Результат интеллектуальной деятельности: Способ повышения урожайности озимой пшеницы

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к стимуляторам роста и развития хлебных зерновых культур, и может быть использовано для предпосевной обработки семян и внекорневой подкормки озимой пшеницы.

Известно применение полигексаметиленгуанидин-гидрохлорида (ПГМГ) с молекулярной массой от 5 до 9 тыс. усл.ед. в качестве стимулятора роста и развития зерновых культур, а также способ стимуляции роста и развития кукурузы и пшеницы, включающего предпосевную обработку семян путем их опрыскивания водным раствором ПГМГ с молекулярной массой от 5 до 9 тыс. усл.ед. и концентрацией 0,01-0,05% в дозе от 35 до 40 л на 1 т семян, в том числе и при их выращивании на гербицидном фоне (Патент РФ № 2328854, МПК A01N 47/44 (2006.01), МПК A01P 21/00 (2006.01), опубл.20.07.2008, бюл. № 20).

Недостатком вышеназванного способа является использование высокой дозы рабочего раствора (35-40 л на 1 т семян), что может привести к слипанию семян при посеве и забиванию сошников сеялки, так же неизвестно влияние обработки ПГМГ на целый ряд мукомольных и хлебопекарных показателей пшеницы, не учитывается агрохимическая характеристика почвы, которая может нивелировать пользу используемого агроприема. Высокая доза рабочего раствора для обработки семян, увеличивает затраты на предпосевную обработку. Эффект от применения вышеназванных нереутилизирующихся микроэлементов-синергистов проявляется только при выращивании озимой пшеницы на почвах с недостатком марганца и цинка в плодородном слое.

Технической задачей изобретения является повышение урожайности и улучшение технологических свойств озимой пшеницы для производства хлебобулочных изделий функционального назначения

Испытания проводились на почвах опытного участка, представляющих собой чернозем выщелоченный, среднемощный, малогумусный среднесуглинистый. Содержание гумуса 4,3%. Обеспеченность подвижным фосфором повышенная, обменным калием высокая. Содержание Р₂О₅ - 115, K₂О - 139 мг/кг почвы. Содержание микроэлементов в почве опытного участка в мг/кг следующее: Mn - 30; Мо - 0,2; Zn - 0,2; Сu - 0,18; Со - 2,2; J - 2,8. Среди изучаемых микроэлементов содержание в почве Mn - низкая, а Zn - очень низкая. Реакция среды в пахотном слое слабо-кислая - рН - 6,1. Степень насыщенности основаниями 26,5 мг-экв / 100 г почвы.

Агротехника общепринятая для соответствующей культуры с использованием современных машин и без применения ручного труда.

Учётная площадь делянки 15 м², общая 210 м². Повторность опыта четырехкратная.

Схема опыта:

1. Контроль (обработка водой);

2. MnSO₄ (предпосевная обработка семян);

3. ZnSO₄ (предпосевная обработка семян);

4. MnSO₄+ ZnSO₄ (предпосевная обработка семян);

5. MnSO₄ (+ по вегетации) (предпосевная обработка семян + внекорневая подкормка растений);

6. ZnSO₄ (+ по вегетации) (предпосевная обработка семян + внекорневая подкормка растений);

7. MnSO₄+ZnSO₄ (+ по вегетации); (предпосевная обработка семян + внекорневая подкормка растений);

8. MnSO₄ (- по вегетации) (только внекорневая подкормка);

9. ZnSO₄ (- по вегетации) (только внекорневая подкормка);

10. MnSO₄+ ZnSO₄ (- по вегетации) (только внекорневая подкормка).

Обработку семян проводили перед посевом из расчёта 1 литр на 1 ц семян 0,1% раствором сульфата цинка и сульфата марганца, аналогичные концентрации использовали для внекорневой подкормки в конце второго этапа органогенеза с нормой расхода рабочего раствора 200 л/га.

Однако совместное использование MnSO₄ и ZnSO₄ как нереутилизирующихся микроэлементов-синергистов в качестве стимулятора роста и развития культурных растений, с целью улучшения хлебопекарных свойств озимой пшеницы, не было известно ранее.

В основу изобретения поставлена задача применения предпосевной обработки семян и внекорневых подкормок вегетирующих растений нереулитизирующимися микроэлементами при возделывании озимой пшеницы, с целью повышения урожайности зерна и улучшения технологических свойств озимой пшеницы для производства хлебобулочных изделий функционального назначения.

Поставленная задача решается тем, что впервые в качестве предпосевной обработки семян и внекорневой подкормки микроэлементами зерновых культур применены известные химические соединения - MnSO₄ и ZnSO₄ общей формулы.

