Глава 2 Зерновые злаковые и крупяные культуры
2.1 Озимая пшеница
Народнохозяйственное значение. В озимых посевах в Беларуси возделывается вид мягкой пшеницы Triticum aestivum L., представленный разными разновидностями. Этот вид относится к семейству мятликовые (злаковые).
Мягкая пшеница (озимая и яровая) принадлежит к числу наиболее ценных продовольственных зерновых культур на земном шаре. Общая посевная площадь в мире этой культуры составляет примерно 240 млн. га, а валовые сборы зерна – 560 млн.т.
В странах СНГ озимую пшеницу высевают на площади около 21 млн.га. В Беларуси посевная площадь под этой культурой в среднем за 2004 – 2006 гг. составила 187 тыс.га., а валовое производство зерна 597 тыс. тонн.
Зерно пшеницы и продукты его переработки по пищевым технологическим свойствам среди других зерновых культур занимают особое место. Способность пшеницы синтезировать в зерне клейковинные белки имеет большое значение для выпечки белого хлеба и других хлебных изделий.
Пшеничный хлеб превосходит ржаной по пищевой ценности, так как он легче усваивается организмом человека. Благодаря выгодному сочетанию двух основных веществ пищи - клейковинных белков и крахмала – пшеничный хлеб вследствие его большой поверхности способен хорошо соприкасаться с соками пищеварения и легко перевариваться.
Основное предназначение озимой пшеницы – обеспечение населения хлебобулочными и кондитерскими изделиями. Ценность пшеничного хлеба определяется своеобразным химическим составом зерна. Среди зерновых культур пшеничное зерно отличается высоким содержанием белка. Наличие его в зерне зависит от сорта, условий возделывания и может находится на уровне 9-15 %. В зерне пшеницы содержится большое количество углеводов, в том числе до 70 % крахмала, витамины В1, В2, РР, Е, а также провитамины А, Д, до 2 % зольных минеральных веществ. Белки пшеницы содержат полноценный аминокислотный состав, все незаменимые аминокислоты, которые хорошо усваиваются человеческим организмом.
Однако в составе белков недостаточно таких аминокислот, как лизин, метионин, треонин, поэтому питательная ценность пшеничного белка составляет только 50% от общего содержания белка. Это означает, что при содержании белка в зерне 14 % используется его лишь 7 %. Вот почему так важно возделывать высокобелковую пшеницу. Потребление 400 – 500 г пшеничного хлеба или хлебобулочных изделий обеспечивает треть всех потребностей человека в пище, половину потребности в углеводах, до 40 % - в полноценных белках, 50 – 60 % - в витаминах группы В, 80% - в витамине Е. Пшеничный хлеб практически полностью обеспечивает организм человека в фосфоре и железе, на 40 % - в кальции.
Количество белков и крахмала в зерне пшеницы находится в соотношении примерно 1:6-7, что является наиболее благоприятным для поддержания нормальной массы тела человека и его работоспособности. Пшеничный хлеб отличается высокой калорийностью – в 1 кг его содержится 2000 – 2500 к/кал, что подтверждает его высокую питательную ценность и как важнейшего источника энергии.
Помимо хлебопечения, пшеница широко используется в крупяном, кондитерском и других производствах. Из пшеницы вырабатывают спирт, крахмал, клейковину, декстрин, клей. Пшеничные отруби имеют большое значение как ценный концентрированный корм для сельскохозяйственных животных.
Белок – наиболее ценная часть пшеничного зерна. Поэтому эта культура представляет значительную ценность в решении проблемы производства растительного белка путём производства кормового (фуражного) зерна на корм сельскохозяйственным животным. Комбикорма, полученные на основе зерна пшеницы, дают наиболее высокие результаты по привесам, окупаемости корма и качеству продукции.
К кормовой пшенице относятся сорта с высокой продуктивностью зерна на уровне 100…120 ц/га и повышенным содержанием в нём белка.
Озимую пшеницу можно использовать в зелёном конвейере как в чистом виде так и в смеси с другими культурами. В животноводстве определённое значение имеют: солома, 100 кг которой приравнивается к 20 – 22 корм.ед. и содержит 0,6 кг переваримого протеина; полова, особенно безостых сортов пшеницы, 100 кг которой оценивают в 40,5 корм. ед. и содержит 1,5 кг переваримого протеина. Озимая пшеница является хорошим предшественником в зерновом севообороте для других культур.
Увеличение производства зерна озимой пшеницы в нашей стране придаётся большое значение. Правительством Республики Беларусь поставлена задача в ближайшие годы обеспечить возрастающие потребности республики в высококачественном продовольственном и фуражном зерне этой культуры. От ее решения зависит обеспечение продовольственной безопасности нашей республики.
