Продуктивність пшениці озимої залежно від норм добрив та обробки насіння азотфіксуючими мікроорганізмами у правобережному поліссі України

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет біоресурсів і природокористування України

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Продуктивність пшениці озимої залежно від норм добрив та обробки насіння азотфіксуючими мікроорганізмами у правобережному поліссі України

Кожухар Т.В.

06.01.09 - рослинництво

Київ - 2010

Вступ

Актуальність теми. Завдання галузі рослинництва - забезпечення населення якісними продуктами харчування, тваринництво - кормами, а промисловість -сировиною. Пшениця озима - головна продовольча та стратегічна культура України. Її посівні площі (7-8 млн га) становлять половину загальної площі зернових і посідають перше місце за поширенням та біомасою зерна, що становить близько 70% загальних валових зборів (О.О. Созінов, 1996; О.І. Зінченко, 2001; Г.П. Жемела, 2003; В.В. Шелепов, 2004; С.П. Танчик, 2008). Гарантом отримання високих урожаїв є добрива, особливо азотні (А.П. Лісовал, 2002; М.М. Городній, 2004). Альтернативним джерелом екологічно безпечного біологічного азоту є ґрунтові мікроорганізми, здатні до його фіксації з атмосфери (В.П. Патика та ін., 2003). За рахунок мікроорганізмів підтримується родючість ґрунтів. Вони позитивно впливають на врожайність і якість продукції, не мають шкідливого впливу на довкілля (В.П. Патика, 2004; В.В. Волкогон, 2007).

Актуальність теми зумовлена необхідністю вдосконалення технології вирощування пшениці озимої за рахунок використання біопрепаратів нового покоління на основі азотфіксуючих мікроорганізмів з метою підвищення урожайності і покращення якості зерна та насіння; встановлення впливу технології вирощування цієї культури та умов зберігання зерна на показники його якості з урахуванням економічної та енергетичної доцільності.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи є складовою частиною досліджень кафедри геоінформаційних систем і технологій Національного університету біоресурсів і природокористування України, виконаних за державною програмою "Наукове обґрунтування можливості прогнозу продуктивності зернових культур на основі даних дистанційного зондування Землі", номер державної реєстрації 0106U004240.

Мета і завдання дослідження. Мета роботи полягає у підвищенні урожайності та покращенні якості зерна і насіння пшениці озимої м`якої шляхом удосконалення технології її вирощування із залученням економічно вигідних та екологічно безпечних заходів, а також у встановленні залежності якості зерна і насіння від умов зберігання. Для реалізації мети вирішувались такі завдання:

удосконалити технологію вирощування пшениці озимої м'якої з метою підвищення її урожайності, покращення якості зерна і насіння за рахунок застосування інокуляції насіння біопрепаратами на основі азотфіксуючих мікроорганізмів;

встановити оптимальне удобрення пшениці озимої за поєднання з передпосівною інокуляцією насіння біопрепаратами на основі азотфіксуючих мікроорганізмів, за якого досягається найвища економічна та енергетична доцільність;

встановити вплив інокуляції насіння біопрепаратами на основі азотфіксуючих мікроорганізмів на врожайність і якість зерна та насіння пшениці озимої м`якої;

дослідити зміни якості зерна та насіння за різних умов зберігання;

обрахувати економічну і енергетичну ефективність застосування рекомендацій щодо вирощування пшениці озимої і зберіганні зерна та насіння.

Об'єкт дослідження - процеси формування врожайності і якості зерна та насіння пшениці озимої м'якої залежно від удобрення та інокуляції насіння азот-фіксуючими мікроорганізмами, зміни показників якості за різних умов зберігання.

Предмет дослідження - сорти пшениці озимої м'якої Поліська 90 та Подолянка, норми та строки внесення мінеральних добрив, передпосівна інокуляція насіння біопрепаратами на основі азотфіксуючих мікроорганізмів, урожайність і якість зерна і насіння, умови і терміни їхнього зберігання.

Методи дослідження: загальнонаукові (гіпотеза, спостереження, аналогія, узагальнення); спеціальні (польовий, лабораторний). Проведено статистичну обробку та порівняльно-розрахунковий аналіз одержаних результатів.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше у Правобережному Поліссі України відпрацьована технологія вирощування пшениці озимої м'якої із передпосівною інокуляцією насіння біопрепаратом на основі азотфіксуючих мікроорганізмів Azotobacter chrоococcum і Entеrobacter за внесення мінеральних добрив у нормі N60P60K60 та проведення підживлення у фазі кущіння N30, з отриманням зерна і насіння, призначеного на довготривале зберігання. Застосування цієї технології вирощування забезпечувало врожайність зерна пшениці озимої сорту Подолянка на дерново-підзолистих ґрунтах в середньому за три роки досліджень - 4,7-4,8 т/га, а сорту Поліська 90 - 4,6-4,7 т/га. Визначено умови зберігання зерна і насіння пшениці озимої м'якої, які характеризуються стабільністю показників якості і є економічно вигідними.

Практичне значення одержаних результатів полягає у розробленні рекомендацій щодо: вирощування пшениці озимої м'якої в умовах Правобережного Полісся України із залученням до технології вирощування інокуляції насіння азотфіксуючими мікроорганізмами за оптимальних норм мінеральних добрив задля підвищення врожайності зерна ІІ-ІІІ класів якості; зберігання зерна та насіння. Виробнича перевірка проведена на Бородянській сортодослідній станції площею 100 га з економічним ефектом 7882 грн/га.

