Impact of soil and climatic conditions, fertilizer and varietal features on the chemical composition of grain of winter wheat

  • M. Miroshnychenko
  • E. Panasenko
  • A. Zvonar
Keywords: winter wheat, variability, macro- and microelements, soil and climatic conditions, fertilizer, varietal features

Abstract

Varietal features, fertilizers, soil and climatic conditions significantly affect the content of macro- and microelements in the grain of winter wheat. This information was obtained in expeditionary studies in three soil-climatic sub-zones, where 85 samples of grain were collected on different soils with different fertilizer levels. Particular attention has been focused on new varieties of winter wheat with high adaptive potential and specific requirements to mineral nutrition.The ratio N: P2O5: K2O in winter wheat grain from the Western Forest zone is 1:0.29:0.22, from the Right-bank Forest-Steppe is 1:0.30:0.20, and of the Left-bank Forest-Steppe is 1:0.32:0.23. This means that a larger amount of Nitrogen corresponds to unit of Phosphorus than previously believed, especially in humid climate. Depending on the varietal factor this ratio varies even more: 1:0,25–0,37:0,17–0,28. This indicates a wider ratio of nitrogen to phosphorus in the varieties of modern plant breeding, which aims at increasing the efficiency of nitrogen use by plants.A typical feature of the grain from the Western Forest zone of Ukraine is low content of phosphorus, from the Right-bank Forest-Steppe – an enrichment of nitrogen, and from the Left-bank Forest-Steppe – a more high content of potassium. Grain products obtained on acid soils of theWesternForestzone and the Right-bank Forest-Steppe are depleted on Zinc, but contains a lot of Iron, however grain from the Left-bank Forest-Steppe – vice versa. The lowest content of Copper was fixed in Right-bank Forest-Steppe.The variability of the chemical composition of grain of winter wheat is caused by the conditions of its cultivation, fertilizer level and varietal specificity of mineral nutrition. Variability of the content of chemical elements in grain increases in inverse proportion to their absolute content: 5–10 % for basic nutrients (the variability of nitrogen is higher variability of phosphorus and potassium), 12–24 % for the elements with a concentration about 10–100 ppm (Zn, Fe, Mn), and even more - for the elements with the concentration 1–10 ppm (Cu, Co). Fluctuations of Nitrogen in the grain of the most productive varieties of German selection reaches 0,7 %.

References

Лоджеринг У.К. Пшеница и ее улучшение / Лоджеринг У.К., Джонстон Ч.О., Хендрикс Ю.У. – М.: Колос, 1970. – 379 с.

Господаренко Г.М. Агрохімія: підручник / Г.М. Господаренко. – К.: ННЦ “ІАЕ”, 2010. – 400 с.

Ремесло В.Н. Сортовая агротехника пшеницы / В.Н. Ремесло, В.Ф. Сайко. – К.: Урожай, 1981. – 200 с.

Грабовец А.И. Озимая пшеница: монография / А.И. Грабовец, М.А. Фоменко. – Ростов-на-Дону, 2007. – 600 с.

Губанов Я.В. Озимая пшеница / Я.В. Губанов, Н.Н. Иванов. – М.: Агропромиздат, 1988. – 303 с.

Пшеница / Л.А. Животков, С.В. Бирюков, А.Я. Степаненко и др. – К.: Урожай, 1989. – 320 с.

Коваленко О.А. Потенціал урожайності перспективних сортів пшениці озимої м’якої в умовах сортовипробування Північного Степу України / О.А. Коваленко, М.М. Корхова // Стан і перспективи формування сортових рослинних ресурсів в Україні: перша Міжнар. науково.-практ. конф. (11–12 липня 2012 р.). – К., 2012. – С. 223–224.

Коваленко О.А. Добір сортів пшениці м’якої озимої для вирощування в зоні Степу України / О.А. Коваленко, М.М. Корхова // Зб. наук. пр. ВНАУ. – Вінниця, 2012. – Вип. 10(50). – С. 59–69. – (Серія: Сільськогосподарські науки).

