Co zrobić, by uzyskać dobry plon i ziarno pszenicy bogate w białko?

Pszenicę zasadniczo uprawia się na mąkę do wypieku ciast i chleba, a więc ziarno musi spełniać określone parametry jakościowe, co najmniej dotyczące zawartości białka, gęstości ziarna i szeregu innych. Tak więc podstawowym celem produkcji pszenicy jest nie tylko plon ziarna, lecz także odpowiednio wysoka zawartość azotu/białka w ziarnie. Zatem co zrobić, by uzyskać dobry plon i ziarno pszenicy bogate w białko? Sprawdź w poniższym artykule.

Dobór odmiany jest istotnym warunkiem, ale nie jedynym

Dla ziarna pszenicy będącej w obrocie w systemie aukcji zawartość białka i gęstość ziarna w klasie jakościowej A kształtują się odpowiednio 14% i 77 kg/hl, a jakościowej B – 12,5% i 76 kg/hl. Nie wolno pominąć kluczowego wskaźnika, jakim dla rolnika jest plon ziarna.

Połączenie tych trzech celów nie jest łatwe, gdyż każdorazowy wzrost plonu ziarna prowadzi do spadku zawartości białka. Odmiany jakościowe (E i A) o wyższej zawartości białka plonują niżej w porównaniu do odmian plennych (chlebowe – B i pastewne – C).

Dobór odmiany jest więc istotnym warunkiem wyprodukowania ziarna o zakładanej jakości, ale nie jedynym. Spełnienie warunków produkcyjnych (plon i jakość ziarna) w pierwszej kolejności warunkuje termin zastosowania azotu (krytyczne fazy formowania plonu), dawka składnika w danym terminie, a do tego warto rozważyć formę azotu w nawozie.

Nie można jednak pominąć tak ważnych, lecz w swej istocie drugoplanowych czynników, jakimi są przedplon, a także ochrona łanu. Nie ma bowiem możliwości wykorzystania potencjału plonotwórczego odmiany pszenicy, gdy przedplon jest nieodpowiedni, a łan w krytycznych fazach formowania plonu narażony jest na presję chorób.

Zapotrzebowanie pszenicy konsumpcyjnej na azot

Pszenica do wyprodukowania 100 kg ziarna potrzebuje od 1,5 do 2,5 kg N, lecz przy optymalnym zaopatrzeniu w wodę wystarczy nawet 1,0 kg azotu. Minimalna zawartość azotu w ziarnie, warunkująca uzyskanie ziarna zawierającego 12,5% białka, wynosi ok. 2,2%.

Azot ziarna stanowi 70–85% całkowitej masy tego składnika w łanie pszenicy podczas zbioru (tzw. indeks żniwny azotu). W dobrym plonie, takim w warunkach Polski jest 8 t/ha, zakumulowana masa azotu w ziarnie wynosi 176 kg/ha.

Plony ziarna pszenicy ozimej na poziomie odmiany wzorcowej (COBORU, średnia z 2021–2023) kształtowały się na poziomie 10,5 t/ha. Uzyskanie ziarna klasy jakościowej A, czyli o zawartości 14% białka, jest możliwe pod warunkiem akumulacji netto 263 kg N/ha w ziarnie i 350 kg N/ha brutto.

Struktura łanu – pogoda i białko

Liczba kłosów jest tym elementem struktury plonu, który ustala się w okresie od początku strzelania w źdźbło do początku kłoszenia (BBCH 30 do BBCH 50). Podstawowym wyzwaniem dla producenta pszenicy jest takie prowadzenie łanu, aby uzyskać wyrównany, a nie piętrowy łan pszenicy. Rośliny dojrzewają w tym samym czasie, niezależnie od wieku fizjologicznego poszczególnych kłosów. W łanie zbóż piętrowość kłosów jest zjawiskiem naturalnym, lecz nie jest pożądana w łanie pszenicy. W źle prowadzonej pszenicy można wydzielić nawet 4 piętra.

