Факторы, влияющие на качество урожая

1.2 Факторы, влияющие на качество урожая

Рядом авторов установлена зависимость качества зерна пшеницы от почвенных и экономических условий его производства. Обилие атмосферных осадков и одновременное снижение температурного режима приводят к уменьшению содержания белка в зерне, ухудшению его качества (Белозеров, Дергачев 1967).

Красноярский край включает в себя несколько различающихся между собой почвенно-климатических зон, что в значительной степени и предопределяет различие технологических и хлебопекарных свойств пшеницы, производимой в тех или иных конкретных условиях.

Исследованиями М.И. Княгиничева (1951) и М.И. Мель (1959) установлена обратная зависимость: с увеличением средней температуры воздуха в период вегетации на 1 ⁰С повышается содержание белка в зерне на 1 %, а превышение температуры на 5 ⁰С в фазу цветения – начала налива зерна увеличивает количество азота на 0,076-0,13 %.

На основании изучения развития зернового хозяйства на Дону И.Г. Калиненко сделал вывод, что в годы, когда в период налива выпадают осадки и стоит прохладная погода, пшеница, отличается пониженными стекловидностью, количеством и качеством клейковины.

Наибольшее снижение белковости под влиянием атмосферных осадков, по наблюдениям В.Г. Козлова (1965), происходит в период налива и созревания зерна. Обильное выпадение осадков в фазу молочно-восковой спелости вызывает удлинение периода созревания пшеницы, что способствует повышенному накоплению углеводов. Н.С. Петинов и А.Н. Павлов (19955) установили, что с удлинением периода созревания зерна под влиянием обильного увлажнения и пониженной температуры воздуха в нем задерживается синтез белковых веществ.

М.М. Самсонов (1967) доказал, что повышение содержания белка, клейковины и увеличение силы муки возможны в том случае, когда фаза колошения – восковая спелость зерна – характеризуется повышенной среднесуточной температурой воздуха при равных или даже повышенных суммах осадков, а также при повышенных среднесуточных температурах воздуха и пониженных суммах осадков.

По мнению А.И. Носатовекого (1965), во влажную погоду в период формирования и налива зерна при наличии в почве достаточного количества влаги создаются хорошие условия для фотосинтеза и притока углеводов. Эти же условия неблагоприятны для накопления белковых веществ, так как увлажненная почва обедняется легкоусвояемыми формами азотной пищи вследствие замедления нитрификационных процессов.

По данным П.Е. Судного (1965), малое содержание белка в зерне пшеницы, объясняется тем, что выпадает 500-600 мм осадков, среднесуточная температура июля низкая – 16-17⁰ , почвы (подзолы, серые лесные) бедны азотом. В районах с черноземными и каштановыми почвами, где осадков меньше (350-450 мм), температура в июле 25-30⁰ ; количество белка в зерне составляет более 15,5 %.

Содержание белка в зерне пшеницы сильно изменяется в зависимости от района произрастания. Низкое содержание белка (13-15 %) отличается в зерне пшеницы, выращиваемой в районах с избыточным увлажнением (Северо - Запад, Центр), и наивысшее – в Казахстане.

Влияние климатических факторов на содержание белка, а также крахмала сильно различается даже в пределах одной административной области. Трехлетние исследования В.П. Паншиной (1968) показали, что в высокогорной зоне Алма-атинской области (зоне достаточным количеством влаги) содержание белка в среднем с неудовлетворительным увлажнением содержание белка возрастало. Даже в благоприятные по погодным условиям годы нижний предел белка достигал 15 %.

Для получения зерна пшеницы высокого качества необходимы плодородие почвы, богатые азотом; достаточное, но не избыточное количество влаги; относительно высокая температура воздуха и интенсивная инсоляция.

Содержание крахмала также изменялось по зонам. По мере перехода из районов умеренного увлажнения и засушливую содержание крахмала снижалось на 3,3 %, а в отдельные неблагоприятные годы эта разница достигала 6 %.

Влияние климатических факторов изучено относительно количества белка в зерне, и совершенно недостаточно материала о качественном составе белка, от которого зависит прежде всего пищевая ценность зерна и продуктов его переработки.

Н.Ф. Покровская (1967) отмечает, что при выращивании зерновых культур в условиях северных районов зерно содержит больше незаменимо аминокислоты триптофана, чем в южных районах.

