СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2008, № 1, с. 3-15

Обзоры, проблемы, итоги

УДК 633«321»:631.53.011:631.5:551.5

КАЧЕСТВО ЗЕРНА ЯРОВЫХ КУЛЬТУР И АДАПТАЦИЯ
АГРОТЕХНОЛОГИЙ К ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИМ УСЛОВИЯМ

Е.И. ШИЯТЫЙ, Л.А. ПУАЛАККАЙНАН

Изучены количественные взаимосвязи между качеством зерна яровых культур, погодными условиями вегетации, агротехнологиями выращивания в условиях Урала, Сибири и Казахстана. Определены принципы совершенствования (адаптации) агротехнологий для повышения производства растительного белка. На основании анализа результатов многочисленных научных исследований показано, что природные условия в азиатском регионе земледелия Российской Федерации достаточны для устойчивого производства высокобелкового сильного зерна яровой пшеницы, фуражного ячменя и овса. Соответствующая адаптация агротехнологий позволит превратить этот регион в «пшеничный пояс» устойчивого производства высокобелкового продовольственного зерна.

Ключевые слова: зерно, белок, погодные условия, агротехнология.

Key words: grain, protein, weather, agrarian technology.

Прошедшая в 2006 году в Москве 3-я Международная конференция «Качество зерна, муки, хлебобулочных и макаронных изделий» показала, что 2/3 производимой в России муки низкого качества, а остальная оценке не подлежит (1). Для специалистов такой итог закономерен: приоритет валового производства зерна не способствовал росту заготовок качественного зерна сильных и твердых сортов пшеницы — в СССР при ежегодной потребности в таком зерне около 3 млн т план по заготовке выполнялся редко (тогда проблема отчасти решалась за счет Казахстана и Украины). Для сравнения, в 2005 году Канада произвела 5 млн т твердой пшеницы при численности населения 32 млн человек. После 1991 года проблема качественного зерна и муки окончательно утратила приоритетность (2): если до 2005 года ГОСТ предусматривал использование для хлебопечения зерна с содержанием клейковины более 25 %, то сегодня законодательством разрешено использование зерна IV класса (до 18 % клейковины), которое раньше относили к фуражному. В результате большинство россиян недополучают белок с этим основным продуктом питания и находятся на грани «белкового голода». В начале XX века с проблемой низкого качества муки сталкивались США и Канада.
Вывод конференции, что причины низкого качества хлебобулочных изделий — в нарушении технологий хлебопечения и обилии в стране мини-мельниц, можно принять c рядом оговорок (1).
Как известно, качество зерна определяется содержанием белка и натурой (объемной массой): белок обусловливает хлебопекарные качества муки, натура зерна — выход муки при помоле.
Оптимальное содержание белка в пище и кормах составляет основу рационального питания человека и продуктивного кормления скота. В общем производстве на долю животного и растительного белка приходится соответственно 1/5 и 4/5. В питании человека основными источниками белка служат зерновые и зернобобовые культуры (59,0 %), маслосемена (16,3 %), мясная и молочная продукция (13,4 %). Потребности современного человека составляют 2500-3000 ккал в сутки и 75-100 г белка при сбалансированном аминокислотном составе (3).

Высокие затраты кормов на производство 1 ц мяса и молока в бывшем СССР объясняются низким содержанием в кормах белка — 5,6 % против 28,5 %в странах ЕС и 20 % в США. Но если там складываются благоприятные условия для расширения посевов сои как основного источника белка для нужд животноводства, то в России такие возможности весьма ограничены и главным источником существенного пополнения белка является увеличение его содержания в выращиваемом зерне, тем более, что в стране есть обширные регионы, благоприятные для производства высокобелкового зерна. К сожалению, этот потенциал не только не реализуется, но в отдельные годы (1998) даже возникает необходимость закупать высокобелковое продовольственное зерно за рубежом (2). Снижение содержания белка в зерне пшеницы не остановилось с использованием огромных площадей целинных и залежных земель в 60-е годы XX века, где, казалось бы, были все необходимые для этого условия. В настоящее время в структуре российского зернового экспорта преобладает пшеница IV класса (около 62 %), а в фуражном экспортируемом зерне пшеница V класса составляет 6,5 %.
Причин сложившегося положения много, но, на наш взгляд, главная из них — отсутствие государственной долгосрочной мотивации производителя. Для увеличения валового сбора зерна в государственную отчетность были введены показатели бункерной массы зерна, чего нет ни в одной стране мира. Научное обеспечение зернового производства тоже выполняло государственный заказ на увеличение вала — велся поиск способов расширения площадей под зерновыми, в том числе за счет сокращения паров в севооборотах.
В научных работах по агротехнологическим вопросам качеству зерна не уделялось должного внимания, что привело к утрате Россией положения лидера по качеству экспортируемого зерна пшеницы. Исключением можно считать широкомасштабный прорыв, осуществленный зернопроизводящими хозяйствами Омской области в 90-е годы прошлого столетия под руководством ученых Сибирского НИИ сельского хозяйства и администрации области (4).
При среднемноголетнем производстве зерна в азиатском регионе земледелия России около 20 млн т повышением содержания белка в зерне только на 1 % обеспечивается увеличение его сборов в объеме, достаточном для удовлетворения годовой потребности в белке  5,5 млн человек.
В этой связи целью нашей работы было определение главных факторов эффективного управления содержанием белка в зерне яровых колосовых культур на основании анализа данных научных учреждений и многолетних результатов наблюдений по Уралу, Сибири, Казахстану с использованием корреляционного и регрессионного статистических методов (5). Предполагалось, что это позволит концептуально определить основные составные программы эффективного производства высокобелкового зерна в азиатском регионе земледелия России.
В общем виде валовой сбор белка с 1 га посева зерновых культур является функцией урожайности и содержания белка в зерне. Урожайность зерновых культур в азиатском регионе земледелия изменяется по годам в широких пределах и почти в 2 раза превышает среднемноголетние колебания по РФ (табл. 1).
Еще сильнее варьирует урожайность зерновых в южных степных районах Северного Казахстана (до 40-46 %). Высокий коэффициент вариации показателя предопределяет убыточность производства зерна в отдельные годы в большом ряду зернопроизводящих хозяйств. Если принять 1 т/га как урожайность, покрывающую затраты на производство зерна, то можно с большой вероятностью ожидать, что при существующих агротехнологиях возделывания зерновых каждый 3-5-й год на Урале и в Сибири будет убыточным. В ряде северных областей Республики Казахстан (Кокчетавская, Акмолинская, Кустанайская) вероятность еще выше (до 37-58 %), а в Павлодарской и Карагандинской областях только в один год из 10 удается получать урожай выше 1 т/га.