Pierwsze, najwyższe, produkuje ziarno grube, bogate w skrobię, lecz tym samym ubogie w białko. Dla kontrastu piętro najniższe, najmłodszych kłosów, produkuje ziarno drobne, szkliste, a więc bogate w białko, lecz o niskiej gęstości. Wielopiętrowość łanu często rozpoczyna się już od wschodów. Oba te piętra nie spełniają wymogów jakościowych. Wniosek jest jeden: łan pszenicy jakościowej musi być wyrównany, aby ziarno uzyskało taką samą gęstość, a tym samym było jednorodne co do zawartości białka.

Zadanie rolnika rozpoczyna się od ustalenia potencjału produkcyjnego pola, czyli od wyznaczenia realnego, a więc możliwego do uzyskania plonu ziarna. Ten etap wiąże się z ilością wysiewu, która winna być tak ustalona, aby łan w trakcie wegetacji z jednego kiełkującego ziarniaka uzyskał 2 (!!!) wyrównane kłosy.

Drugi etap formowania plonu rozpoczyna się od początku stadium wzrostu kłosa w pochwie liściowej (BBCH 40) i rozciąga się aż do początku stadium wzrostu ziarniaków (BBCH 71). W tym okresie ustala się liczba ziarniaków w kłosie, która pomnożona przez liczbę kłosów określa tzw. gęstość ziarniaków w łanie (liczba ziarniaków na m2). Trzeci etap formowania plonu dotyczy masy 1000 ziarniaków (g). Proces ten zachodzi w okresie od wczesnej dojrzałości mlecznej (BBCH 72) do dojrzałości pełnej roślin (BBCH 89).

W przypadku pszenicy jakościowej ziarniaki nie powinny osiągać maksymalnych wartości MTZ. Oba te elementy struktury plonu, czyli gęstość ziarna, a zwłaszcza MTZ, zależą od zawartości azotu i chlorofilu w głównych organach asymilacyjnych po kwitnieniu, czyli w liściu flagowym, kłosie i liściu podflagowym oraz od długości okresu nalewania ziarna. Zdolność asymilacyjna tych organów może zostać ograniczona przez choroby (choroby grzybowe liścia flagowego i kłosa) oraz szkodniki (skrzypionka, mszyce). Dlatego niezbędna jest ochrona tych organów zarówno ze względu na plon ziarna, jak i na jakość technologiczną ziarna.

Warunki pogodowe odgrywają ważną rolę w kształtowaniu struktury plonu i jakości ziarna pszenicy, ponieważ określają dwa główne czynniki kształtujące zawartość białka w ziarnie:

1) ilość i rozkład opadów w sezonie wegetacyjnym, zwłaszcza w okresie formowania się gęstości ziarniaków w łanie oraz dojrzewania pszenicy (MTZ);

2) długość okresu nalewania ziarna.

Jakość ziarna pszenicy zależy od szybkości akumulacji azotu i węglowodanów w wypełniającym się ziarniaku. Optymalne warunki do przebiegu tego procesu związane są z umiarkowanymi temperaturami i wilgotnością powietrza. W latach suchych reakcja pszenicy na nawożenie azotem jest słaba, ponieważ niedobór wody przed kwitnieniem redukuje liczbę kłosów, a w trakcie i tuż po kwitnieniu – liczbę ziarniaków w kłosie. Susza w fazie nalewania ziarna zwiększa szybkość przemieszczania azotu z organów wegetatywnych do ziarna, co prowadzi do wzrostu zawartości białka w ziarnie. Natomiast w latach wilgotnych nawożenie azotem wyraźnie zwiększa plony ziarna. W okresie przed kwitnieniem i w trakcie kwitnienia wzrastająca liczba kłosów powoduje wzrost liczby ziarniaków, lecz jednocześnie prowadzi do redukcji zawartego w nich azotu. W okresie nalewania ziarna wzrost zawartości skrobi w ziarnie zachodzi dłużej, co prowadzi do rozcieńczenia azotu w ziarnie i ostatecznie do spadku zawartości białka.

