НВП 3) в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан по показателям хлебопекарных качеств зерна.

Доля участия генотипа и внешней среды в формировании разных показателей хлебопекарных качеств зерна озимой ржи. Условия вегетации растений (год) сильнее влияют, чем генотип (сорт), на число падения зерна (79,5 %), равнозначный вклад (по 50 %) вносят генотип и внешние условия на показатель качества хлеба «отношения высоты подового хлеба к его диаметру (h/d)».

Обратная прямолинейная зависимость в изученных пределах числа падения зерна от суммы осадков, положительная прямолинейная зависимость содержания водорастворимых пентозанов в зерне озимой ржи от среднесуточной температуры воздуха в период его формирования, налива и созревания. Положительное влияние температуры воздуха на содержание водорастворимых пентозанов обусловлено в значительной мере снижением размера и массы зерновки при повышении среднесуточной температуры воздуха в период ее формирования, налива и созревания.

Для хлебопекарных целей, среди изученных сортов и гибрида озимой ржи, наиболее экономически эффективно возделывание сорта Чулпан 7.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены на Международной научно - практической конференции «Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка» (Киров, 2003 г.), на республиканской научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «Аграрная наука в ХХI веке» (Уфа, 2003 г.), на 110-ой научно-практической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов университета «Достижения аграрной науки – производству» (Уфа, 2004 г.), на республиканской научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «Достижения молодых ученых – аграрному производству» (Уфа, 2004 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Вавиловские чтения - 2004» (Саратов, 2004 г.), на Всероссийской научно – практической конференции «Повышение эффективности и устойчивости развития агропромышленного комплекса» (Уфа, 2005 г.), на научной конференции посвященной 120-летию со дня рождения профессора Пельциха (Чебоксары, 2005 г.), на научной конференции «Молодежная наука и АПК» (Уфа, 2005 г.), на конференции научное обеспечение устойчивого функционирования и развития АПК (Уфа, 2009 г.), на Всероссийской научно - практической конференции «Научное обеспечение устойчивого развития АПК» (Уфа, 2011 г.)

Основные положения диссертации опубликованы в 12 печатных работах, в том числе 2 в изданиях, включенных в Перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 144 страницах текста, состоит из введения, 3 глав, выводов и рекомендаций производству, библиографического списка из 236 наименования, в том числе 33 зарубежных авторов, включает 34 таблиц и 22 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Хлебопекарные качества зерна озимой ржи (обзор литературы)

В данной главе приводится аналитический обзор литературы о хлебопекарных качествах зерна озимой ржи (MacMasters, 1971; 1971; Казаков Е. Д., , 1980; Flamme W., Stolken, Dill P., 1991; , 1991; , 1994; , , 2003), влиянии генотипа и условий произрастания на урожайность и технологические свойства зерна (, , 1986; , 1989; , 1994), взаимосвязи показателей качества зерна и экологической пластичности сортов (, , 1972; Зыкин В. А., , 1984; , 1994; , , Шакирзянов А. Н., 1998; , 1999, 2000, 2005; , Пономарев С. Н., 2009, 2010), зависимости качества зерна от условий вегетации растений (, 1971; Деревянко А, Н., 1989; Gan Y.T., McLeod, Scoles G.J., 1996, 1997). На основе обзора литературы определено состояние изученности вопроса, поставлены цели и задачи исследований.

2 Объект, условия и методика проведения исследований

Объектом исследований были хлебопекарные качества зерна сортов озимой ржи (Чулпан 7, Чулпан, Безенчукская 87, Исеть и гибрид НВП 3).

Для решения поставленных задач проводили полевые опыты, полевые наблюдения, лабораторный анализ зерна и статистический анализ экспериментальных данных. Полевые опыты проводили в учебно-научном центре ФГБОУ ВПО «Башкирский ГАУ», который расположен в южной лесостепной зоне Республики Башкортостан. Почва опытного участка – чернозем выщелоченный с тяжелосуглинистым гранулометрическим составом. Содержание гумуса в пахотном слое почвы – 8,9 %, рН солевой вытяжки – 5,8. Содержание легкогидролизуемого азота – 91 мг/кг, доступного фосфора – 124 мг/кг, содержание обменного калия – 164 мг/кг.

Опыт 1. Урожайность и хлебопекарные качества зерна сортов озимой ржи. Схема опыта: 1. Сорт Чулпан 7 (контроль); 2. Сорт Чулпан; 3. Сорт Безенчукская 87; 4. Сорт Исеть; 5. Гибрид НВП 3. Полевой опыт проводили в гг.

Опыт 2. Влияние гидротермических условий на хлебопекарные качества зерна сортов озимой ржи. Схема опыта: 1. Сорт Чулпан 7; 2. Сорт Безенчукская 87; 3. Сорт Исеть. Полевой опыт проводили в гг.

Повторность вариантов в опытах четырёхкратная, размещение вариантов систематическое, площадь делянок 50 м². Предшественник озимой ржи чистый пар, норма высева семян 5,0 млн. шт./га, способ посева обычный рядовой, посев проводили в зависимости от года 22-30 августа сеялкой СЗ-3,6. Подготовка почвы на чистом пару проводили по принятой технологии в южной лесостепной зоне республики. Фосфорно-калийные удобрения вносили локально до посева на планируемую урожайность 40 ц/га, на основе почвенной диагностики проводили весеннюю подкормку растений азотным удобрением.