Влажность почвы играет исключительно большую роль в накоплении белка в зерне хлебных злаков. Решающее значение влаги в накоплении белковых веществ в зерне подтверждается общеизвестными фактами. Установлено, что засушливые годы зерно формируется с повышенным содержанием белка. Объясняется это обычно тем, что при недостатке влаги формируется меньший урожай, а следовательно, почвенный легкоподвижный азот расходуется относительно меньше на ростовые процессы, а больше на зернообразование.

Влиянию обеспеченности почвы влагой на содержание в зерне белка уделяется большое внимание. Д.И. Прянишников (1965) считал, что с повышением влажности почвы снижается содержание белка в зерне пшеницы в различных вариантах опыта он усматривал в том, что в результате неодинаковой влагообеспеченности при одном получается разной величины урожай. Поэтому зерно при высоких урожаях содержит относительно меньше белка, а при низких – больше. Такое объяснение Д.Н. Прянишников (1965) дает и снижению белковости зерна при поливе. Но вместе с тем он предупреждал, что если с увеличением влажности повысить уровень питания азотом, то можно предупредить снижение белковости зерна даже при резком увеличении урожая.

Многие исследователи отмечают обратную зависимость между качеством зерна и количеством осадков в период от выхода в трубку до наступления восковой спелости пшеницы. Чрезмерное увлажнение в этот период привод к уменьшению содержания белка и клейковины.

По мнению А.Н. Павлова (1967) в засушливых условиях тормозится отток веществ из вегетативных органов в зерно, причем в большей степени замедляется передвижение углеводов, чем азотистых веществ, что и приводит к более высокому относительному содержанию белка в зерне. Иногда даже при хорошей влагообеспеченности и высоком уровне азотного питания не удается получать урожай с достаточно высокой белковостью зерна. М.М. Стрельникова (1971) объясняет это тем, что почве может происходить биологическое поглощение азота микроорганизмами, а также денитрификация с потерей свободного азота.

При оптимальном увлажнении белковость зерна не снижается и не ухудшаются технологические его качества. М.М. Стрельникова (1971) считает, что влияние влажности нельзя рассматривать изолированно от температурного фактора. Дело в том, что чем выше температура, тем слабее выражено отрицательное действие обильного увлажнения на качество клейковины.

Влияние двух факторов (влаги и тепла) на качество зерна, в частности, клейковины, зависит от сорта. Физические свойства сортов сильных пшениц с увеличением влажности ухудшаются в меньшей степени, чем сортов слабых пшениц. А.А. Созинов и В.Г. Козлов (1970) считают, что в степных районах для получения озимых пшениц наиболее благоприятные условия для получения высококачественного зерна создаются в такие годы, когда вегетация озимых возобновляется при наличии достаточных запасов влаги в почве (140-150 мм в метровом слое), в период от выхода в трубку до колошения стоит теплая погода и выпадают дожди, а формирование зерна проходит при достаточно, но не чрезмерно высокой температуре и умеренном дефиците влаги. В такие годы весной в почве накапливается большое количество нитратов, растения хорошо развиваются и активно поглощают из почвы азот. Когда наступает колошение, их ткани бывают насыщены азотсодержащими веществами. В годы с холодной затяжной весной процессы нитрификации в почве угнетены, растения испытывают азотное голодание и развиваются медленно. В их тканях накапливается мало азотных соединений, которые даже при благоприятных условиях в период образования зерна бывает недостаточно для накопления большого количества белка и клейковины, так как синтез белков зерна идет в основном (на 70-80 %) за счет азота, накопленного до колошения.

Уменьшение содержания белка в зерне в связи с поливом и вообще с повышением влажности почвы объясняется снижением концентрации почвенного раствора. Это замедляет проникновение азота в растение, и в семенах уменьшается количество белка и увеличивается количество крахмала. Кроме того, повышенное осмотическое давление почвенного раствора вызывает физиологическую сухость среды, вследствие чего ухудшается водный режим растения и увеличивается относительное содержание азота в зерне.

 Удлинение периода развития, особенно после колошения, влечет за собой образование зерна с низким содержанием белка. На химический состав зерна, в частности на содержание в нем белка, сильное влияние оказывает засуха. Сила и характер действия засухи на содержание белка и его качество изменяются в зависимости от времени поступления засушливого периода.