Биологические особенности. Требования к температуре. Основным фактором жизни растений является тепло. Влияние тепла сказывается на развитии растений от момента набухания семян в почве до созревания нового урожая, при этом рост и развитие растения в каждый период его жизни протекает только в определенном диапазоне температур.
Зерно озимой пшеницы способно прорастать при температуре 1...4 0С, а ассимиляционные процессы начинаются при 3...4 0С. Быстро и дружно всходы появляются при температуре 15...18 0С.
Кущение озимой мягкой пшеницы начинается примерно через 15 дней после появления всходов; оно протекает осенью и весной. Продолжительность осеннего периода кущения при нормальных условиях составляет в среднем 25...35 дней, весеннего – 30…40 дней. Таким образом, без учета зимнего покоя кущение озимой пшеницы проходит примерно на уровне 55...75 дней. Сумма среднесуточных температур за этот период составляет 500…550 0С, из которых на долю фаз кущения приходится около 200 0С. Выход в трубку у озимой пшеницы наступает в первой половине мая при температуре не менее 10 0С. Колошение начинается с появления колоса из пазухи последнего листа. В зависимости от погодных условий оно наступает на 25...35 день после начала выхода в трубку. Продолжительность периода от весеннего пробуждения до колошения пшеницы колеблется от 55 до 75 дней.
С учетом того, что озимая пшеница для созревания или технической спелости требует примерно сумм активных температур 1400...1500 0С, можно заключить, что на всей территории Беларуси вполне хватает тепла для выращивания этой культуры. Более того, по средним многолетним данным после уборки урожая озимых остаются неиспользованными суммы температур выше 10 0С; на севере республики около 700 0С, в средней части – 800…900 0С, на юге – 1000…1100 0С, что составляет соответственно 32...34, 37...40 и 42...43% имеющихся ресурсов биологически активного тепла.
Большое влияние на формирование урожая и высококачественного зерна пшеницы оказывает режим температур в период вегетации растений.
В разные периоды вегетации озимая пшеница предъявляет неодинаковые требования к температурным условиям. В период всходов и кущения оптимальной является температура от 12 до 14 0С. В переходном к зиме периоде наиболее благоприятна для развития пшеницы сухая ясная и тёплая погода: днём 10 – 12 0С с понижением температуры ночью до 0 0С и ниже. Такая температура способствует хорошей закалке растений пшеницы, что повышает её выносливость в зимне - весенний период.
Устойчивость озимой пшеницы к отрицательным температурам во время перезимовки в значительной мере зависит от степени развитости растений, условий, сопровождающих закалку, влажности верхнего слоя почвы и других факторов. Наибольшую устойчивость к низким отрицательным температурам она приобретает в фазе кущения, когда имеется 2 – 4 побега. В таком состоянии в зависимости от сортовых особенностей озимая пшеница может переносить морозы до 17 – 22 0С. При непродолжительном их действии озимая пшеница в большинстве случаев не вымерзает. Однако, если почва переувлажнена, а также при резком переходе от положительных температур к низким отрицательным, возможна гибель посевов озимой пшеницы и при значительно меньших морозах.
От действия отрицательных температур могут погибнуть отдельные листья и даже стебли, но, несмотря на это, растения способны сохранять свою жизнеспособность и в последующем обеспечивать нормальный урожай зерна. Наиболее уязвимым органом является узел кущения, где размещаются точки роста. Снижение температуры в месте расположения узла кущения до минус 17 – 19 0С на продолжительный срок приводит к гибели растений.
В зимы с достаточным снежным покровом озимая пшеница хорошо переносит морозы 35 0С и более.
На устойчивость растений к низким температурам в период перезимовки влияют и другие факторы внешней среды. Значительная роль принадлежит условиям минерального питания в осенний период, прежде всего обеспеченности растений фосфором и калием. При достаточном фосфорном и калийном питании растения больше накапливают сахаров, что способствует повышению концентрации клеточного сока и устойчивости к низким температурам.
Возделываемые в нашей республике сорта озимой пшеницы различают по устойчивости к низким температурам в осенне-зимний период. Наибольшей зимостойкостью отличаются сорта: Капылянка, Гродненская 23, Зарица, близки к ним по устойчивости к низким температурам Каравай, Легенда, Гродненская 7 и другие. Меньшей морозостойкостью отличаются сорта: Саква, Центос, Кубус, Ларс, Сукцес, Сюита, Тонация.
К окончанию зимнего покоя постепенно снижается устойчивость озимой пшеницы к отрицательным температурам. В начале весенней вегетации она может повредиться заморозками минус 6 - 8 0С, а в фазе выхода в трубку – при снижении температуры до минус 4 0С.
