Серьезной проблемой в области производства зерна является улучшение его качества, особенно выращивание кондиционного урожая сильной и ценной пшеницы. Многолетние исследования показали, что под влиянием условий возделывания изменяется не только урожайность зерна озимой пшеницы, но и его качественные показатели: масса 1000 зерен, натура, стекловидность, содержание сырого белка и клейковины, сила муки, объемный выход хлеба и др.
Качество пшеничного зерна в нашей стране обращало на себя внимание давно. Около 200 лет тому назад Георгий Мозель получил первые данные о пшеничной клейковине в России. Большое внимание пшенице уделили в своих работах М.А. Павлов и особенно Д.И. Менделеев. В середине прошлого столетия Н.Е. Лясковский исследовал химический состав зерна пшеницы разных районов России и установил значительные различия в содержании белка в зависимости от места возделывания.
Натура зерна - вес одного литра зерна в граммах. В дореволюционной России натура (полнота) была одним из важнейших показателей качества зерна в торговом обиходе. Измерялась она, в основном, четвертями (2 гектолитра - 8-10 пудов). Натура - показатель выхода муки из зерна. Чем больше натура, тем больше получается муки. Выше ценится то зерно, у которого и вес 1000 зерен, и натурный вес самые высокие. Высокая натура может быть и у мелкозерных образцов. Однако такие образцы ценятся дешевле, поскольку выход муки из них меньше. К тому же в муке из мелкозерной пшеницы меньше и полезного для человека белка.
Стекловидность - один из важных показателей качества зерна, По ней судят о содержании белка, мукомольных и хлебопекарных свойствах пшеницы. В стекловидном зерне белка всегда больше, качество клейковины обычно лучше, чем в мучнистом или полу стекловидном зерне того же самого сорта. У стекловидных пшениц больший выход крупок при помоле, а значит, и больший выход высших сортов муки. Зерно легче размалывается. Некоторые исследователи отмечают наличие положительной корреляции между стекловидностьо зерна и объемным выходом хлеба. Стекловидность - это, в конечном счете, показатель плотности эндосперма, его консистенции. В стекловидном зерне - более плотная консистенция, меньше микропустот, меньше межклеточные пространства. В таком зерне - более мелкие крахмальные зерна, очень плотно переплетенные белками. В мучнистом зерне - более рыхлое строение эндосперма, более крупные крахмальные зерна, более крупные межклеточные пространства. Стекловидность зерна в зависимости от условий выращивания может резко меняться даже в одном и том же сорте. Известный знаток пшениц В.В. Таланов, ссылаясь на работы американских и канадских исследователей, писал в 1931 г.: «Согласные данные всех исследователей показывают, что в большинстве случаев большая стекловидность и более темная окраска зерна пшеницы связана с большим содержанием протеина».
Главным показателем качества пшеницы является биохимический состав зерна: количество белков, их аминокислотный состав, содержание крахмала и витаминов. Количество белка в зерне определяет пищевую ценность пшеницы и колеблется от 9 до 26%. Содержание крахмала 60%, жира 1,9, клетчатки 2,8, сахаров 4,3, золы 2,2%. Для выпечки хлеба хорошего качества белка в зерне должно быть не меньше 14%. На хлебозаводах качество зерна пшеницы определяют по количеству и качеству клейковины и результатам лабораторной выпечки хлеба. Клейковина представляет собой белковый сгусток отделяющейся от крахмала муки в процессе замешивания теста. Этот сгусток обладает эластичностью, упругостью, связностью, от которой зависит качество хлеба. Высокобелковые сорта пшениц в зависимости от плодородия почвы, сорта и удобрения содержат 35-40% сырой клейковины, низкобелковые -только 15-20%.