1. Показатели урожайности зерновых культур (Уральско-Сибирский регион РФ и северные области Казахстана, 1968-1998 годы)

Область

Средняя
урожайность, ц/га

CV, %

Вероятность получения урожая ниже 10 ц/га, %

Р о с с и й с к а я  Ф е д е р а ц и я

 

13,9

15,6

8,0

Ю ж н ы й  У р а л

Курганская

14,6

27,7

19,0

Челябинская

12,6

33,4

30,4

Оренбургская

13,3

33,2

27,0

З а п а д н а я  С и б и р ь

Омская

13,3

24,8

20,0

Р е с п у б л и к а  К а з а х с т а н

Северо- Казахстанская

13,8

30,3

25,0

Кокчетавская

11,4

27,5

37,5

Акмолинская

10,4

31,8

58,3

Кустанайская

9,4

39,0

50,0

Павлодарская

6,1

40,6

91,6

Карагандинская

7,3

45,4

88,0

Основу зернового производства Урала, Сибири и Казахстана составляют посевы яровой пшеницы, ячменя и овса. При этом по урожайности ячмень и овес в большинстве районов превосходят яровую пше-ницу, что, по всей вероятности, зависит от почвенно-климатических зо-нальных особенностей. Если по пару на выщелоченных черноземах (северная лесостепь Челябинской области) овес  и ячмень по урожайности превосходили пшеницу соответственно на 16,9 и 7,7 ц/га (6), то на обыкновенных черноземах (Кустанайская область), по данным С.И. Гилевича, это превышение в те же годы составило соответственно 9,1 и 7,8 ц/га (7). На Северо-Казахстанской опытной станции на обыкновенных черноземах ячмень превосходил по урожайности пшеницу на 3-4 ц/га.
В питании человека и кормлении скота биологическая ценность белков молока и яиц — 100 %; наиболее высокой питательностью характеризуются белки риса и овса (соответственно 85 и 78 %), пшеницы (62-67 %), ячменя (64 %), проса (57 %), кукурузы (52-58 %) (8). Как известно, традиционным английским блюдом считается овсяная каша, у русских крестьян в детском питании использовались овсяные кисели.

 2. Изменчивость урожайности, содержания белка в зерне и сборов белка с 1 га посева основных зерновых культур в условиях Южного Урала (1977-1994 годы) (цит. по 6)

Показатель

Культура

CV в зависимости от предшественника, %

пар

яровая пшеница

Урожайность

Пшеница

34,6

Ячмень

28,5

47,6

Овес

28,3

Содержание белка в зерне

Пшеница

13,6

Ячмень

11,7

13,9

Овес

26,0

Сбор белка с 1 га

Пшеница

26,2

Ячмень

32,9

47,0

Овес

26,8

П р и м е ч а н и е. Прочерк означает отсутствие данных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В зерновом корме для скота оптимальным считается процентное соотношение ячменя, овса, зернобобовых и пшеницы 36:19:14:20. По всей вероятности, этим объясняется широкое распространение в Канаде смешанных посевов ячменя и овса в производстве фуражного зерна (10 % площади под фуражными культурами) с соотношением чистых посевов овса к ячменю 1:2 (9).
Среднее содержание белка в зерне пшеницы при выращивании по пару за 17 лет наблюдений при экологической оценке различных культур в лаборатории селекции ячменя Челябинского НИИ сельского хозяйства на выщелоченных черноземах составило 16,2 % при колебаниях от 13 до 21,5 % и коэффициенте вариации содержания белка 13,6 %. Если учесть, что при доле белка 14 % и более зерно пшеницы относится к сильному, то при такой изменчивости погодные условия Южного Урала в подзоне выщелоченных черноземов позволяют устойчиво выращивать высокобелковое зерно I, II и не ниже III класса. Достаточно высокое среднемноголетнее содержание белка отмечено у ячменя (15,1 %) и овса (12,4 %) (табл. 2).
При этом размах колебаний у ячменя даже меньше, чем у пшеницы — от 12,0 до 19,3 % (коэффициент вариации 11,7 %), что в целом указывает на возможность ежегодно получать зерно ячменя с достаточно высоким содержанием белка. Сборы белка с 1 га оказались самыми высокими у ячменя и овса: превышение относительно показателя для пшеницы составило соответственно 77 и 73 кг/га (6). Однако изменчивость сборов белка с 1 га была существенно выше, чем содержания белка в зерне (см. табл. 2). Следует отметить, что с удалением посева в севообороте от парового поля растет степень варьирования как сборов белка, так и урожайности зерновых. У ячменя изменчивость урожайности и сборов белка уже на 3-й культуре после пара увеличивается более чем в 1,5 раза (см. табл. 2). В других опытах установлено, что этот показатель у яровой пшеницы по пару существенно ниже, чем по зерновым предшественникам. Наибольшую изменчивость урожайности наблюдали при монокультуре, то есть бессменном возделывании по зерновому предшественнику (7, 10-12). Иными словами, устойчивость урожайности и сборов белка будет зависеть от удельного веса посевов зерновой культуры в севообороте по паровому предшественнику.
В начале XX века вопрос повышения содержания белка в зерне приобрел государственную значимость в США и Канаде (13). Была разработана программа агротехнических мероприятий и их реализации «Качество прежде всего», и сегодня фермеры США и Канады сориентированы  производить качественное высокобелковое зерно. Именно тогда учеными было установлено, что высокое содержание протеина (белка) в зерне зависит от количества осадков и температуры воздуха в период налива и созревания зерна. Эффективным средством повышения содержания белка в зерне оказалось наличие в севообороте многолетних бобовых трав, наилучшим предшественником — паровое поле. Возделывание пшеницы по зерновым предшественникам приводило к уменьшению содержания протеина (белка) в зерне (13). Более поздние исследования Всесоюзного НИИ зернового хозяйства (Шортанды, 1976-1993 годы) показали, что по пару частота получения зерна со средним содержанием клейковины около 32 % (сильное зерно) составляет около 90 %, по зерновому предшественнику (2-5-я культура после пара) — около 60 % при среднем содержании клейковины существенно ниже — 28,5 % (14).

