Факторы оптимизации формирования продуктивности растений и качества зерна ярового ячменя и овса

Биохимический состав зерна ячменя и овса формируется под влиянием комплекса факторов внешней среды обитания растений - уровня плодородия почвы, условий увлажнения, солнечной инсоляции и температурного режима.

Необходимо отметить, что климатические факторы и почвенные условия, оказывающие существенное влияние на показатели качества зерна, очень динамичны и находятся в сложном взаимодействии. И зачастую, бывает совсем не просто определить, где начинается влияние одного и оканчивается последействие другого фактора.

Наряду с этим, в одинаковых почвенно-климатических условиях целенаправленным использованием агротехнических приемов можно существенно изменять физические показатели зерна и его химический состав.

Такими агротехническими приемами, как подбор предшественников, система основной и предпосевной обработки почвы, внесение удобрений и использование гербицидов, можно изменять уровень водного и пищевого режимов почвы. Использование таких составных элементов технологий, как сроки и способы сева, нормы высева, обработка семян и опрыскивание растений регуляторами роста, позволяет в определенной степени регулировать и заметно изменять в посевах условия освещения, температурный режим, процессы роста и развития растений. Изменение указанных факторов обуславливает значительное ускорение или, наоборот, замедление темпов жизнедеятельности растительного организма, накопление пластических веществ и тем самым воздействует на формирование его продуктивности и качества зерна.

Исследования с ранними зернофуражными культурами проводились на протяжении двух последних десятилетий на Эрастовской опытной станции Института зернового хозяйства (Пятихатский район Днепропетровской области). Объектом исследований были районированные в степном регионе сорта ярового ячменя Прерия, Донецкий 12, овса - Кубанский и Скакун. Почва опытного участка - чернозем обыкновенный малогумусный тяжелосуглинистый с валовым содержанием в пахотном слое (0-30 см) гумуса - 4,3%, азота - 0,23-0,26, фосфора 0,11-0,12 и калия - 2,2-2,5%. Обеспеченность в пахотном слое подвижными формами фосфора средняя (Р₂О₅ по Чирикову 90-100 мг/кг), обменным калием высокая (К₂О - 250-270 мг/кг).

Климат в районе проведения исследований характеризуется недостаточными и неустойчивыми условиями увлажнения, малоснежным зимним периодом с частыми оттепелями и засушливыми условиями весной и летом. Необходимо отметить, что каждый отдельный год проведения исследований отмечался своеобразным сочетанием погодных факторов, которые неодинаково влияли на процессы роста и развития растений ячменя и овса, что, естественно, отражалось на формировании величинных показателей урожая и качества зерна.

Предшественником во все годы исследований была кукуруза на зерно, учетная площадь делянки - 100 м², повторность - трех-четырехкратная. За исключением специальных опытов ежегодно сев проводили в оптимальные сроки в физически спелую почву, норма высева для сортов ячменя ярового - 4,5-5, овса - 5,0-5,5 млн/га всхожих семян. Для обработки семян использовали, в рекомендуемых дозах, различные регуляторы роста растений, эталоном в этих опытах был гумат натрия, на контрольном варианте семяна обрабатывались водой с пленкообразователем.

В специальных опытах, при изучении сравнительной эффективности различных почвообрабатывающих орудий, была установлена зависимость в существовании большей (почти в 2 раза) засоренности посевов ячменя на вариантах с плоскорезной обработкой в сравнении с отвальной вспашкой. Биометрические исследования и визуальные наблюдения показали, что степень развития сорняков, судя по их высоте и воздушно-сухой массе к уборке урожая ячменя, была на сравниваемых вариантах практически одинаковой. Следует предположить, что именно поэтому показатели продуктивности ячменя, уровень урожая и качество зерна, на фоне изучавшихся способов обработок почвы варьировались незначительно (табл.1).

Многолетними наблюдениями и исследованиями установлено, что в пределах одного календарного года при слишком раннем сроке сева ячменя и овса (в холодную, переувлажненную почву) в сравнении с оптимальным сроком сева (при физической спелости почвы, когда она хорошо крошится и рыхлится) происходило резкое снижение величины урожая, тогда как опаздание с севом на один день после оптимального срока, приводило к недобору урожая ячменя в среднем на 0,6-0,9 ц/га и овса на 0,3-0,4 ц/га, а в условиях засушливой весны к потере около 1,3-1,9 ц/га зерна.