Содержание белка в зерне пшеницы зависит главным образом от климатических условий ее выращивания и увеличивается с запада на восток и с севера на юг европейской части страны. Решающая роль в биосинтезе белка в растениях принадлежит влажности и температуре почвы и почвенного воздуха. В сухие годы урожай пшеницы может снижаться, а содержание белка - увеличиваться, во влажные - наоборот. Внесение навоза повышает урожайность пшеницы, но не всегда положительно сказывается на качестве зерна. Клейковина представляет собой плотную, клейкую, резинообразную массу, остающуюся в руках при отмывании пшеничного теста. Это так называемая сырая клейковина. В ней 55-70% воды, остальное - сухое вещество, или сухая клейковина. Сухое вещество клейковины, по Н.П. Козьминой, состоит на 75-85% из нерастворимых в воде белковых веществ: глиадина и глютенина. В сухой клейковине имеется также около 15-20% крахмала, 2-3% жиров, до 2% клетчатки и 1-2% минеральных веществ. Наилучшая по качеству клейковина - в центральной части эндосперма.
Содержание белка в зерне озимой пшеницы в Ростовской области в 1884-1929 гг. было высоким 15,66-18,24 %, но при низкой урожайности (0,38-0,79 т/га). В дальнейшем с ростом урожайности белковость зерна снижалась. Так, в 1958-1962 гг. содержание белка в зерне составило 14,46 % (урожайность - 1,68 т/га), а в последующие годы оно не превышало уровня стандарта 14 %. Между тем, обилие тепла и света, плодородные черноземы, отсутствие избытка влаги должны благоприятствовать выращиванию сильной пшеницы в Ростовской области. Снижение качества зерна пшеницы связано с уменьшением площади чистых паров (с 546,8 тыс. в 1940 г. до 275,7 тыс. га в 1965 г.), многолетних трав, насыщением севооборотов зерновыми культурами до 70-80%, недостаточным внесением органических и минеральных удобрений, удалением или сжиганием соломы, распространением клопа-черепашки. Снижение белковости зерна озимой пшеницы наблюдалось по области до 1980-1982 гг. Затем, начиная с 1983 года, она постепенно возрастала и достигала в 1985 г. - 13,6%, в 1987 г. - 14,3 %, в 1988 г. -13,3%, 1989 г. - 13,2% при одновременном небольшом увеличении урожайности. Улучшение качественных показателей зерна озимой пшеницы связано с районированием новых сильных ее сортов (Донская безостая, Урожайная, Донщина, Тарасовская 29, Дон 85 и др.), расширением площади паров до 850 тыс. га.
Минеральные удобрения вызывают хороший рост и развитие вегетативной массы, а органическое вещество, как медленно разлагающееся удобрение, обеспечивает нормальное питание растений в момент налива зерна. Особенно ценным зеленым удобрением являются бобовые сидераты. Они обогащают пахотный слой подвижным фосфором и обменным калием мощная корневая система бобовых глубоко проникает в почву и способна усваивать питательные элементы из труднодоступных минеральных соединений.
Высокие темпы повышения продуктивности растений, обусловленные применением орошения, удобрений и других средств химизации, обычно сопровождаются снижением качества урожая сельскохозяйственных культур. Эта проблема еще более актуальна в регулируемых агроэкосистемах, где невозможно обойтись без интенсивной антропогенной нагрузки на фитоценоз. Например, у пшеницы при резком увеличении темпов роста зерна нередко наблюдается уменьшение содержания белка и клейковины, изменение состава аминокислот, особенно незаменимых, в итоге ухудшается хлебопекарное качество зерна и пищевая ценность продукта. Существует ряд приемов, позволяющих снизить антропогенный пресс на порчу и растение, сбалансировать минеральное питание и привести его и соответствие с другими факторами, оказывающими существенное влияние на культуры, что в целом создаст благоприятную основу для целенаправленного воздействия на продукционный процесс растений. В агроценозах в случае отклонения от оптимального хода формирования качества урожая предлагается его корректировать. Каждая сельскохозяйственная культура имеет свои биологические особенности, учет которых позволяет свести к минимуму негативные качественные изменения в продукционном процессе растений и добиться желаемых результатов при проведении необходимых агротехнических мероприятий в агроценозах.
