Качество зерна яровой пшеницы
Условия налива зерна и предшествующего ему роста и развития растений определяют не только размеры урожая, но и его качество. К качеству зерна пшеницы предъявляются разнообразные требования и работа над его улучшением идет в трех главных направлениях: 1) улучшение технологических, то есть мукомольно-хлебопекарных и макаронных свойств; 2) повышение биологической ценности белков пшеницы; 3) повышение содержания белка в зерне пшеницы.
Технологические свойства зерна не находятся в прямой связи с содержанием белка и клейковины; высокобелковое зерно может обладать низкими технологическими качествами, и наоборот. Поэтому пути решения перечисленных выше задач повышения качества зерна различны. Технологические качества зерна и аминокислотный состав белков связаны с генетическими особенностями растений, то есть с видом и сортом пшеницы. Зависимость их от условий выращивания весьма ограничена и притом, к сожалению, носит в основном негативный характер: от сорта с наследственно плохими технологическими свойствами никакими агротехническими средствами не получишь зерна высокого качества, но наследственно хороший по этим признакам сорт в результате тех или иных неблагоприятных воздействий может дать низкокачественное зерно.
Существо второго направления сводится к повышению содержания незаменимых аминокислот, то есть кислот, которые организм человека и животных сам не в состоянии синтезировать. Нехватка той или иной незаменимой аминокислоты ведет к белковой недостаточности даже в том случае, когда общее содержание белка в рационе, казалось бы, достаточно.
А.Н. Павлов приводит следующие данные разных исследователей о содержании аминокислот в белке пшеничного зерна по сравнению с животными продуктами (табл. 16). Известно, что общее содержание белка в сухом зерне пшеницы (в среднем 16%) примерно совпадает с содержанием его в сырой говядине, а содержание белка в молоке — 3,3%. В белке зародыша и алейронового слоя, попадающих в отруби, содержание незаменимых аминокислот значительно выше, чем в белках эндосперма, и биологическая ценность белков высокосортной муки еще ниже, чем зерна в целом.
Аминокислотный состав белков специфичен для каждого вида, сорта пшеницы, и пока нет оснований рассчитывать на его улучшение агротехническими средствами. Повышение биологической ценности белков пшеницы целиком можно отнести к задачам селекции и генетики.
Наиболее важная из названных задач — повышение общего содержания белков в зерне — отличается тем, что наряду с селекцией поддается решению и агротехническими средствами и представляет наибольший интерес для физиологии растений и агрономии. Рассмотрим в этой связи некоторые стороны физиологии налива зерна.
К началу налива рост вегетативных органов заканчивается. При старении и отмирании этих органов часть накопившихся в них органических и минеральных веществ реутилизируется (повторно используется), оттекая в колос. В то же время в период налива продолжают работать ассимилирующие органы и корневая система. Таким образом, потоки веществ, поступающих к зерну, имеют двоякое происхождение. Соотношение между этими потоками, а также соотношение азотистых и безазотистых веществ в каждом из них и определяют в конечном итоге содержание белка в зерне.
Степень использования веществ вегетативных органов для налива зерна очень высока. К концу налива листья могут терять до 75—80% своего азота, значительную часть сухого вещества. При благоприятных условиях из вегетативных органов в зерно примерно с одинаковой интенсивностью оттекают и азотистые соединения, и углеводы. В условиях же засухи степень использования азота листьев и стеблей остается практически такой же, как и при хорошем увлажнении, отток же углеводов резко сокращается, что, как предполагают, связано с нарушением их транспорта. Естественно, это ведет к повышению содержания белка в зерне, хотя общий урожай зерна из-за недостатка углеводов снижается.
При хорошем увлажнении период налива удлиняется, и значительно увеличиваются сроки жизни и активность ассимилирующих органов, относительная роль ассимилятов, синтезируемых непосредственно в период налива, возрастает. При этом в составе ассимилятов, особенно при недостаточном азотном питании, преобладают углеводы, что снижает содержание белка в зерне. Конечно, общий вынос азота с урожаем и сбор белка с 1 га при хорошем увлажнении всегда выше, но приток углеводов к зерну становится относительно интенсивнее, а прирост углеводной части урожая опережает прирост его белковой части, если ресурсы азота не соответствуют ресурсам влаги.
Иначе говоря, главное, коренное условие получения высокобелкового зерна — это наличие в почве такого количества азота и других элементов пищи, которое соответствовало бы возможностям наращивания общей биомассы растений и биомассы зерна, то есть ресурсам влаги, тепла и света. В прошлом, когда урожайность пшеницы была низка, естественных запасов азота черноземных и каштановых почв было достаточно для получения высокобелкового зерна. В нынешних условиях, когда урожайность значительно возрастает, только при внесении удобрений можно рассчитывать на получение высококачественного зерна, особенно во влажные годы.
Наибольшей остроты диспропорция между ресурсами влаги и азота достигает в орошаемых посевах при недостаточном использовании удобрений, однако удобрения в сочетании с орошением позволяют получать зерно высокого качества (табл. 17). Наряду с основным удобрением при орошении эффективны и азотные подкормки, вносимые перед наливом зерна (табл. 18). Если азот основного удобрения, значительно повышая урожай зерна и общий сбор белка с гектара, не всегда дает существенное повышение содержания белка в зерне, то азот поздних подкормок почти не влияет на урожай, но эффективно воздействует на состав зерна. Лучшей формой азота для поздних подкормок признана мочевина.
Калий и фосфор улучшают усвоение азота пшеницей, причем калий эффективнее действует при использовании аммиачных, а фосфор — при преобладании нитратных форм азота. Вместе с тем фосфор и особенно калий повышают интенсивность углеводного обмена. Преобладание фосфора над азотом ведет к падению содержания белка в зерне и снижению его стекловидности. Калийные же удобрения в сочетании с азотными обычно не понижают содержания белка в зерне, но и не увеличивают его. В то же время, повышая урожай, они способствуют получению большого количества белка с единицы площади.
В заключение нужно отметить, что наши представления о закономерностях накопления белка в зерне еще очень схематичны и не полны и в этом направлении предстоят дальнейшие исследования.