Dawka azotu dla pszenicy

Nie da się wyprodukować ziarna spełniającego wymogi jakościowe, nawet dysponując odpowiednią odmianą, jeżeli roślina w krytycznych fazach formowania plonu nie dysponuje dostateczną ilością azotu w glebie. Masa azotu zakumulowana w plonie ziarna na poziomie potencjału plonowania pszenicy ozimej w Polsce (10,5 t/ha, średnia z lat 2022 i 2023) wynosi 350 kg N/ha. Taki plon ziarna, jak wynika z symulacji na ryc. 1, można byłoby uzyskać przy dawce 190 kg N/ha. Dawki większe nie zwiększają często plonu ziarna, który ulega stabilizacji lub niewielkiemu spadkowi. To właśnie dzięki temu załamaniu w ziarnie wzrasta zawartość białka, a jednocześnie zmniejsza się zawartość skrobi.

Przeprowadzona symulacja opiera się na realnych wynikach, gdzie przedplonem pszenicy był rzepak ozimy, a roślina była w pełni chroniona i dokarmiana mikroelementami w okresie przed kwitnieniem. Warto zwrócić uwagę także na to, że zawartość białka wzrasta liniowo w reakcji na wzrastające dawki nawozowe azotu. Dawka 190 kg N/ha zapewniłaby uzyskanie zawartości białka na poziomie 13,3%. Zawartość białka na poziomie 12,5% można by otrzymać, stosując 130 kg N/ha, lecz doprowadzenie do 14% wymagałoby zastosowania 232 kg N/ha.

W praktyce wyznaczenie optymalnej dawki azotu musi uwzględniać zapotrzebowanie całkowite łanu dla określonego plonu i zawartości białka, a także działania korekcyjne, wynikające ze stanu odżywienia roślin w krytycznych fazach formowania plonu (BBCH 30/31, BBCH 40/41 oraz BBCH 50/51, ewentualnie BBCH 71/72). Pierwszym zadaniem producenta pszenicy jakościowej jest poprawne wyznaczenie dawki azotu, która zostanie zastosowana przed tzw. wiosennym ruszeniem wegetacji. Procedura ta wymaga wykonania analizy gleby na zawartość azotu mineralnego (Nmin) w glebie. Analiza ta dla wysoko plonującej pszenicy, czyli na poziomie potencjału plonowania uprawianej odmiany, musi obejmować warstwę gleby o miąższości 90 cm.

Równanie do wyznaczenia dawki azotu jest następujące:

[ DN = 150 – Nmin_{90} ]

Przykład 1:

1. Dane: zawartość Nmin w glebie:
   a. stanowisko po zbożach = 50 kg N/ha,
   b. stanowisko po rzepaku = 80 kg N/ha.
2. Obliczenia:
   a. DN = 100 kg N/ha,
   b. DN = 70 kg N/ha.

Korekta dawki azotu w tym terminie wynika, jak przedstawiono na przykładzie, ze stanu zasobności gleby w Nmin. Wyznaczenie drugiej dawki azotu, która winna być zastosowana w stadium BBCH 30–32, wymaga precyzyjnej oceny stanu odżywienia roślin z zastosowaniem N-Testera, czy też na podstawie indeksów odżywienia generowanych metodami teledetekcyjnymi. Oczywiste jest to, że indeksy te muszą uwzględniać lokalne realia glebowo-klimatyczne.

Optymalne, lecz nie nadmierne odżywienie pszenicy azotem jest kluczowe dla ustalenia obsady (kłosy) oraz struktury kłosa na początku stadium kłoszenia (BBCH 50). Jak wcześniej zaznaczono, z jednego kiełkującego ziarniaka roślina powinna wyprodukować dwa kłosy.