Парозанимающие культуры и вид пара оказали свое влияние на качество зерна озимой пшеницы (табл. 5.3.1). Так, наибольшая натура зерна отмечается на вариантах с занятыми парами - 806-882 г/л, стекловидность — 68-79%, содержание белка - 12,7-13,8%, что выше показателей качества зерна по сидеральным парам аналогичных вариантов с парозанимающими культурами на 6-34 г/л, 3-5% и 0,2-0,3% соответственно.

Наибольшее содержание белка и сырой клейковины получено на вариантах посева озимой пшеницы по эспарцету как среди занятых, так и среди сидеральных паров.
Добившись заметного роста и урожайности озимой пшеницы, хозяйства столкнулись с довольно нежелательным фактом резкого снижения содержания белковых веществ в зерне, то есть одного из тех важных для человека питательных продуктов, из-за которого, собственно, и возделывается па культура. Возможность такого исхода мало кто предвидел, хотя в научной литературе и были некоторые прогнозы на этот счет. Так, сотрудники департамента земледелия и лесного хозяйства России С.Н. Астафьев и К.Ю. Чехович писали в 1909 г., ссылаясь на данные Плотянской опытной станции: «...Ho мере роста урожая процент белковых веществ в зерне падает... Урожаи озимой пшеницы выше яровой и колеблются значительно меньше.... по мере развития сельскохозяйственного дела часть яровой пшеницы будет заменена озимой, где это возможно по климатическим условиям, а так как озимые пшеницы в общем беднее белковыми веществами яровых, то и здесь следует ожидать понижения качеств пшеничного зерна».
Таким образом, создается положение, с которым нельзя примириться: результатом прогресса сельскохозяйственного дела явится понижение питательности пшеницы, если она будет культивироваться в том направлении, как это было до сих пор, когда на питательность зерна не обращалось внимания и все старания были направлены на то, чтобы поднять массу урожая».
Приходится констатировать, что агротехнические приемы возделывания озимой пшеницы в основном направлены в основном на получение максимальных урожаев в отрыве от необходимости параллельного изыскания приемов выращивания высококачественного зерна.
В повышении урожайности пшеницы мы добились заметных успехов. Этому способствовали: расширение посевных площадей под озимой пшеницей за счет менее урожайной яровой; расширение площадей под черными парами, особенно в предвоенные и послевоенные годы (до 1962 г.); внедрение в производство высокоурожайных сортов, особенно Безостой 1; совершенствование агротехники на базе мощной технической энерговооруженности хозяйств.
Сейчас важнейшая народнохозяйственная задача заключается в том, чтобы, наряду с дальнейшим повышением урожайности пшеницы, резко поднять качество ее зерна. Для решения этой задачи крайне важно понять, что общие причины ухудшения качества пшеницы кроются в четко обозначившемся в последние годы снижении эффективного плодородия почв, в обеднении их легкоподвижными питательными веществами, особенно азотом нитратов, от которого в первую очередь зависит накопление в зерне белков и клейковины.
Нормы высева озимой пшеницы, срок сева и предшественник оказывают свое влияние не только на величину урожайности, но и на качество зерна (табл. 5.3.2).

И.Г. Калиненко отмечал высокую эффективность чистых паров, но в то же время говорил, что этот предшественник в условиях Ростовской области не всегда является лучшим, особенно во влажные годы. Только в засушливые годы, когда у сортов пшеницы с тонкой, непрочной соломиной полегание проявляется слабо или его совсем нет, они дают при посеве по парам более высокий урожай и лучшее по качеству зерно, чем в посевах по непаровым предшественникам. Зернобобовые (горох, чина) как предшественники озимой пшеницы по своему значению близки к такому предшественнику, как кукуруза на силос. И.Г. Калиненко отмечает, что черный пар гарантирует ежегодное выращивание максимальных урожаев наилучшего по качеству зерна. Здесь необходимо уточнить, что по И.Г. Калиненко - черный пар будет лучшим предшественником озимой пшеницы во всех почвенно-климатических зонах Ростовской области, только если он хорошо обрабатываемый и удобренный.
