Казань, Россия
В условиях ограниченного водоснабжения повышение эффективности возделывания ярового ячменя остаётся значимой задачей. Цель исследований – анализ воздействия минеральных удобрений и влагосорбента на рост, развитие и урожайность культуры. Работу выполняли на серых лесных почвах в Республике Татарстан в 2022–2024 годы в различных агрометеорологических условиях. Схема опыта предполагала изучение следующих вариантов: без удобрений и гидрогеля (контроль); N37P60K73; гидрогеля Аквасин 50 кг/га; N37P60K73 + Аквасин 50 кг/га; Аквасин 100 кг/га; N37P60K73 + Аквасин 100 кг/га. Яровой ячмень высевали с нормой 4,5 млн всхожих семян на 1 га. Наблюдения за ростом и развитием растений проводили по методикам Государственного сортоиспытания. Уборку урожая проводили поделяночно прямым обмолотом, учёт урожайности осуществляли с пересчётом на 14%-ную влажность и 100%-ную чистоту зерна. В годы исследований более высокий листовой фотосинтетический потенциал формировали посевы в вариантах с внесением N37P60K73 в сочетании с 50 кг/га и 100 кг/га гидрогеля, величина этого показателя возрастала, по сравнению с контролем, соответственно на 41% и 50%. При использовании удобрений суммарное водопотребление оказалось выше, а коэффициенты водопотребления были ниже контроля, особенно при внесении гидрогеля. Применение N37P60K73 в среднем за три года обеспечило повышение урожайности зерна ячменя по отношению к контролю на 24,5 %. При дополнительном внесении 50 кг/га гидрогеля прибавка составила 31,2 %, а 100 кг/га гидрогеля – 36,7%.
яровой ячмень (Hordeum sativum L.), площадь листьев, минеральные удобрения, гидросорбент, урожайность
Введение. Ячмень – ценнейшая продовольственная культура, которая используется для различных целей (корма, пивоварение, крупа и др.) и которая в условиях Средневолжского региона может обеспечивать получение высоких урожаев [1, 2, 3]. Огромным преимуществом этой культуры выступает короткий вегетационный период, скороспелость и засухоустойчивость, вследствие чего экономно расходуется влага [4, 5, 6]. Эта культура, особенно двурядный ячмень при достаточном количестве продуктивной влаги на глубине залегания узловых корней хорошо кустится и может образовать несколько продуктивных побегов до наступления засушливой погоды во второй половине лета. Несмотря на перечисленные положительные стороны этой культуры, нужно отметить, что в засушливых условиях урожайность ячменя может быть низкой [7, 8, 9]. В связи с этим сельскохозяйственным товаропроизводителям необходимо уделить внимание технологиям накопления влаги, в том числе применению суперабсорбентов – гидрогелей [10]. Исследования, проведённые по изучению гидрогеля, выявили, что его внесение не только сохраняло влагу в корнеобитаемом слое, но и увеличивало урожайность зерновых, овощных и ягодных культур [11, 12, 13].
Цель исследования – изучить влияние минеральных удобрений и влагосорбента, внесенных в почву, на рост, развитие и урожайность ярового двурядного ячменя для совершенствования технологии возделывания культуры.
Условия, материалы и методы. Работу выполняли в 2022–2024 годы на серых лесных почвах ООО «Агробиотехнопарк» при ФГБОУ ВО «Казанский ГАУ». Агрохимические показатели участка: содержание гумуса – 3,6%, подвижных фосфора и калия по Кирсанову – соответственно 256…270 и 121…125 мг/кг, кислотность почвы – близкая к нейтральной (рН в солевой вытяжке = 6,2 ед.).
Схема опыта: без удобрений и гидрогеля (контроль); N37P60K73; гидрогель Аквасин 50 кг/га; N37P60K73 + Аквасин 50 кг/га; Аквасин 100 кг/га; N37P60K73 + Аквасин 100 кг/га. Доза минеральных удобрений рассчитана на получение запланированного урожая 5 т/га зерна.
