CC BY
32
УДК 633.162:631.524(1-925.116)
Формирование качества зерна пивоваренных сортов ячменя в зависимости от условий периода вегетации
1Л
о
СЧ 1Л
Ф
S ^
ш
4
ш ^
5
ш со
О.А. ЮСОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией П.Н. НИКОЛАЕВ, зав. лабораторией П.В. ПОПОЛЗУХИН, кандидат сельскохозяйственных наук, зам. директора Сибирский НИИ сельского хозяйства, просп. Королева, 26, Омск, 644012, Россия E-mail: [email protected]
Сорта пивоваренного ячменя, завозимые из стран Европы, зачастую не выдерживают специфических погодных условий Западной Сибири и других российских регионов. В 2013-2014 гг. в Сибирском НИИСХ проведено исследование сортов, предоставленных в рамках «Пекинской программы» в целях развития сотрудничества в сфере агропромышленного комплекса между государствами-членами Шанхайской организации сотрудничества. Основной вклад в формирование показателей качества зерна в регионе вносят условия года: 92,8% по содержанию в зерне белка; 76,1% по массе 1000 зерен; 57,1% по экстрактивности. Для формирования низкобелкового зерна, необходимого для пивоварения, посев желательно проводить на обедненных почвах: сопряженность белковости зерна с содержанием в почве элементов минерального питания (NPK) достоверно высокая отрицательная, близкая к функциональной (r = -0,917). Для формирования крупного зерна необходимы умеренные температуры воздуха (r = -0,422) и сумма осадков (r = -0,415). Высокая температура негативно влияет на экстрактивность зерна и урожайность: r = -0,258 и r = -0,488 соответственно. По совокупности признаков качества зерна, соответствующих требованиям к пивоваренному, и по урожайности для дальнейшей работы селекционерам в условиях южной лесостепи Западной Сибири рекомендован французский сорт Одиссей.
Ключевые слова: ячмень пивоваренный, биохимические качества, экстрактив-ность, энергия прорастания, вегетационный период, межфазный период.
Дляцитирования: Юсова О.А., Николаев П.Н., ПоползухинП.В. Формирование качества зерна пивоваренных сортов ячменя в зависимости от условий периода вегетации //Земледелие. 2015. № 5. С. 44-46.
Селекция пивоваренного ячменя в нашей стране - перспективное направление растениеводства. Она необходима, чтобы не зависеть от поставок дорогостоящего импорт-
ного сырья. Кроме того, сорта пивоваренного ячменя, завозимые из Европы, зачастую не выдерживают специфических погодных условий российских регионов, в том числе Западной Сибири, которая традиционно считается зоной рискованного земледелия. Для типично континентального климата ее южной части характерны короткий вегетационный период, позднее прекращение заморозков весной и раннее наступление их осенью, региональные типы засух и ливневых осадков, что обусловливает необходимость внедрения в производство сортов зерновых культур, выдерживающих такие экстремальные условия возделывания.
При этом создание новых, адаптивных к контрастным климатическим условиям сортов позволит снизить затраты на производство пива в России и одновременно повысить его качество [1].
Западная Сибирь располагает обширной территорией,благоприятной для возделывания ячменя пивоваренного направления с пониженным содержанием белка и повышенным уровнем безазотистых экстрактивных веществ. Этим в целом и определены направления селекционной работы с ячменем [2, 3].
Сорта пивоваренного направления оценивают более чем по 20 показателям. Основные из них следующие: экстрактивность - не менее 75-78%; масса 1000 зерен - более 40 г; содержание белка - не более 12% (ГОСТ-5060-86).
Цель наших исследований - определение степени влияния погодных условий вегетационного периода южной лесостепи Западной Сибири на формирование пивоваренных качеств зерна ячменя.
Объектом исследования послужили сорта, предоставленные для исследований СибНИИСХ согласно «Пекинской программе» в
рамках партнерства в сфере агропромышленного комплекса между государствами-членами Шанхайской организации сотрудничества: Бр. 11037у5 (Германия, Джозеф Бройн), Орфелия, (Германия, КВС), Кангу, Одиссей и Овертюр (Франция, Лима-грейн). Стандартом был выбран сорт Омский 90 селекции СибНИИСХ.