Поздний срок посева озимой пшеницы по чистом пару в зависимости от нормы высева способствует снижению натуры на 2-3 г/л, стекловидности - на 1-3%, а на варианте посева 4,5 млн.шт./га - содержания сырой клейковины и белка на 0,4 и 0,37% соответственно.
В то время как по предшественнику горох наблюдается обратная зависимость - при позднем посеве по всем вариантам норм высева происходит увеличение натуры на 3-12 г/л, стекловидности - на 1-3%, сырой клейковины — на 0,4 % (кроме варианта нормы высева 6,0 млн.шт./га).
Натура озимой пшеницы при посеве ее по чистому пару была на 1 г/л больше показателя по сидеральному пару и на 6 г/л — показателей занятых паров (табл. 5.3.3).

Наибольшая натура отмечалась на вариантах с кулисно-мульчирующими парами - на 4-6 г/л больше показателя по чистому пару. Необходимо отметить, что стекловидность и содержание сырой клейковины в зерне пшеницы по кулисно-мульчирующим парам были больше контрольного варианта (чистый пар) на 2 и 1,3-1,5% соответственно.
Таким образом, зерно, полученное по занятым и сидеральному парам существенно по качеству не отличается по сравнению с чистым паром, а кулисно-мульчирующие пары способствуют получению зерна, качество которого выше показателей чистого пара.
Использование в качестве парозанимающих и сидеральных культур горчицы сарептской и рапса ярового позволяет также получать качественную продукцию озимой пшеницы (5.3.4).
Так, сорта озимой пшеницы по-разному реагировали на предшественник. Большая стекловидность и содержание сырой клейковины наблюдается у сорта Северодонецкая юбилейная. Так, стекловидность на одноименных вариантах была на 6-12% выше, чем по сорту Соратница, а содержание сырой клейковины - только на 1-2%. Качество зерна озимой пшеницы по чистому пару и по парам с крестоцветными культурами существенно отличалось только по натуре, достигая разницы внутри сорта до 8-12 г/л по сорту Соратница и 2-9 г/л - у сорта Северодонецкая юбилейная.

Замечено, что в условиях Ростовской области зерно пшеницы наивысшего качества формируется в годы с умеренным или даже недостаточным количеством осадков в период налива зерна, при наличии в это время повышенных температур воздуха и солнечной погоды. И наоборот, зерно недостаточно высокого качества получается в годы, когда в период налива и созревания зерна часто выпадают осадки, стоит прохладная и пасмурная погода.
При объяснении причин данного явления профессор П. Меликов сделал выводы, аналогичные выводам французского агронома И. Пьера. Смысл их в том, что растения пшеницы примерно к фазе молочной спелости накапливают в листьях, стеблях, колосьях почти все необходимое количество азота и в последующий период происходит только отток этих веществ в зерно.
Если в этот период идут дожди и существуют условия для роста, то в результате ассимиляции происходит дополнительное накопление в зерне в основном крахмала, и поэтому относительное содержание белка в массе урожая уменьшается. Если же в период налива зерна наступает засушливая погода, то процессы ассимиляции или прекращаются совсем, или замедляются. Зерно быстро переходит от молочной спелости к полной зрелости, и тогда в нем остается почти все то количество пластических веществ, которое было к началу молочной спелости, то есть удельный вес азотистых веществ становится большим, чем в дождливую, прохладную погоду.
А.И. Носатовский уточняет и дополняет эти взгляды. По его мнению, во влажную погоду в период формирования и роста зерна при наличии в почве достаточного количества влаги создаются хорошие условия для фотосинтеза и накопления в растениях большей частью углеводов. Эти же условия неблагоприятны для накопления белковых веществ, так как увлажненная почва обедняется на легкоусвояемые формы азотной пищи ввиду замедления нитрификационных процессов.
Таким образом, начавшийся процесс снижения качества пшеницы должен быть приостановлен в ближайшие годы. Белковость и общее качество зерна необходимо повысить путем разумного использования благоприятных природных возможностей в сочетании с научно обоснованной системой организационно-агротехнических мероприятий.