Выявлено также, что качественные показатели зерна в зависимости от сроков сева претерпевали заметные изменения. Так, оптимальный срок сева способствовал некоторому увеличению содержания белка в зерне ячменя и овса по сравнению с его количеством в зерне более поздних и ранних сроков сева. Пленчатость зерна при этом, особенно у овса, заметно возрастала (табл.2).

Предпосевная инкрустация семян баковой смесью, состоящей из пленкообразователя, регуляторов роста и протравителя в современных технологиях выращивания зерновых культур относится к весьма важному элементу, который способствует повышению адаптации растений к стрессовым погодным ситуациям - варьированию низких и высоких температур, а также недостаточному уровню влагообеспеченности.

В наших опытах инкрустирование семян проводили 2% водным раствором полимера (натрий КМЦ), в который вводили исследуемые регуляторы роста. Рабочий раствор готовился из расчета 20 л воды на 1 т семян.

Наблюдения показали (табл.3), что полевая всхожесть семян ячменя и овса, обработанных стимулятором роста БИО-40 (амбиол), возрастала в среднем на 3-5%, количество побегов кущения и листьев увеличивалось, соотвественно, на 0,4-0,6 и 2,8-3,5 шт. на 1 растении; в фазе полного кущения масса сухого вещества таких растений в сравнении с контрольным была выше у ячменя на 18-24%, а у овса на 16-19%. В среднем за годы исследований прибавка урожая зерна ячменя при использовании амбиола составляла свыше 10%, что вполне укладывалось в рамки математической достоверности. В отношении овса нужно подчеркнуть, что его отзывчивость на обработку семян регуляторами роста проявилась более однозначно, прибавка урожая зерна не выходила за пределы 7%. Исследования также показали, что основные качественные параметры зерна ячменя и овса под влиянием инкрустации семян регуляторами роста практически не изменялись.

В других полевых исследованиях инкрустирование семян ячменя и овса иными регуляторами роста - оксикарбамом, спирокарбаном и табодом обеспечивало неодинаковое варьирование урожая зерна обоих культур. Прибавки урожая зерна по годам заметно изменялись и, в целом, устойчивая и последовательная эффективность РР проявлялась лишь при обработке семян ячменя и овса препаратом оксикарбам. Прибавка урожая зерна от этого приема как на ячмене, так и на овсе формировалась на уровне 3,5-5,2 ц/га, тогда как эффективность остальных препаратов была очень низкой.

В отношении изменения показателей качества зерна ячменя и овса под влиянием изучаемых регуляторов роста можно констатировать, что содержание белка в зерне ячменя в сравнении с контрольным вариантом существенно возрастало (на 0,5-0,7%) при обработке семян практически всеми (за исключением табода) регуляторами роста. Однако по сравнению с эталоном (гуматом натрия) увеличение этого показателя не происходило. В содержании крахмала и пленчатости зерна ячменя по отношению к контролю и эталону под воздействием РР заметных изменений не наблюдалось. Несколько иной механизм действия регуляторов роста на качество зерна отмечен на культуре овса. Здесь препараты из группы спирокарбонов способствовали повышению белка в зерне на 0,2-0,3% в сравнении с контролем, в то время как под влиянием табода этот показатель увеличивался на 0,6%, а под воздействием гумата натрия и оксикарбама происходило снижение содержания белка в зерне овса. Четко прослеживалось и снижение уровня крахмалистости зерна под влиянием регуляторов роста группы спирокарбонов, тогда как пленчатость зерна не претерпевала заметных изменений.

Результаты изучения влияния других технологических факторов, в частности, азотных удобрений, на урожай и качество зерна ячменя при внесении в предпосевную культивацию и в фазу кущения растений (вразброс и локальным способом) показали, что по отношению к контролю (без удобрений) разбросной способ внесения удобрений обеспечивал в среднем формирование прибавок урожая зерна на уровне 2-2,4 ц/га, т.е. в пределах ошибки опыта. При локальном способе внесения этих удобрений продуктивность растений ячменя преимущественно была на уровне контрольного варианта или даже ниже (табл. 4).

Невысокая эффективность азотных удобрений при разбросном внесении в фазу кущения, а также практически отсутствие степени их влияния при локальном способе применения на изменение продуктивности растений ячменя объясняется скудными условиями увлажнения весеннего периода в годы исследований.

