Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

В Российской Федерации с 1 июля 2018 г. введен новый межгосударственный стандарт со статусом национального ГОСТ 9353-2016 «Пшеница. Технические условия», который не предусматривает целевого назначения отдельных классов зерна пшеницы. В то же время общеизвестно, что из зерна 4-го и 5-го классов невозможно вырабатывать стандартную муку и получать качественный хлеб без подсортировки его пшеницей-улучшителем (сильной пшеницей). Нередко современная пшеница 3 класса также является слабой и не может в чистом виде использоваться для производства хлеба стандартного качества [1].

Проблема производства зерна сильной и ценной пшеницы достаточно остра и без материального стимулирования возделывания твердых, сильных и ценных сортов пшеницы трудно разрешима, даже для районов с благоприятными условиями для выращивания высококачественной пшеницы [2, 3]. По данным Центра оценки качества зерна зерно 1 и 2 класса в России практически не производится, в отдельные годы снижается заготовка зерна 3 класса. Рекордно низкокачественное зерно получено в 2016 г. [4]. Дефицит продовольственного зерна 3 класса, оптимального сырья для получения хлебопекарной муки, в этот год составил 1,6 млн т. Ситуация мало изменилась и в настоящее время. При невысоком качестве зерна растет перспектива использования муки низкого качества, небезопасных пищевых добавок, которые будут не столько улучшать качество муки и хлеба, сколько маскировать пониженное качество зерна и муки, вводя потребителя в заблуждение [5].

Для решения поставленной проблемы необходимо учесть многие факторы: природные, материальные и технико-технологические, экономические, нормативно-правовые, организационные и биологические. Низкий уровень технологии возделывания пшеницы и непредсказуемость погодных условий дают возможность реализовать потенциал сорта, положительные количественные и особенно качественные показатели на 40–50 % [6]. Учитывая вышесказанное, практическая реализация высококачественного зерна значительно ниже приведенных цифр.

Многолетние исследования, проведенные в ГНУ СибНИИСХ (ныне ФГБНУ «Омский АНЦ»), показали, что для восполнения недостатка собственного высококлассного зерна в масштабе страны достаточно производить 50–60 % сильного зерна от кондиционного реального урожая. На таком же уровне должна быть и частота формирования сильного зерна при условии соблюдения рекомендованной наукой агротехнике его выращивания [7]. Динамика изучения качества зерна сортов яровой мягкой пшеницы, созданных в СибНИИСХ, показала, что в процессе селекции достигнут прогресс по содержанию белка в зерне, силе муки, хлебопекарным показателям и продуктивности. Частота формирования зерна, соответствующего требованиям сильной пшеницы, составила 17 % для стародавних сортов и 46 % – для современных [8].

Цель исследования: определение уровня реализации потенциала реестровых сортов яровой мягкой пшеницы, включенных в список сильных и ценных пшениц, рекомендованных Госкомиссией РФ.

Материалы и методы исследования

Объектом исследований служил набор сортов лаборатории селекции яровой мягкой пшеницы ФГБНУ «Омский АНЦ» из стационарного демонстрационного опыта по истории селекции пшеницы. В течение 2006–2016 гг. изучены сорта яровой мягкой пшеницы, включенные в Государственный реестр по 10-му (Западно-Сибирскому) региону и рекомендованные для возделывания по Омской области, из них 9 сортов сильных – среднеранние: Памяти Азиева (2000), Катюша (2008), Боевчанка (2009); среднеспелые: Омская 38 (2010); среднепоздние: Омская 18 (1991), Омская 28 (1997), Омская 24 (1996), Омская 37 (2009); 3 сорта ценных – среднеранние: Чернява 13 (2001, сорт ОмГАУ), Омская 36 (2007); среднепоздние: Омская 35 (2005).

Метеорологические условия в годы исследования были разнообразны и достаточно полно отображали климатические особенности лесостепной зоны Омской области. За 11 лет исследований средняя температура за вегетационный период была около 18 °С (lim 15,0-22,8 °С). Вариабельность значений температуры за годы исследований была несущественной, коэффициент вариации не превышал 10 %. Среднегодовое количество осадков равнялось 186,4 мм (lim 37,3–443 мм), вариабельность была существенной, коэффициент вариации (CV) превышал 60,0 %. Наиболее высокая летняя температура воздуха и дефицит влаги отмечены в 2006, 2008, 2010, 2012 и 2014 гг., а в 2015 и 2016 гг. на полях области были зафиксированы эпифитотии листостебельных заболеваний, которые развивались в период колошение – восковая спелость, что привело к снижению урожайности [9] и основных показателей качества зерна. Таким образом, по условиям выращивания 36,4 % лет были отнесены к типичным и 63,6 % к неблагоприятным годам.