Наиболее благоприятны для формирования зерна пшеницы относительно высокие температуры воздуха в период колошение - восковая спелость. В это время растениям необходима температура 18...20 0С. При повышении температуры воздуха в фазе созревания зерна до 22...25 0С содержание белка в зерне возрастает.
Сроки наступления полной спелости зерна зависят от многих факторов, среди которых немалая роль принадлежит почвенно-климатическим условиям, приемам возделывания и сортовым особенностям.
Полная спелость озимой пшеницы обычно наступает в конце июля - первых числах августа. При прохладной и дождливой погоде в весенне-летний период вегетации увеличивается продолжительность всех фаз, задерживается созревание зерна, сухая же и жаркая погода ускоряет созревание зерна.
Требования к влаге. Отношение и требования озимой пшеницы к влаге характеризуют ее как сравнительно засухоустойчивую культуру.
Потребление влаги зависит от возраста, интенсивности роста, мощности развития, наличия влаги в почве, температуры и относительной влажности воздуха, освещения, развитости корневой системы, обеспеченности питательными веществами и других факторов и условий.
Наиболее благоприятные условия для роста и развития озимой пшеницы складываются при влажности почвы не ниже 75-81 % ПВ. Нижним пределом влажности, при котором прекращается потребление растениями воды из почвы, является влажность завядания. В зависимости от воднофизических свойств и химического состава она характеризуется содержанием воды от 6-7 до 15-16% абсолютно сухой массы почвы. За период вегетации озимая пшеница расходует 2500-4000 м3 воды с 1га.
О продуктивности использования потребляемой растениями влаги судят по транспирационному коэффициенту. У озимой пшеницы он составляет в среднем 450, достигая в отдельные годы 700. В годы благоприятные по условиям увлажнения и другим факторам среды, на фоне высокой культуры земледелия транспирационный коэффициент может опускаться до 350-300.
В начале вегетации на создание 1 г сухого вещества расходуется до 800-1000 г воды. С возрастом этот показатель уменьшается, и в конце вегетации транспирационный коэффициент колеблется обычно от 150 до 200. Однако эти параметры могут значительно отклонятся от средних показателей. Во влажную погоду с невысокими температурами они бывают ниже, в жаркую и сухую – выше.
На протяжении вегетации озимая пшеница использует влагу неравномерно. В фазах прорастания зерна и появления всходов растения потребляют относительно небольшое количество влаги. Однако, чтобы обеспечить дружные и полноценные всходы, необходимо содержание в верхнем (0-10см) слое почвы не менее 10мм продуктивной влаги.
Наиболее интенсивно озимая пшеница потребляет влагу из почвы в фазе выхода в трубку. Недостаток влаги в этой фазе приводит к нарушению дифференциации генеративных органов, образованию большого количества бесплодных цветков, недобору урожая общей массы и зерна. В научной литературе с этой фазой нередко связывают критический период у пшеницы по отношению к влаге. Однако недостаток влаги во время цветения и оплодотворения, налива тоже приводит к большому недобору зерна. Эти фазы вегетации с таким же основанием можно считать критическими по отношению к влаге.
Снижение темпов роста озимой пшеницы, а иногда и гибель ее посевов отмечается и при переувлажнении. Чаще всего это может наблюдаться поздней осенью и ранней весной. При этом нарушается воздушный режим, что влечет за собой снижение темпов микробиологических процессов, ухудшаются условия минерального питания растений.
Избыточно влажная погода способствует формированию мощной вегетативной массы, слабо устойчивой к полеганию. Посевы, полегшие в период налива зерна, как и в более раннее время, формируют пониженный урожай зерна.
Влажная и холодная погода во время налива и созревания зерна отрицательно сказывается на интенсивности оттока пластических веществ из листьев и стебля к наливающемуся зерну.
Требования к плодородию почвы
Влияние климата на продуктивность растений, как правило, проявляется через почву. Почва – это связующее звено между “неживой” и “живой” природой. Русский учёный В.В. Докучаев (1949) отмечал, что “почва и климат - основные и важнейшие факторы земледелия – первые и неизбежные условия урожаев”.
Обобщая данные Государственной хлебной инспекции, П.Е. Суднов (1986) составил карту белковости зерна пшеницы в зависимости от регионов её произрастания. Он отмечает, что хлебопекарные качества и белковость зерна тесно связаны с типом почв. Так, на типичных чернозёмах зерно пшеницы имеет высокое качество, несколько ниже – на каштановых почвах, ещё ниже – на серозёмах, выщелоченных чернозёмах и самое низкое – на бедных почвах.