Особистий внесок здобувача полягає в узагальненні і аналізі наукових досліджень вітчизняних та закордонних вчених за темою роботи. Здобувач брала участь у розробленні програми досліджень, самостійно провела польові та лабораторні експерименти, узагальнила результати досліджень, сформулювала висновки та рекомендації виробництву. Багаторічний польовий дослід і аналіз отриманих результатів проведено за консультативної допомоги науковців відділу симбіотичної азотфіксації Інституту фізіології рослин і генетики НАН України на полях Бородянської сортодослідної станції Українського інституту експертизи сортів рослин, яким ми висловлюємо щиру подяку.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень обговорювались на сумісних засіданнях кафедр рослинництва, землеробства та гербології, технології зберігання, переробки та стандартизації продукції рослинництва ім. проф. Б.В. Лесика (2006-2010 рр.). Матеріали дисертації представлено та обговорено на конференціях науково-педагогічних працівників, наукових співробітників і аспірантів НУБіП України (м. Київ, 2007, 2008, 2010), IV з'їзді Українського товариства фізіологів рослин (м. Київ, 2009), міжнародній конференції "Актуальні проблеми ботаніки та екології" (м. Кременець, 2009).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 9 наукових праць, 4 з яких - у фахових виданнях, затверджених ВАК України і 2 тези доповідей.

Структура і обсяг роботи. Дисертацію викладено на 221 сторінці комп'ютерного тексту, включаючи вступ, 6 розділів, висновки, рекомендації виробництву, додатки, список використаних джерел. У роботі наведено 27 таблиць, 14 рисунків. Список літератури налічує 293 найменувань, з них 38 - латиницею.

1. Основний зміст роботи

У розділі узагальнено та проаналізовано наукові досягнення вітчизняних і зарубіжних авторів із наступних питань: роль технології вирощування в реалізації біологічного потенціалу пшениці озимої (J. Archer, 1981; М.В. Зубець, 2004; М.М. Городній, 2006; І.М. Свидинюк, 2007; О.Ф. Смаглій, 2007; В.Т. Саблук, 2008), які зазначають важливість норм та строків удобрення для врожайності цієї культури; дія біологічних препаратів на основі азотфіксуючих мікроорганізмів (M.Y. Palarpwar, 1983; R.M. Boddey, 1986; О.В. Шерстобоєва, 1997; В.П. Патика, 2004; A. Salantur, 2006; В.В. Волкогон, 2007; О.В. Кириченко, 2009), які фіксують азот атмосфери, продукують амінокислоти, ріст-активуючі сполуки, речовини антибіотичної природи, сприяють розвитку у ризосфері рослин екологічно корисної мікрофлори, що дозволяє підвищити врожайність культури і якість її зерна; вплив умов вирощування, зберігання на показники якості зерна і насіння (Г.П. Жемела, 2003; В.В. Шелепов, 2004; R. Sewa, J. Nisha, 2005; С.М. Каленська, 2005; К.Р. Хосни, 2006; С.П. Танчик, 2008), що можуть забезпечувати поліпшення посівних, фізичних і технологічних властивостей.

Програма, умови та методика проведення досліджень

Ґрунтово-кліматичні умови. Експериментальну частину досліджень проведено на базі Бородянської сортодослідної станції (с.м.т. Бородянка Київської області) Українського інституту експертизи сортів рослин протягом 2005-2008 рр.

Ґрунт дослідної ділянки - дерново-підзолистий супіщаний, має такі агрохімічні й фізико-хімічні показники орного шару: вміст гумусу - 1,1-1,6%; рН сольове - 4,0-5,0; гідролітична кислотність - 1,3-4,2; сума ввібраних основ - 3,4-4,9; гідролізованого азоту - 8,1-9,8; рухомого фосфору - 6,5-8,4; обмінного калію - 6,4-7,2 мг-екв/100г ґрунту. Забезпеченість рослин пшениці озимої на цих ґрунтах є низькою за вмістом гідролізованого азоту та обмінного калію, а за вмістом рухомого фосфору - середньою. Глибина залягання ґрунтових вод 3,5- 4,0 м. Агрохімічна оцінка ґрунту 21-24 бала, а еколого-агрохімічна - 19-22 бала.

Зона проведення досліджень належить до першого агрокліматичного району Правобережного Полісся України з помірно теплим та вологим кліматом. За багаторічними даними гідротермічний коефіцієнт (ГТК) у цій місцевості (с.м.т. Бородянка) становить 1,5. В роки досліджень ГТК значно відрізнявся від середньорічного: 2006 рік характеризувався умовами, наближеними до рідкісних: у червні з рекордними зливовими дощами (ГТК=1,3); 2007 року мала місце нестача опадів протягом усього року та посуха у вересні, червні-липні, які істотно відрізнялись від середньорічних (ГТК=0,5); 2008 рік, не зважаючи на ГТК=1,0, відзначався умовами, наближеними до звичайних.

Схема досліду, програма і методика проведення досліджень передбачали встановлення залежності продуктивності рослин, якості зерна і насіння пшениці озимої м'якої сортів Поліська 90 та Подолянка від основного внесення мінеральних добрив, фази підживлення та інокуляції насіння азотфіксуючими мікроорганізмами; дослідження показників посівної, фізичної і технологічної якості зерна та насіння залежно від умов його зберігання (табл. 1).

Площа посівної ділянки у досліді становила 63,8 м2, облікової - 56,6 м2. Повторність чотириразова. Метод розміщення ділянок систематичний. Попередником пшениці озимої були однорічні трави (суміш вівса з люпином). Дослідження проведені з використанням сортів пшениці озимої м'якої Подолянка і Поліська 90 (стандарт). Біопрепарати, використані в досліді, створено у відділі симбіотичної азотфіксації Інституту фізіології рослин і генетики НАН України. Насіння пшениці обробляли біопрепаратами згідно з рекомендаціями виробника.

П1 - біологічний препарат лектин-бактеріальної природи (із схематичним позначенням П1) на основі штаму вільноживучих азотфіксуючих ґрунтових мікроорганізмів Azotobacter chrоococcum T79 і лектину пшениці.

П2 - біологічний препарат на основі ізолятів азотфіксуючих мікроорганізмів з ризосфери ярої і озимої пшениці (схематичне позначення у досліді П2), який складається з трьох активних штамів родини Entеrobacter.