Посев изучаемых сортов ячменя проводили в 2013-2014 гг. на опытных полях СибНИИСХ третьей культурой после чистого пара в двадцатых числах мая, сеялкой ССФК-7. Площадь делянки - 14 м2. Повторность 4-кратная. Норма высева 4,5 млн всхожих зерен на 1 га.
Содержание азота в зерне измеряли на автоматическом анализаторе KjeltekAuto 1030 Analyzer с коэффициентом пересчета азота на белок - 6,25
[4]. Экстрактивность зерна определяли согласно существующей методике
[5]. Математическую обработку данных проводили методами вариационного, корреляционного и двухфак-торного дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову [6] с использованием приложения Exel для ПК.
Вегетационный период 2013 г. можно охарактеризовать как достаточно увлажненный (ГТК = 0,99). В июне среднесуточная температура воздуха превышала норму на 1,7оС, а количество осадков составило 71% от среднемноголетней суммы. Температура воздуха июля и третьей декады августа была на 1,0-1,4оС ниже средних значений, количество осадков на 20% выше нормы.
Вегетационный период 2014 г. в целом характеризовался недостаточным увлажнением (табл.1): за май-сентябрь выпало 68% осадков при среднесуточной температуре воздуха на 0,1оС ниже нормы. Сухая и жаркая погода во 2-3 декадах июня сменилась влажными и прохладными условиями в июле.
По обеспеченности растений основными питательными элементами в слое почвы 0-50 см, согласно градации А.Е. Кочергина [7], содержание нитратного азота в почве в наших опытах было низким (5,3 мг/кг), обеспеченность Р205 и К2О (по Чирикову [8]) очень высокая - 232 и 321,5 мг/кг почвы соответственно (табл. 2).
Обеспеченность почвы питательными элементами в 2014 г была несколько ниже, чем в 2013 г.
1. Климатические особенности периодов вегетации 2013-2014 гг. (Омская гМОС)*
Месяц Средняя температура воздуха, оС Сумма осадков, мм
2013/2014 гг. I ± к норме 2013/2014 гг. % от среднемноголетних
Май Июнь 11,9/12,6 19,3/18,2 +0,3/+1,3 + 1,7/+0,5 23,0/21,1 36,0/15,0 88,0/61,7 71,0/27,7
Июль 17,9/16,4 -1,4/-3,4 80,0/55,9 119,0/95,0
Август 16,1/19,1 +0,2/+3,0 64,0/42,9 121,0/79,9
*в числителе - показатели за 2013 г., в знаменателе - за 2014 г.
Элемент 2013 г. 2014 г. X
Нитратный азот 5,4 5,1 5,3
Фосфор 235 229 232
Калий 325 318 321,5
Согласно проведенному анализу сопряженности основных показателей качества пивоваренного зерна с условиями окружающей среды (табл. 3), содержание белка в зерне характеризуется слабой обратной корреляцией с суммой осадков (г = -0,258). Масса 1000 зерен обратно пропорциональна как сумме активных температур (г = -0,422), так и сумме осадков (г = -0,415). Средней отрицательной зависимостью от суммы температур отличаются экстрактив-ность (г = -0,258) и урожайность (г = -0,488). Таким образом, повышенное содержание белка в зерне формируется в условиях дефицита осадков, что подтверждают данные других исследователей [9, 10].
как периода вегетации сортов, так и соотношения межфазных периодов может негативно сказаться на качестве зерна.
В результате двухфакторного дисперсионного анализа мы установили значительное влияние условий окружающей среды на основные показатели качества зерна (табл. 4). Так, содержание белка зависело от условия года на 92,8%, крупность зерна - на 76,1%, экстрактивность - на 57,1%. Доля вклада генотипа (фактор Б) в формирование белка, массы 1000 зерен и экстрактивности была менее значительной - 5,3; 20,3 и 25,9% соответственно.