В период вегетации проводили наблюдения за состоянием посева и растений по общепринятым методикам (фенологические наблюдения, густота стояния растений, перезимовка растений, площадь листьев, высота растений, полегаемость). Отбор снопов для анализа качества зерна проводили по диагонали делянки в трех местах по 1 м². Обмолот снопов проводили пучково-сноповой молотилкой МПС-1, учет урожая – сплошным обмолотом комбайном Сампо 130.

Отбор проб и выделение навески зерна проводили по ГОСТ 13586.3-83 и муки – по ГОСТ 13586.5-85, определение массы 1000 зерен – по ГОСТ 10842-89, влажности зерна – по ГОСТ 13586.5-93, содержания белка и крахмала в зерне в пересчете на абсолютно сухое вещество – на компьютерно-аналитической системе NIR SCANNER model 4250, число падения – по ГОСТ . Активность фермента амилазы (суммарной и альфа-амилазы) определяли путем извлечения амилаз из зерна раствором NaCI и дальнейшим колометрическим определением количества негидролизованного крахмала (, 1991). Кинематическую вязкость водного экстракта из зерна определяли капиллярным вискозиметром ВПЖ-1. Содержание пентозанов в зерне определяли орцинол-хлоридным методом (Albaum H.G., Umbreit W.W., 1947) модифицированным Hashimoto S. (1987) и уточненным для зерна ржи (Delcour J.A., Vanhamel S., De Geest C., 1989). Оценку качества хлеба (расплываемость) проводили на основе пробной выпечки подового хлеба (, 1991).

Анализ зерна проводили в аналитической лаборатории Научно-образо-вательного центра, выпечку хлеба – в лаборатории кафедры технологии хранения и переработки продукции растениеводства Башкирского ГАУ.

О пластичности сортов судили по коэффициенту регрессии (bi). Стабильность оценивали по среднеквадратическому отклонению от линии регрессии (S2di) по Eberhart S.A. и Russel W.A. (, , 2005). Вклад генотипа (фактор «сорт») и внешних условий (фактор «год») в формирование качества зерна определяли на основе данных двухфакторного дисперсионного анализа (, 1967). Статистическая существенность разницы данных между вариантами осуществляли дисперсионным анализом, тесноту связи – корреляционным, характер связи – регрессионный анализом с использованием компьютерных программ Excel и STATISTICA 6.0. Оценка экономической эффективности проводили по фактическим затратам и реализационной цене зерна озимой ржи.

3 Результаты исследований

3.1 Рост и развитие растений, урожайность сортов озимой ржи

С точки зрения формирования качества зерна значение имеет сроки наступления фенологических фаз. В опытах ( гг.) значительное различие в датах наступления фенологических фаз между сортами не наблюдалось. В среднем за 3 года у сорта Чулпан 7 формирование зерна происходилоиюня, налив зерна – 30 июня - 9 июля и созревание зерна –июля. Разница в дате наступления фенофаз между сортами составляла не более двух дней. У сорта Безенчукская 87 наблюдалось небольшое опережение в развитии, сорт Исеть и гибрид НВП 3 имели несколько запоздалое развитие.

Максимальная площадь листьев растений озимой ржи в фазе колошения колебалась от 157,22 см² (сорт Безенчукская 87) до 189,27 см² (гибрид НВП 3). В среднем за исследуемый период ( гг.) наибольшая площадь листьев 1 растения в фазе цветения у гибрида НВП 3 составила 97,07 см2, а у сортов Чулпан – 92,26 см², Чулпан 7 – 91,28 см2, Безенчукская 87 – 88,56 см2 и Исеть – 88,32 см2. Такая же закономерность сохранялась и по площади листьев в целом посева.

В среднем за 3 года лучше перезимовали растения сорта Чулпан 7 (71,6 %). Перезимовка у гибрида НВП 3, сортов Чулпан, Безенчукская 87 и Исеть составила 69,4 %, 67,8 %, 65,4 % и 64,3 %, соответственно.

Таблица 1 – Урожайность сортов и гибрида озимой ржи

(УНЦ Башкирский ГАУ, в среднем за гг.)

Сорт, гибрид	Урожайность, ц/га	Отклонение
ц/га	%
Чулпан 7 (контроль)	33,5	0,0	0,0
Чулпан	33,3	–0,2	–0,60
Безенчукская 87	30,4	–3,1	–9,25
Исеть	28,1	–5,4	–16,10
НВП 3	34,8	+1,3	+3,88

НСР05 в 2002 году – 1,8 ц/га, в 2003 году – 1,4 ц/га, в 2004 году – 1,3 ц/га.

Урожайность озимой ржи в зависимости от года и сорта колебалась от 16 ц/га до 44,8 ц/га. В среднем за 3 года по сравнению с контролем урожайность сортов Чулпан (на 0,60%), Безенчукская 87 (на 9,25%) и Исеть (на 16,1%) была ниже (таблица 1). Урожайность гибрида НВП 3 в двух годах (2002 и 2003 гг.) превышала урожайность контрольного сорта, а в 2004 г. из-за низкой перезимовки растений была ниже контроля на 5,5 ц/га. Высокая урожайность гибрида НВП 3 и сорта Чулпан 7 в 2002 и 2003 гг. в основном формировалась благодаря более густого продуктивного стеблестоя, а также более крупного зерна у гибрида НВП 3 при небольшом количестве зерен в колосе.