Практически в каждом из пяти лет проведения опытов в фазу всходы-кущение количество осадков варьировало в пределах 1,6-15,3 мм и поэтому удобрения, находясь в верхнем, быстро пересыхающем слое почвы, весьма слабо потреблялись растениями ячменя. Во-вторых, (в фазе кущения) при локальном способе внесения удобрений - лентами вдоль рядков, растения ячменя существенно травмировались дисковыми сошниками сеялки. Наблюдения показали, что в засушливых условиях весны, поврежденные сеялкой растений слабо отрастали, заметно отставали в развитии и, вследствие этого, формировали меньшую продуктивность. Результаты изучения влияния азотных удобрений при разных сроках и способах их внесения на качество зерна показали, что рассматриваемые приемы по отношению к контролю (без удобрений) практически в одинаковой степени способствовали повышению содержания в зерне белка (на 0,6-0,7%) и крахмала (на 1,2-1,4%), а также увеличению массы 1000 зерен (на 1,0-1,2 г); пленчатость зерна при этом изменялась незначительно.

В наших исследованиях изучалось также влияние опрыскивания растений ячменя и овса в фазу трубкования различными регуляторами роста - оксикарбамом, положительное влияние которого было установлено при полусухой обработке семян, а также препаратами - картолином, крезацином и гумисолом.

Необходимо отметить, что применение всех ранее изучаемых регуляторов роста (табл.5) для опрыскивания растений овса выявились мало эффективным приемом и не оправдало ожидаемых результатов. Прибавки урожая зерна этой культуры варьировали в пределах 0,9-2,9 ц/га по отношению к контролю и математически были не достоверны. На ячмене формирование наибольшей прибавки урожая зерна (4,0 ц/га) обеспечила обработка растений оксикарбамом, затем в равной степени были эффективны препараты картолин и крезацин, прибавки урожая составляли, соответственно, 3,2 и 3,0 ц/га. Опрыскивание растений водной вытяжкой из биогумуса (гумисол) также как и 2% раствором гумата натрия, используемого в качестве эталона, не способствовало дальнейшему повышению урожайности ячменя.

Анализ экспериментального материала по качеству зерна ячменя и овса, приведенного в табл. 5 позволяет заключить, что опрыскивание растений испытуемыми регуляторами роста по сравнению с контролем способствовало заметному повышению содержания белка в зерне ячменя (0,3-0,6%) и овса (0,4-0,7%), однако не превосходило по уровню эталон (гумат натрия). Содержание крахмала в зерне ячменя под воздействием регуляторов роста практически не изменялось, а у овса отмечено даже некоторое уменьшение этого показателя. Пленчатость зерна обоих культур под влиянием регуляторов роста варьировала в небольших пределах.

В последние годы успешное испытание в опытных учреждениях Украины прошли синтезированные регуляторы роста нового поколения типа фумар, триман, эмистим С, агростимулин и другие. В наших исследованиях указанные РР на культуре ярового ячменя обеспечивали стабильное достоверное повышение урожайности при некотором улучшении качественных показателей зерна - белковости и крахмалистости (табл.6).

Результатами, полученными в полевых опытах, установлена неодинаковая сортовая реакция ячменя Донецкий 8, Зерноградский 373, Прерия на нормы высева и удобрения (табл.7).

Из данных табл. 7 видно, что при увеличении густоты растений изучаемых сортов ячменя наблюдалось устойчивая тенденция к повышению урожаев зерна практически на всех фонах минерального питания.

Однако при этом прибавки урожаев не выходили за пределы математической достоверности и были экономически нецелесообразны. Следует подчеркнуть, что независимо от норм высева сортов ячменя Донецкий 8, Зерноградский 373 и Прерия наибольшие прибавки урожая зерна, соответственно, 6,3-6,8 ц/га, 6,8-9,1 и 9,2-10,3 ц/га были зафиксированы на фоне внесения умеренных доз удобрений N₆₀Р₃₀K₃₀. Как уменьшение дозы азота до 30 кг/га, так и увеличение ее до 90 кг/га на фоне фосфорно-калийного удобрения Р₃₀K₃₀ обуславливало различное варьирование прибавок урожая зерна.

Показатели качества зерна сортов ячменя под влиянием норм высева и удобрений претерпевали заметные изменения (табл. 8). Увеличение нормы азота в составе полного удобрения способствовало заметному увеличению содержания белка в зерне обоих сортов, что, несомненно, имеет важное практическое значение при выращивании ячменя на кормовые цели. Однако, при этом нецелесообразно увеличение нормы высева, что в результате обуславливает ухудшение показателей качества зерна - наблюдается уменьшение массы 1000 зерен, снижение белковости и увеличение пленчатости и крахмалистости.