Польові дослідження передбачали: встановлення польової схожості насіння, виживання рослин протягом періоду вегетації методом підрахунку на фіксованих ділянках у двох несуміжних повтореннях; фенологічні спостереження за ростом і розвитком рослин, облік густоти стояння рослин, продуктивного кущення за "Методикою Державного сортовипробування сільськогосподарських культур"; визначення вмісту загального азоту в рослинах за методом К'єльдаля, оцінку забезпечення рослин азотом за приладом N-тестер; облік вегетативної маси, кількості і вмісту сухої речовини в рослинах гравіметричним методом, площі листкової поверхні - методом висічок листя 50 пробних рослин на ділянці, розрахунок чистої продуктивності фотосинтезу та фотосинтетичного потенціалу посіву за методикою А.А. Ничипоровича; визначення структури врожаю за методом Н.А. Майсуряна. Збирання врожаю проводили у фазі повної стиглості зерна прямим комбайнуванням. Урожайність зерна з 1 га перерахована на 14% вологість з урахуванням засміченості (ГОСТ 12041-82).

Визначення якості зерна проводили відповідно до стандартів: маса 1000 насінин - ГОСТ 10842-89; вологість - ГОСТ 13586.5 - 93; натура - ГОСТ 10840 - 64; склоподібність - ГОСТ 10987 - 76; енергія проростання і схожість - ДСТУ 4138 - 2002; вміст білка - ДСТУ-П-4117-2002; вміст і якість "сирої" клейковини - ГОСТ 13586.1-68; число падання - ГОСТ 30498 - 97. Аналіз якості зерна проведений в зерні 100% розмелу, а борошна - 70% виходу. Фракційний склад білків зерна визначали за методикою М.М. Городнього, В.М. Козлова (2005). Випічку хліба проводили за Методикою Державного сортовипробування сільськогосподарських культур. На зберігання зерно закладалось у трикратній повторності в лляні мішки по 12 кг зразок. Статистичне опрацювання результатів і розрахунок кореляційних залежностей проведено з використанням програм Statgraphyc Plus ("Agrostat") і Microsoft Excel методом дисперсійного та кореляційного аналізу (Б.О. Доспєхов, 1985). Результати представлені у вигляді середнього значення і найменшої істотної різниці за рівнем ймовірності 0,95 (НІР0,95). Аналізи проведено в лабораторіях кафедри технології зберігання, переробки та стандартизації продукції рослинництва імені проф. Б.В. Лесика НУБіП України та Інституту експертизи сортів рослин (м. Київ).

Особливості росту, розвитку та формування продуктивності рослин пшениці озимої залежно від норм добрив та обробки насіння азотфіксуючими мікроорганізмами

Польова схожість насіння і особливості проходження міжфазних періодів. Інокуляція насіння активізує вихід його із стану спокою. В наших дослідженнях зафіксовано підвищення показників польової схожості насіння (на 2%) залежно від інокуляції насіння азотфіксуючими мікроорганізмами.

Проведення інокуляції насіння біопрепаратом на основі азотфіксуючих мікроорганізмів призводить до зміщення дати настання фенологічних фаз на 2- 3 доби до припинення вегетації рослин, що подовжує осіннє кущення рослин та дозволяє проводити сівбу озимини в пізніші строки. Одержані результати досліджень свідчать про скорочення періоду весняне кущення - повна стиглість на 2-6 діб, що прискорює період достигання зерна і вегетацію культури в загалом, зумовлює збирання її в більш ранні строки.

Густота стояння рослин. Проведення передпосівної інокуляції насіння азотфіксуючими мікроорганізмами підвищує густоту стеблостою на 2-3% у фазі повних сходів, підвищує виживання рослин після зимівлі на 4%, кількість продуктивних стебел на 9-16% за рахунок збільшення продуктивного кущення, зумовленого кращим розвитком кореневої системи і надземної маси рослини та кращим забезпеченням рослин елементами живлення. Застосування передпосівної обробки насіння біопрепаратами на основі азотфіксуючих мікроорганізмів підвищує густоту стояння рослин (у фазі осіннього кущення - на 10-12 шт/м2, весняного кущення - 26-32 шт/м2, повної стиглості - 13-25 шт/м2) та кількість продуктивних стебел - на 54-68 шт/м2.

Динаміка наростання вегетативної маси. Удобрення культури та проведення передпосівної інокуляції насіння біологічними препаратами на основі азотфіксуючих мікроорганізмів зумовлює посилення синтезу органічної речовини в рослинах пшениці озимої. В результаті цього досліджуваний показник підвищується на 11-12% за рахунок використання біопрепарату, на 15% - за внесення основного мінерального удобрення, а за проведення весняно-літнього підживлення на фоні основного удобрення - на 25-37%. Азотфіксуючі мікроорганізми зумовлюють посилення процесів синтезу органічної речовини, що забезпечує збільшення наростання вегетативної маси рослин на 0,6 т/га у фазі кущення, 3,6-4,0 т/га - виходу в трубку та 6,4-7,4 т/га - колосіння.

Динаміка накопичення сухої речовини. Передпосівна інокуляція насіння пшениці озимої біопрепаратом збільшує кількість сухої речовини в рослинах вже на початкових фазах розвитку (у фазі кущення на 0,05-0,06 т/га) та темпи її накопичення протягом вегетації: на 0,38-0,50 т/га у фазі трубкування, на 0,90- 1,32 т/га у фазі колосіння). Але при цьому помічено зниження вмісту сухої речовини відповідно у ці фази - на 0,2-0,3%, 0,5-0,7% та 0,8-1,0%.