У яровой пшеницы соотношение урожайности по пару и при выращивании 3-й культурой после пара составляет около 1,4-1,5, ячменя — около 1,7 (7, 10-12). По сборам белка с гектара посева у яровой пшеницы этот показатель возрастал до 1,6-2,5 в зависимости от степени засоренности непарового предшественника: чем она выше, тем больше превышение сборов белка по паровому полю (15).
Рентабельность производства зерна яровой пшеницы на Урале, в Сибири и Северном Казахстане повышается с увеличением удельного веса пара в зернопаровом севообороте при максимуме в 2-3-польных севооборотах (11, 12, 15).
Анализ корреляционных взаимосвязей показал, что между урожайностью пшеницы, ячменя и овса и содержанием белка в зерне существует достаточно тесная обратная зависимость: чем выше урожайность, тем ниже белковость зерна и наоборот (табл. 3). Вместе с тем между урожайностью и сбором белка с гектара посева имеется очень высокая прямая корреляция: с ростом урожайности увеличивается сбор белка с 1 га.

3. Результаты корреляционного анализа показателей продуктивности яровой пшеницы, ячменя и овса и гидротермических условий выращивания (1977-1994 годы, цит. по 6)

Культура

Пара анализируемых признаков

Коэффициент корреляции, r±mr,

Пшеница по пару

Урожайность/длина вегетационного периода

0,36±0,24

Урожайность/содержание белка в зерне

-0,65±0,19

Урожайность/сбор белка с 1 га

0,96±0,07

Масса 1000 зерен/длина вегетационного периода

0,07±0,25

Масса 1000 зерен/содержание белка в зерне

-0,58±0,21

Сбор белка с 1 га/длина вегетационного периода

-0,04±0,25

Ячмень по пару

Урожайность/содержание белка в зерне

-0,55±0,22

 

Урожайность/сбор белка с 1 га

0,98±0,05

Овес по пару

Урожайность/содержание белка в зерне

-0,44±0,23

 

Урожайность/сбор белка с 1 га

0,91±0,10

Пшеница по пару

Урожайность/ГТК за одну декаду июня

0,76±0,17

Ячмень по пару

Урожайность/ГТК за одну декаду июня

0,91±0,11

Овес по пару

Урожайность/ГТК за одну декаду июня                                     

0,83±0,14

Ячмень, 3-я культура после пара

Урожайность/ГТК за одну декаду июня                                     

0,50±0,22

Пшеница по пару

Урожайность/ГТК за одну декаду июля

0,83±0,33

Урожайность/среднесуточная температура воздуха в июле—августе

-0,97±0,14

Содержание белка в зерне/ГТК за одну декаду июля

-0,79±0,34

 

Содержание белка в зерне/среднесуточная температура воздуха в июле—августе

0,97±0,14

П р и м е ч а н и е. ГТК — гидротермический коэффициент.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Урожайность яровой пшеницы, ячменя и овса по паровому предшественнику прямо зависит от гидротермического коэффициента (ГТК) в среднем за одну декаду июня — 58-83 % изменчивости признака определяется этим фактором. Вместе с тем коэффициент корреляции между урожайностью ячменя и ГТК за июнь существенно ниже при возделывании по зерновому предшественнику, чем по пару (соответственно 0,50 и 0,91), из чего следует, что июньские осадки на посевах по пару используются эффективнее, чем в первом варианте. Изменение гидротермических условий во вторую половину лета наиболее тесно взаимосвязано с урожайностью и белковостью зерна у пшеницы, ячменя и овса. Изменчивость этих признаков на 62-94 % зависит от степени засушливости второй половины лета, когда происходит налив и формирование зерна (см. табл. 3).