Использование заявленного изобретения позволяет повысить урожайность зерновых культур, что подтверждается представленными ниже результатами, приведенными в таблицах 1-15.

После проведения испытаний рекомендуется сельскохозяйственным производителям Ульяновской области на почвах с низким содержанием марганца и цинка проводить двукратную обработку изучаемой культуры сульфатом марганца и сульфатом цинка в концентрации 0,1%, используя для обработки семян протравливатель Мобитокс (расход рабочего раствора 10 л на тонну семян) и опрыскиватель ОП-2500 (расход рабочего раствора 200 л на га посевов).

Обработку семян проводили перед посевом из расчёта 1 литр на 1 ц семян 0,1% раствором сульфата цинка и сульфата марганца, аналогичные концентрации использовали для внекорневой подкормки в конце второго этапа органогенеза с нормой расхода рабочего раствора 200 л/га.

Из данных таблицы 1 (урожайность озимой пшеницы при применении микроэлементов, т/га), видно, что используемые микроэлементы обеспечили повышение урожайности опытной культуры за два года исследований по всем вариантам, кроме MnSO₄ и MnSO₄ (- по вегетации). В среднем за два года исследований урожайность озимой пшеницы относительно Контроля достоверно повысилась от 0,37 т/га (+8,8%) на варианте ZnSO₄ (- по вегетации) до 1,07 т/га (+25,4%) на варианте ZnSO₄ (+ по вегетации).

Синергетический эффект при совместном применении цинка и марганца наиболее устойчиво наблюдался в 2016 году по всем трем факторам обработки озимой пшеницы. В 2017 году эффект синергизма при совместном применении марганца и цинка наблюдался по двум факторам обработки опытной культуры (обработка семян и обработка растений в конце второй фазы онтогенеза).

Предпосевная обработка семян микроэлементами наряду с повышением урожайности улучшает качественные показатели зерна озимой пшеницы. Данные таблицы 2 (стекловидность зерна озимой пшеницы в зависимости от применения микроэлементов-синергистов) показывают, что из-за избыточного количества осадков в июле 2017 года степень адгезионных связей крахмальных гранул с белковыми матрицами была более слабой, что привело к снижению стекловидности зерна по сравнению с 2016 годом почти в 2 раза. Если в 2016 году по стекловидности пшеница относилась к группе сильных пшениц, то в 2017 году - только к группе филлер, стекловидность на варианте ZnSO₄+ MnSO₄ в среднем увеличивается на 3,25% (Контроль 62,95%).

Данные по влиянию используемых микроэлементов-синергистов на натуру зерна опытной культуры показаны в таблице 3. В среднем за годы исследований натура зерна при применении микроэлементов составила 747-765 г/л, что выше контроля на 6-24 г. Это связано с увеличением массы 1000 зерен на опытных вариантах (таблица 4). Это наиболее отчетливо видно при обработке семян сульфатом цинка, которого остро не хватает в почве. В среднем за годы исследований по показателю натуры озимая мягкая пшеница соответствовала 2 классу заготовляемой пшеницы.

Выход хлебопекарной пшеничной муки соответствует первому сорту (таблица 5). Увеличение на опытных вариантах стекловидности, натуры, массы 1000 зерен в конечном итоге приводит к увеличению выхода пшеничной хлебопекарной муки от 2,21 % (MnSO₄ + по вег.) до 3,9% (ZnSO₄) при выходе муки у контрольного варианта 66,5 %.

Таким образом, обработка семян озимой мягкой пшеницы и внекорневая подкормка опытных растений в конце второй фазы онтогенеза нереутилизирующимися микроэлементами-синергистами (марганцем и цинком), улучшая мукомольные показатели исходного зерна, в конечном итоге способствуют увеличению выхода итогового продукта - хлебопекарной пшеничной муки.

Исходя из полученных результатов выхода муки, была построена математическая модель. Зависимость выхода муки y от факторов второго x₂ и третьего x₃ способов применения микроудобрений представлен на рисунке 1.

Таким образом, математическая обработка данных показала, что способы использования микроэлементов - марганца и цинка достоверно влияют на выход хлебопекарной пшеничной муки. Одинаковая концентрация микроэлементов при предпосевной обработке семян опытной культуры, при предпосевной обработке в сочетании с обработкой по вегетации, при обработке по вегетации - увеличивают выход муки неодинаково, в зависимости от способа использования.