Формування і продуктивність асиміляційного апарату посівів. Проведення передпосівної інокуляції насіння азотфіксуючими мікроорганізмами впливає на площу листкової поверхні вже на початку росту і розвитку рослин, зумовлюючи її збільшення на 1,46-3,26 тис. м2/га у фазі кущення, 0,76-0,97 тис. м2/га у фазі трубкування та 6,99-8,03 тис. м2/га у фазі колосіння. Встановлено, що цей захід подовжує тривалість активного функціонування листкової поверхні. Динаміка наростання листкової поверхні в рослинах пшениці досягала максимуму у фазі колосіння, а потім поступово зменшувалась з початком відмирання листків нижнього ярусу. За допомогою удобрення і проведення передпосівної інокуляції насіння пшениці озимої азотфіксуючими мікроорганізмами можна впливати на фізіологічні процеси в рослинах, шляхом активізації і підвищення рівня продуктивності посівів за рахунок ефективнішого використання енергії ФАР та фотосинтетичної діяльності листків, що сприяє їх росту і розвитку. Фотосинтетичний потенціал листків за проведення інокуляції насіння біопрепаратами підвищувався за вегетаційний період на 0,5-0,6 млн мІ /га за добу.

Вміст азоту в листках пшениці озимої. Включення до технології вирощування пшениці озимої передпосівної інокуляції насіння біопрепаратами П1 чи П2 сприяє підвищенню вмісту азоту в листках рослин на 0,14-0,27% у фазі кущення, на 0,27% - трубкування та 0,21% - колосіння. Вміст азоту в листках тісно корелює з показниками приладу N-тестер (r=0,96). Встановлено пряму кореляційну залежність між показниками приладу N-тестер і врожайністю зерна пшениці сорту Поліська 90 (rкущ=0,80, rтруб=0,96, rколос=0,93) та Подолянка (rкущ=0,79, rтруб=0,97, rколос=0,93), а також якістю зерна (сорт Поліська 90 - rколос=0,90; сорт Подолянка - rколос=0,88).

Урожайність пшениці озимої залежно від удобрення та застосування азотфіксуючих мікроорганізмів

Урожайність пшениці озимої. Рівень урожайності пшениці озимої значною мірою лімітувався погодними умовами років проведення досліджень (частка їхнього впливу становила близько 70%), що не дозволило реалізувати потенційну врожайність сортів. За таких умов вплив інших чинників знизився: сорту до 0,62%, азотфіксуючих мікроорганізмів - 4,4%, удобрення - 14,5%. В середньому за 2006-2008 рр. вирощування пшениці озимої сорту Поліська 90 без удобрення та інокуляції біопрепаратами (абсолютний контроль - а.к.) забезпечувало отримання врожайності зерна на рівні 2,4 т/га. Сорт пшениці Подолянка формував на контролі дещо більшу врожайність, яка становила 2,7 т/га. Введення до технології вирощування інокуляції насіння біопрепаратами без використання мінеральних добрив забезпечує приріст врожайності 0,6-0,7 т/га або 18-19% відносно варіанту без інокуляції (3,6 т/га - за оцінкою середніх за чинником "біопрепрат"). Удобрення пшениці мінеральними добривами в нормі N60P60K60 сприяє формуванню врожайності 3,9 т/га (приріст до контролю 1,0 т/га або 33%), а за умови поєднання цього заходу з підживленням у фазі кущення - 4,5 т/га (забезпечує приріст відносно мінерального фону на 0,6 т/га та контролю - на 1,5 т/га або на 52%). Підживлення рослин у фазах виходу в трубку і колосіння мали менший вплив на врожайність, яка відповідно складала 4,4 т/га та 4,3 т/га (приріст відносно мінерального фону - 0,4-0,5 т/га, контролю - на 1,4-1,5 т/га або 47-49%) (табл. 2).

Структура врожаю. За використання передпосівної інокуляції насіння біологічними препаратами П1 і П2 підвищується продуктивність пшениці озимої за рахунок впливу цього заходу на елементи структури врожаю. За оцінкою середніх значень за проведення інокуляції насіння біопрепаратами підвищується довжина колосу на 0,7 см, кількість зерен у колосі - на 5-6 шт., маса зерна з 1 колоса - на 0,2-0,3 г і маса 1000 зерен - на 2,0-2,5 г.

Якість зерна і насіння пшениці озимої залежно від умов вирощування та зберігання

Посівні якості насіння. Через 15 діб після збирання врожаю насіння пшениці озимої мало низькі показники енергії проростання і схожості: 40-51% і 52-64% для сорту Поліська 90; 48-57% і 59-68% для сорту Подолянка. За визначення впливу передпосівної інокуляції біопрепаратами насіння підвищуються енергія його проростання і схожість у середньому на 4-7%

Після завершення процесу післязбирального дозрівання (ПЗД) посівні якості насіння пшениці поліпшуються: показники енергії проростання і схожості зростають до 78-84% і 90-95% для сорту Поліська 90; до 81-86% і 92-96% для сорту Подолянка. Ці сорти мають тривалий період ПЗД, який швидше проходить у нерегульованих умовах зберігання, що зумовлено підвищеними температурами. Протягом зберігання показники енергії проростання та схожості насіння за нерегульованих умов підвищувались на 1-3%. У регульованих умовах фізіологічні процеси в насінині сповільнені, що знижує показники посівної якості. У подальшому показники енергії проростання та схожості насіння стабілізуються і залишаються без змін протягом року у регульованих умовах та несуттєво зменшуються (на 2-4%) у нерегульованих.

Фізичні показники якості зерна. Зразки зерна закладали на зберігання з вологістю, яка не перевищувала критичну і була у межах 13,6-14,0%. За результатами досліджень встановлено, що вологість зерна змінювалась залежно від умов зберігання: від 13,3% до 14,0% для нерегульованих умов зберігання та від 13,5% до 13,7% для регульованих. До закладання на зберігання натура зерна пшениці сортів Поліська 90 і Подолянка становила в середньому для сорту відповідно 737 г/л та 746 г/л. Передпосівна інокуляція насіння біопрепаратами П1 і П2 впливала на натуру зерна так само як і удобрення рослин мінеральними добривами у нормі N60Р60К60 (натура зерна збільшувалась на 5-6 г/л). Підживлення рослин азотними добривами у фазі кущення на мінеральному фоні збільшувало досліджуваний показник на 12 г/л, у фазі виходу в трубку - на 8 г/л, у фазі колосіння - лише на 4 г/л відносно мінерального фону. За зберігання зерна упродовж року відбувається коливання показника натури, що зумовлено зміною його вологості. Вологість і натура зерна кореляційно тісно пов'язані (r=0,85).