По данным А.А. Созинова и В.Т. Козлова (1970), в зерне пшеницы сорта Мироновская 808, выращенной на мощном черноземе, белка содержалось 14,15%, а в зерне того же сорта пшеницы, выращенной на серой оподзоленной почве, только 11,78%.
Наиболее высокие и устойчивые урожаи эта культура обеспечивает на плодородных, достаточно влажных и чистых от сорняков почвах.
Для получения зерна пшеницы с хорошими хлебопекарными свойствами необходимы соответствующие погодные условия и почвы с высоким потенциалом плодородия (почвенный балл >50). Такие почвы гарантируют производство пшеницы высокого качества при снижении уровня внесения азота, в отличие от почвы с баллом 30...45.
Дерново-подзолистые суглинистые почвы наиболее плодородны и пригодны для возделывания пшеницы.
Озимая пшеница более требовательная к условиям выращивания по сравнению с другими озимыми культурами. Поэтому ее не следует размещать на песчаных и супесчаных почвах, подстилаемых песками, переувлажненных тяжелосуглинистых и глинистых почвах и на плохо осушенных торфяниках. Лучшими почвами являются легко- и среднесуглинистые, а также связные супеси, подстилаемые с глубины 0,8…1,0 м мореным суглинком, характеризующиеся следующими агрохимическими показателями: рН-6,0…7,5, содержание гумуса - не менее 1,8%, подвижного фосфора 260...300 мг/кг и обменного калия – не менее 220...250 мг/кг по Кирсанову.
Не следует размещать посевы озимой пшеницы, возделываемые по интенсивной технологии, на почвах с очень низким содержанием питательных веществ.
Требования к свету. Свет – один из важнейших фактров в жизни растений. Под влиянием солнечного света и тепла в растениях проходит фотосинтез, в результате которого в них образуются органические вещества.
Интенсивность фотосинтеза у озимой пшеницы зависит от многих факторов внешней среды, состояния развития растений, размера ассимилирующей поверхности, сортовых особенностей и т.д. Наиболее благоприятные условия для фотосинтеза при наличии других факторов складываются при продолжительном световом дне и повышенной интенсивности освещения.
Уже в начале осенней вегетации озимой пшеницы недостаток света может сказаться на темпах роста и, в первую очередь, на формировании новых листьев, узла кущения. Солнечная погода в фазе всходов и особенно во время роста второго и третьего листьев в сочетании с благоприятными температурным, водным и пищевым режимами способствует формированию более крупных листьев и закладке узла кущения на большой глубине. И наоборот, при пасмурной, дождливой погоде в сочетании с пониженной температурой узел кущения закладывается ближе к поверхности почвы, что увеличивает вероятность гибели растений озимой пшеницы при неблагоприятных условиях перезимовки.
Интенсивное солнечное освещение в осенний период фазы кущения обеспечивает накопление в листьях и узле кущения большого количества пластических веществ и прежде всего сахаров. При солнечной погоде и перемене температур от положительных днём к небольшим отрицательным в ночные часы лучше происходит закалка озимой пшеницы перед уходом в зиму, что повышает её морозостойкость.
Продолжительность дневного освещения влияет на прохождение световой стадии озимой пшеницы. Растения, не прошедшие световую стадию, не выколашиваются. В полевых условиях световая стадия совпадает с фазой кущения- выход в трубку.
Для прохождения световой стадии необходимы освещение, оптимальная температура, влажность и наличие питательных веществ. Главным из этих факторов является продолжительность освещения в течение суток.
Пшеница относится к растениям длинного дня. В весенний период вегетации продолжительный световой день (не менее 13-14 ч) способствует накоплению большого количества пластических веществ и формированию вегетативной массы растений.
Интенсивное освещение в конце фазы кущения – начале выхода в трубку обеспечивает формирование мощной ассимилирующей поверхности. Продуктивность фотосинтеза в солнечную погоду в этот период может подниматься до 10 – 14 г/м2 в сутки.
Солнечная погода в начале фазы выхода в трубку способствует формированию коротких, но прочных нижних междоузлий, что повышает устойчивость стеблей к полеганию. На сильно загущённых посевах через травостой проникает не более 10% солнечных лучей. На таких полях возможно полегание даже в годы, когда в начале фазы выхода в трубку были солнечные дни.
Сочетания солнечной и ясной погоды с хорошей обеспеченностью растений влагой и оптимальными температурами (18 – 22 0С) в период формирования и созревания зерна – один из важнейших факторов получения высокого урожая. Продуктивность фотосинтеза сохранившей жизнедеятельность ассимилирующей поверхности в этот период может подниматься до 18 – 30 г/м2 в сутки. Благодаря этому зерно формируется крупное и полновесное.