Погодные условия вегетации 2014 г, в отличие от 2013 г, способствова-
3. Сопряженность основных показателей качества зерна ячменя между собой, продолжительностью межфазных периодов и условиями окружающей среды
Признак Содержание в Масса 1000 Экстрак- Урожай-
зерне белка зерен тивность ность
Масса 1000 зерен 0,267 - - -
Экстрактивность зерна Урожайность -0,878 0,515 0,750 0,207 -
Продолжительность периода всходы - колошение -0,133 0,252 0,314 -0,126
Продолжительность периода колошение - полная спелость 0,599 0,170 -0,497 0,322
Продолжительность периода вегетации 0,305 0,301 -0,103 0,124
Содержание в почве элементов
минерального питания (ЫРК) -0,917 - - -
Сумма активных температур 0,093 -0,422 -0,354 -0,488
Сумма осадков -0,258 -0,415 0,008 -0,220
Сопряженность белковости зерна с содержанием в почве элементов минерального питания ^РК) достоверно высокая отрицательная, близкая к функциональной, г = -0,917 (см. табл. 3).
4. Вклад факторов в изменчивость основных показателей качества зерна
ячменя, %
Источник варьирования Содержание белка Масса 1000 зерен Экстрактивность
Влияние условий года (А) 92,8 76,1 57,1
Влияние генотипа(Б) 5,3 20,3 25,9
Взаимодействие (АБ) 1,9 3,6 4,5
Остаточное 0,0 0,0 12,5
Наши результаты подтверждают данные других исследователей о повышении содержания белка в зерне от внесения полного минерального удобрения [9, 10].
На формирование белка в зерне значительное влияние оказывает продолжительность периода колошение - полная спелость (г = 0,599), а экстрактивность находится в обратной зависимости от величины этого показателя (г = -0,497). Масса 1000 зерен связана с продолжительностью всего периода вегетации (г = -0,301). Таким образом, изменение
го сорта Омский 90 в среднем за два года составил 92 сут., из них 52 сут. пришлось на период всходы - колошение и 40 сут. - колошение - полная спелость. Науровне стандарта величины этих показателей были только у сортов Кангу и Авертюр. Образцы Бр. 11037у5 и Одиссей вегетировали дольше из-за увеличения продолжительности каждого межфазного периода на 1-2 сут. Сорт Орфелия характеризуются укороченным на 1 сут. периодом всходы - колошение и более продолжительным на 2-3 сут. периодом колошение - полная спелость, по сравнению со стандартом.
Метеоусловия 2014 г., способствовавшие увеличению периода вегетации, сказались на формировании качества зерна (табл. 6). В среднем по питомнику содержание белка в зерне было выше, чем в 2013 г., на 3,1%, масса 1000 зерен - на 4,9%, при низкой изменчивости (СУ = 4,6-5,8%). Увеличение белковости зерна привело к снижению его экстрактивности на 1%, а на основании этого показателя можно предварительно прогнозировать экстрактивность солода [11].
В среднем за период испытания минимальной белковостью зерна отличались сорта Одиссей и Овертюр (11,6 и 11,9% соответственно). По массе 1000 зерен и экстрактивности зерна все исследуемые образцы соответствовали ГОСТу, но ни один из них не превышал стандарт Омский 90. Наибольшие показатели по массе 1000 зерен отмечены у сортов Орфелия и Одиссей (51,6 и 52,3 г). Экстрактивность на уровне стандарта зафиксирована у образцов Одиссей и Овертюр (80,9 и 80,7%).
Ни один из исследуемых сортов не превзошел стандарт по урожайности (табл. 7). При этом самой высокой ее величиной отличались Орфелия и Одиссей - 3,4 и 3,1 т/га соответственно.
вегетации увеличилась в среднем на Таким образом, основной вклад в 3 сут. Период вегетации стандартно- формирование показателей качества 5. Продолжительность периода вегетации и основных межфазных периодов у сортов пивоваренного ячменя, сут.