Площадь делянки общая – 26 м2, учётная – 20 м2. Повторность опыта – 4-кратная. Предшественник – озимая пшеница. Объектом исследования служил яровой двурядный ячмень сорт Раушан. Посев проводили рядовым способом нормой 4,5 млн всхожих семян на 1 га. Погодные условия в вегетационный период 2022 году были благоприятными для роста и развития ярового ячменя. За май выпала двойная норма осадков, а средняя температура воздуха была на 3,3 °С ниже нормы (табл. 1). В июне их было треть месячной нормы, все они отмечены в первой декаде. В июле осадки выпали равные многолетним значениям, а температура воздуха была выше обычной. В августе средняя температура воздуха была выше нормы на 4,5 °C при полном отсутствии осадков.
Таблица 1 ‒ Погодные условия в период вегетации ярового ячменя
|
Показатель |
Месяц |
|||
|
Ⅴ |
ⅤⅠ |
ⅤⅠⅠ |
ⅤⅠⅠⅠ |
|
|
2022 г. |
||||
|
Осадки, мм |
78 |
19 |
62 |
0 |
|
Температура воздуха, о С |
10,7 |
18,6 |
21,3 |
22,5 |
|
Гидротермический коэффициент |
3,70 |
0,35 |
0,93 |
0,00 |
|
2023 г. |
||||
|
Осадки, мм |
47 |
6 |
33 |
20 |
|
Температура воздуха, о С |
16,0 |
16,3 |
21,5 |
20,2 |
|
Гидротермический коэффициент |
2,40 |
0,12 |
0,50 |
0,33 |
|
2024 г. |
||||
|
Осадки, мм |
53 |
16 |
56 |
29 |
|
Температура воздуха, о С |
11,0 |
21,7 |
22,1 |
18,4 |
|
Гидротермический коэффициент |
2,40 |
0,24 |
0,82 |
0,50 |
|
Средние многолетние значения |
||||
|
Осадки, мм |
38 |
57 |
62 |
55 |
|
Температура воздуха, о С |
14,0 |
18,3 |
20,5 |
18,0 |
Метеорологические условия 2023 года для вегетации ярового ячменя были неблагоприятными. Сумма осадков в мае превысила климатическую норму, а температура воздуха – многолетние значения на 2,0 °С. Июнь был засушливым, гидротермический коэффициент (ГТК) снизился до 0,12. В июле осадки составили 53 % от нормы, ГТК – 0,50. В августе ГТК составил 0,33. В 2024 году май был холодным и влажным, ГТК составил 2,40. В июне ГТК составил 0,24.
Результаты и обсуждение. Применение минеральных удобрений оказывает положительное влияние на развитие листовой поверхности (табл. 2). Наибольший в опыте рост площади листьев отмечали в период от кущения до конца фазы выхода в трубку. Прекращение фотосинтеза и отмирание листьев начиналось в фазе молочной спелости и происходило до фазы восковой спелости. В среднем за 2022–2024 годы площадь листьев ярового ячменя в варианте с внесением N37P60K73 в фазе кущения составила 26,3 тыс. м2/га, выхода в трубку – 33,3, колошения – 41,2, молочной спелости – 13,7 тыс. м2/га, тогда как в контрольном варианте соответственно фазам развития – 18,0, 29,0, 35,2 и 9,7 тыс. м2/га. Использование минеральных удобрений и 50 кг/га гидрогеля способствовало увеличению площади листьев до 27,3 в фазе кущения, 35,0 – выхода в трубку, 42,8 – колошения и 13,8 тыс. м2/га – молочной спелости. Наибольшая в опыте листовая поверхность выявлена в варианте с совместным использованием N37P60K73 и 100 кг/га гидрогеля.
Таблица 2 – Динамика формирования площади листьев ярового ячменя в зависимости от фона питания и гидросорбента, тыс. м2 /га
|
Вариант |
Фаза вегетации растений |
|||
|
кущение |
выход в трубку |
колошение |
молочная спелость |
|
|
2022 г. |
||||
|
Без удобрений (контроль) |
18,5 |
29,6 |
36,1 |
10,6 |
|
N37P60K73 |
27,0 |
34,5 |
43,0 |
14,5 |
|
50 кг/га гидрогеля |
19,0 |
30,3 |
36,4 |
11,0 |
|
N37P60K73 + 50 кг/га гидрогеля |
29,6 |
36,6 |
44,3 |
14,7 |
|
100 кг/га гидрогеля |
20,6 |
30,5 |
36,8 |
11,5 |
|
N37P60K73 + 100 кг/га гидрогеля |
30,6 |
37,0 |
45,8 |
15,0 |
|
НСР05 |
0,6 |
0,8 |
0,6 |
0,3 |
|
2023 г. |
||||
|
Без удобрений (контроль) |
17,4 |
28,3 |
34,4 |
9,0 |
|
N37P60K73 |
25,5 |
32,1 |
38,3 |
12,9 |
|
50 кг/га гидрогеля |
17,7 |
29,0 |
35,0 |
9,2 |
|
N37P60K73 + 50 кг/га гидрогеля |
25,5 |
33,1 |
40,4 |
12,6 |
|
100 кг/га гидрогеля |
18,0 |
29,0 |
35,5 |
9,5 |
|
N37P60K73 + 100 кг/га гидрогеля |
26,3 |
34,4 |
41,4 |
13,6 |
|
НСР05 |
0,5 |
0,6 |
0,8 |
0,3 |
|
2024 г. |
||||
|
Без удобрений (контроль) |
18,0 |
29,0 |
35,0 |
9,5 |
|
N37P60K73 |
26,4 |
33,4 |
42,4 |
13,8 |
|
50 кг/га гидрогеля |
18,5 |
29,5 |
36,0 |
9,7 |
|
N37P60K73 + 50 кг/га гидрогеля |
26,9 |
35,2 |
43,8 |
14,1 |
|
100 кг/га гидрогеля |
18,7 |
31,5 |
36,7 |
10,5 |
|
N37P60K73 + 100 кг/га гидрогеля |
27,7 |
36,3 |
43,9 |
14,7 |
|
НСР05 |
0,5 |
0,6 |
0,8 |
0,3 |
Учёт продолжительности деятельности листовой поверхности дает более емкое представление, выражаемое как фотосинтетический потенциал посева (табл. 3). В варианте с внесением N37P60K73 листовой фотосинтетический потенциал был выше контроля на 34%. Использование 50 кг/га гидрогеля увеличило листовой потенциал на 4,8%, а 100 кг/га – на 9,4 %. Сравнительно высокий листовой фотосинтетический потенциал выявлен при использовании N37P60K73 и 50 кг/га гидрогеля, превышавший контроль на 41%. При внесении N37P60K73 и 100 кг/га гидрогеля он был выше контроля на 50%.
Таблица 3 – Листовой фотосинтетический потенциал за вегетацию ярового ячменя в зависимости от фона минерального питания и гидросорбента, тыс. м2 /сут на 1 га
|
Вариант |
2022 г. |
2023 г. |
2024 г. |
Среднее |
|
Без удобрений (контроль) |
1549,2 |
1435,6 |
1502,8 |
1495,5 |
|
N37P60K73 |
2097,5 |
1887,2 |
2039,1 |
2007,7 |
|
50 кг/га гидрогеля |
1658,7 |
1496,2 |
1549,3 |
1567,3 |
|
N37P60K73 + 50 кг/га гидрогеля |
2232,6 |
1975,0 |
2138,4 |
2114,3 |
|
100 кг/га гидрогеля |
1759,3 |
1523,3 |
1629,9 |
1636,4 |
|
N37P60K73 + 100 кг/га гидрогеля |
2375,8 |
2112,7 |
2226,8 |
2237,5 |
|
НСР05 |
5,03 |
4,50 |
4,78 |
|
При фотосинтезе происходит накопление и увеличение органической массы растения. Соотношение сухой биомассы к листовой поверхности определяют, как чистую продуктивность фотосинтеза (табл. 4). В 2022 году чистая продуктивность фотосинтеза в среднем за вегетационный период оказалась заметно выше, чем в последующие годы. Хотя динамика чистой продуктивности фотосинтеза ярового ячменя различалась по вариантам, существенных различий в средневзвешенных значениях за вегетацию не выявлено. Однако можно отметить, что в вариантах с применением N37P60K73 и N37P60K73 + 50 кг/га гидрогеля продуктивность была выше, по сравнению с контролем.