В лабораторных условиях проведен полный анализ по 18 показателям качества зерна, муки и хлеба. Для анализа взяты семь основных показателей. Изучалась способность сортов устойчиво формировать зерно 1–3 классов по натуре (не менее 730 г/л) и количеству клейковины в зерне (не менее 25 %), силе муки, достаточной для зерна улучшителя – удельной работе деформации теста (W) выше 280 е.а. при сбалансированности по упругости и растяжимости (P/L) в диапазоне 0,7–2, разжижению теста не более 60 е.ф., валориметрической оценке не менее 70 е.в., объему хлеба не менее 1100 баллов. Для оценки качества зерна и муки использовались следующие методики: ГОСТ Р 54895-2012 Зерно. Метод определения натуры, ГОСТ Р 54478-2011 Зерно. Методы определения количества и качества клейковины в пшенице, методики Госкомиссии [10] (характеристика пшеницы при оценке ее «силы» на альвеографе и фаринографе, пробная выпечка хлеба безопарным методом с интенсивным замесом теста). Для расчета коэффициента корреляции (СV) использовали табличный процессор Microsoft Excel, а также были использованы методы множественного корреляционно-регрессионного анализа в изложении Л.А. Сошниковой [11] с использованием пакета программ STATISTICA 10.0.

Результаты исследования и их обсуждение

Для Западно-Сибирского региона натура зерна является одним из лимитирующих показателей, снижающих качество урожая. Натура характеризует мукомольные свойства зерна и может служить показателем устойчивости сорта к неблагоприятным условиям выращивания. Ограничительная норма для 1–2 класса составляет 750 г/л, 3 класса – 730 г/л.

Как видно из данных табл. 1, существенное влияние на формирование натуры оказали условия года. Максимальное различие показателя составило от 204 г/л (Омская 18) до 126 г/л (Омская 38). Щуплое низконатурное зерно получено в неблагоприятные годы: 2009 (666–738 г/л), 2015 (600–756 г/л) и 2016 (598–670 г/л). По устойчивости формирования высоконатурного зерна не ниже требований на 1–2 класс преимущество имели сорта Катюша, Омская 18 и Омская 28 при частоте формирования более 70 %. Низконатурное зерно в большинстве лет было получено у сорта Омская 38. Ценные сорта реализовали свой потенциал по устойчивости формирования натуры зерна не ниже 730 г/л от 63,8 (Омская 35) до 90 % (Омская 36).

Высоким уровнем клейковины не ниже 25 % характеризовались все изучаемые сорта. Существенное преимущество по содержанию сырой клейковины в зерне имел сорт Боевчанка, меньшей устойчивостью признака отличался сорт Омская 28.

Сопряженное число формирования зерна 1–2 класса по натуре и количеству клейковины в зерне для сортов Омская 28 и Омская 18 составило 72,7 % случаев, Катюша 63,6 %, Памяти Азиева и Омская 37 – 54,5 %. В сравнении с этими сортами менее устойчивыми к воздействию неблагоприятных факторов оказались Омская 24 (45,5 %), Боевчанка (36,4 %) и Омская 38 (20 %). Для сортов ценных по качеству частота формирования зерна не ниже 3 класса оказалась 81,8 % (Чернява 13, Омская 36) и 63,6 % (Омская 35).

Таблица 2

Частота формирования сильного и ценного зерна по удельной работе деформации теста (W) и сбалансированности параметров альвеограммы (P/L)

В табл. 2 приведены данные изучения районированных сильных и ценных сортов по способности формирования силы муки, достаточной для зерна улучшителя и наиболее ценного по качеству по показателям прибора альвеографа. Из таблицы видно, что, несмотря на высокие средние показатели удельной работы деформации теста, в отдельные годы сорта Памяти Азиева, Омская 28 и особенно Омская 18 не достигали нормативных показателей для сильных пшениц (280 е.а.). Другим фактором получения несильного зерна стал высокий уровень показателя P/L выше 2, что оказалось характерно для всех изучаемых сортов. Такие сорта, как Катюша, Омская 38 и Омская 24, формировали короткорвующуюся клейковину, что сказалось на несбалансированности показателя P/L по упругости и растяжимости. Сорт Омская 38 отличался и значительным варьированием данного показателя по годам исследований. В то же время частота формирования сильного зерна по данным альвеографа у изучаемых сортов достаточно высокая в 60…90 % случаев. Преимущество имели сорта Боевчанка, Омская 28 и Омская 37.

Из группы ценных сортов следует выделить Омскую 35 с силой муки выше 260 е.а. в 100 % и показателем P/L в диапазоне 0,7–2,2 в 77,7 % случаев.

Из данных табл. 3 следует, что на формирование показателя разжижение теста, определяемого на фаринографе, значительное влияние оказали условия года, варьирование составило от 40 (Боевчанка) до 90 е.ф. (Катюша, Омская 18, Омская 28). Меньшие колебания от 9 до 34 е.в. (Катюша), зависящие от условий выращивания, были характерны для комплексного показателя валориметрическая оценка. Лучшей устойчивостью теста к разжижению отличались сорта Боевчанка, Омская 24, Омская 37 и Омская 38 в диапазоне норм для сильных и ценных по качеству пшениц. По валориметрической оценке выделился сорт Омская 37. Преимущество по двум изучаемым показателям фаринографа получил сорт Омская 38 с частотой формирования сильного зерна 85,7 % случаев, в отдельные годы имеющий разжижение теста на уровне ценных пшениц. Достаточной устойчивостью формирования сильного зерна по совокупности показателей фаринографа отличались сорта Омская 37 и Боевчанка. Сорта Памяти Азиева, Катюша, Омская 18, Омская 24 и Омская 28 характеризовались значительным варьированием изучаемых признаков и чаще формировали зерно ценное по качеству. Сортов уровня слабых пшениц выявлено не было.

При средних значениях, соответствующих нормам ценных по качеству пшениц (разжижение теста 80 е.ф., валориметрическая оценка 55 е.в.), изучаемая группа сортов характеризовалась слабой устойчивостью к формированию ценного зерна, за исключением сорта Омская 36. Основным недостатком сортов Чернява 13 и Омская 35 стало значительное разжижение теста при механическом замесе.

Таким образом, общее формирование сильного зерна по показателям фаринографа и альвеографа составило для сортов Катюша, Омская 28, Омская 24, Омская 18 и Памяти Азиева 10…30 %. Большей устойчивостью формирования сильного зерна отличались Боевчанка (50 %), Омская 38 (62,5 %) и Омская 37 в 70 % случаев. Недостатком трех последних высокобелковых сортов может стать пониженная натура зерна в отдельные годы возделывания.

Эти же сорта выделились по устойчивости формирования объема хлеба не ниже 1000 см3 (табл. 4). По устойчивости формирования реологических свойств теста и объему хлеба сорт Катюша оказался ближе к ценным пшеницам, как и сорт Омская 24.

Другая группа сортов (ценных) по совокупности показателей (фаринограф + альвеограф) показала невысокую устойчивость формирования ценного по качеству зерна на уровне 40 %. Интерес для производства представляет сорт Омская 36 с частотой формирования объема хлеба не менее 1000 см3 в 72,5 % случаев.

Для определения взаимосвязи погодных условий (температура и количество выпавших осадков с июня по август) с данными по показателям качества зерна сильных и ценных сортов за 11 лет исследований (2006–2016 гг.) применен корреляционно-регрессионный анализ и были получены следующие результаты. Выявлена средняя отрицательная зависимость между натурой зерна и осадками в июле у сортов Памяти Азиева (r = –0,62), Катюша (r = –0,66) и Боевчанка (r = –0,69). Расчеты частных коэффициентов детерминации показали, что натура зерна зависела от количества выпавших в июле осадков у сорта Памяти Азиева на 40,3 %, Катюши – 45,5 % и Боевчанки – 51,1 %. Это сильные сорта среднеранней группы спелости. При обильных осадках 2007, 2009, 2013 и 2014 гг. (≥100 мм в месяц) натура их снижалась и колебалась от 642 до 754 г/л. В годы, когда количество осадков не превышало 80 мм, натура у этих сортов колебалась от 718 до 806 г/л. У остальных сортов по признаку натура зерна не выявлено достоверной связи с погодными условиями в течение вегетационного периода. Одной из причин низкой натуры сортов в 2015 и 2016 гг. было массовое поражение растений стеблевой ржавчиной [10]. Эти данные согласуются с коэффициентами вариации, значения которых ниже 10 %, указывающими на незначительную изменчивость показателя натуры зерна от температуры и количества выпавших осадков за период вегетации в годы исследований.

По признаку разжижение теста коэффициент вариации у всех сортов превышал 20 %, что свидетельствует о значительной изменчивости признака от года исследований. Данные коэффициентов корреляции позволили выявить отрицательную связь между разжижением теста и повышенной температурой августа: сильная отрицательная связь установлена у трех среднеранних сортов Памяти Азиева (r = –0,82), сорт сильной пшеницы, и двух ценных сортов Чернява 13 (r = –0,81) и Омская 36 (r = –0,87); средняя отрицательная у сильных сортов пшеницы – среднераннего сорта Катюша (r = –0,68) и трех среднепоздних сортов Омская 18 r = –0,72), Омская 28 (r = –0,70) и Омская 35 (r = –0,69). Частные коэффициенты детерминации свидетельствовали о том, что разжижение теста в значительной степени зависело от температуры в августе у среднеранних сортов Памяти Азиева (на 79 %), Чернява 13 (на 77 %) и Омская 36 (на 87 %) и в меньшей степени у сортов Катюша, Омская 18, Омская 28 и Омская 35 (на 55, 56, 58 и 57 % соответственно). Повышенная температура августа (≥17 °С) в 2007, 2008, 2010, 2012 и 2014 гг. способствовала формированию клейковинного комплекса устойчивого к разжижению с варьированием от 20 до 60 е.ф. при оценке реологических свойств теста на фаринографе. В те годы, когда температура была ниже 17 °С, разжижение теста варьировало от 50 до 130 е.ф.

По показателю валориметрическая оценка большинство сортов характеризовались средней изменчивостью, коэффициент вариации колебался от 10,88 до 16,01 %, у сортов Боевчанка и Омская 38 отмечена незначительная изменчивость (V ≤ 10 %). По валориметрической оценке сильная положительная связь с повышенной температурой августа выявлена у трех сортов Омская 38 (r = 0,70), Омская 28 (r = 0,77) и Чернява 13 (r = 0,84) и средняя – у сорта Омская 35 (r = –0,67) с температурой в июле. Частные коэффициенты детерминации были достоверны при р ≤ 0,05 уровне значимости у двух сортов – Омская 28 и Чернява 13, валориметрическая оценка которых на 67 % и 77 % соответственно зависела от температуры в августе.

По показателю объем хлеба сорта характеризовались незначительной и средней изменчивостью, коэффициент вариации не превышал 12,4 %. Однако объем хлеба в сильной степени зависел от температурных показателей июля у сортов Памяти Азиева (r = 0,88), Омская 28 (r = 0,83), Омская 37 (r = 0,87) и Омская 24 (r = 0,76). Частные коэффициенты детерминации показали зависимость объема хлеба данных сортов от температуры в июле на 68 %, 73 %, 77 % и 58 % соответственно. В 2007, 2008 и 2012 гг., когда температура воздуха превышала 20 °С, объем хлеба у этих сортов был выше 1000 баллов.

Таким образом, повышенная температура июля была благоприятна по существенному увеличению объема хлеба у сортов Памяти Азиева, Омская 24 и Омская 28, а избыток осадков привел к снижению показателя натура зерна у сортов Памяти Азиева, Катюша и Боевчанка.

Повышенная температура в августе была благоприятна по улучшению показателя разжижение теста для сортов Памяти Азиева, Чернява 13, Омская 36, Катюша, Омская 18, Омская 28 и Омская 35, а также валориметрической оценке сортов Омская 28 и Чернява 13.

Выводы

Формирование технологического качества зерна у изучаемых сортов в той или иной степени зависело от контрастных погодных условий. У трех сортов: Памяти Азиева, Катюша и Боевчанка – выявлена зависимость формирования натуры зерна от количества выпавших осадков в июле. Коэффициент детерминации составил 40,3…51,1 %. Повышенная температура августа была благоприятна для формирования параметров разжижение теста и валориметрическая оценка на уровне показателей сильных и ценных пшениц. Коэффициент детерминации составил 55–87 % для сортов Памяти Азиева, Омская 36, Чернява 13, Катюша, Омская 18, Омская 28, Омская 35 по устойчивости к разжижению и 67…77 % для сортов Омская 38, Омская 28, Чернява 13 по валориметрической оценки. Для формирования хлебопекарных свойств (объем хлеба) положительное влияние оказала оптимальная температура июля. Для сортов Памяти Азиева, Омская 28, Омская 37, Омская 24 зависимость формирования объема хлеба от температуры в июле составила 58–77 %.

Для внедрения в производство преимущество должны иметь сорта устойчивые по формированию технологического качества зерна в контрастных погодных условиях. Для стабилизации производства сильного и ценного зерна в условиях юга Западной Сибири перспективу могут иметь сорта Боевчанка, Омская 38, Омская 37 с частотой формирования сильного зерна 50…70 % и сорт ценной пшеницы Омская 36.