ли сокращению продолжительности межфазного периода всходы - колошение на 3 сут. и увеличению периода колошение - полная спелость на 6 сут. в среднем по питомнику (табл. 5). В результате продолжительность
Всходы - Колошение - Период вегета-
Сорт колошение полная спелость ции
2013 г. 2014 г. X 2013г. 2014 г. X 2013 г. 2014 г. X
Омский 90 (стандарт) 53 50 52 36 43 40 89 93 92
Бр. 11037у5 53 52 53 39 43 41 92 95 94
Орфелия 52 50 51 39 44 42 91 94 93
Кангу 53 50 52 37 43 40 90 93 92
Одиссей 55 51 53 38 43 41 93 94 94
Авертюр 53 49 51 36 44 40 89 93 91
В среднем по питомнику 53 50 52 37 43 40 90 93 92
СУ, % 1,8 2,1 1,7 3,7 1,2 2,0 1,8 0,9 1,3
НСР05 1,0 1,0 - 2,0 1,0 - 1,0 1,0 -
и
ф
з
ь
ф
д
ф
ь
ф
сл 2
О ^
6. Качество зерна сортов пивоваренного ячменя
Сорт Содержание белка, % Масса 1000 зерен, г Экстрактивность, %
2013 г. 2014 г. x 2013 г. 2014 г. x 2013 г. 2014 г. x
Омский 90
(стандарт) 11,2 12,9 12,1 52,9 53,3 53,1 81,1 80,6 80,9
Бр. 11037у5 10,5 14,2 12,4 46,9 52,3 49,6 80,8 79,7 80,3
Орфелия 10,6 15,4 13,0 47,5 55,6 51,6 80,9 78,9 79,9
Кангу 11,1 14,1 12,6 48,9 53,0 50,9 80,6 79,6 80,1
Одиссей 10,4 13,4 11,9 48,9 55,6 52,3 81,2 80,5 80,9
Овертюр 10,4 12,7 11,6 45,9 50,6 48,3 80,9 80,4 80,7
В среднем по питомнику 10,7 13,8 12,3 48,5 53,4 50,9 80,9 79,9 80,5
CV, % 4,9 5,8 - 5,2 4,6 - 5,6 1,0 -
НСР05 0,7 0,2 - 0,8 0,8 - 0,5 0,2 -
зерна вносят условия года: 92,8% по содержанию в зерне белка; 76,1% по массе 1000 зерен; 57,1% по экстрактивное™ зерна.
крупности и экстрактивности зерна, так и по урожайности.
По совокупности признаков качества зерна, нормируемых требо-
7. Урожайность сортов пивоваренного ячменя, т/га
Сорт 2013 г. 2014 г. x
Омский 90, стандарт 2,9 4,2 3,6
Бр. 11037у5 2,9 2,9 2,9
Орфелия 3,0 3,7 3,4
Кангу 2,6 2,7 2,7
Одиссей 2,5 3,6 3,1
Овертюр 2,6 2,9 2,8
В среднем по питомнику 2,8 3,3 3,1
CV, % 7,8 17,7 -
НСР05 0,2 0,2 -
Повышенное содержание белка в зерне наблюдается в условиях дефицита осадков (г = -0,258); для формирования крупного зерна необходимы умеренные температура воздуха (г = -0,422) и сумма осадков (г = -0,415); экстрактивность зерна и урожайность также находятся в обратной зависимости от температуры воздуха (г = -0,258 и -0,488 соответственно).
Сопряженность белковости зерна с содержанием в почве элементов минерального питания ^РК) достоверно высокая отрицательная, близкая к функциональной (г = -0,917). Поэтому для формирования зерна, соответствующего требованиям, предъявляемым к пивоваренному ячменю по этому показателю, его желательно высевать на обедненных почвах.
На содержание белка в зерне значительное влияние оказывает продолжительность периода колошение - восковая спелость (г = 0,599). Экстрактивность зерна находится в обратной зависимости от длительности межфазного периода колошение - полная спелость (г = -0,497). Масса 1000 зерен сильнее коррелирует с продолжительностью всего ■я периода вегетации (г = -0,301). о Таким образом, сорта пивоварен-¡^ ного ячменя, исследуемые СибНИИСХ ^ в рамках «Пекинской программы», в о» условиях южной лесостепи Запад-| ной Сибири отличаются затяжным периодом вегетации. Они формируют ® зерно, соответствующее ГОСТу по пи-5 воваренным качествам, но уступают $ стандартному сорту Омский 90 как по
ваниями к сырью для пивоваренной промышленности, и по урожайности для дальнейшей работы селекционерам рекомендован сорт Одиссей. Сорт Овертюр можно использовать в качестве источника низкого содержания белка и высокой экстрактивности зерна, сорт Орфелия - при работе на повышение крупности зерна и урожайности.