Dawka azotu na kłos

Trzecią dawkę azotu w pszenicy ozimej, w praktyce zwaną dawką na kłos, stosuje się głównie w celu uzyskania wysokiej zawartości białka. W Niemczech w uprawie pszenicy ozimej jakościowej stosuje się zasadę, zgodnie z którą rośliny na początku kłoszenia nawozi się azotem w dawce wynoszącej 8–12 kg N na każdą tonę ziarna. W omawianym przykładzie pszenica ozima plonująca na poziomie 10,5 t/ha akumuluje 350 kg N/ha, z czego na okres po kwitnieniu przypada od 25 do 33%. Masa niezbędnego azotu w tym okresie wynosi zatem 87,5–115,5 kg N/ha, co przekłada się na 8,3–11 kg N na każdą tonę ziarna. W warunkach klimatycznych Polski, gdzie występują okresowe niedobory wody w połączeniu z wysokimi temperaturami powietrza w okresie od kwitnienia, zazwyczaj przyjmuje się dolny poziom podanego zakresu.

Wzrost temperatury powietrza podczas faz nalewania ziarna zwiększa tempo transportu azotu z części wegetatywnych rośliny do ziarniaków, skracając jednocześnie okres wegetacji. To może prowadzić do wzrostu zawartości azotu, ale spadku masy 1000 ziarniaków, które są związane z akumulacją skrobi. Niestety, najczęściej takie warunki skutkują także spadkiem plonu.

W przypadku pszenicy jakościowej klasy A (duży plon i 14% białka w ziarnie), badania eksperymentalne wskazują, że dawka azotu na kłos waha się w zakresie od 40 do 80 kg N/ha. Dla pszenicy jakościowej klasy B nawożenie może okazać się zbędne lub wymagać mniejszej dawki azotu, niż 40 kg N/ha. W niektórych warunkach nawożenie dolistne azotem może być wystarczające. Korekta dawki azotu w stadium BBCH 50/51 powinna być przeprowadzona w sposób analogiczny do drugiej dawki azotu, uwzględniając stan odżywienia roślin.

Zabiegi wspomagające gospodarkę azotem w okresie od początku kłoszenia

Nawozy azotowe

Pierwszym zadaniem do rozwiązania przez producenta pszenicy jakościowej jest dobór nawozu azotowego.

Najlepszym nośnikiem azotu w tym okresie jest saletra norweska (saletra wapniowa). Wynika to z kilku cech tego nawozu. Pierwszą jest dobra rozpuszczalność, nawet przy względnie niskiej wilgotności względnej powietrza (56%), podczas gdy dla saletry amonowej próg ten wynosi 63% (dotyczy stosowania pogłównego, w którym oprócz wilgotności gleby, na którą spada granula nawozu, o uruchomieniu składnika z nawozu decyduje wilgotność powietrza). Drugą jest forma azotu w nawozie, preferowana saletrzana (NO3 –), która gdy granula nawozu się rozpuści w glebie, jest sprawnie pobierana przez korzenie rośliny. Trzecią jest wapń (Ca2+) zawarty w nawozie, który podnosi zawartość białka w ziarnie, a zwłaszcza zawartość glutenu.

W polskiej praktyce rolniczej, głównie ze względów ekonomicznych, dominuje saletra amonowa. Poza tym, że nawóz ten jest słabiej rozpuszczalny, to obecna jest forma amonowa azotu, której pobieranie jest znacznie wolniejsze niż azotanowej. W rozważaniach pozostaje RSM, co ze względu na formę aplikacji (płynna, węże rozlewowe) zwiększa prawdopodobieństwo akumulacji azotu w glebie. Z drugiej strony mocznik, ulegając hydrolizie, prowadzi do pojawienia się amoniaku (NH3), co generuje znaczne straty azotu. Mocznik może być alternatywnym źródłem azotu dla ziarna pszenicy jakościowej klasy B, stosowanym dolistnie. Zaletą mocznika jest szybkie dostarczenie roślinie azotu, co tym samym sprawnie uzupełnia niedostateczny dopływ składnika z organów wegetatywnych do ziarniaka.

