Формирование урожая и пивоваренных свойств зерна ячменя в зависимости от уровня азотного питания и применения фиторегуляторов в условиях центрального района нечерноземной зоны
На правах рукописи
Сычёв Роман Витальевич ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ И ПИВОВАРЕННЫХ СВОЙСТВ ЗЕРНА ЯЧМЕНЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ АЗОТНОГО ПИТАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ФИТОРЕГУЛЯТОРОВ В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОГО РАЙОНА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ Специальности: 05.18.01 – технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур и крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства 06.01.01 – общее земледелие
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук
Москва 2010 1 Диссертационная работа выполнена на кафедре хранения, переработки и това роведения продукции растениеводства Российского государственного аграрно го университета – МСХА имени К.А. Тимирязева Научные руководители: доктор биологических наук, профессор Новиков Николай Николаевич;
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Мякиньков Андрей Геннадьевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Малин Николай Иванович;
доктор сельскохозяйственных наук, профессор Долгодворов Владимир Егорович
Ведущая организация: Московский НИИ сельского хозяйства «Немчиновка»
Защита состоится «18» января 2010 г. в 12 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д220.043.05 при Российском государственном аграр ном университете – МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, г. Моск ва, ул. Тимирязевская, д. 49. Ученый совет РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева. Тел./факс 8(499)976-24-92.
С диссертацией можно ознакомиться в центральной научной библиотеке РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева.
Автореферат разослан «9» декабря 2010 г. и размещен на сайте универси тета www.timacad.ru
Ученый секретарь диссертационного совета Лазарев Н.Н.
Общая характеристика работы
Актуальность темы. При производстве пива предъявляются норматив ные требования к качеству сырья, от которого в значительной степени зависят свойства получаемого из него солода и готового продукта. Зерно пивоваренного ячменя должно содержать максимальное количество экстрактивных веществ и обеспечивать высокий выход пива из единицы продукции. В связи с этим разра батываются технологии выращивания пивоваренного ячменя, направленные на получение высококачественного сырья для перерабатывающей промышлен ности (Ермолаева, 2004;
Карпиленко и др., 2007).
Важным элементом технологии пивоваренного ячменя является сбалан сированное азотное питание растений, так как при избыточных дозах азота уве личивается накопление в зерновках белков, по содержанию которых имеется ограничение для пивоваренного ячменя (не более 12%). Однако при достаточ ной обеспеченности растений ячменя фосфором и калием и умеренных дозах азота зерновая продуктивность культуры повышается без существенного ухуд шения пивоваренных свойств зерна и солода (Лапа, Ивахненко, 2000;
Пасынков, 2001). Кроме того, при разработке технологии выращивания пивоваренного яч меня учитываются особенности сорта и почвенно-климатические условия (Ива нова, Бабанина, 1978;
Завалин, Потапов, 1996;
Горпинченко, Аниканова, 2002).
Как показывают исследования, существенное влияние на формирование пивоваренных свойств зерна ячменя могут оказывать фиторегуляторы, которые, воздействуя на физиолого-биохимические процессы в вегетирующих растениях и созревающем зерне, способны повышать устойчивость ячменя к действию стрессовых факторов, улучшать показатели выравненности и экстрактивности зерна и качества солода, понижать накопление в зерне белков, ухудшающих его пивоваренные свойства, интенсифицировать процесс солодоращения (Никола ева, 1968;
Briggs, 1987;
Прусакова и др., 1989;
Просянникова, 1992;
Поплавская и др., 2001;
Костин, Ермошкин, 2004;
Витол, Карпиленко, 2007). Но вместе с тем действие фиторегуляторов на урожайность и пивоваренные свойства зерна ячменя изучено ещё недостаточно. Выявлен небольшой набор регуляторных веществ и не определена специфика их воздействия на растения с учётом гид ротермических условий года, а также режима питания растений.
Учитывая имеющиеся в литературе данные, следует считать актуальной задачей выяснение оптимального режима азотного питания растений пивова ренного ячменя и обоснование применения фиторегуляторов с целью получе ния высоких урожаев зерна с улучшенными пивоваренными свойствами, отве чающими требованиям перерабатывающей промышленности.
Цель и задачи исследований. Целью наших исследований являлось изу чение влияния уровня азотного питания и фиторегуляторов на формирование урожая и пивоваренных свойств зерна ячменя в условиях Центрального района Нечернозёмной зоны.
В задачи исследований входило:
- изучение влияния уровня азотного питания и гидротермических условий во время вегетации растений на формирование урожая и пивоваренных свойств зерна ячменя;
- выяснение действия фиторегуляторов на формирование урожая и пиво варенных свойств зерна ячменя при различных гидротермических условиях во время вегетации растений и созревания зерновок;
- оценка химико-технологических показателей лабораторного солода, ко торый получен из зерна ячменя, выращенного при разных уровнях азотного пи тания в гидротермических условиях 2006-2008 гг.;
- изучение влияния фиторегуляторов, применяемых для обработки расте ний ячменя, на технологические свойства ячмённого солода и полученного из него сусла;
- оценка экономической эффективности действия азотного удобрения и фиторегуляторов на формирование урожая и пивоваренных свойств зерна яч меня.
Научная новизна. В полевых опытах, проведенных на дерново подзолистой среднесуглинистой почве, получены новые сведения о влиянии уровня азотного питания и фиторегуляторов на формирование урожая и пиво варенных свойств зерна ячменя. В ходе исследований показано, что под влия нием возрастающих доз азота отмечается тенденция уменьшения натуры, по нижения показателей крупности и выравненности зерна ячменя, возрастает со держание в зерне белков, которое при высоких дозах азота (более 60 кг/га) пре вышает нормативные требования. В полученном из такого зерна солоде пони жается содержание аминного азота, но увеличивается концентрация белков, возрастает продолжительность осахаривания солода и кислотность сусла. В ус ловиях умеренно влажной и влажной погоды при дозах азота 30-60 кг/га фор мируется зерно ячменя без существенного ухудшения пивоваренных свойств.