Моргун В.В. Клуб 100 центнерів. Сорти та оптимальні системи вирощування озимої пшениці / В.В. Моргун, Є.В. Санін, В.В. Швартау. – К., 2012. – Вид. VII. – 131 c.

Зерновые культуры (выращивание, уборка, доработка и использование): учебно-практ. рук-во / [Д. Шпаар, Х. Гинапп, Д. Дрегер и др.]. – [3-е изд.]. – М.: ИД ООО “DLV Агродело”, 2008. – 656 с.

Гончарук В.Я. Сортові рослинні ресурси України на 2008 рік / В.Я. Гончарук, М.І. Загинайло // Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин. – 2008. – 1(7). – С. 44–49.

Еколого-адаптивний підхід до реалізації потенціалу продуктивності пшениці м’якої озимої / П.М. Василюк, Л.І. Улич, М.М. Корхова, Ю.Ф. Терещенко // Зб. наукових праць Уманського НУС. – 2012. – Ч. 1., вип. 80. – С. 15–21. – (Серія: Агрономія).

Хахула В.С. Вплив екологічного чинника на реалізацію селекційного потенціалу нових сортів пшениці озимої м’якої / В.С. Хахула, Л.І. Уліч, О.Л. Уліч // Агробіологія. – 2013. – № 11. – С. 44–49.

Зміни клімату і насіннєва продуктивність польових культур в умовах східної частини Лісостепу України / В.В. Кириченко, В.М. Костромітін, Ю.Г. Красиловець та ін. / Агротехнологія польових культур: збірник наукових праць / Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН. – Харків, 2009. – С. 6–21.

Довідник нормативних показників якості продукції сільськогосподарських культур у різних ґрунтово-кліматичних зонах України (довідниково-нормативна інформація) / За ред. С.А. Балюка, М.В. Лісового. – Харків: Смугаста типографія, 2016. – 46 с.

Дикун А.Є. Проект Постанови Кабінету Міністрів України “Про затвердження Нормативних показників виносу поживних речовин урожаєм сільськогосподарських культур” [Електронний ресурс] / А.Є Дикун. – 2016. – Режим доступу: http://minagro.gov.ua/node/14406

Мірошниченко М.М. Агрогеохімія мікроелементів в ґрунтах України / М.М. Мірошниченко, А.І. Фатєєв // Агрохімія і ґрунтознавство. Спецвипуск до VIII з’їзду УТГА. – 2008. – Кн. 1. – С. 98–107.

Hawkesford M.J. Reducing the reliance on nitrogen fertilizer for wheat productiong / M.J. Hawkesford // Journal of Cereal Science. – 2014. – Vol. 59, issue 3. – P. 276–283.

Бабицкий А. От чего зависит содержание фосфора в семенах пшеницы [Электронний ресурс] / А. Бабицкий // Seria “Stiinte reale si ale nfturi”. – P. 127–133. – Режим доступу: http://studydoc.ru/doc/2555668/ot-chego-zavisit-soderzhanie-fosfora-v-zerne-pshenicy

Nitrogen efficiency of wheat: Genotypic and environmental variation and prospects for improvement / P.B. Barraclough, J.R. Howarth, J ones, R. Lonez-Bellido, S. Parmar, C.E. Shepherd, M.J. Hawkesford // European Journal of Agronomy. – 2010. – V. 33. – P. 1–11.

Loegering W.Q., Johnston Ch.O., Hendricks Y.U. (1970) Wheat and its improvement. Moscow: Kolos, 379.

Gospodarenko G.M. (2010) Agrochemistry: Textbook. Kyiv: NSC "IAE", 400.

Remeslo V.N., Sayko V.F. (1981) Variety agrotechnique of wheat. Kyiv: Harvest, 200.