Засуха в период трубкования уменьшает количество общего и белкового азота в зерне и увеличивает содержание небелкового азота. Количество углеводов в урожае при засухе во все периоды роста снижается.

Отмечая положительную роль сухости климата с точки зрения влияния его на формирование высококачественного зерна, следует, однако, отметить, что резкий недостаток влаги из-за почвенной или воздушной засухи может оказать отрицательное влияние не только на величину урожая, но и на качество зерна. При сильной засухе (почвенной или воздушной) химический состав растения изменяется не только в результате нарушения водного баланса в растении (недостатка влаги), но и вследствие ограниченного, а иногда и полного прекращения поступления пластических веществ в генеративные органы растений.

По мнению большинства исследователей и практиков, повышенный водный режим почвы во время роста растений ведет к ухудшению вегетационного периода, замедленного созревания. Недостаток влаги, наоборот, ускоряет созревание хлебов.

Биохимический состав растения является результатом воздействия целого комплекса внешних условий, а не только влаги. В определенных природных условиях закономерное действие одного фактора может быть смещено действием других факторов в такой степени, что он не сможет оказать должного влияния на формирование урожая ни в количественном, ни в качественном отношении. Количество осадков за период вегетации и увлажненность почвы оказывают влияние как на содержание белка, так и на другие показатели качества зерна. (Коданев 1976).

Влияние температуры на химический состав растений может проявляться действием его как на физиологические функции растений (фотосинтез, транспирация, дыхание и т.д.), так и на биологические, а также химические процессы почвы (процессы нитрификации и др.).

При повышении температуры содержание белка в зерне возрастает объясняется это явление действием температуры питательного раствора на скорость поглощения растением азота и фосфора. При температуре 25 ⁰С уменьшается количество водо-растворимой фосфорной кислоты (биологическое закрепление в почве), что вызывает пониженное поступление фосфора в растение и относительно высокое накопление азота в зерне.

Повышенная температура ускоряет рост растения, а также накопление азота и углеводов. Энергия дыхания при этом усиливается, в результате чего отношение азота к углеводам увеличивается. Кроме того, более высокая температура усиливает процессы нитрификации в почве, что ведет к обогащению ее азотом.

Высокая температура воздуха и недостаток влаги в почве в период налива зерна, с одной стороны, тормозит нормальную деятельность ассимиляционного аппарата растения, с другой- усиливает процесс дыхания, а в связи с этим и расход углеводов. Эти два процесса обуславливают повышение содержания белка в зерне пшеницы в условиях небольшой засухи.

Повышенное содержание белка в зерне в засушливые годы объясняется не только отсутствием так называемого ростового разбавления, но и тем, что в условиях засухи в период налива зерна значительно ослабляется отток углеводов из вегетативных органов в генеративные.

Повышенная температура ведет не только к увеличению содержания белка в зерне, но и к улучшению его хлебопекарных качеств.

Ряд исследователей считают, что свет лишь косвенно влияет на синтез белковых веществ. Это доказывается тем, что белок в присутствии углеводов и углекислоты может образовываться и в темноте. Но интенсивность освещения при высокой температуре воздуха и малых запасах влаги в почве, усиливая процессы дыхания, уменьшает накопление углеводов в зерне. Опыты показывают, что при обеспечении влагой затененные растения дают зерно с меньшим содержанием азота, чем незатененные (Носатовский, 1965).

Влияние света на химический состав растений происходит через фотосинтез. Различные условия среды, в которых протекают реакции фотосинтеза, приводят в конечном счете и к различиям в продуктах фотосинтеза (Благовещенский, 1950).

Г.К. Самохвалов (1947) отмечает, что у растений северного происхождения фотосинтез и обмен веществ лучше происходят на красном свету, у растений южного происхождения- на сине-фиолетовом, у растений средних широт – более или менее одинаково интенсивно как на красном, так и на сине-фиолетовом свету.

А.А. Созинов и В.Г. Козлов (1970) указывают, что качество зерна зависит от интенсивности, продолжительности и состава солнечного освещения. В опытах Всесоюзного научно – исследовательского селекционно-генетического института была найдена положительная связь между суммой часов солнечного сияния и содержанием протеина в зерне (r = 0,579 ± 0,18). Объясняется это тем, что усиленному накоплению азота в растениях способствует освещение их более коротковолновыми (380-470 ммк) солнечными лучами (Харпер, Пульсен, 1968). Но ультрафиолетовая радиация сильно поглощается парами воды, и поэтому в пасмурные дни ее интенсивность резко падает, а это угнетает синтез азотистых веществ.

Наиболее активному коротковолновому освещению подвергаются растения в степных, засушливых районах, и это одна из причин более высокого содержания белка в зерне пшеницы, выращенной в этой зоне. Авторы считают, что для синтеза высококачественных белков необходим высокий энергетический уровень среды – интенсивная богатая ультрафиолетовыми лучами солнечная инсоляция и относительно высокая температура при ограниченной влагообеспеченности.

Свет оказывает влияние и на глубину залегания узла кущения, а следовательно, на кустистость, образование вторичных корней и качество (белковость) зерна.

Многие ученые считают, что основное влияние на белковость зерна оказывает климат, агротехнические же условия играют второстепенную роль. Ряд авторов (Княгиничев, Пиневич и др.) первостепенное значение придают агротехнике. М.И. Княгиничев, например, считает, что климатические условия района лишь усиливают или ослабляют накопление белка, в основном зависящее от плодородия почвы и сорта.

Многолетние исследования показывают, что агротехническими приемами при одних и тех же климатических и почвенных условиях можно резко изменить химический состав урожая. В отдельные годы амплитуда колебания белковости зерна доходила почти до 8 %. Наряду с этим огромное влияние на химический состав растений оказывают и метеорологические факторы. При одних и тех же почвенных и агротехнических приемах содержание сырого протеина в опытах колеблется в зависимости от погодных условий от 9 до 20 %. Это свидетельствует о том, что признание доминирующей роли за каким – либо одним фактором противоречит научному закону о равноценности и незаменимости факторов.

Во всех растительных организмах биохимические процессы накопления и превращения веществ происходят при определенных соотношениях физических факторов (свет, тепло, влага и пр.). полное отсутствие или ограниченное поступление одного из факторов жизни растений, независимо от того, является ли он, по мнению тех или других авторов, доминирующим или второстепенным, ведет к смещению всех физиологических и биохимических процессов организма, вплоть до полного приостановления роста и развития (Коданев 1976).

На качество урожая большое влияние оказывает плодородие почвы. Содержание белка в зерне зависит прежде всего от обеспеченности почв гумусом. Известно, что перегной и другие органические соединения почвы являются источником азота для создания органических азотсодержащих веществ.

На качество растениеводческой продукции сильное воздействие оказывает реакция почвенной среды. Исследования Н.С. Авдонина (1972) показали, что при выращивании растений на кислой почве уменьшается количество белка и увеличивается содержание небелкового азота. Это объясняется отрицательным влиянием повышенной кислотности на использование углеводов для построения белков. В кислой среде замедляется переход моносахоридов в дисахариды и другие более сложные органические соединения. Кислая реакция среды усиливает гидролитические процессы и понижает синтетические, а это ведет к замедлению процесса образования сахарозы и белковых веществ. Кислая среда ухудшает питание растений азотом и тормозит образование в них белковых веществ.

Качество пшеницы и урожайность во многом также зависит от ее места в севообороте. Однако с ростом урожайности в зерне уменьшается содержание белка и клейковины. При выращивании пшеницы на одном месте в течение двух лет качество зерна в сравнении с лучшими предшественниками резко снижается.

Наилучшим предшественником яровой пшеницы во всех почвенно-климатических зонах России считается хорошо обработанный удобренный чистый пар.

Многолетние бобовые травы, злакобобовые, однолетние травосмеси, кукуруза на силосе, пшеница после пара – лучшие среди непаровых предшественников. Однако без применения удобрений и подкормок растений вырастить качественное зерно пшеницы по ним практически не удается.

Освоение правильных севооборотов с оптимальным количеством чистых паров – прочная основа дальнейшего роста урожайности и повышения качества зерна пшеницы.

В комплексе агротехнических приемов выращивания пшеницы важное значение имеют сроки и способы обработки почвы, разные для каждой почвенно-климатической зоны. В пределах зоны свои требования диктуют предшественники, конкретные условия года. Современным требованиям интенсификации производства доброкачественного зерна наиболее полно отвечает система дифференцированной обработки почвы, предусматривающая проведение отвальных, безотвальных, мелких и поверхностных обработок выполненных обычными плугами, комбинированными агрегатами, дисковыми и плоскорезными орудиями.

Посев яровой пшеницы в оптимальные для каждой зоны сроки способствуют получению большого урожая с хорошим качеством зерна. Отклонение от них приводит к резкому уменьшению урожая и ухудшению качества зерна (Степанов, Пономарев 1977).

В росте урожайности и улучшении качества продуктов земледелия важную роль играет повышение плодородия почвы. Осуществить это мероприятие в короткие сроки можно только при широком и рациональном использовании удобрений.

Одним из наиболее мощных факторов регулирования режима питания растений, а следовательно, увеличения урожая и улучшения качества зерна является удобрение пшеницы. Только при обеспечении растений питательными веществами на протяжении всей вегетации можно получить большой урожай с хорошими технологическими достоинствами зерна.

Величина урожая и белковость зерна в большей степени зависят от обеспеченности растений азотом пищей во все периоды вегетации, тем выше урожай и белковость зерна. Следовательно, для получения хорошего зерна необходимы повышенные дозы азотных удобрений. Таким образом применение органических и минеральных удобрений оказывает непосредственное влияние на качество зерна яровой пшеницы (Зыкин, Шакомин, Белан 2000).

 Одно из условий повышения урожайности яровой пшеницы и улучшения ее качества организованная защита растений от болезней и вредителей.

При борьбе с вредителями и болезнями пшеницы целесообразно применять комплекс агротехнических, биологических, механических и химических мероприятий, причем ведущая роль должна принадлежать агротехническим (профилактическим) мероприятиям, направленным на создание условий, благоприятных для роста и развития пшеницы и неблагоприятных для распространения вредителей и болезней.

При повреждении болезнями и вредителями происходит снижение урожая, качества товарного зерна и посевного материала, ухудшается хлебопекарная сила муки, снижение качества клейковины.

Применение химических средств защиты растений должно быть рациональным, квалифицированно обоснованным.

Сорняки причиняют как прямой, так и косвенный вред на качество и количество урожая. Они способствуют распространению вредителей и болезней, увеличивают затраты на послеуборочную подработку зерна.

Сорняки не только снижают величину урожая, но и ухудшают его качество. Так, чем выше засоренность полей, тем сильнее падают урожайность и содержание в зерне протеина.

В борьбе с сорняками очень эффективна правильная обработка почвы, противоэрозионные мероприятия, химическая прополка.

В борьбе с сорняками большую роль играют чистые пары. С увеличением удельного веса паров пахотные земли засоряются меньше (Степанов, Пономарев 1977).

В системе агромероприятий, направленных на получение высококачественного зерна пшеницы, важное место отведено срокам и способам уборки урожая. Можно иметь пары в севооборотах, применять все рекомендуемые приемы, вырастить на корню хорошую пшеницу, но если убрана она несвоевременно, то получить высококачественное зерно не всегда удастся.

Наилучшее время для скашивания сильной пшеницы – фаза восковой спелости.

Уборка проводится раздельным способом при влажности зерна 38-40 %, а в сухую ветреную погоду даже несколько раньше – при влажности зерна 41-43 %. Это необходимо еще и потому, что в засуху зерно созревает очень быстро.

Часто фаза восковой спелости длится не более четырех – пяти дней. Сохранить количество скошенной пшеницы можно лишь при своевременном подборе хлеба из валков. Эту работу выполняют сразу же после подсыхания хлебной массы (Животков и др. 1989).

К прямому комбайнированию приступают, когда основная масса зерна находится в фазе полной спелости и влажность его не выше 14-17 %. Проводят в сжатые сроки (5-7 дней), чтобы потери урожая были минимальными.

Из выше изложенного материала видно, что эти факторы оказывают непосредственное влияние на качество зерна яровой пшеницы. Тем самым важнейшим условием является контроль и регулирование этих факторов с целью уменьшения их отрицательного воздействия на количество и качество урожая пшеницы.

пшеница почвенный климатический урожай