Masa wprowadzonego azotu zależy od dwóch wartości progowych. Podstawową jest koncentracja nawozu w roztworze, którą określa masa wody. Nawozy w odróżnieniu od pestycydów stosuje się z dużymi dawkami wody. Podane w tabeli 2. dawki azotu w formie mocznika należy traktować jako górne. Zbyt duża jednorazowa dawka mocznika przed kwitnieniem może zakłócić funkcjonowanie rośliny w tak kluczowym okresie, jakim jest przejście wegetacji od 2 tygodni przed kwitnieniem do 2 tygodni po nim. Drugim okresem stosowania dolistnie mocznika jest faza dojrzałości mlecznej, począwszy od stadium BBCH 72.

Zaletą saletry wapniowej jest nie tyle azot, lecz także wapń, który poprawia parametry jakościowe ziarna (pszenice konsumpcyjne). W obu terminach można połączyć dwie formy azotu, amidową (mocznik) i saletrzaną (saletry: wapniowa, potasowa, magnezowa, amonowa), obniżając koncentrację mocznika o 1% (2%), a stężenie saletry nie powinno przekroczyć 1% (1,5%). Warunkiem stosowania mocznika poza wyżej omówionymi jest dobra ochrona fungicydowa łanu.

Nawożenie pszenicy – Siarczan magnezu i mikroelementy

Plonotwórcza rola siarczanu magnezu wynika z obecności w tym nawozie dwóch składników pokarmowych wspomagających zarówno proces formowania plonu ziarna, jak i jakość ziarna. Zastosowanie magnezu w stadium kłoszenia wpływa korzystnie na gospodarkę azotową pszenicy, wydłużając aktywność liści, co tym samym zwiększa MTZ. Siarka, zawężając w roślinie stosunek N do S, zwiększa transfer azotu z części wegetatywnych, głównie ze źdźbła do ziarniaków. Tym samym poprawia zawartość i jakość białka w ziarnie. Gleby w Polsce są generalnie ubogie w siarkę, co ogranicza efektywność plonotwórczą azotu. Sprawdzone w praktyce stosowanie 5% roztworu siarczanu magnezu (siedmiowodnego) jest odpowiednie na początku fazy kłoszenia. Wpływ na jakość ziarna jest tym większy, im zabieg ten zostanie wykonany w późniejszych stadiach fazy kłoszenia.

Wskazane jest jednakże obniżenie koncentracji nawozu, zwłaszcza przy jednoczesnym stosowaniu z mocznikiem czy także z mikroelementami. Chodzi o to, aby nie dopuścić do poparzenia roślin, a ściślej do zniszczenia kwiatków w kłosie.

Czy stosowanie dolistne mikroelementów w fazie kłoszenia bądź też w fazie dojrzałości mlecznej wpływa na zawartość białka?

Odpowiedź jest pozytywna, lecz rozwiązań praktycznych, potwierdzających doświadczenia naukowe, w zasadzie brak. W pierwszym z tych okresów wskazane jest stosowanie żelaza, które poprzez wpływ na gospodarkę węglowodanami, może zwiększyć liczbę ziarniaków w kłosie (mniejsze straty oddechowe rośliny). Z gospodarką azotem ściśle są związane mangan, cynk i miedź. Im lepsze odżywienie pszenicy tymi składnikami, tym większy i sprawniejszy transfer azotu z części wegetatywnych (źdźbło) do rosnących ziarniaków, a tym samym większa zawartość białka.

Zapotrzebowanie pszenicy na te składniki w obu tych terminach formowania jakości ziarna jest niewielkie. Składniki zastosowane w zbyt dużych dawkach, co w szczególności dotyczy miedzi, mogą działać fitotoksycznie na roślinę. W doborze dawki i formy zastosowanych nawozów mikroelementowych w omawianych fazach wegetacji pszenicy należy więc oprzeć się na zaleceniach producenta, o ile takie zostały podane na etykiecie nawozu.

Autor: Prof. dr hab. Witold Grzebisz, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu