Russian Federation
Russian Federation
The purpose of research is to study the dynamics of protein content in the grain of spring wheat of Siberian selection in the forest-steppe conditions of the Krasnoyarsk Region and to determine the most stable varieties in terms of its accumulation. The experiments were carried out in 2016–2022. The objects of the study are five varieties of soft spring wheat, zoned in the Krasnoyarsk Region: Novosibirskaya 29, Novosibirskaya 31, Krasnoyarskaya 12, Pamyati Vavenkova and Altayskaya 75, according to the quality group belonging to valuable and strong wheat. Among the varieties studied, the Novosibirskaya 29 variety had the highest average protein content in grain. The lowest grain protein content was noted in the Krasnoyarskaya 12 variety. In general, the protein content varied predominantly weakly over the years (V = 8 %), with the exception of the varieties Krasnoyarskaya 12 and Pamyati Vavenkova (V = 11–13 %), which indicates the stability of the indicator under the conditions of the forest-steppe zone of the Krasnoyarsk Region. Analysis of variance showed that the protein content in spring wheat grain statistically significantly (p < 0.001) depends on the variety and year conditions. The indicator of the strength of influence of the factor “variety” on protein content is 17.6 %, the strength of influence of the factor “year” is 59.2 %. Of the studied varieties, for the stable production of grain with the highest protein content in the forest-steppe of the Krasnoyarsk Region, the Novosibirskaya 29 variety is recommended, since it forms high-protein grain regardless of the weather conditions of the growing season and is the most environmentally stable.
variety, wheat, flour quality, grain quality, bread quality, protein, protein
Введение. Производство зерна в Российской Федерации играет стратегическую и системообразующую роль и является наиболее масштабной сферой сельскохозяйственного производства [1]. Зерно выступает главным фактором обеспечения национальной и продовольственной безопасности России, является стратегически воспроизводимым продуктом самообеспечения и торговли, основным условием устойчивого развития сельского хозяйства и агропромышленного производства в целом. Развитие зернового хозяйства является средством эффективного использования почвенно-климатических и погодных условий на большей территории страны [2].
Сибирь – один из крупнейших регионов Российской Федерации по производству зерна пшеницы [3, 4]. Степные и лесостепные зоны Сибири имеют большие возможности для производства высококачественного зерна с хорошими и отличными хлебопекарными качествами и высокой силой муки [5]. Яровая мягкая пшеница является основной продовольственной культурой Красноярского края и Восточной Сибири в целом.
Однако в последние годы при неуклонной тенденции увеличения производства пшеницы в стране и в частности в крае отмечается снижение ее качества. В связи с этим остро встает вопрос увеличения производства высококачественной пшеницы [6–8].
Одной из основных проблем, связанных со снижением качества пшеницы, является недостаточное обеспечение производства пшеницы сортами, способными формировать зерно планируемого качества. Так, среди районированных сортов яровой пшеницы зерно высокого качества способны формировать только 62 %. Еще одна проблема – слабое развитие рынка семян зерновых культур, что является фактором, сдерживающим внедрение новых сортов в производство [9, 10].
Особую ценность для мукомольной и хлебопекарной промышленности, а также экспорта имеет сильная мягкая пшеница, характеризующаяся большим содержанием в зерне белка и других ценных веществ [11]. В международной торговле продовольственное зерно оценивается в первую очередь по массовой доле белка. Именно содержание белка является главным показателем для формирования товарных партий пшеницы [13–15].
Цель исследования – изучение динамики содержания белка в зерне яровой пшеницы сибирской селекции в условиях лесостепи Красноярского края и определение наиболее стабильных сортов в плане его накопления.
Объекты и методы. Опыты проведены в 2016–2022 гг. в лесостепной зоне Красноярского края.
Объекты эксперимента – пять сортов мягкой яровой пшеницы, районированных в Красноярском крае: Новосибирская 29, Новосибирская 31, Красноярская 12, Памяти Вавенкова и Алтайская 75, – по группе качества относящихся к ценным и сильным пшеницам.
Опыт проведен по методике конкурсного сортоиспытания на черноземе выщелоченном среднемощном легкоглинистого гранулометрического состава. Семена высевались после предварительного протравливания во вторую декаду мая с нормой 5,0 млн всх. зерен/га рядовым способом.
Общая площадь делянки 12,0 м2, размеры делянки: длина – 8 м, ширина – 1,6 м, повторность четырехкратная, способ размещения делянок – системный.
Определение содержания белка в зерне проводилось в лаборатории с помощью инфракрасного анализатора «Спектран-119 М».
Для обработки данных методами математической статистики в качестве программного обеспечения использовали пакет StatSoft STATISTICA 8.0 [12].
Результаты и их обсуждение. По результатам лабораторных исследований содержание белка в образцах варьировало от 11,58 % у сорта Красноярская 12 (3-й класс качества) до 16,93 % у сорта Памяти Вавенкова (1-й класс качества). Самым высоким среди изучаемых сортов средним содержанием белка в зерне отличался сорт Новосибирская 29. Наименьший показатель белковости зерна был отмечен у сорта Красноярская 12. В целом содержание протеина варьировало по годам преимущественно слабо (V = 8 %), за исключением сортов Красноярская 12 и Памяти Вавенкова (V = 11–13 %), что указывает на стабильность показателя в условиях лесостепной зоны Красноярского края (табл. 1).
Таблица 1
Содержание белка в пшенице районированных сортов (2016–2022 гг.), %
|
Сорт |
lim |
M±m |
V, % |
|
Новосибирская 29 |
12,88–16,78 |
15,77±1,21 |
8,3 |
|
Новосибирская 31 |
12,90–16,30 |
15,16±1,09 |
7,8 |
|
Алтайская 75 |
12,53–15,80 |
14,45±1,10 |
8,2 |
|
Красноярская 12 |
11,58–16,00 |
13,96±1,66 |
12,8 |
|
Памяти Вавенкова |
12,60–16,93 |
14,98±1,55 |
11,2 |
Исходя из полученных данных, установлено, что в целом из года в год количество белка в зерне пшеницы снижалось, начиная с 2017 г. (рис. 1). Если в 2017 г. оно составляло у разных сортов 15,8–18,4 %, то в 2021 г. уже 11,6–16.2 %. Только в 2022 г. тенденция изменилась: отмечалось повышение белковости зерна до 12,1–16,4 %.
Дисперсионный анализ показал, что содержание белка в зерне яровой пшеницы статистически значимо (p < 0,001) зависит от сорта. Минимальное содержание протеина отмечено у сорта Красноярская 12, максимальное – у сорта Новосибирская 29. Показатель силы влияния фактора «Сорт» на содержание белка составляет 17,6 % (табл. 2).
Установлено также, что количество белка статистически значимо (p < 0,001) различается по годам. Минимальное содержание белка отмечено в 2021 г., максимальное – в 2017. Показатель силы влияния фактора «год» на содержание белка составляет 59,2 %.
Рис. 1. Изменение количества белка в зерне пшеницы в период исследования (2016–2022 гг.), %
Таблица 2
Дисперсионный анализ влияния факторов «сорт» и «год» на содержание белка в зерне
|
Источник вариации |
SS |
df |
MS |
F |
P-Значение |
F критическое |
|
Сорт |
13,449 |
4 |
3,362 |
4,537 |
0,007 |
2,776 |
|
Год |
45,239 |
6 |
7,540 |
10,173 |
1,27189E-05 |
2,508 |
|
Погрешность |
17,788 |
24 |
0,741 |
|||
|
Итого |
76,476 |
34 |
Корреляционный анализ показал, что между средним содержанием белка в зерне сортов Новосибирская 31, Алтайская 75, Красноярская 12 и Памяти Вавенкова существует статистически значимая (на уровне p < 0,05) сильная положительная связь, коэффициенты корреляции составили 0,85–0,96, это значит, что содержание белка по годам у них меняется одинаково (табл. 3).
Таблица 3
Корреляция между содержанием белка в зерне изучаемых сортов
|
Сорт |
Новосибирская 29 |
Новосибирская 31 |
Алтайская 75 |
Красноярская 12 |
|
Новосибирская 29 |
1 |
|||
|
Новосибирская 31 |
–0,04 |
1 |
||
|
Алтайская 75 |
0,39 |
0,86 |
1 |
|
|
Красноярская 12 |
0,41 |
0,84 |
0,95 |
1 |
|
Памяти Вавенкова |
0,36 |
0,85 |
0,89 |
0,96 |
Следовательно, в динамике содержание белка у данных сортов изменяется схожим образом. Связь проиллюстрирована на примере сортов Красноярская 12 и Памяти Вавенкова (рис. 2).
Содержание белка в зерне сорта Новосибирская 29 с белковостью зерна других сортов корррелирует слабо (r ≤ 0,4), т. е. изменяется по годам нетипично для данного опыта. Рисунок 3 наглядно демонстрирует отсутствие связи на примере сортов Новосибирская 29 и Новосибирская 31.
Рис. 2. Связь между содержанием белка сортов Красноярская 12 и Памяти Вавенкова
Рис. 3. Отсутствие связи между содержанием белка сортов
Новосибирская 29 и Новосибирская 31
Заключение. За годы исследования содержание белка в изученных сортах варьировало от 11,58 % у Красноярской 12 (3-й класс качества согласно ГОСТ 9353-2016) до 16,93 % у Памяти Вавенкова (1-й класс). Изменчивость показателя составила 8–13 % (слабая и средняя). Сила влияния сорта на содержание протеина составляет 17,6 %, а условия года – 59,2 %. Среди исследованных в работе сортов для стабильного получения зерна с наиболее высоким содержанием белка в лесостепи Красноярского края рекомендуется сорт Новосибирская 29, так как он формирует высокобелковое зерно независимо от погодных условий периода вегетации и является наиболее экологически стабильным.
1. Problema povysheniya kachestva pshenicy v strane trebuet kompleksnogo resheniya / A.I. Altuhov [i dr.] // Vestnik Kurskoy gosudarstvennoy sel'skohozyaystvennoy akademii. 2020. № 2. S. 32–39. EDN PHACEU.
2. Biohimicheskie pokazateli kachestva zerna u sovremennyh sortov yarovoy pshenicy / A.V. Amelin [i dr.] // Vestnik OrelGAU. 2019. № 2 (77). S. 3–11.
3. Keler V.V. Vliyanie gidrotermicheskih usloviy na formirovanie belka rayonirovannyh sortov yarovoy pshenicy v lesostepi Krasnoyarskogo kraya // Vestnik KrasGAU. 2008. № 1. S. 56–59. EDN IIRGYL.
4. Malygina N.S., Vlasova M.V. Issledovanie faktorov, vliyayuschih na urozhaynost' i kachestvo zerna pshenicy, vyraschennoy na chernozemah vyschelochennyh (na primere Pokrovskogo rayona Orlovskoy oblasti) // Vestnik OrelGIET. 2018. № 2 (44). S. 21–26. EDN XYZIIH.
5. Mozgovoy S.S., Pantyuhov I.V., Keler V.V. Ekologicheskaya plastichnost' sortov yarovoy pshenicy v lesostepi Krasnoyarskogo kraya // Vestnik KrasGAU. 2020. № 9 (162). S. 121–128. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2020-9-121–128. EDN FRKNID.
6. Pavlov A.N. Vneshnie usloviya i vnutrennie faktory, opredelyayuschie soderzhanie belka v zerne pshenicy // Problemy belka v sel'skom hozyaystve: nauch. tr. VASHNIL. M.: Kolos, 1975. S. 167–173.
7. Produktivnost' i kachestvo myagkoy yarovoy pshenicy v Zapadnoy Sibiri / T.N. Kapko [i dr.] // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2021. T. 35, № 10. S. 25–31. DOI: 10.53859/ 02352451_2021_35_10_25. EDN OABSSC.
8. Pavlov A.N. Povyshenie soderzhaniya belka v zerne. M.: Nauka, 1984. 119 s.
9. Osobennosti formirovaniya soderzhaniya belka v zerne pshenicy myagkoy yarovoy v usloviyah Zapadnoy Sibiri / I.V. Pahotina [i dr.] // Vestnik KrasGAU. 2021. № 5 (170). S. 37–45. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2021-5-37-45. EDN ICTGUP.
10. Vel'miseva L.E. Formirovanie produktivnosti i kachestva zerna sortov yarovoy myagkoy pshenicy v zavisimosti ot priemov vozdelyvaniya v usloviyah lesostepi Srednego Povolzh'ya: 06.01.09: dis. … kand. s.-h. nauk. Penza, 2005. 179 s. EDN NNHNDP.
11. Realizaciya geneticheskogo potenciala sortov myagkoy pshenicy pod vliyaniem usloviy vneshney sredy: sovremennye vozmozhnosti uluchsheniya kachestva zerna i hlebopekarnoy produkcii (obzor) / E.K. Hlestkina [i dr.] // Sel'skohozyaystvennaya biologiya. 2017. T. 52, № 3. S. 501–514. DOI:https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.3.501rus. EDN YZKVHR.
12. Hizhnyak S.V., Puchkova E.P. Matematicheskie metody v agroekologii i biologii / Krasnoyar. gos. agrar. un-t. Krasnoyarsk, 2019. 240 s. EDN PHBKPX.
13. Keler V.V., Martynova O.V., Demeneva A.A. Productivity and technological qualities of spring wheat grain in Krasnoyarsk region // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Krasnoyarsk, 18–20 noyabrya 2020 g. / Krasnoyarsk Science and Technology City Hall. Vol. Volume 677. Krasnoyarsk, Russian Federation: IOP Publishing Ltd, 2021. P. 32050. DOI:https://doi.org/10.1088/1755-1315/677/3/ 032050. EDN CMUXRV.
14. Nadew B.B. Effects of Climatic and Agronomic Factors on Yield and Quality of Bread Wheat (Triticum aestivum L.) Seed: A Review on Selected Factors. Advances in Crop Science and Technology. 2018.
15. Identification of QTLs for Grain Protein Content in Russian Spring Wheat Varieties / I.N. Leonova [et al.] // Plants. 2022. Vol. 11, № 3. DOI:https://doi.org/10.3390/plants11030437. EDN OPOLSP.