Склоподібність зерна є відносним показником вмісту білка і може зменшуватись за останні 5-10 діб достигання зерна внаслідок випадання дощів, роси чи від перестою після повної стиглості, тоді як білковість зерна за цих умов не змінюється. У наших дослідженнях у 2006-2007 рр. отримано високобілкове зерно з низькою склоподібністю саме за рахунок дощової погоди протягом періоду достигання зерна: у 2006 р. максимальні показники становили 24%, у 2007 р. - 46%, у 2008 р. досягали 85%. Проте, упродовж усіх років досліджень склоподібність зерна залежала від удобрення і проведення передпосівної інокуляції. Склоподібність зерна пшениці сорту Подолянка за оцінкою середніх була більшою на 5% порівняно до сорту Поліська 90. Передпосівна інокуляція насіння біопрепаратами підвищує склоподібність зерна на 4-5%. Вирощування пшениці без удобрення зменшує склоподібність до 23%, за внесення N60P60K60 цей показник зростає на 6%. Проведення весняно-літніх підживлень рослин азотними добривами сприяє підвищенню досліджуваного показника у зерні - на 15% за умови проведення цього заходу у фазі виходу в трубку або колосіння (на фоні N60P60K60). Протягом зберігання зерна помічено тенденцію до підвищення його склоподібності на 2-5%, що зумовлено проходженням процесу ПЗД. У нерегульованих умовах зберігання зерна зростання цього показника відбувається інтенсивніше, ніж за регульованих умов.

Технологічна якість зерна визначає його хлібопекарські властивості і оцінюється за вмістом білка, вмістом та якістю клейковини, числом падання і пробною випічкою хліба. Сорт пшениці озимої Подолянка є високобілковим (14,2%) і перевищував вміст білка у зерні пшениці сорту Поліська 90 на 1,2% за оцінки середніх за чинником "сорт". Цей сорт генетично схильний до утворення високобілкового зерна і виявився чутливішим до забезпеченості рослин азотом. За оцінки частки впливу чинника "сорт" на вміст білка у зерні встановлено, що цей чинник визначає білковість на 9,4%. Показано, що передпосівна інокуляція насіння азотфіксуючими мікроорганізмами підвищує вміст білка у зерні пшениці на 0,4-0,5% для обох досліджуваних сортів. Ефективність впливу азотфіксуючих мікроорганізмів на вміст білка (частка впливу яких становить 1,7%) залежить від погодно-кліматичних умов та удобрення (особливо підживлення у фазі колосіння). Найбільше на вміст білка у зерні впливає удобрення культури, за рахунок якого цей показник зростає на 0,6-2,1%. Максимальний вміст білка отримано за проведення підживлення у фазі колосіння, що збільшує його вміст на 2,1%, а у фазі трубкування - на 1,6% та відносно контролю (без добрив). Частка впливу чинника "норма удобрення та фаза підживлення" становить 16,8%. Найсуттєвіший вплив на показник білковості зерна мали "погодні умови"( 56%).

Фракційний склад білка пшениці залежить від сорту, удобрення, проведення передпосівної інокуляції насіння та умов зберігання зерна. Cорт Подолянка характеризувався вмістом солерозчинної фракції у зерні на рівні 0,53% N на суху речовину, спирторозчинної - 0,96% N на суху речовину та лугорозчинної - 0,94% N на суху речовину, а для сорту Поліська 90 ці показники становили відповідно 0,51%, 0,86% та 0,85% N на суху речовину. Співвідношення між сумою водорозчинної і солерозчинної з спирторозчинною та лугорозчинною фракціями для обох сортів становить близько 0,2:0,4:0,4, якщо загальну суму фракцій прийняти за 1. Це співвідношення не залежить від досліджуваних чинників і генетично детерміноване. Застосування передпосівної інокуляції насіння призводить до змін у фракційному складі білків аналогічно з тими, що спостерігаються за збільшення азотного удобрення для обох сортів. Вміст водорозчинної та солерозчинної фракцій (альбуміни і глобуліни) залишається практично без змін, що свідчить про відносне збереження харчової цінності зерна за умови зростання вмісту білка (між ними існує обернена кореляційна залежність). Кількість клейковини збільшується за рахунок зростання клейковиноутворюючих фракцій білка, оскільки гліадіни та глютеніни є основними запасними білками і становлять 80% клейковини. Зростає проламінова група білків, а саме гліадин на 0,03-0,04% N на суху речовину для обох досліджуваних сортів за оцінкою чинника впливу біопрепарат, що позитивно впливає на якість клейковини. Вміст лугорозчинної фракції в білку також зростає на 0,03-0,04% N на суху речовину. Така кількість спирторозчинної та лугорозчинної фракцій оптимальна, оскільки зерно пшениці сортів Подолянка і Поліська 90 характеризується найкращим співвідношенням між гліадінами і глютенінами у зерні (1,0). За зберігання зерна в нерегульованих умовах змінюється як сума фракцій, так і їхнє кількісне співвідношення. Спостерігається неістотне збільшення вмісту альбумінів і глобулінів на 0,01-0,03%, білків проламінової групи - на 0,04%, глютенінів - на 0,01-0,02% N на суху речовину відносно регульованих умов зберігання, які відрізняються стабільністю. Така динаміка зумовлює зміну співвідношення між гліадінами та глютенінами у бік розширення співвідношення між ними. Співвідношення між спирторозчинною та лугорозчинною фракціями білка становить 1,1, що може бути зумовлено сприятливішими умовами для ПЗД зерна та проходження його в повнішій мірі, інтенсивнішими процесами дихання, за якого витрачаються в основному вуглеводи, а тому відносно зростає кількість високомолекулярних білків.

Вміст "сирої" клейковини у зерні за оцінкою середніх становить 27,3% для сорту Поліська 90 та 29,7% для сорту Подолянка. Сорт пшениці озимої м'якої Подолянка високобілковий і характеризується співвідношенням між вмістом клейковини і білка 2,0-2,2 (із середнім 2,1), що характерно для високобілкових сортів. Для сорту Поліська 90 це співвідношення дещо нижче (2,0). Проведення передпосівної інокуляції азотфіксуючими мікроорганізмами підвищує вміст "сирої" клейковини на 0,6%, за оцінкою чинника "біопрепарат". Пропорційно до зміни вмісту білка залежно від удобрення зростає і вміст клейковини: на 1,4% за внесення N60P60K60, на 2,6% за проведення підживлення у фазі кущення нормою N30, на 3,5% - у фазі трубкування, на 4,5% - колосіння відносно контролю без добрив (26,1%). За зберігання зерна зміни кількості клейковини незначні (рис. 2). Досліджуваний показник зростав на 0,5-1,3% у нерегульованих умовах зберігання протягом 6 місяців та на 0,5-1,1% у регульованих умовах протягом 9 місяців, що зумовлено різною інтенсивністю ПЗД та іншими процесами, в результаті яких синтезуються складніші сполуки. Надалі показник стабілізувався.

Вміст клейковини у борошні перевищує вміст клейковини зерна на 2,5-3,8% (r=0,86 - нерегульовані умови та r=0,89 - регульовані).

Cорт пшениці Подолянка через 15 днів після збирання врожаю характеризувався кращою якістю клейковини зерна за показником індексу деформації клейковини (ІДК), який становив 91 од. ІДК відносно сорту Поліська 90 (95 од.). Введення передпосівної інокуляції насіння біопрепаратами поліпшує показник ІДК на 6-7 од. (рис. 3), удобрення культури - на 5 од., а за умови проведення підживлення у фазі колосіння на мінеральному фоні - на 9 од.

Регульовані умови зберігання стабільніші, поліпшення якості клейковини відбувається до 12 місяців на 4-10 од., а в нерегульованих - варіює (до 6 міс. стає більш пружною на 2-16 од., а потім послаблюється на 2-6 од. ІДК). Якість клейковини борошна міцніша на 2-7 од. для сорту Подолянка і на 13-15 од. для сорту Поліська 90 (r=0,86 - нерегульованих умов та r=0,88 - регульованих).

Залежність від різного удобрення і проведення передпосівної інокуляції насіння біопрепаратом аналогічна, як для клейковини зерна.

За визначення числа падання у зерні в середньому за 3 роки встановлено, що сорт Подолянка має середню амілолітичну активність (216 с), а Поліська 90 - низьку (301 с). Застосування передпосівної інокуляції знижує показник числа падання на 7-9 с (рис. 4). Причиною вищезазначеного явища може бути прискорення періоду дозрівання зерна за умови інокуляції насіння біопрепаратом.

За внесення мінеральних добрив у нормі N60P60K60 відбувається зростання показника числа падання на 25 с, а за умови поєднання цього заходу з підживленням у фазах кущення або трубкування значно меншою мірою - на 15- 16 с, тоді як за підживлення під час колосіння спостерігається зниження цього показника на 7 с відносно контролю без удобрення. Показники числа падання протягом періоду зберігання зерна підвищувались і через 3 місяці всі зразки сорту Подолянка, незалежно від удобрення, мали середню амілолітичну активність. Такі зміни амілолітичної активності зерна спостерігаються за обох умов зберігання. У нерегульованих умовах зберігання зростання числа падання у зерні відбувається на 1-23 с, а в регульованих - на 12-33 с, що зумовлено інактивацією ферменту б-амілази за низької температури. Активність б-амілази у борошні 70% виходу менша ніж у зерні, оскільки в нього потрапляє менше ферментів, які відходять із зародком та алейроновим шаром за розмелу зерна, тому число падання у борошні на 9-20 с є більшим за число падання у зерні. Встановлено, що борошно сорту Подолянка має середню ферментативну активність, а Поліська 90 - середню за умови використання передпосівної інокуляції насіння біопрепаратами, за виключно мінерального удобрення - низьку. За зберігання борошна у нерегульованих умовах відмічена закономірність зростання числа падання на 2- 15 с і на 4-15 с за зберігання у регульованих.

Нами проводилась оцінка якості зерна пшениці методом пробних випічок залежно від удобрення та умов зберігання. До закладання зерна на зберігання пшениця сорту Подолянка характеризувалась об'ємом хліба 828 см3, а сорт Поліська 90 - 820 см3 (рис. 5).

Найменший об'єм хліба і загальна хлібопекарська оцінка отримані для зерна, вирощеного без удобрення: відповідно 773 см3 і 5,0 балів. Хлібопекарські властивості цього зерна через 6 місяців поліпшились відповідно до 816 см3 та 5,5 бали за нерегульованих умов зберігання і до 810 см3 та 5,2 бали за регульованих, проте, порівняно із іншими варіантами, вони так і залишились мінімальними. Азотфіксуючі мікроорганізми зумовлюють поліпшення хлібопекарських властивостей зерна: об'єму хліба на 18-20 см3, загальної хлібопекарської оцінки на 0,1-0,2 бали. Удобрення рослин пшениці озимої поліпшує якість хліба: підвищує об'єм хліба на 51 см3, загальну хлібопекарську оцінку на 0,4 бали за внесення мінеральних добрив у нормі N60P60K60, на 61-65 см3 і 0,5-0,6 бала (N60P60K60+N30 у фазі кущення або трубкування) та на 78 см3 і 0,6 бала за внесення мінеральних добрив у нормі N60P60K60 та проведення підживлення у фазі колосіння в нормі N30. За зберігання зерна в нерегульованих умовах досліджуваний показник протягом перших місяців швидко збільшується - на 36-56 см3, а в регульованих умовах значно повільніше відбувається поліпшення хлібопекарських властивостей. Слід зазначити, що всі зразки зерна в нерегульованих умовах характеризувались кращими технологічними властивостями і мали відповідно більші об'єми хліба та вищу загальну хлібопекарську оцінку.