Особенность периода последняя декада августа—первая декада сентября на территории Южного Урала, Западной Сибири и северных областей Казахстана — относительно быстрое снижение среднесуточной температуры воздуха до 10-12 °С. Если учесть, что оптимальной для формирования и налива зерна с высоким содержанием белка является температура 16 °С (16), благоприятный для получения высокобелкового зерна срок посева должен быть таким, чтобы фаза формирования и налива зерна приходилась на период максимально благоприятных гидротермических условий (июль—август). Отсюда следует, что сорта с более длинным вегетационным периодом должны высеваться как можно раньше, а с более коротким — во вторую очередь.
Многолетние исследования сроков сева среднеспелого сорта пшеницы Саратовская 29 (1961-1993 годы), проведенные Казахским НИИ  зернового хозяйства им. А.И. Бараева, показали, что наиболее высокая вероятность (75-88 %) получения зерна I и II классов (содержание клейковины более 28 %) при посеве 10-20 мая; в более поздние сроки (20-30 мая) она значительно снижается (до 69 %) (14).
Для оценки влияния погодных условий вегетации на качество зерна яровой пшеницы был предложен комплексный показатель атмосферной засушливости (ПАЗ-1), который учитывал количество осадков, температуру и относительную влажность воздуха за месяц. Между этим показателем и силой муки была установлена высокая коррелятивная взаимосвязь (+0,937, то есть около 88 % изменчивости по силе муки определялись показателем ПАЗ-1) (17).
Наши исследования показали, что между содержанием белка в зерне пшеницы и условиями вегетации по показателю ГТК за одну декаду июля существует обратная взаимосвязь (+0,79, то есть около 62,4 % изменчивости по содержанию белка определяются величиной этого показателя). Еще более высокая прямая корреляция установлена между содержанием белка в зерне пшеницы и среднесуточной температурой воздуха в июле—августе (+0,97, или около 94 % изменчивости доли белка в зависимости от температуры). Для расчета уравнений регрессии мы использовали оба этих показателя гидротермических условий вегетации.
 Важные факторы, определяющие содержание белка в зерне, — генотип сорта и продолжительность вегетационного периода. Начиная с освоения целинных и залежных земель в прошлом веке, господствующим на территории Урала, Сибири и Казахстана был сорт сильной пшеницы Саратовская 29, полученный известными саратовскими селекционерами А.П. Шехурдиным, В.Н. Мамонтовой и Н.И. Куликовым. Сегодня в каждой зоне и подзоне Урала и Сибири рекомендованы выведенные в региональных научно-исследовательских учреждениях сорта и группы сортов по спелости, не только не уступающие, но и превосходящие сорт Саратовская 29 как по урожайности, так и по белковости зерна (14, 16, 18).
Различные по спелости группы сортов пшеницы неодинаково реагируют на гидротермические условия вегетационного периода. Наиболее высокой потенциальной урожайностью при благоприятных условиях обладают среднепоздние сорта (табл. 4); в такие годы у среднеранних сортов существенно ниже урожайность и нет каких-либо преимуществ по содержанию клейковины.

 4. Условия вегетации, урожайность и содержание клейковины в зерне сортов пшеницы разных групп спелости (по данным конкурсного сортоиспытания лаборатории селекции пшеницы Челябинского НИИ сельского хозяйства, В.А. Тюнин и др., 2001-2003 годы)

Показатель

2001

2002

2003

Г и д р о т е р м и ч е с к и е  у с л о в и я  в е г е т а ц и и

ГТК за одну декаду июня

2,4

1,8

2,8

ГТК за одну декаду июля

1,3

0,6

0,7

Среднесуточная температура воздуха за июль—август

17,4

17,8

20,5

С р е д н е п о з д н и е  с о р т а  п ш е н и ц ы  (5  с о р т о в)

Урожайность, ц/га

63,3

47,4

41,4

Содержание клейковины, %

23,5

26,8

25,6

С р е д н е с п е л ы е  с о р т а  п ш е н и ц ы  (7  с о р т о в)

Урожайность, ц/га

61,5

46,8

43,4

Содержание клейковины, %

26,5

26,3

25,8

С р е д н е р а н н и е  с о р т а  п ш е н и ц ы  (3  с о р т а)

Урожайность, ц/га

53,8

42,6

44,4

Содержание клейковины, %

23,2

30,1

27,7

П р и м е ч а н и е. То же, что в таблице 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В годы с засушливой второй половиной периода вегетации преимущество среднепоздних сортов пшеницы по урожайности уменьшается, а при определенных сочетаниях ГТК и среднесуточной температуры воздуха среднеранние сорта обеспечивают более высокую урожайность, значительно превосходя по содержанию клейковины в зерне среднепоздние и среднеспелые сорта. Среднеспелые сорта как в благоприятные, так и в засушливые годы показывают относительно устойчивое формирование зерна с содержанием клейковины более 23 % (III класс). Такие особенности формирования урожая и белковости зерна у сортов пшеницы разных групп спелости в зависимости от гидротермических условий вегетации подтверждаются результатами испытаний на госсортоучастках Челябинской области в 2001-2003 годах (19).
В 2003 году по паровому предшественнику среднераннеспелые сорта Челяба 2, Корнеевка и Новосибирская 15 дали зерно с содержанием клейковины более 28 %, в варианте по зерновому предшественнику существенных отличий от других сортов по этому признаку не выявили. Вместе с тем колебания содержания клейковины в зерне разных сортов на госсортоучастках Челябинской области существенно меньше пределов изменчивости, определяемых условиями вегетации и предшественником (местом в севообороте) (19).

Рассчитанные уравнения множественной линейной регрессии урожайности зерновых культур (яровой пшеницы и ячменя) и содержания в зерне белка в зависимости от ГТК за период вегетации (табл. 5) достаточно объективны, поскольку расхождение фактических и расчетных данных незначительно (табл. 6). Безусловно, представленные математические модели не учитывают ряд факторов (болезни, вредители, плодородие почв, предшественники и т.п.). Однако выявленные закономерности уже позволяют прогнозировать тенденции изменения урожайности и содержания белка в зерне в разных регионах, почвенных подзонах с известными среднемноголетними характеристиками гидротермических условий.

В 2003 году по паровому предшественнику среднераннеспелые сорта Челяба 2, Корнеевка и Новосибирская 15 дали зерно с содержанием клейковины более 28 %, в варианте по зерновому предшественнику существенных отличий от других сортов по этому признаку не выявили. Вместе с тем колебания содержания клейковины в зерне разных сортов на госсортоучастках Челябинской области существенно меньше пределов изменчивости, определяемых условиями вегетации и предшественником (местом в севообороте) (19).
Рассчитанные уравнения множественной линейной регрессии урожайности зерновых культур (яровой пшеницы и ячменя) и содержания в зерне белка в зависимости от ГТК за период вегетации (табл. 5) достаточно объективны, поскольку расхождение фактических и расчетных данных незначительно (табл. 6). Безусловно, представленные математические модели не учитывают ряд факторов (болезни, вредители, плодородие почв, предшественники и т.п.). Однако выявленные закономерности уже позволяют прогнозировать тенденции изменения урожайности и содержания белка в зерне в разных регионах, почвенных подзонах с известными среднемноголетними характеристиками гидротермических условий.

5. Уравнения множественной линейной регрессии для урожайности и белковости зерна яровой пшеницы и ячменя в зависимости от гидротермических условий вегетации

Культура,
предшественник

Показатель

Уравнение линейной регрессии

Яровая пшеница, пар

Урожайность Ŷ1, ц/га

Ŷ1 = 320 - 4,5x1 - 16,6x2

 

Содержание белка в зерне Ŷ2, %

Ŷ2 = 2,75x1 + 5,78x2 - 84,76

Яровой ячмень:

 

 

пар

Урожайность Ŷ1, ц/га

Ŷ1 = 26,3 + 19,9x1 - 0,7x2

Содержание белка в зерне Ŷ2, %

Ŷ2 = 0,96x2 - 0,98x1 - 2,2

3-я культура после пара

Урожайность Ŷ1, ц/га

Ŷ1 = 169,5 + 6,9x1  8,8x2

Содержание белка в зерне Ŷ2, %

Ŷ2 = 7,3x1+ 6,8x2 - 115,3

П р и м е ч а н и е. То же, что в таблице 3; x1 — ГТК (июль), x2 — среднесуточная температура воздуха в июле.

6. Фактические и расчетные показатели урожайности и белковости зерна яровой пшеницы и ячменя на основании уравнений регрессии

Яровая пшеница

Яровой ячмень

Уфакт.

Сфакт.

Утеор.

Стеор.

Уфакт.

Сфакт.

Утеор.

Стеор.

62,0

11,6

45,0

11,9

51,0

13,5

41,4

14,6

55,0

13,3

43,0

12,7

42,3

15,0

43,4

14,0

45,0

13,7

42,0

12,8

33,8

17,0

32,8

16,9

35,0

14,3

39,6

14,1

22,6

18,5

27,4

18,9

25,0

14,5

37,4

14,2

18,0

20,3

22,0

20,5

15,0

16,9

27,2

17,3

П р и м е ч а н и е. Уфакт. и Утеор. — соответственно фактическая и расчетная урожайность, ц/га; Сфакт. и Стеор. — соответственно фактическое и расчетное содержание белка в зерне.

 

 

 

 

 

 

 

 

С этой целью была построена модель изменения потенциала урожайности зерновых и содержания белка в зерне в зависимости от ГТК в степной зоне Урала, Сибири и северных областей Казахстана (табл. 7). Модель соответствует результатам географических опытов, проведенных по инициативе Н.И. Вавилова в 30-е годы прошлого столетия, которые впервые выявили возрастание содержания белка в зерне с запада на восток и с севера на юг.

В целом на основании предложенной модели можно сделать вывод, что черноземная полоса азиатского региона земледелия России и Республики Казахстан по своим гидротермическим условиям благоприятна для устойчивого производства не просто высокобелкового, а товарного продовольственного сильного зерна яровой пшеницы с содержанием белка от 14 % и выше и клейковины на уровне II и I класса (более 28 %). При вхождении в ВТО это важно прежде всего для обеспечения конкурентоспособности отечественных зернопроизводящих предприятий.
Сложилось устойчивое представление, что Урал и Сибирь — это зона рискованного земледелия. Однако опыт 100 лучших зернопроизводящих хозяйств РФ клуба «Зерно 100», ежегодно определяемых Всероссийским НИИ аграрных проблем и информатики РАСХН, из которых 30 находятся в Сибири, свидетельствует, что и в засушливые годы (1997-2003) производственный цикл может давать прибыль. Эти хозяйства устойчиво производят высокобелковое зерно при минимальных затратах (с использованием ресурсосберегающих технологий) и высоком соотношении между ценой реализации и себестоимостью зерна (превышение в 2 раза и более). И это в условиях диспаритета цен, отсутствия субсидий и т.п.


7. Расчетные показатели потенциала урожайности и белковости зерна яровых культур в зависимости от гидротермических условий вегетации в степной зоне Урала, Сибири и Казахстана

Почвенная зона

Область,
метеостанция

ГТК за одну декаду июля

Среднесуточная
температура воздуха в июле—августе

Яровая пшеница по пару

Яровой ячмень

урожайность, ц/га

содержание белка, %

по пару

3-я культура после пара

урожайность, ц/га

содержание белка, %

урожайность, ц/га

содержание белка, %

Ю ж н ы й   У р а л

Выщелоченные черноземы

Челябинская,    Тимирязевская

1,6**

16,8**

34,1

16,9

46,3

12,3

32,0

12,6

З а п а д н а я   С и б и р ь

Обыкновенные черноземы

Омская, Ново-Троицкая

1,2*

17,5*

24,1

19,6

37,9

13,4

22,7

12,5

С е в е р н ы й   К а з а х с т а н

Обыкновенные черноземы

Северо-Казах-станская, Чаглы

1,1*

18,0*

16,0

22,4

35,6

14,0

17,7

15,1

Обыкновенные черноземы

Кокчетавская,     Красноармейская

0,9*

18,1*

15,5

22,5

31,5

14,1

15,9

14,4

Южные
черноземы

Акмолинская,     Шортанды

0,8*

18,4*

11,2

24,0

29,3

14,6

13,0

15,6

П р и м е ч а н и е. То же, что в таблице 3.
* Среднее за 1961-1991 годы.
** Среднее за 1977-2004 годы.

Прошлый опыт зернопроизводящих хозяйств Омской области, когда за 15 лет (1970-1985 годы) удалось поднять производство и заготовки сильного зерна яровой пшеницы соответственно с 11 тыс. т (0,5 %от областного сбора зерна яровой пшеницы) до 562 тыс. т (26,4 % от общего сбора пшеницы), показал, что задача производства высококонкурентного сильного зерна реально выполнима. В те годы отдельные хозяйства Омской области до 90 % собранного урожая сдавали сильным зерном (4).

Каковы же требования к агротехнологиям, необходимым для эффективного производства высокобелкового зерна яровых зерновых культур? Южный Урал, Западная Сибирь и Северный Казахстан — это огромная территория частых весенне-летних засух, неустойчивого увлажнения с высокой изменчивостью урожайности и частым повторением лет с урожаями, недостаточными для покрытия затрат на технологию возделывания. Из этого следует, что приоритетная задача — снижение затрат до минимально допустимого уровня и повышение устойчивости урожайности до уровня, покрывающего возможные затраты на производство зерна.
Решение проблемы возможно за счет освоения эффективных ресурсосберегающих агротехнологий возделывания зерновых в степных регионах Урала, Сибири и Казахстана на основе зернопаровых севооборотов короткой ротации (2-3-, максимум 4-польные). Равнинная степь позволяет иметь севооборотные поля (рабочие участки) 100-400 га и более, где создаются наилучшие предпосылки для эффективного использования широкозахватной техники и мощных движителей и, как следствие, снижения затрат. При этом высокий потенциал эрозионных процессов предопределяет обязательность соблюдения почвозащитных требований.
Неоднородностью почвенного покрова, его комплексностью, которая усиливается с продвижением на юг, обусловлена необходимость дифференцированного подхода к использованию земельных ресурсов при возделывании зерновых культур и в особенности при производстве сильных и твердых пшениц: под их производство должны выделяться земли с зональными полнопрофильными почвами, обладающими наиболее высоким плодородием, что обеспечит эффективную отдачу на вложенные средства. В южных и юго-восточных областях Северного Казахстана благоприятные условия для получения высокобелкового зерна при низкой урожайности зерновых предопределяют возделывание пшеницы только на зональных полнопрофильных почвах, наиболее плодородных и наименее подверженных эрозии (южные черноземы, темно-каштановые почвы) и по наилучшему предшественнику — паровому полю. Иными словами, 2-польный зернопаровой севооборот при мозаичной, а не сплошной распашке (как это было сделано в период освоения целины) наиболее плодородных земель здесь составляют основу производства высокобелкового зерна. С продвижением на север (обыкновенные черноземы) эффективное производство высокобелкового продовольственного зерна яровой пшеницы (сильных и твердых сортов) должно вестись в 3-польных севооборотах, обеспечивающих наиболее высокий сбор белка с 1 га посева при наибольшей рентабельности производства.

С учетом более высокого потенциала урожайности и белковости зерна у ячменя и овса по сравнению с пшеницей оптимизация структуры посевов зерновых должна рассматриваться как основа повышения производства растительного белка в азиатском регионе земледелия на черноземных почвах. В этой связи необходимо пересмотреть устоявшиеся представления о месте серых хлебов в севообороте. Необходимо также специализировать полевые севообороты для производства высокобелкового продовольственного зерна яровой пшеницы и фуражного зерна с высоким содержанием белка. Такие подтипы севооборотов должны быть зернопаровыми короткой ротации. Если в первом предполагается возделывание только яровой пшеницы (мягкой и твердой) и размещение на любом удалении от производственной сферы и населенных пунктов, то вторые (для фуражных культур) — следует располагать вблизи ферм. Размещение в таких севооборотах ячменя и овса по пару увеличит сбор растительного белка, допустим также посев смеси ячменя и овса по парам, как это делается в Канаде. Зерносмесь ячменя и овса может быть хорошим источником для подготовки зернового комбикорма для последующего скармливания крупному рогатому скоту и свиньям (9, 20).
Возделывание зерновых культур в зернопаровых севооборотах короткой ротации позволит исключить необходимость проведения осенней обработки почвы (зяблевой) по непаровым предшественникам — довольно энергоемкой в условиях Урала, Сибири и Казахстана почвообрабатывающей операции, которую зачастую не удается выполнить из-за затяжной уборки зерновых в этом регионе. Глубокого рыхления почв только в первом паровом поле 3-польного зернопарового севооборота, как показывают результаты опытов, вполне достаточно для поддержания равновесной плотности пахотного слоя на черноземах в течение всей ротации.
Специализация севооборотов и агротехнологий обработки почв и посева на территории Урала, Сибири и Казахстана позволяет унифицировать требуемые технические средства и сократить их номенклатуру до 3-4 (культиватор−сеялка, опрыскиватель, комбайн, транспортная единица для загрузки и выгрузки зерна). Это, в свою очередь, открывает возможности для арендного обслуживания средних и мелких (фермерских, крестьянских), не имеющих высокопроизводительную технику хозяйств крупными. По сути, возможно создание машинно-технологических станций (МТС) и их кооперация с зернопроизводящими хозяйствами.

Одна из причин низких сборов сильного зерна, на наш взгляд, состоит в неудовлетворительном обеспечении подавляющего числа зернопроизводящих хозяйств семенами сильных сортов пшеницы: многие хозяйства используют посевной материал неизвестного или смешанного происхождения. Необходимо восстановить промышленное семеноводство репродукционных семян сильных сортов пшеницы и других яровых культур. Такой материал не должен содержать зерновки трудноотделимых сорняков, в частности овсюга. По действующим стандартам в репродукционных семенах допускается наличие 40 семян других растений, в том числе 20 сорных — как легко-, так и трудноотделимых. При этом известно, что наличие даже 2-3 зерновок овсюга в 1 кг семян означает посев 300-450 растений овсюга на 1 га, что может привести к засорению почвы уже в первый год посева (15-23 зерновки овсюга на 1 м2). Только при промышленном семеноводстве можно получать однородный сортовой посевной материал и очищать поля от злостных засорителей.

Высокое содержание белка в зерне требует оптимального азотного режима почвы, что возможно только при достаточном ежегодном поступлении органических веществ в почву. Опыт русских крестьян показал, что высокобелковое зерно пшеницы (мягкой или твердой) можно устойчиво получать только по пластовому предшественнику (целина, многолетние травы, залежь), где процессы образования минерального азота наиболее близки к оптимальным. Поэтому поля специализированных зернопаровых севооборотов короткой ротации для восполнения запасов органических веществ в почве периодически (раз в 3-4 ротации) обязательно должны проходить через выводное поле многолетних трав или залежи (21), что способствует поддержке необходимого уровня плодородия почв и ограничению применения минеральных удобрений (до припосевного внесения стартовых доз — 10-20 кг д.в., затраты на которые будут покрываться прибавкой урожайности). Основные элементы адаптации агротехнологий производства высокобелкового зерна яровых культур представлены в таблице 8.
Адаптация агротехнологий для производства высокобелкового зерна яровых культур, как нам представляется, обязательно должна сопровождаться контролем качества и сертификацией продукции, конечным этапом чего станет сертификация агротехнологий и агропредприятий (22).
Одним из национальных приоритетов России заявлено развитие АПК, поэтому мы должны четко определиться с перспективными задачами и сделать все, что необходимо для превращения черноземного пояса Урала и Сибири из зоны «рискованного» земледелия в пшеничный пояс производства сильного продовольственного и высокобелкового фуражного зерна.

8. Основные элементы адаптации агротехнологий производства высокобелкового зерна яровых культур к условиям азиатского региона земледелия в Российской Федерации

Элемент агротехнологии

Характеристика
оптимальных параметров

Ожидаемый результат

Размещение полевого севооборота на территории землепользования

Размещение на наиболее плодородных зональных почвах, наименее подверженных эрозии

Наиболее высокая степень отдачи на вложенные затраты

Зернопаровой севооборот короткой ротации для производства высокобелкового продовольственного зерна пшеницы (мягкой, твердой), а также продовольственного и фуражного зерна ячменя и овса

2-3-польный (максимум 4-польный) с полем чистого (черного) пара. Обязательно применение химических средств (гербицидов) во вторую половину парования

Размещение зерновых по наилучшим предшественникам, высокий сбор белка с 1 га посева. Наибольшая эффективность (рентабельность) производства зерна. Предпосылки для применения ресурсо- и энергосберегающей обработки почвы

Система обработки почвы

Почвозащитная, ресурсосберегающая. Защита пара осуществляется за счет растительных остатков сорняков и организации территории, где необходимо полосное размещение

Минимизация затрат до оптимального уровня. Предупреждение эрозионных процессов. Совмещение ряда операций за один проход

Регулирование плодородия почв

Увеличение поступления органических остатков за счет измельчения и распределения соломы при уборке, выводное поле многолетних трав или периодическое прохождение поля через залежь. Применение минеральных удобрений в виде припосевных стартовых доз

Улучшение азотного режима почвы за счет интенсификации естественных процессов. Устойчивое повышение содержания белка в зерне

Фитосанитарное состояние

Минимизация применения пестицидов

Оптимизация фитосанитарного состояния

Семена, сроки сева

Использование семян районированных сортов, соответствующих повышенным требованиям чистоты (полное отсутствие зерновок сорняков). Срок сева среднепоздних, среднеспелых сортов — до 20 мая, среднераннеспелых — не позднее 25 мая

Формирование и налив зерна при наиболее благоприятных погодных (температурных) условиях

Послепосевной уход

Мониторинг фитосанитарного состояния, очаговое применение пестицидов по необходимости

Подавление очагов развития сорняков. Предупреждение заболеваний и развития вредителей

Уборка и послеуборочная подработка зерна, формирование товарных партий зерна по его качеству     

Прямое спланированное комбайнирование и раздельная уборка с учетом установленного предварительным обследованием качества зерна

Реализация высокобелкового зерна, обеспечивающая максимальные доходы хозяйства

Однако в ситуации, когда нет разницы в цене на зерно пшеницы с содержанием белка чуть больше 11 % (III класс по клейковине) и зерно сильное (белка более 14 %), вряд ли такое превращение произойдет. Ведь неслучайно в Канаде, например, выделяют семь градаций качества зерна твердой пшеницы и соответственно дифференцируют цену. Необходима государственная продуманная система мотиваций, ориентирующая отечественного производителя на выращивание и реализацию зерна с высоким содержанием белка, на что указывает как прошлый отечественный (2, 4, 15), так и зарубежный (13) опыт.
Конечной целью программы увеличения производства высокобелкового зерна должно стать повышение среднедушевого потребления белка растительного происхождения в виде качественных макаронных изделий, высокобелковых круп и др. С ростом численности населения главным источником оптимизации питания станет белок растительного происхождения.
Итак, анализ результатов многочисленных научных исследований показывает, что природные условия в азиатском регионе земледелия Российской Федерации достаточны для устойчивого производства высокобелкового сильного зерна яровой пшеницы, фуражного ячменя и овса. Соответствующая адаптация агротехнологий позволит превратить этот регион в «пшеничный пояс» устойчивого производства высокобелкового продовольственного зерна. Предстоящее вхождение России в ВТО ставит страну перед необходимостью выращивать конкурентоспособное зерно при высокой эффективности производства. Пока что эта область в подавляющем большинстве случаев не соответствует требованиям рынка. В рамках национального проекта развития АПК РФ для повышения производства высокобелкового зерна необходима государственная программа мотивации отечественного производителя, что, в свою очередь, должно повлечь за собой широкое освоение ресурсосберегающих технологий и рост конкурентоспособности отрасли.

Л И Т Е Р А Т У Р А

  1. Г а в р и л ю к  А. Две трети муки низкого качества. Крестьянские ведомости, 2006, 51 (780).
  2. В р а ж н о в  А.В.,  Ш и я т ы й  Е.И. Испекли мы каравай. Отчего ухудшилось качество пшеницы в России. Сельская жизнь, 1999, 58: 2.
  3. Б е л о з е р ц е в  А.Г. Земля и хлеб России. М., 2005.
  4. Хлеб Прииртышья. Омск, 1999.
  5. С н е д е к о р  Дж.У. Статистические методы в применении к исследованиям в сельском хозяйстве и биологии. М., 1961.
  6. Н и к и ф о р о в  А.Н.,  П у а л а к к а й н а н  Л.А. Сравнительное изучение яровой пшеницы, ячменя и овса в условиях лесостепи Южного Зауралья. В кн.: Новые адаптивные технологии производства продукции земледелия и животноводства. Миасс, 2000: 146-152.
  7. Г и л е в и ч  С.И. Полевые севообороты по природно-экономическим зонам Костанайской области. В сб.: Почвозащитное земледелие — проблемы, перспективы /Под ред. А.И. Еськова, Е.И. Шиятого. Шортанды, 1996: 45-55.
  8. П л е ш к о в  Б.П.  Биохимия сельскохозяйственных растений. М., 1965.
  9. Х о р о ш и л о в  И.И.,  X о р о ш и л о в а  В.И. Сельское хозяйство Канады. М., 1976.
  10. К о в а л е н к о  Г.К.,  Т р у б и ц и н а  В.А. Результаты изучения севооборотов в Северо-Казахстанской области. В сб.: Почвозащитное земледелие — проблемы, перспективы /Под ред. А.И. Еськова, Е.И. Шиятого. Шортанды, 1996: 55-65.
  11. Ш и я т ы й  Е.И. Трехпольные зернопаровые севообороты в степи Казахстана. Земледелие, 1996, 6: 3-4.
  12. Ш и я т ы й  Е.И. Основы оптимизации техно-эколого-экономических аспектов производства зерна в степных регионах. Аграрная наука, 2000, 1: 16-18.
  13. Т а л а н о в  В.В. Селекция, семеноводство и зерновое хозяйство в Североамериканских соединенных штатах и Канаде. Л., 1931.
  14. Д е м и д о в а  Э.Г. Научное обеспечение проблемы качества зерна па целине. В сб. научн. тр. «Почвозащитное земледелие — проблемы, перспективы» /Под ред. А.И. Еськова, Е.И. Шиятого. Шортанды, 1996: 161-173.
  15. В р а ж н о в  А.В.,  Ш и я т ы й  Е.И.,  М е д в е д е в  А.Г. Качество зерна и технология. Зерновое хозяйство, 2003, 5: 2-5.
  16. Л е о н т ь е в  С.И.,  С и т н и к о в а  З.И. Семеноводство зерновых на промышленной основе в Западной Сибири. Омск, 1979.
  17. С и н и ц ы н  С.С. Пути решения проблемы производства высококачественного зерна пшеницы на юге Западно-Сибирской равнины. Докт. дис. Омск, 1995.
  18. К о р н е е в  А.А.,  Г р я з н о в  А.А. Корнеевка — высококлейковинный сорт пшеницы. Костанай, 2006.
  19. Разработать технологии производства высококачественного зерна сильных и твердых сортов пшеницы в базовых хозяйствах Челябинской области. Отчет по договору. Тимирязевский, 2003.
  20. Т к а ч е н к о  И.В.,  П а л и й  Г.Ф. Использование озимой ржи и голозерного овса в рационах свиней при откорме. Сельский округ, 2005, 4(37).
  21. Ш и я т ы й  Е.И. Концепция конструирования высокопродуктивных экологически устойчивых степных агроландшафтов Урала и Сибири. С.-х. биол., 2003, 5: 3-8.
  22. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий. Методическое руководство /Под ред. В.И. Кирюшина, А.Л. Иванова. М., 2005.

ФГУП ВПО Институт агроэкологии — филиал
Челябинского государственного агроинженерного университета,

456660 Челябинская обл., Красноармейский р-н, с. Миасское,
e-mail: insagro@mail.ru;
ГНУ Челябинский НИИ сельского хозяйства,
456404 Челябинской обл., Чебаркульский р-н, пос. Тимирязевский,
e-mail: chniisx2@mail.ru

Поступила в редакцию
27 февраля 2007 года

GRAIN QUALITY IN SUMMER CROPS AND ADAPTATION OF
AGROTECHNOLOGIES TO SOIL-CLIMATIC CONDITIONS

E.I. Shiyatyi, L.A. Pualakkainan

S u m m a r y

The quantitative correlations were investigated between grain quality in summer crops, weather conditions during its vegetation and growing agrotechnologies in the conditions of Ural, Siberia and Kazakhstan. The improvement principles (adaptation) of agrotechnologies for raised production of plant protein were determined. On the basis of analysis of results of scientific investigations in was shown that natural conditions in Asiatic region of Russian Federation are sufficient for stable production of high protein stark grain of summer wheat, forage barley and oat. The suitable adaptation of agrotechnologies permits to transform this region into «wheaten zone» of stable production of high protein bread-grain.