Данные полевых опытов свидетельствуют, что как на удобренном фоне, так и при внесении удобрений урожай зерна всех изучаемых сортов овса повышался при увеличении нормы высева от 3 до 6 млн/га всхожих семян (табл. 9).

Из анализа данных табл. 9 следует, что среди изучавшихся сортов овса наиболее отзывчивым на удобрения выделились раннеспелый Кубанский и среднеспелый Синельниковский 15.

Прибавки урожая этих сортов в зависимости от норм высева на фоне внесения удобрений в дозе N₆₀Р₃₀K₃₀ варьировали в пределах, соответственно, 3,4-5,0 и 3,8-4,8 ц/га, тогда как у сорта Мирный - 1,9-2,5 ц/га. При увеличении норм высева от 3 до 6 млн/га всхожих зерен наблюдалось также повышение урожая зерна, однако указанный рост величины урожая находился в пределах ошибки опыта.

Вносимые удобрения и нормы высева оказали заметное влияние на качество зерна овса изучавшихся сортов (табл.10).

Внесение полного минерального удобрения в дозах N_60-120Р_30-90K_30-60 способствовало, в пределах изучаемых норм высева, увеличению белковости зерна сорта Мирный на 1,9-2,4%, сорта Кубанский на 1,1-1,4% и сорта Синельниковский 15 - на 2,0-2,5% при четкой тенденции уменьшения пленчатости зерна в зависимости от сорта на 0,4-2,6%.

Дальнейшее загущение посевов приводило к уменьшению как содержания белка, так и, в большинстве случаев, пленчатости зерна изучаемых сортов овса.

Испытания различных приемов защиты растений ячменя и овса от вредителей и болезней свидетельствуют, что на фоне предпосевного протравливания семян байтаном совместное использование фунгицида байлетона и инсектицида фозалона обеспечивало существенное повышение урожайности зерна ячменя. Однако наибольший эффект в годы развития инфекций и вредителей проявлялся от сочетания протравливания семян байлетоном и опрыскивания в фазу выхода растений в трубку баковой смесью, состоящей из байлетона, фозалона и регулятора роста. Практически аналогичная зависимость в действии изучаемых препаратов в эти же годы (за исключением байтана) наблюдалась и на формировании продуктивности растений овса. Результаты исследований показали, что основные показатели качества зерна ячменя и овса под воздействием изучаемых химических средств защиты растений практически не изменялись.

Комплекс приведенных исследований позволяет заключить:

- под влиянием изучавшихся способов основной обработки почвы урожай зерна ячменя варьировал незначительно, при этом и показатели качества зерна (содержание белка, крахмала, пленчатость) практически не изменялись;

- при слишком раннем сроке сева в сравнении с оптимальным наблюдалось резкое снижение урожая зерна ячменя и овса, тогда как при оптимальном сроке формировался наиболее высокий урожай зерна и происходило некоторое увеличение содержания белка в зерне по сравнению с более поздними и ранними сроками сева, при этом пленчатость, особенно у овса, заметно возрастала;

- азотные удобрения при разных дозах и способах их внесения в одинаковой степени способствовали повышению содержания в зерне белка и крахмала, пленчатость изменялась незначительно, локализация удобрений обуславливала, по техническим причинам, снижение продуктивности растений ячменя;

- формирование величины урожая зерна ячменя в значительной степени определялось положительным воздействием инкрустации семян регулятором роста - амбиол (прибавка урожая - 10%), отзывчивость растений овса на этот препарат оказалась менее однозначной (прибавка урожая составила 7%), содержание белка и пленчатость зерна под влиянием изучаемого фактора не изменялись;

- при опрыскивании растений ячменя в фазу трубкования регуляторами роста устойчивая их эффективность проявлялась у препаратов оксикарбам, картолин и крезацин, тогда как на овсе этот прием выявился мало эффективным;

- регуляторы роста нового поколения (фумар, триман, эмистим С, агростимулин) на культуре ярового ячменя обеспечивали стабильное повышение как урожайности, так и улучшение качественных показателей зерна (содержание белка, крахмала);

- при загущении растений сортов ячменя и овса наблюдалась тенденция к повышению урожайности зерна на всех фонах минерального питания, одновременно у ячменя происходило падение белковости зерна с увеличением его пленчатости и крахмалистости, а у овса - рост белковости зерна сопровождался тенденцией снижения пленчатости зерна в зависимости от сорта.

Мусатов А.Г., доктор сельскохозяйственных наук,

Семяшкина А.А., научный сотрудник, Дашевский Р.Ф., аспирант

Институт зернового хозяйства УААН, Днепропетровск