Економічна та енергетична ефективність вирощування та зберігання зерна пшениці озимої

Аналіз ефективності виробництва зерна пшениці озимої, вирощеного з використанням передпосівної інокуляції насіння біопрепаратами на основі азотфіксуючих мікроорганізмів, показав доцільність вкладення коштів у цей захід, що значно підвищує економічну та енергетичну ефективність і є перспективним з точки зору енергозбереження. В умовах ринкової економіки одним з основних критеріїв економічної ефективності технологічних процесів є чистий прибуток. За роки проведення досліджень (2005-2009 рр.) із визначення ефективності умов вирощування за комплексного застосування мінеральних добрив та інокуляції насіння біологічним препаратом на основі азотфіксуючих мікроорганізмів найвищі прибутки було отримано при вирощуванні пшениці озимої м'якої сорту Подолянка за технологією, яка передбачала застосування передпосівної інокуляції насіння біопрепаратом і внесення мінеральних добрив у нормі N60P60K60 та проведення підживлення у фазі кущення нормою N30. При цьому прибуток склав 3178-3323 грн./га. За проведення підживлення у фази трубкування і колосіння прибутки склали відповідно 3139-3151 грн./га і 2989-3059 грн./га. За зберігання зерна в нерегульованих умовах (визначення класу зерна за ДСТУ 3768:2009) прибуток становив 4565-4740 грн./га. Собівартість вирощуваного зерна за запропонованою технологією вирощування становила 7,4-7,5, 7,6 і 7,8-7,9 грн./т, а без біопрепаратів - 8,4, 8,5 і 8,9 грн./т. Найбільший прибуток серед контрольних варіантів (без внесення добрив) був отриманий за зберігання зерна в нерегульованих умовах, вирощеного із передпосівною інокуляцією біопрепаратами насіння - 2819-2987 грн./га, а без інокуляції на абсолютному контролі він знижувався до 2272 грн./га. Собівартість зерна в контрольних варіантах без інокуляції та з її проведенням склала відповідно 8,0 і 7,3-7,5 грн./т. Вихід енергії з урожаєм значно зростав за проведення передпосівної інокуляції насіння для сорту Подолянка з 47,3 до 56,0-57,8 ГДж/га на варіантах без мінерального удобрення, а з внесенням мінеральних добрив у нормі N60P60K60 та проведенням підживлення N30 у фазі кущення, трубкування чи колосіння - з 70,0-71,8 до 82,3-84,0 ГДж/га.

Висновки

На підставі проведених наукових досліджень і отриманих результатів у дисертаційній роботі наведено агротехнічне обґрунтування та нові шляхи вирішення завдань з підвищення продуктивності пшениці озимої на основі комплексного впровадження сортів інтенсивного типу, добрив та інокуляції насіння азотфіксуючими мікроорганізмами. На основі цього сформовано такі висновки:

Передпосівна інокуляція насіння азотфіксуючими мікроорганізмами родів Azotobacter і Entеrobacter прискорює настання фенологічних фаз рослин на 2-3 доби на початкових фазах росту і розвитку, що дає можливість рослинам в оптимальні строки здійснити кущення в осінній період, і загалом на 2-6 діб скорочує період вегетації культури. Це дозволяє зменшити напруження польових робіт і подовжити період збирання врожаю.

Інокуляція насіння пшениці озимої біопрепаратами зумовлює підвищення польової схожості на 2%, виживання рослин після зимівлі - на 4%, кількість продуктивних стебел - на 9-16%, що забезпечує отримання оптимальної густоти стеблостою на період збирання.

Комплексне використання мінеральних добрив у нормі N60P60K60 з підживленням N30 у фазі кущення та інокуляцією насіння азотфіксуючими мікроорганізмами забезпечує отримання врожайності зерна пшениці озимої на рівні 4,6-4,8 т/га, що перевищує врожайність культури за аналогічного удобрення на 0,6-0,9 т/га, але без проведення передпосівної інокуляції насіння.

Мінеральні добрива з азотфіксуючими мікроорганізмами посилюють процеси синтезу органічної речовини на 20-30%, збільшують площу листкової поверхні - на 8 тис. м2/га, фотосинтетичний потенціал посівів - на 0,3 млн мІ/га за добу у період трубкування - колосіння.

Пшениця озима м'яка сорту Подолянка в ґрунтово-кліматичних умовах Правобережного Полісся України характеризувалась вищою врожайністю на 0,3 т/га і кращими якісними показниками зерна (більший вміст білка в зерні - на 1,2%; менше число падання - на 85 с, що відповідає середній активності б-амілази) та насіння (більша схожість - на 2-5%) порівняно із сортом Поліська 90.

Азотфіксуючі мікроорганізми в технології вирощування пшениці озимої забезпечують підвищення посівних властивостей насіння, а саме: енергії проростання та схожості на 4-7%.

Фізична якість зерна пшениці озимої м'якої істотно залежить від передпосівної інокуляції насіння біопрепаратами на основі азотфіксуючих мікроорганізмів, яка підвищує натуру зерна на 5-6 г/л та його склоподібність на 4-5%.

Технологічна якість зерна пшениці озимої за вирощування культури із передпосівною інокуляцією насіння азотфіксуючими мікроорганізмами на мінеральному фоні N60P60K60 та проведення підживлення N30 у фазі колосіння відповідала ІІ класу якості зерна (вміст білка 14,6% для сорту Поліська 90 та 15,3-15,4% для сорту Подолянка), об'єм хліба 900 см3, загальна хлібопекарська оцінка 6,2-6,4 бала.