При обработке семян ячменя биогумусом в условиях умеренно влажной погоды отмечается увеличение фракции крупного зерна, а в условиях засухи – возрастание натуры зерна, из которого получен солод с более высоким содер жанием аминного азота и меньшей продолжительностью осахаривания, что улучшает его пивоваренные свойства.
Фитоспектр при обработке растений ячменя в фазе кущения увеличивает фракцию крупного зерна, понижает содержание в зерне белков, уменьшает продолжительность осахаривания солода, полученного из зерна, сформировав шегося во влажных условиях, и увеличивает содержание аминного азота в этом солоде, в результате чего улучшаются пивоваренные свойства зерна и солода ячменя.
Мивал при применении в фазе колошения положительно влияет на фор мирование пивоваренных свойств ячменя в условиях вододефицитного стресса в результате того, что снижает содержание белков в зерне и солоде, увеличива ет количество аминного азота в солоде, уменьшает продолжительность осаха ривания солода. В результате обработки растений ячменя крезацином в фазе колошения в засушливый год наблюдается увеличение натуры зерна и умень шение содержания белков в зерне и солоде, а при формировании зерна во влажных условиях – увеличение фракции крупных зёрен.
Практическая значимость. Результаты исследований могут быть ис пользованы при разработке современных технологий производства высококаче ственного зерна ячменя, отвечающего требованиям пивоваренной и солодовен ной промышленности, в условиях Центрального района Нечернозёмной зоны. В полевых опытах выявлены уровни азотного питания растений, которые реко мендуются для практического использования при выращивании пивоваренного ячменя и, в частности, ярового ячменя сорта Михайловский. В ходе исследова ний показано положительное действие биогумуса и фитоспектра на повышение продуктивности растений ячменя и формирование пивоваренных свойств зерна, а также положительное действие фиторегуляторов мивала и крезацина на пиво варенные свойства зерна ячменя и полученного из него солода при обработке растений этими препаратами в фазе колошения.
Публикации. По теме диссертации опубликовано три печатные работы, из которых две в журнале из перечня ВАК.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на между народной научной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 145-летию академии имени К.А. Тимирязева (1-2 июня 2010 года).
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 165 страни цах стандартного текста и включает введение, обзор литературы (4 главы), экс периментальную часть (8 глав), заключение, выводы, практические рекоменда ции, список использованной литературы, приложения. Иллюстративная часть диссертации представлена в виде 25 таблиц. Список литературных источников содержит 235 наименований, в том числе 35 работ зарубежных авторов.
Методика исследований и условия проведения опытов В качестве объекта исследований был взят яровой ячмень сорта Михай ловский, выведенный селекционерами РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (Коновалов Ю.Б. и др., 1998). Полевые опыты проводились в 2006-2008 гг. на Полевой опытной станции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Лаборатор ные исследования выполнялись на кафедре хранения, переработки и товарове дения продукции растениеводства РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и в крупяной лаборатории Всероссийского центра по оценке качества сортов сель скохо-зяйственных культур (ВЦОКС).
Почва на опытном участке дерново-подзолистая среднесуглинистая, со держание гумуса – 2%, рН солевой вытяжки 5,1-5,5;
обеспеченность обменным калием (К2О по Масловой) в опыте 2006 г.– 80 мг/кг, в опытах 2007-2008 гг. – 120 мг/кг;
обеспеченность подвижным фосфором (Р2О5 по Кирсанову) во все годы исследований более 250 мг/кг. Опыты закладывали в четырёхкратной по вторности, площадь делянки в 2006 г. – 3,7 м2, в 2007-2008 г.г. – 7,4 м2.
Осенью опытный участок обрабатывали гербицидом сплошного действия Раундап (8 л/га), затем производилась вспашка оборотным плугом. Весенняя обработка почвы состояла в ранневесеннем бороновании и предпосевной куль тивации. Азотное удобрение в виде аммиачной селитры вносили под предпо севную культивацию. Перед посевом осуществляли протравливание семян фун гицидом «Дивиденд-стар» (0,15 л препарата на 100 кг семян при расходе рабо чего раствора 1,02 л на 100 кг семян). Посев производили из расчёта 5 млн.
всхожих семян на 1 га. По вегетирующим растениям в фазе кущения проводили гербицидно-инсектицидную обработку смесью гербицидов Лонтрел (0,3 л/га) и Гранстар (20 г/га) и инсектицида Децис (0,25 л/га). Расход рабочего раствора – 300 л/га. На фоне внесения азотного удобрения изучалось также действие фи торегуляторов. Препаратом биогумуса обрабатывали семена перед посевом.
Обработку растений фитоспектром проводили в фазе кущения, а другими фи торегуляторами – в фазе колошения ячменя.
Опыты включали следующие варианты: с разными уровнями азотного питания – N0, N30, N45 (только в 2006 г.), N60, N90, N120;
с применением фиторе гуляторов в опыте 2006 г. на фонах N60 и N90 – контроль (без применения фито регуляторов), фитоспектр (0,1 мл/л), фитоспектр (0,01 мл/л), фитоспектр (0, мл/л), мивал, мивал-агро, крезацин, абсцизовая кислота (АБК), биогумус;
в опытах 2007-2008 г.г. на фонах N60, N90 и N120 – контроль, фитоспектр (0, мл/л), фитоспектр (0,01 мл/л), фитоспектр (0,001 мл/л), мивал, крезацин, хлор холинхлорид (ССС), биогумус. Дозировки вносимых фиторегуляторов: биогу мус – 2 г/кг семян (остаток на семенах после обработки сухим порошком пре парата), мивал – 100 мг/л, мивал-агро и крезацин – 50 мг/л, АБК – 4 мг/л, ССС – 6 г/л;
расход рабочего раствора – 30 мл/м2.