Grabovets A.I., Fomenko M.A. (2007) Winter wheat: monograph. Rostov-on-Don, 600.

Gubanov Y.V., Ivanov N.N. (1988) Winter wheat. Moscow: Agropromizdat, 303.

Ed. Zhyvotkov L.A. (1989) Wheat. Kyiv: Harvest, 320.

Kovalenko O.A., Korkhova M.M. (2012) Yield potential of perspective varieties of winter wheat in the conditions of the Northern Steppe of Ukraine. Condition and prospects of forming varietal plant resources in Ukraine. Materials of Intern. conf. Kyiv, July 11-12. 2012, 223-224.

Kovalenko O.A., Korkhova M.M. (2012) Selection of soft winter wheat varieties for cultivation in the Steppe zone of Ukraine. Proceedings of VNAU. Series: Agriculture. Vol. 10 (50), 59-69.

Morgun V.V., Sanin E.V., Schwartau V.V. (2012) Club 100 centners. Varieties and optimal system of winter wheat. VII. Kyiv, 131.

Shpaar D., Ginap H., Dreger D. et al. (2008) Crops (growing, harvesting, cleaning and using): Training and Practical guide. Ed. D. Shpaar. Moscow: Publishing House «DLV Agrodelo" Ltd., 656.

Goncharuk V.Y., Zahynaylo M.I. (2008) Varietal plant resources of Ukraine on 2008. Studying and protection of rights for plant varieties. 1 (7), 44-49.

Vasylyuk P.M., Convict L.I., Korhova M.M., Tereshchenko Yu.F. (2012) Environmental and adaptive approach to the potential productivity of soft winter wheat. Scientific Papers of Uman National University of Horticulture. Part 1 (Agriculture). Vol. 80, 15-21.

Hahula V.S., Ulich L.I., Ulich O.L. (2013) The impact of environmental factor on realization of breeding potential of new varieties of soft winter wheat Agrobiology. No 11, 44-49.

Kirichenko V.V., Kostromitin V.M., Krasylovets J.G. and others (2009) Climate change and seed production of field crops in the eastern part of the Forest-Steppe of Ukraine. Agricultural technologies of field crops: Scientific Papers. The Рlant Production Institute nd. a. V.Ya. Yuryev of NAAS. Kharkiv, 6-21.

Ed. S.A. Balyuk, M.V. Lisovoy (2016) Handbook of normative indicators of quality of crop products in different soil and climatic zones of Ukraine (reference and normative information). Kharkiv: Striped printing house, 46.

Dykun A.E. (2016) The draft resolution of the Cabinet of Ministers of Ukraine "On approval of normative indices of removal of nutrients harvest crops" Electronic resource. Access: http://minagro.gov.ua/node/14406

Miroshnychenko M.M., Fateev A.I. (2008) Agrogeochemistry of trace elements in soils of Ukraine. Agrochemistry and Soil Science. Special Issue for VIII Congress of USSA. The first book, 98-107.

Hawkesford M.J. (2014) Reducing the reliance on nitrogen fertilizer for wheat production. Journal of Cereal Science. Vol. 59. Issue 3, 276–283.

Babitsky A. (2013) What determines the phosphorus content in the seeds of wheat // Seria "Stiinte reale si ale nfturi", 127-133 Electronic resource. Access: http://studydoc.ru/doc/2555668/ot-chego-zavisit-soderzhanie-fosfora-v-zerne-pshenicy

Barraclough P.B., Howarth J.R., Jones J., Lonez-Bellido R., Parmar S., Shepherd C.E., Hawkesford M.J. (2010) Nitrogen efficiency of wheat: Genotypic and environmental variation and prospects for improvement. European Journal of Agronomy. Vol. 33, 1-11.

Published
2017-01-23
Section
Agricultural sciences (agronomics, agricultural ecology, land reclamation, ecology, crops husbandry, farming)