Інтенсивність післязбирального дозрівання зерна визначається умовами його зберігання. Поліпшення якості зерна і насіння інтенсивніше відбувається у нерегульованих умовах зберігання, яке для сортів Поліська 90 та Подолянка з тривалим періодом післязбирального дозрівання завершується до трьох місяців.

Найвищі умовно чисті прибутки отримано за вирощування пшениці озимої м'якої сорту Подолянка за технологією, яка передбачала застосування передпосівної інокуляції насіння біопрепаратом на основі Azotobacter chrоococcum або Entеrobacter за внесення мінеральних добрив у нормі N60P60K60 з проведенням підживлення N30 у фазі кущення, які складали 3178-3323 грн./га та зберіганні зерна в нерегульованих умовах - 4565-4740 грн./га.

1. У Правобережному Поліссі України на дерново-підзолистих ґрунтах рекомендується вирощувати пшеницю озиму м'яку сорту Подолянка, який є продуктивнішим, характеризується кращими технологічними властивостями зерна і посівними якостями насіння порівняно до сорту Поліська 90.

2. З метою підвищення продуктивності пшениці озимої м'якої застосовувати передпосівну інокуляцію насіння сорту Подолянка біопрепаратом на основі азотфіксуючих мікроорганізмів Azotobacter chrоococcum поряд із основним мінеральним удобренням у нормі N60P60K60 та підживленням N30 у фазі кущення.

3. До технології вирощування пшениці озимої на насінні цілі включити передпосівну інокуляцію насіння біопрепаратом на основі азотфіксуючих мікроорганізмів Azotobacter chrоococcum, що значно підвищує посівні якості вирощеного насіння.

4. Зберігати зерно до 6-9 місяців рекомендується за нерегульованих умов, а тривале зберігання (понад 12 місяців) на насінні цілі - за регульованих.

озимий пшениця біопрепарат удобрення

Список опублікованих праць

1. Кожухар Т. В. Вплив біологічних препаратів на посівні властивості насіння озимої пшениці за різних режимів зберігання / Т. В. Кожухар, С. С. Кохан, О. В. Кириченко // Науковий вісник НАУ. - 2007. - Вип. 105. - С. 99-105 (опрацювання літературних джерел, виконання експериментальної частини за 2005 р. та обробка результатів, написання статті і підготовка до друку).

2. Кожухар Т. В. Варіювання врожайності та якості зерна пшениці м'якої озимої (Triticum aestivum L.) в межах одного сорту залежно від удобрення / Т. В. Кожухар, С. С. Кохан, О. В. Кириченко // Сортовивчення та сортознавство. - 2008. - №.7 - С. 14-19 (опрацювання літературних джерел, виконання експериментальної частини за 2006 та 2007 рр., обробка одержаних результатів, написання статті та підготовка до друку).

3. Кожухар Т. В. Вплив елементів технології вирощування та факторів зберігання на показник склоподібності зерна / Т. В. Кожухар // Науковий вісник НАУ. - 2008. - Вип. 129. - С. 155-161 (опрацювання літературних джерел, виконання експериментальної частини за 2006-2008 рр. та обробка одержаних результатів, написання статті і підготовка до друку).

4. Кожухарь Т. В. Влияние биологических препаратов и минерального удобрения на формирование элементов структуры урожая пшеницы озимой / Т. В. Кожухарь, Е. В. Кириченко // Аграрная наука. - Молдова, 2009. - №. 1. - С. 15-19 (опрацювання літературних джерел, виконання експериментальної частини за 2006-2008 рр. та обробка результатів, написання статті і підготовка до друку).

5. Кожухарь Т. В. Влияние минеральных удобрений и предпосевной обработки семян биологическими композициями на содержание хлорофилла в листьях пшеницы озимой / Т. В. Кожухарь, Е. В. Кириченко, С. С. Кохан // Агрохимия. - М., 2010. - №1 - С. - 72-78 (опрацювання літературних джерел, виконання експериментальної частини за 2006-2008 рр. та обробка одержаних результатів, написання статті і підготовка до друку).

6. Кожухар Т. В. Вплив бактеризації насіння та мінерального удобрення на розвиток і вміст хлорофілу в листках пшениці озимої / Т. В. Кожухар, О. В. Кириченко // Вісник ХНАУ. - Харків, 2010. - №1. - С. 83-90 (опрацювання літературних джерел, виконання експериментальної частини за 2006-2008 рр. та обробка результатів, написання статті і підготовка до друку).

7. Танчик С. П. Вплив передпосівної інокуляції насіння азотфіксуючими мікроорганізмами на урожайність та якість зерна пшениці озимої [Електронний ресурс]/ С. П. Танчик, Т. В. Кожухар // Наукові доповіді НУБіП України. - 2010. -№2 (18). - Режим доступу до журн.:

8. Кожухар Т. В. Вплив передпосівної обробки насіння біологічними композиціями і мінерального удобрення на якість зерна пшениці озимої / Т. В. Кожухар, О. В. Кириченко // Фізіологія рослин: проблеми та перспективи розвитку. - 2009. - Т. 1. - С. 486-491.

9. Кожухар Т. В. Вплив режимів зберігання на інтенсивність проходження процесу післязбирального дозрівання в зерні, вирощеного з використанням біокомпозицій на основі азотфіксуючих мікроорганізмів // Актуальні проблеми ботаніки та екології. Матеріали міжнародної конференції молодих учених (11-15. 08. 2009 р., м. Кременець). - Тернопіль: Підручники і посібники, 2009. - С. 113-114.

10. Кожухар Т.В. Продуктивність пшениці озимої залежно від норм добрив та обробки насіння азотфіксуючими мікроорганізмами у Правобережному Поліссі України. - Рукопис.

Размещено на Allbest.ru