В полевых опытах определяли урожайность ячменя, продуктивную кус тистость растений, число и массу зёрен с колоса и растения, массу 1000 зёрен (ГОСТ 10842-89), натуру зерна (ГОСТ 10840-64).
Анализ пивоваренных свойств зерна ячменя, ячмённого солода и полу ченного из него сусла выполняли по стандартным методикам (Инструкция по технохимическому контролю пивоваренного производства, 1967).
Солодоращение осуществляли с использованием установки для микросо ложения «Seeger Weichenstefan» фирмы Glasblserei. Зерно ячменя замачивали в течение 48 часов при температуре 12 0С и затем проращивали в течение 7 суток при 14-15 0С. Влажность готового солода составляла 4-5 %. Период отлёжки продолжался в течение 2 месяцев.
Статистичекую оценку экспериментального материала проводили дис персионным методом с использованием компьютерной программы «Straz» в модификации информационно-вычислительного центра РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (Версия 2.1, 1989-1991).
Результаты исследований 1. Урожайность, натура и структура урожая ячменя в зависимости от уровня азотного питания и гидротермических условий во время вегетации растений В проведенных полевых опытах выяснено, что при выращивании ячменя сорта Михайловский на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве внесе ние возрастающих доз азота 30-120 кг/га обеспечивает повышение его урожай ности на 11-40 % за счёт увеличения продуктивной кустистости растений и массы зерна с колоса (табл. 1).
Доза азота 30 кг/га повышала урожайность ячменя на 11-34 %, в более благоприятный по водообеспеченности год (2006 г.) прибавка урожая форми ровалась главным образом за счёт увеличения массы зерна с колоса и растения, а в засушливых условиях (2007 г.) – за счёт повышения продуктивной кусти стости растений.
Повышение дозы азота до 60 кг/га было эффективным в более благопри ятный по водообеспеченности год, сбор зерна по сравнению с контролем (N0) возрастал на 20 % за счёт увеличения продуктивной кустистости растений и массы зерна с колоса, тогда как в условиях засухи (2007 г.) и избыточной влаж ности (2008 г.) существенного повышения урожайности ячменя не наблюда лось.
В результате внесения повышенных доз азота 90 и 120 кг/га урожайность ячменя возрастала соответственно на 32-33 % и 39-40 %, в более благопри ятный по водообеспеченности год – за счёт увеличения продуктивной кустис тости растений и массы зерна с колоса, а в засушливый год – в результате уве личения продуктивной кустистости растений. В условиях избыточного увлаж нения в период формирования и налива зерна повышенные дозы азота приводят к снижению натуры зерна ячменя в среднем на 15-16 г/л и вызывают полегание Таблица 1. Урожайность, натура и структура урожая ячменя в зависимости от уровня азотного питания с растения, шт.
Продуктивная Урожайность, в колосе, шт.
с растения, г кустистость, Масса зерна Масса зерна Число зерен Число зерен Масса Натура, г/л с колоса, г зерен, г ц/га шт.
Варианты 2006 г.
32,3 46,6 1,1 12,9 0,59 14,6 0,64 N 35,9 47,9 1,1 13,3 0,67 15,7 0,76 N 37,6 49,9 1,2 13,5 0,68 16,8 0,87 N 38,7 48,0 1,3 15,0 0,71 20,2 0,96 N 42,6 48,6 1,4 15,7 0,76 23,1 1,10 N 44,9 48,0 1,5 16,5 0,81 25,7 1,26 N 1,5 2,0 0,1 1,2 0,05 2,7 0,14 НСР 2007 г.
16,1 46,0 0,9 11,3 0,52 10,0 0,45 N 19,5 46,1 1,0 11,9 0,53 11,7 0,56 N 20,8 44,8 1,1 12,5 0,58 13,8 0,64 N 21,4 44,9 1,1 11,8 0,53 13,1 0,60 N 22,6 44,6 1,2 12,2 0,54 13,9 0,68 N 1,5 2,0* 0,1 1,0 0,10* 1,4 0,06 НСР 2008 г.
27,6 51,2 1,1 13,5 0,67 14,6 0,74 N 37,1 51,9 1,4 13,8 0,67 19,3 0,96 N 38,2 52,5 1,4 13,6 0,74 19,8 1,02 N 36,9 52,1 1,4 13,6 0,75 18,8 0,97 N 30,2 50,7 1,4 11,5 0,59 17,2 0,83 N 1,2 2,0* 0,1 1,3 0,05 3,1 0,16 НСР *по результатам дисперсионного анализа данные показатели не зависят от уровня азотного питания растений, что приводит к снижению урожайности ячменя. В условиях дефицита влаги в первой половине вегетации растений урожайность ячменя понижается на 50-55 % за счёт уменьшения продуктивной кустистости растений. При вне сении доз азота 60-120 кг/га также отмечается тенденция понижения натуры зерна.
2. Действие фиторегуляторов на формирование урожая ячменя Таблица 2. Урожайность, натура и структура урожая ячменя при применении фиторегуляторов (2006 г. на фоне N60) с растения, шт.
Продуктивная Урожайность, в колосе, шт.
с растения, г кустистость, Масса зерна Масса зерна Число зерен Число зерен Масса Натура, г/л с колоса, г зерен, г ц/га шт.
Варианты 45,9 48,9 1,5 16,9 0,83 24,5 1,19 Контроль 45,0 48,8 1,4 17,9 0,83 25,6 1,06 Фитоспектр 1** 44,2 51,2 1,3 17,8 0,88 22,1 1,07 Фитоспектр 47,6 47,9 1,5 14,4 0,69 20,8 1,00 Фитоспектр 49,1 50,5 1,3 15,8 0,80 25,7 1,10 Мивал 49,3 48,8 1,3 16,1 0,80 21,0 1,10 Мивал-Агро 48,6 50,2 1,3 15,8 0,80 21,3 1,07 Крезацин 45,3 48,4 1,3 16,2 0,78 23,6 1,09 АБК 50,6 52,0 1,7 16,9 0,88 28,2 1,54 Биогумус 4,1 2,0 0,1 1,4 0,11 3,8 0,17 НСР **1, 2, 3 – соответственно максимальная, средняя и минимальная концентрации пре парата фитоспектра Таблица 3. Урожайность, натура и структура урожая ячменя при применении фиторегуляторов (2007 г. на фоне N60) кустистость, шт.
с растения, шт.
Продуктивная Урожайность, в колосе, шт.
с растения, г Масса зерна Масса зерна Число зерен Число зерен Масса Натура, г/л с колоса, г зерен, г ц/га Варианты 20,2 46,2 0,9 10,5 0,51 9,9 0,45 Контроль 17,5 46,1 0,8 11,2 0,54 8,8 0,40 Фитоспектр 22,7 46,6 1,0 11,3 0,56 10,9 0,52 Фитоспектр 18,9 45,8 0,9 11,2 0,57 11,8 0,52 Фитоспектр 19,5 46,0 0,9 11,7 0,54 10,0 0,45 Мивал 22,6 44,7 1,0 11,1 0,47 11,7 0,52 Крезацин 22,2 46,7 1,0 11,6 0,54 11,1 0,52 ССС 25,4 45,0 1,1 12,5 0,53 11,6 0,56 Биогумус 4,3 2,0* 0,1 1,4 0,10* 1,3 0,08 НСР При обработке ячменя в фазу кущения препаратом фитоспектр (в макси мальной концентрации) наблюдалось повышение его урожайности в засушли вых условиях 2007 г. на фоне внесения повышенной дозы азота (120 кг/га). Ми нимальная концентрация фитоспектра была эффективной на фоне внесения до зы азота 90 кг/га, наблюдалось увеличение числа и массы зёрен с растения и на туры зерна.
Таблица 4. Урожайность, натура и структура урожая ячменя при применении фиторегуляторов (2008 г. на фоне N60) кустистость, шт.
с растения, шт.
Продуктивная Урожайность, в колосе, шт.
с растения, г Масса зерна Масса зерна Число зерен Число зерен Масса Натура, г/л с колоса, г зерен, г ц/га Варианты 33,4 53,5 1,5 15,8 0,83 22,5 1,20 Контроль 34,0 53,1 1,4 15,3 0,77 21,7 1,16 Фитоспектр 36,7 56,2 1,5 14,3 0,82 22,9 1,24 Фитоспектр 36,1 58,9 1,4 13,7 0,76 20,4 1,28 Фитоспектр 36,0 52,3 1,6 14,2 0,77 21,6 1,15 Мивал 36,9 56,0 1,4 13,0 0,78 20,0 1,12 Крезацин 37,2 52,2 1,6 14,8 0,84 24,9 1,32 ССС 36,8 53,1 1,5 15,5 0,83 23,5 1,25 Биогумус 3,7* 2,0 0,2* 1,6 0,10* 2,4 0,10 НСР *по результатам дисперсионного анализа данные показатели не зависят от примене ния фиторегуляторов В засушливых условиях 2007 г. отмечалось повышение урожайности яч меня под действием хлорхолинхлорида на фоне внесения дозы азота 90 кг/га и под действием крезацина на фоне внесения дозы азота 120 кг/га главным обра зом за счёт увеличения массы зерна в колосе. Этими препаратами опрыс-кивали растения в фазе колошения.
Фитоспектр в максимальной концентрации увеличивал натуру зерна в за сушливых условиях 2007 г. и в условиях повышенной влажности 2008 г. на фо не внесения доз азота 60 и 90 кг/га. В этих же условиях фитоспектр в средней концентрации увеличивал натуру зерна только на фоне внесения дозы азота кг/га. Минимальная концентрация фитоспектра повысила натуру зерна в усло виях умеренной влажности 2006 г. (на фоне внесения дозы азота 90 кг/га) и в засушливых условиях 2007 г. (на фоне внесения доз азота 60 и 90 кг/га).
3. Пивоваренные свойства зерна ячменя в зависимости от уровня азотного питания и применения фиторегуляторов Применение азотных удобрений наряду с повышением урожайности из меняет качественные показатели зерна пивоваренного ячменя (табл. 5). Внесе ние доз азота 30 и 60 кг/га повышало урожайность ячменя без существенного снижения пивоваренных свойств зерна, отмечалось лишь некоторое ухудшение показателей крупности и выравненности зерна, а в засушливый год возрастала белковость зерна, превышая нормативные требования. При увеличении дозы азота до 90 и особенно до 120 кг/га существенно ухудшались показатели круп ности и выравненности зерна, снижалось содержание крахмала и возрастало накопление в зерне белков, которое в 2006 и 2007 г.г. превышало нормативные требования.
Обработка семян ячменя биогумусом в условиях умеренной влажности (2006 г.) увеличивала фракцию крупного зерна, что приводило к улучшению пивоваренных свойств ячменя. В засушливый год (2007) под действием этого препарата доля крупного зерна уменьшалась (на фоне N90). Фиторегулятор ми вал, которым опрыскивали растения ячменя в фазу колошения, увеличивал фракцию крупного зерна как в умеренный по влажности (на фоне N60), так и в засушливый год (на фоне N90). Крезацин и в умеренный по влажности, и в за сушливый год понижал долю крупного зерна (на фоне N90), но положительно влиял на этот показатель в условиях повышенной влажности во время созрева ния зерна (2008 г., на фоне N120).
Положительное действие фитоспектра на формирование пивоваренных свойств ячменя выявлено в условиях засухи (2007 г.) и условиях повышенной влажности во время созревания зерна (2008 г.). В засушливый год на фоне N фитоспектр в средней и минимальной концентрациях увеличивал фракцию крупного зерна, а на фоне N120 в максимальной концентрации понижал содер жание белков. В условиях повышенной влажности во время созревания зерна фитоспектр в максимальной концентрации на фоне N90 увеличивал фракцию крупных зёрен и снижал плёнчатость и белковость зерна, а на фоне N120 пони жал накопление в зерне белков и увеличивал содержание крахмала.
Не выявлено влияния на пивоваренные свойства зерна ячменя таких фи торегуляторов, как АБК и ССС. Сведения о действии фиторегуляторов на фоне внесения дозы азота 60 кг/га представлены в таблицах 6-8.
4. Химико-технологические свойства ячмённого солода в зависимости от уровня азотного питания растений и применения фиторегуляторов При умеренно влажной погоде (по количеству осадков на уровне средне многолетних данных) внесение доз азота 30-60 кг/га обеспечивает наряду с по вышением урожайности ячменя получение солода, отвечающего по большинст ву химико-технологических показателей стандартным требованиям (табл. 9).
При более высоких дозах азота формируется зерно, из которого образуется со лод с пониженным содержанием аминного азота, повышенной белковостью и продолжительностью осахаривания, а также повышенными показателями цвет ности и кислотности сусла.
Таблица 5. Пивоваренные свойства зерна ячменя в зависимости от уровня азотного питания.
Показатели Прорастаемость, На абсолютно сухое Пленчатость, % Выравненность, % Крупность, % Варианты % вещество, % Отход, % тивность крахмал экстрак белок 2,8 2,5 2,2 на 3-й на 5-й мм мм мм день день 2006 г.
9,7 95,6 77,3 18,3 3,6 0,8 96,8 97,4 11,1 59,2 78, N 9,7 93,0 73,1 19,9 6,2 0,8 96,2 97,4 10,5 60,3 78, N 9,7 91,8 73,2 18,6 7,0 1,2 96,8 98,0 11,0 59,5 78, N 9,7 90,8 70,2 20,6 7,0 2,2 97,0 99,0 12,8 57,1 76, N 9,7 89,7 67,6 22,1 7,6 2,7 95,4 97,4 13,1 55,8 76, N 0,5 3,0 3,0 3,0 3,0 - 3,0 3,0 0,5 1,0 3, НСР 2007 г.
9,8 94,9 68,4 26,5 4,5 0,5 96,2 96,4 12,7 57,5 76, N 9,7 87,1 52,9 34,2 11,7 1,2 96,2 96,4 13,1 57,6 76, N 9,8 85,4 49,3 36,1 13,2 1,4 96,8 97,4 13,7 57,3 77, N 9,7 87,5 52,1 35,4 11,0 1,5 96,8 97,2 14,5 56,7 76, N 9,7 86,6 51,7 35,0 12,2 1,2 95,6 97,0 14,2 57,1 76, N 0,5 3,0 3,0 3,0 3,0 - 3,0 3,0 0,5 1,0 3, НСР 2008 г.
8,1 96,3 87,4 8,9 2,7 0,9 97,7 98,0 10,4 61,1 77, N 7,8 94,0 84,8 9,2 4,3 1,7 97,3 97,8 10,0 62,1 78, N 7,7 94,7 86,5 8,3 4,0 1,3 98,4 98,7 10,2 61,1 78, N 7,9 93,7 85,0 8,7 4,5 1,8 98,0 98,1 11,2 59,4 77, N 8,4 93,0 82,1 10,9 5,0 2,0 96,4 97,0 12,2 56,9 75, N 0,5 3,0 3,0 3,0 3,0 - 3,0 3,0 0,5 1,0 3, НСР В засушливых условиях (2007 г.) формируется зерно ячменя, из которого образуется солод неудовлетворительного качества с повышенным содержанием белков и большой продолжительностью осахаривания, а также низким содер жанием аминного азота. В таких условиях внесение азотного удобрения при выращивании ячменя вызывает дальнейшее повышение белковости зерна и со лода, понижение содержания аминного азота в солоде и возрастание продолжи тельности осахаривания солода, в результате чего существенно ухудшаются технологические свойства солода.
Таблица 6. Пивоваренные свойства зерна ячменя при применении фиторегуляторов в опыте 2006 г. (на фоне N) Показатели Выравненность, Прорастае- На абсолютно су Пленчатость, % % мость, % хое вещество, % Крупность, % Варианты Отход, % экстрактив крахмал белок 2,8 2,5 2,2 на 3-й на 5-й ность мм мм мм день день 9,7 94,9 78,3 16,6 4,4 0,7 98,8 99,2 11,6 59,5 77, Контроль 9,7 94,5 77,2 17,3 4,9 0,6 98,8 99,2 11,5 59,9 77, Фитоспектр 9,7 95,1 77,7 17,4 4,3 0,6 97,8 98,6 11,5 59,7 78, Фитоспектр 9,7 93,4 78,1 15,3 5,3 1,3 97,4 98,0 11,5 59,5 77, Фитоспектр 9,8 96,4 83,3 13,1 3,4 0,2 98,0 98,8 11,7 59,5 77, Мивал 9,7 94,3 78,9 15,4 4,7 1,0 97,6 99,0 11,2 60,3 78, Мивал-Агро 9,8 95,0 79,8 15,2 4,1 0,9 98,8 99,0 11,5 59,0 76, Крезацин 9,7 95,1 80,0 15,1 4,3 0,6 98,6 98,8 11,2 60,6 78, АБК 9,8 95,8 82,8 13,0 3,7 0,5 98,8 99,4 11,4 59,7 77, Биогумус 0,5 3,0 3,0 3,0 3,0 - 3,0 3,0 0,5 1,0 3, НСР В условиях умеренной влажности (2006 г.) фиторегуляторы не улучшали качества солода, полученного из зерна ячменя. В засушливых условиях 2007 г.
мивал и биогумус повысили содержание в солоде аминного азота и уменьшили продолжительность осахаривания солода, в результате чего улучшились пиво варенные свойства солода. В условиях повышенной влажности при созревании зерна (2008 г.) отмечено улучшение качества солода под воздействием фито спектра, который повышал содержание в солоде аминного азота и сокращал продолжительность осахаривания солода.
Сопоставление данных по действию фиторегуляторов на разных фонах азотного питания свидетельствует о том, что их влияние на продуктивность Таблица 7. Пивоваренные свойства зерна ячменя при применении фиторегуляторов в опыте 2007 г. (на фоне N) Показатели Выравненность, Прорастае- На абсолютно сухое Пленчатость, % Крупность, % Варианты % мость, % вещество, % Отход, % крахмал тивность экстрак белок 2,8 2,5 2,2 на 3-й на 5-й мм мм мм день день 9,7 90,5 58,8 31,7 7,9 1,6 98,2 98,2 14,2 56,6 76, Контроль 9,7 90,2 59,7 30,5 8,6 1,3 95,8 96,4 13,7 57,3 76, Фитоспектр 9,7 91,2 61,8 29,4 7,7 1,1 96,0 96,2 13,6 56,9 76, Фитоспектр 9,7 91,1 63,3 27,8 7,9 1,0 95,2 95,6 13,8 56,9 76, Фитоспектр 9,7 91,6 61,1 30,5 7,4 1,0 97,4 97,4 13,7 57,2 76, Мивал 9,7 89,9 59,3 30,6 9,2 0,9 95,8 97,2 13,4 58,1 77, Крезацин 9,8 90,9 59,7 31,2 8,0 1,2 96,6 96,8 14,1 55,7 75, ССС 9,6 90,6 59,6 31,0 8,4 1,0 97,0 97,0 13,6 57,0 76, Биогумус 0,5 3,0 3,0 3,0 3,0 - 3,0 3,0 0,5 1,0 3, НСР Таблица 8. Пивоваренные свойства зерна ячменя при применении фиторегуляторов в опыте 2008 г. (на фоне N) Показатели Выравненность, Прорастаемость, На абсолютно су Пленчатость, % Крупность, % Варианты % % хое вещество, % Отход, % тивность экстрак крахмал белок 2,8 2,5 2,2 на 3-й на 5-й мм мм мм день день 7,8 94,8 86,0 8,8 4,1 1,1 98,0 98,4 10,3 61,2 78, Контроль 7,6 94,5 86,4 8,1 4,3 1,2 97,8 98,2 10,1 61,3 78, Фитоспектр 7,7 94,1 84,7 9,5 4,8 1,0 97,2 97,4 10,3 60,6 77, Фитоспектр 7,7 93,5 84,3 9,1 4,9 1,6 96,9 97,2 10,2 61,7 78, Фитоспектр 7,8 93,7 84,1 9,7 4,9 1,4 98,2 98,2 10,5 60,5 77, Мивал 7,8 94,3 85,7 8,6 3,8 2,0 98,0 98,0 10,3 60,9 78, Крезацин 7,6 93,8 85,0 8,8 4,8 1,5 98,8 98,8 10,2 60,8 78, ССС 8,0 95,0 86,7 8,3 3,8 1,2 98,0 98,6 10,5 60,5 77, Биогумус 0,5 3,0 3,0 3,0 3,0 - 3,0 3,0 0,5 1,0 3, НСР растений и пивоваренные свойства зерна ячменя выявляется при разных уров нях азотного питания и существенно не зависит от дозы азота в пределах 60- кг/га. На основе полученных данных также показано, что фитоспектр имеет бо лее высокую эффективность при его концентрации в рабочем растворе 0,01-0, мл/л, однако оптимальную дозу этого фиторегулятора можно установить толь ко в результате дальнейших исследований.
5. Экономическая эффективность получения пивоваренного зерна ячменя сорта Михайловский в зависимости от уровня азотного питания и применения фиторегуляторов Для расчёта экономической эффективности применения азотного удобре ния использовались показатели урожайности и качества урожая ячменя в опы тах 2006 г. и 2008 г., когда было получено зерно, пригодное для пивоваренного производства. Результаты полевого опыта 2007 г. для оценки экономической эффективности не использовались, так как полученное зерно не отвечало тре бованиям, установленным для пивоваренного ячменя. Для оценки действия фи торегуляторов были взяты результаты, полученные в опыте 2006 г. (биогумус на фоне N60, фитоспектр в средней концентрации на фоне N90). Расчёт экономи ческих показателей проводили на основе рыночных цен 2006 г.
В опыте 2006 г. условно чистый доход и рентабельность производства при внесении возрастающих доз азотного удобрения снижались главным обра зом по причине высокой рыночной цены на удобрение и ухудшения пивова ренных свойств зерна, однако указанные экономические показатели оставалась на достаточно высоком уровне в вариантах с дозами азота 30-60 кг/га. В опыте 2008 г. более высокие расчётный доход и рентабельность прозводства получе ны в варианте с внесением азота 30 кг/га. Обработка семян ячменя биогумусом (на фоне N60) увеличивала прибыль и рентабельность производства за счёт по вышения урожайности, а обработка растений в фазе кущения препаратом фи тоспектра (в средней концентрации на фоне N90) – за счёт улучшения пивова ренных свойств зерна.
Таблица 9. Влияние уровня азотного питания растений ячменя на химико-технологические свойства солода Кислотность, мл 1н раство Азот аминный, мг на 100 г.
Продолжительность осаха ность, г/час гидролизован Конечная степень сбражи Экстрактивность ра NаОН на 100 мл сусла Амилолитическая актив раствора иода на 100 мл Содержание полностью стекловидных зерен по по фаринографу, см в расчёте на сухую Цветность, мл 0,1н Белок в солоде, % диафаноскопу, % Потери, % Число Кольбаха ривания солода, Муки в грубом массу ного крахмала помоле, % Твердость Варианты в помоле, % вания, % солода сусла мин на ростки разница тонком грубом общие Опыт 2006 г.
N0 4 27 24 79,4 76,5 2,9 78 45 215 27 5 0,30 1,2 10,4 3,2 12, N45 3 28 24 79,6 76,3 3,3 78 44 211 27 5 0,29 1,2 10,9 3,9 11, N60 3 32 23 78,5 76,1 2,4 78 37 121 26 15 0,26 1,3 9,9 3,4 12, N120 5 32 22 78,7 76,0 2,7 77 38 129 25 20 0,25 1,4 10,7 3,6 15, Опыт 2007 г.
N0 3 28 22 80,8 75,7 5,1 77 34 120 26 20 0,28 1,2 12,7 5,9 13, N60 4 30 20 79,0 75,2 3,8 77 30 80 25 30 0,29 1,4 11,5 5,4 15, N90 3 30 21 79,3 75,0 4,3 77 29 80 25 30 0,29 1,3 11,9 5,6 15, N120 4 29 21 79,4 75,1 4,3 77 30 85 25 30 0,29 1,3 14,0 6,8 15, Опыт 2008 г.
N0 2 27 20 79,8 75,9 3,9 77 33 127 25 25 0,29 1,1 9,6 5,4 11, N30 3 28 20 79,9 75,7 4,2 77 33 126 25 30 0,29 1,1 9,5 5,2 11, N60 2 28 20 80,3 75,5 4,8 76 33 110 25 30 0,29 1,1 9,1 4,9 11, N90 3 29 19 79,5 75,0 4,5 77 32 80 25 30 0,30 1,2 11,3 6,2 12, N120 2 29 19 79,5 74,9 4,6 77 31 80 25 30 0,31 1,3 13,1 6,6 13, НСР05 2 3 2 1,6 1,6 - 5 5 10 2 2 0,03 0,2 1,0 0,5 0, Таблица 10. Влияние обработки растений ячменя фиторегуляторами на химико-технологические свойства солода (на фоне N60) Экстрактивность раствора NаОН на активность, г/час гид зерен по диафаноско осахаривания солода, сбраживания солода, по фаринографу, см ролизованного крах Продолжительность Содержание полно Кислотность, мл 1н стью стекловидных Цветность, мл 0,1н Азот аминный, мг Белок в солоде, % Амилолитическая Конечная степень в расчёте на Число Кольбаха на 100 г. солода на 100 мл сусла Муки в грубом Потери, % раствора иода сухую массу в помоле, % Твердость Варианты мл сусла помоле, % пу, % мала мин % на ростки разница тонком грубом общие Опыт 2006 г.
Контроль 3 31 21 78,9 75,6 3,3 77 42 185 26 10 0,28 1,3 9,4 3,3 12, Фитоспектр 2 3 30 22 78,7 75,3 3,4 77 39 159 26 15 0,28 1,2 9,8 3,5 12, Мивал 4 26 23 78,2 75,7 2,5 78 35 132 25 20 0,30 1,2 12,4 4,6 12, Крезацин 2 26 23 78,5 75,4 3,1 78 38 137 26 15 0,28 1,3 12,5 4,5 12, АБК 3 29 22 78,7 75,2 3,5 77 40 169 26 15 0,28 1,3 10,3 4,6 12, Биогумус 3 27 22 78,7 75,3 3,4 78 39 150 26 20 0,29 1,3 12,3 4,2 12, НСР05 2 3 2 1,6 1,6 - 5 5 10 2 2 0,03 0,2 1,0 0,5 0, Опыт 2007 г.
Контроль 3 31 20 79,2 75,2 4,0 77 30 88 25 30 0,29 1,4 12,7 5,6 15, Фитоспектр 2 3 29 21 79,2 75,7 3,5 77 30 83 25 30 0,28 1,3 13,0 6,3 15, Мивал 2 30 21 79,6 75,8 3,6 77 32 120 27 25 0,29 1,4 12,3 6,4 15, Крезацин 3 30 21 79,5 75,2 4,3 77 29 74 25 30 0,29 1,4 13,0 6,8 14, Биогумус 3 29 21 80,1 75,4 4,7 78 30 106 27 25 0,28 1,3 12,2 6,2 15, НСР05 2 3 2 1,6 1,6 - 5 5 10 2 2 0,03 0,2 1,0 0,5 0, Опыт 2008 г.
Контроль 2 28 20 80,4 75,5 4,9 77 33 107 24 30 0,30 1,1 11,8 5,8 11, Фитоспектр 2 2 29 20 79,9 75,8 4,1 77 35 159 27 25 0,31 1,1 12,2 6,6 11, Мивал 3 29 19 79,8 75,0 4,8 76 31 103 24 30 0,30 1,1 10,3 5,1 11, Крезацин 2 29 19 79,7 75,2 4,5 77 31 100 25 30 0,31 1,1 10,7 5,1 11, Биогумус 3 30 20 80,2 75,3 4,9 77 31 108 25 30 0,30 1,1 10,5 5,0 11, НСР05 2 3 2 1,6 1,6 - 5 5 10 2 2 0,03 0,2 1,0 0,5 0, Выводы 1. Под влиянием вододефицитного стресса урожайность ячменя при вы ращивании на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве может понижать ся на 50-55 % за счёт уменьшения продуктивной кустистости растений и массы зерна с колоса, при этом ухудшаются пивоваренные свойства зерна вследствие накопления в нём белков и снижения содержания крахмала, увеличения фрак ции мелких зёрен и разницы экстрактивностей в тонком и грубом помолах со лода, уменьшения содержания в солоде аминного азота, легкорастворимых бел ков, а также возрастания продолжительности осахаривания солода.
2. Из зерна ячменя, сформировавшегося в условиях повышенной влажно сти, образуется солод с пониженным содержанием легкорастворимых белков и аминного азота, большей разницей экстрактивностей в тонком и грубом помо лах, более высоким показателем продолжительности осахаривания.
3. При дозах азота 30-60 кг/га в условиях умеренно влажной и влажной погоды урожайность ячменя повышается на 11-34 % и формируется зерно, при годное для пивоварения. Однако по экономическим показателям в условиях влажной погоды более эффективна доза азота 30 кг/га. В засушливый год при внесении указанных доз азота повышается содержание белков в зерне и солоде, которое превышает нормативные требования.
4. Повышенные дозы азота (90-120 кг/га) существенно ухудшают показа тели крупности и выравненности зерна, понижают содержание в нём крахмала и увеличивают накопление белков до уровня, превышающего нормативные требования. Полученный из такого зерна солод характеризуется пониженным содержанием аминного азота и повышенным содержанием белков, высокой продолжительностью осахаривания и кислотностью полученного из него сусла.
5. При обработке семян биогумусом повышается урожайность ячменя в условиях умеренной влажности на 10 %, в засушливый год на 18-25 % главным образом за счёт возрастания продуктивной кустистости растений. Этот фиторе гулятор при засушливой погоде увеличивает натуру зерна, из которого форми руется солод с более высоким содержанием аминного азота и меньшей продол жительностью осахаривания, что улучшает его пивоваренные свойства.
6. При обработке растений фитоспектром в фазе кущения в засушливый год отмечается повышение урожайности ячменя на 13-30 %, главным образом за счёт увеличения массы зерна с колоса. Данный фиторегулятор и при засуш ливых, и при влажных условиях увеличивает фракцию крупного зерна, понижа ет содержание в зерне белков, уменьшает продолжительность осахаривания со лода, полученного из зерна, сформировавшегося во влажных условиях, и уве личивает содержание аминного азота в этом солоде, в результате чего улучша ются пивоваренные свойства зерна и солода ячменя.
7. Фиторегулятор мивал при обработке растений в фазе колошения в ус ловиях вододефицитного стресса положительно влияет на формирование пиво варенных свойств зерна ячменя в результате того, что снижает содержание бел ков в зерне и солоде, увеличивает количество аминного азота в солоде и уменьшает продолжительность осахаривания солода.
8. При обработке растений ячменя крезацином в фазе колошения в за сушливый год наблюдается увеличение натуры зерна и уменьшение содержа ния белков в зерне и солоде, а при формировании зерна во влажных условиях – увеличение фракции крупных зёрен, что положительно влияет на пивоваренные свойства ячменя.
Практические рекомендации При выращивании ячменя сорта Михайловский на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве со средней обеспеченностью элементами питания для получения урожаев зерна 3-4 т/га с хорошими пивоваренными свойствами не обходимо вносить азот в дозах 30-60 кг/га. Для увеличения продуктивной кус тистости растений ячменя и улучшения пивоваренных свойств зерна и солода рекомендуется перед посевом совместно с протравливанием обрабатывать се мена ячменя препаратом биогумуса в количестве 0,2 кг на 1 ц семян, а в фазе кущения совместно с применением гербицидов проводить обработку растений жидким препаратом фитоспектра в дозе 0,01-0,1 мл на 1 л рабочего раствора при расходе рабочего раствора 300 л/га.
Для улучшения пивоваренных свойств зерна в условиях вододефицитного стресса рекомендуется обрабатывать растения ячменя в фазу колошения препа ратом мивал в дозе 100 мг на 1 л рабочего раствора при расходе рабочего рас твора 300 л/га.
Список опубликованных работ по теме диссертации:
1. Гунар Л.Э., Караваев В.А., Сычев Р.В. Действие кремнийорганических соединений на фотосинтетическую активность, урожайность и технологические качества зерновых культур // Известия ТСХА. – 2008. – Вып. 2. – С. 78–82. – 0,5 п.
л.
2. Новиков Н.Н., Мякиньков А.Г., Сычёв Р.В. Формирование пивоварен ных свойств зерна ячменя сорта Михайловский в зависимости от уровня азотно го питания при выращивании на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве // Известия ТСХА. – 2009. – Вып. 3. – С. 65-73. – 0,88 п. л.
3. Сычев Р.В. Повышение продуктивности и улучшение пивоваренных свойств зерна ячменя в результате применения удобрений и ростактивирующих веществ // Международная конференция молодых ученых и специалистов, посвященная 145 летию РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева: Сборник статей. – М.: Изд-во РГАУ МСХА им. К.А. Тимирязева, 2010. – С. 448-451. – Т. 1. – 0,13 п. л.