Литература.
1. Донцов Д.П., Филиппов Е.Г., Донцова А.А. Анализ зависимости пивоваренных показателей у сортов ярового ячменя, различных по эколого-географическому происхождению // Актуальные проблемы развития агропромышленного комплекса в Верхневолжье: Сб. докладов Всерос. науч.-практ. конф. Суздаль: Владимир. НИИСХ, 2011. С. 289-294.
2. Сурин Н.А. Адаптивный потенциал сортов зерновых культур сибирской селекции и пути его совершенствования (пшеница, ячмень, овес). Новосибирск: Краснояр. НИИСХ, 2011. С. 3
3. Создание высокопродуктивных сортов ячменя восточносибирской селекции в условиях глобального изменения климата / Н.А. Сурин, Н.Е. Ляхова, С.А. Герасимов, А.Г. Липшин // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 6. С. 3-6
4. Плешков Б.В. Практикум по биохимии растений. М.: Агропромиздат, 1985. 255 с.
5. Технология солода, пива и безалкогольных напитков / К.А. Калунянц, В.Л. Яровенко, В.А. Домарецкий, Р.А. Колчева. М.: Колос, 1992. 446 с.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта с основами статистической обработки результатов исследований. М. Агропромиздат, 1985. 351 с.
7. Кочергин А.Е. Применение удобрений в Омской области. Омск: ЗападноСибирское книжное издательство, 1975. 33 с.
8. Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия. М.: Колос, 1984. 304 с.
9.Авдонин Н.С. Почвы, удобрения и качество растениеводческой продукции. М.: Колос, 1979. 301с.
10. Павлов А.Н. Повышение содержания белка в зерне. М.: Наука, 1984. 119 с.
11. Huang Zu-Liu, Pan Yu-Ping.Yanghzhoy daxue xuebae, zizan kexue. J. Yangzhoy, Univ. Natur. Sci. 2000. No. 1. P. 36-40.
Formation of grain quality of brewing barley varieties depending on growing season conditions
O.A. Yusova, P.N. Nikolaev, P.V. Popolzukhin
Siberian Research Institute of Agriculture, Korolev av., 26, Omsk, 644012, Russia
Summary. The brewing barley varieties imported from Europe often do not withstand the specific weather conditions in West Siberia and other Russian regions. In 2013-2014 the Siberian Research Institute of Agriculture investigated varieties granted within a framework of the «Beijing Program» with the purpose of developing cooperation between the Member States of the Shanghai Cooperation Organization in the sphere of agricultural industry. The weather conditions make the main contribution to the formation of grain quality indices as following: 92.8% in terms of protein content; 76.1% in terms of thousand-kernel weight; 57.1% in terms of extract potential. To form low-protein grain that meets brewing requirements, it is desirable to sow barley on poor soils: the contingency of grain protein content with the soil mineral nutrient content (NPK) is significantly high negative and close to the functional one (r = -0.917). To form large grains, both temperate air temperature (r = -0.422) and precipitation amount (r = -0.415) are required. To form high extract potential and high yielding capacity, high air temperatures are also undesirable (r = -0.258 and r = -0.488 respectively). A French variety Odyssey is recommended for plant breeding in the southern forest-steppe of West Siberia due to the set of characters of grain quality, which meets the requirements of brewing barley and yield capacity.
Keywords: brewing barley, biochemical qualities, extract content, germination power, growing season, inter-stage period.
Author Details: O.A. Yusova, Cand. Sc.(Agr.), Head of Laboratory (e-mail: [email protected]); P.N. Nikolaev, Head of Laboratory; P.V. Popolzukhin, Cand. Sc.(Agr.), Deputy Director.
For citation: Yusova O.A., Nikolaev P.N., Popolzukhin P. V. Formation of grain quality of brewing barley varieties depending on growing season conditions. Zemledelie. 2015. No. 5. pp. 44-46 (in Russ.).