Достоверно доказано, что обработка семян озимой пшеницы перед посевом и вегетирующих растений в конце фазы кущения - начале трубкования 0,1% растворами сульфата марганца и сульфата цинка, которых недостаточно в почве опытного участка дают наибольший выход хлебопекарной пшеничной муки, соответствующей первому сорту.

По данным таблицы 6 в среднем за 2 года исследований число падения по всем вариантам наблюдается высокая и составляет 337-357,5 секунд, что свидетельствует об относительно низкой амилолитической активности, которая указывает на отсутствие проросших зерен при уборке.

Химический состав клейковины не является константой и меняется в зависимости от погодных условий выращивания, поэтому определение массовой доли клейковины имеет народнохозяйственное значение, влияние на выход и качество хлеба. Результаты трехлетних исследований по влиянию микроэлементов-синергистов на содержание массовой доли клейковины в зерне озимой пшеницы показаны в таблице 7. Данные таблицы показывают, что в среднем за 2 года под влиянием цинка и марганца максимальное увеличение массовой доли клейковины происходит на вариантах с обработкой семян. Наилучший показатель отмечен при совместном применении цинка и марганца (+2,5% к контролю). По вышеназванному варианту марганец и цинк проявили синергетический эффект.

Результаты исследований по влиянию обработки семян опытной культуры за 16-18 часов до посева и внекорневой подкормки растений весной в фазу кущения нереутилизирующимися микроэлементами-синергистами марганцем и цинком на степень гидратации клейковины приведены в таблице 8. По данным таблицы 3.4.3. опрыскивание растений по вегетации оказывает положительное влияние по всем 3-м вариантам на степень гидратации клейковины. Степень гидратации увеличивается от 25% (MnSO₄ (+по вегетации)) до 42 % (ZnSO₄ (+ по вегетации)) относительно контроля. При двукратной обработке озимой пшеницы наблюдается аналогичная картина.

Используемые микроэлементы оказали влияние не только на содержание, но и на качество клейковины (ИДК - индекс деформации клейковины) (табл. 9). Показания ИДК-1 на вариантах свидетельствует о том, что способы использования микроэлементов не повлияли на группу качества клейковины. Метеоусловия в годы исследований способствовали формированию зерна I и II групп качества.

Таким образом, двухлетние исследования показывают, что применение сульфата марганца и сульфата цинка в концентрации 0,1% для обработки семян и вегетирующих растений в технологии озимой пшеницы, способствует улучшению хлебопекарных показателей зерна озимой пшеницы.

Влияние микроэлементов на пористость хлеба путем пробной выпечки показаны в таблице 10. У всех вариантов наблюдается высокая пористость хлеба, которая составляет 66 - 73%. Более стабильное увеличение пористости наблюдается на варианте ZnSO₄ (+ по вегет.).

В хлебе пористость имеет огромное значение, так как прямо влияет на удельный объем изделия. Результаты исследований по вышеназванному показателю приведены в таблице 11. Исходя из данных видно, что повышение пористости изделия способствует по многим вариантам увеличению удельного объема хлеба. На вариантах ZnSO₄ (+ по вегетации) и ZnSO₄ (- по вегетации) данный показатель выше Контроля на 0,12 - 0,62 см³/г.

Данные по формоустойчивости подового хлеба на опытных вариантах приведены в таблице 12. Анализируя данную таблицу, можно сделать вывод, что наибольшая величина показателя формоустойчивости наблюдалась в варианте MnSO₄ (0,77), что составляет + 10% к контролю.

Упёк - это потеря массы при выпечке, в среднем этот показатель колеблется от 6 до 14%. Результаты исследований приведены в таблице 13. Анализируя данную таблицу, можно сделать вывод, что наименьшая величина упёка наблюдается в варианте MnSO₄ (9%), что на 3% ниже контрольного варианта.

Объём выпеченного хлеба на 10-30% больше объема тестовой заготовки перед посадкой её в печь, это следует учитывать при накладывании теста в формы. Данный показатель играет важную роль в улучшении внешнего вида, пористости и усвояемости готового изделия. Результаты исследований приведены в таблице 14. По данным таблицы видно, что наибольшая величина объёма хлеба наблюдалась в варианте ZnSO₄ (- по вегетации) (355 см³), что составляет + 21,2% к контролю.

Экономическую оценку влияния микроэлементов на урожайность и технологические свойства зерна рассчитывают по системе натуральных и стоимостных, экономических показателей с использованием нормативов и тарифных ставок, принятых для производственных условий Ульяновского ГАУ (Табл. 15). Наилучшие показатели получены при двукратной обработке озимой пшеницы на варианте ZnSO₄ где уровень рентабельности 82,2% и MnSO₄+ZnSO₄ - 78,1%.