Влияние режима питания и фиторегуляторов на формирование пивоваренных свойств зерна ячменя при выращивании на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве

The brewing properties formation of barley grain depending on nutrition regime and phytoregulators application when growth on sod-podzolic soil

Nyurguyana Solovyova

graduate student, Russian Timiryazev State Agrarian University, Russia, Moscow

Nikolay Novikov

Dr. biol. sciences, professor, Russian Timiryazev State Agrarian University, Russia, Moscow

Аннотация. В полевых опытах с пивоваренным ячменем, прове­денных на дерново-подзолистой средне-суглинистой почве, установлено, что повышение доз азота повысило зерновую продуктивность растений ячменя (на 18-33%), содержание белка в зерне, активность α‑амилаз, каталаз и пероксидаз, но снизило натуру зерна и активность β-амилаз. В вододефицитных погодных условиях (СКК=1-1,3) повышение доз фосфора и калия (х120, х120) повысило зерновую продуктивность растений ячменя (на 10–28%), массу 1000 зерен, их всхожесть и активность α-амилаз, но снизило активность β‑амилаз, каталаз, пероксидаз и содержание белка в зернах, сделав его не более нормативного уровня (12 %). В 7-дневных проросших зернах ячменя, собранных в вариантах с повышением доз азота, выявлено повышение активности α-амилаз, протеаз, каталаз, пероксидаз, но снижение активности β-амилаз. В вариантах с более высокими дозами фосфора и калия формировались зерна ячменя, которые проявляли на 7-е сутки прорастания повышенную активность α-амилаз и пероксидаз и снижен­ную активность β-амилаз. Выявлено, что применение фито­регуляторов Новосил и Эпин повышает зерновую продуктивность растений ячменя (на 6-14%) и активность α-амилаз в зерне, но снижает активность β‑амилаз. В условиях дефицита воды Новосил снижает содержание белка в зернах до нормативного уровня. В вариантах с применением Эпина формировались зерна ячменя, при прорастании которых повы­шалась активность амилазы и пероксидазы, улучшалась их способность к солодообразованию.

Abstract. In the field experiments with brewing barley, carried out on sod-podzolic medium-loamy soil, it has been found out, that the raising doses of nitrogen application increased grain productivity of barley plants (by 18–33 %), grains protein content, α-amylases, сatalases and peroxidases activity, but decreased grain unit and β-amylases activity. In water deficit weather conditions (SCC=1–1,3) the raising doses of phosphorus and potassium (Р₁₂₀, К₁₂₀) increased the grain productivity of barley plants (by10–28 %), the mass of 1000 grains, their germination ability and α‑amylases activity, but decreased β-amylases, сatalases, peroxidases activity and grains protein content making it not more then normative level (12 %). In 7-days germinated grains of barley harvested in the variants with raising doses of nitrogen it has been revealed increasing of α-amylases, proteases, catalases, peroxidases activity, but decreasing of β-amylases activity. In the variants with higher doses of phosphorus and potassium barley grains were formed, which observed on the 7th day of sprouting increased α-amylases and peroxidases activity and reduced activity of β-amylases. It has been revealed, that phytoregulators novosil and epin application enhanced grain productivity of barley plants (by 6–14 %) and α-amylases activity in grains, but decreased β-amylases activity. In water deficit weather conditions novosil phytoregulator reduced grains protein content to normative level. In the variants with epin phytoregulators application barley grains were formed in which germination increased amylase and peroxidase activity, improving their ability to malting.

Ключевые слова: ячмень; режим питания; фиторегуляторы; урожайность; пивоваренные свойства.

Keyword: barley; diet; phytoregulators; yield; brewing properties.

В целях увеличения производства зерна пивоваренного ячменя разрабатываются технологии его выращивания, в которых предусматри­вается оптимизация режимов питания растений и применение регуляторных веществ, способных направленно воздействовать на биохимические процессы формирования урожая и технологических свойств зерна. Для оценки этих свойств используется набор стандартных показателей и установлены их нормативные значения, определяющие высокое качество пивоваренного сырья [2–4]. Важным этапом в технологии производства пива является получение солода, в котором при прорастании зерновок ячменя происходит растворение клеточных стенок эндосперма и образование активного комплекса гидролитических ферментов – протеаз и амилаз, осуществляющих расщепление структурных, запасных и других белков до аминокислот, а также превращение крахмала в растворимые углеводы, включающиеся в процесс брожения [1]. Пероксидаза и каталаза, входящие в состав антиоксидантной системы растений, катализируют в прорастающих зерновках защитные реакции от пероксидного окисления жизненно важных веществ и мембранных структур и таким образом обеспечивают стабильность происходящих в них биохимических процессов [5-6]. В полевых опытах с пивоваренным ячменем, проведенных на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве, нами выполнены исследования с целью выяснения влияния режима питания растений и фиторегуляторов на формирование урожая, пивоваренных свойств и способности к солодоращению зерна. Результаты полевых опытов, проведенных в контрастных гидротермических условиях (ГТК в 2016 г. – 1,3, 2017 г. – 2,3, 2018 г. – 1,0), показывают, что под влиянием возрастающих доз азота повышались зерновая продуктивность растений ячменя (на 18 –33%), содержание в зерне белков, активность каталаз, пероксидаз, α‑амилаз, но понижались натура зерна и активность β-амилаз. В условиях сухой погоды (ГТК=1–1,3) повышение уровня фосфорного и калийного питания (Р₁₂₀, К₁₂₀) увеличивало урожай зерна (на 10–28%), массу 1000 зерен, способность прорастания зерна, активность в зерновках α-амилаз и снижало активность β-амилаз, каталаз и пероксидаз, а также белковистость зерна до нормативного уровня (Таблица 1).

Таблица 1.

Зерновая продуктивность, показатели пивоваренных свойств зерна ячменя в опыте 2016 г.

В зерне 7-суточных проростков ячменя, полученном в вариантах с возрастающими дозами азота, повышалась активность α-амилаз, протеаз, каталаз, пероксидаз и снижалась β-амилазная активность, а в проросшем зерне, сформировавшемся в вариантах с высокими дозами фосфорно-калийного питания, возрастала активность α-амилаз и пероксидаз, но снижалась активность β-амилаз (Таблица 2). Под влиянием фиторегуляторов новосил и эпин существенно возрастали зерновая продуктивность растений ячменя (на 6–14 %) и активность в зерновках α-амилаз, но снижалась активность β-амилаз. В условиях сухой погоды фиторегулятор новосил снижал содержание белков в зерне ячменя до нормативного уровня. Под влиянием фиторегулятора эпин сформировалось зерно, в котором при прорастании возрастала амилазная и пероксидазная активность, в результате чего повышалась его способность к солодоращению.

Таблица 2.

Активность амилаз, протеаз, каталаз и пероксидаз в зерне 7‑суточных проростков ячменя в опыте 2016 г.
(в расчете на 1 г сухой массы)

Таким образом, в опытах с пивоваренным ячменем, проведенных на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве с высокой обеспе­ченностью элементами питания (5 класс), установлено, что под влиянием возрастающих доз азота существенно повышались зерновая продуктивность растений ячменя (на 18–33 %), содержание в зерне белков, активность в зерновках каталаз, пероксидаз, α-амилаз, но понизилась натура зерна и активность в нем β-амилаз. Во влажных условиях вегетации (ГТК=2,3) понижение натуры и повышение белковистости зерна не выходило за пределы нормативных требований, тогда как в более сухих условиях (ГТК=1–1,3) содержание белков в зерне ячменя превышало нормативный уровень (12%).