Таблица 4 – Чистая продуктивность фотосинтеза ярового ячменя в зависимости от фона минерального питания и гидросорбента, г/м2 в сутки
|
Вариант |
Год |
Среднее |
||
|
2022 |
2023 |
2024 |
||
|
Без удобрений (контроль) |
4,50 |
3,14 |
3,31 |
3,65 |
|
N37P60K73 |
4,60 |
3,17 |
3,34 |
3,70 |
|
50 кг/га гидрогеля |
4,44 |
3,15 |
3,35 |
3,65 |
|
N37P60K73 + 50 кг/га гидрогеля |
4,53 |
3,15 |
3,35 |
3,68 |
|
100 кг/га гидрогеля |
4,35 |
3,15 |
3,35 |
3,62 |
|
N37P60K73 + 100 кг/га гидрогеля |
4,43 |
3,08 |
3,33 |
3,61 |
|
НСР05 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
|
Влага служит очень важным фактором, влияющим на рост и развитие ярового ячменя (табл. 5). В 2022 году перед посевом в слое 0…100 см почвы накопилось 183…185 мм доступной растениям влаги. К фазе выхода в трубку ярового ячменя запасы продуктивной влаги оставались хорошими — 121…133 мм. К концу вегетации или к моменту уборки запасы продуктивной влаги снизились до 101…123 мм. В 2023 г. количество продуктивной влаги в метровом слое почвы перед посевом, в фазе выхода в трубку и к моменту уборки было наименьшим в опыте.
Таблица 5 – Запасы продуктивной влаги в слое почвы 0…100 см под посевами ярового ячменя в зависимости от фона минерального питания и гидросорбента, мм
|
Вариант |
Срок определения |
Соотношение использованной влаги к урожайности, м3/т |
Использованная растениями влага, м3/га |
||
|
до посева |
выход в трубку |
уборка |
|||
|
2022 г. |
|||||
|
Без удобрений (контроль) |
183 |
130 |
118 |
530 |
2240 |
|
N37P60K73 |
184 |
121 |
101 |
453 |
2420 |
|
50 кг/га гидрогеля |
184 |
132 |
121 |
517 |
2220 |
|
N37P60K73 + 50 кг/га гидрогеля |
185 |
128 |
108 |
418 |
2360 |
|
100 кг/га гидрогеля |
183 |
133 |
123 |
507 |
2190 |
|
N37P60K73 + 100 кг/га гидрогеля |
185 |
129 |
110 |
406 |
2340 |
|
НСР05 |
4 |
4 |
2 |
11 |
52 |
|
2023 г. |
|||||
|
Без удобрений (контроль) |
165 |
110 |
68 |
670 |
1830 |
|
N37P60K73 |
166 |
101 |
53 |
592 |
1990 |
|
50 кг/га гидрогеля |
166 |
112 |
72 |
623 |
1800 |
|
N37P60K73 + 50 кг/га гидрогеля |
167 |
107 |
57 |
546 |
1960 |
|
100 кг/га гидрогеля |
165 |
114 |
74 |
604 |
1770 |
|
N37P60K73 + 100 кг/га гидрогеля |
167 |
111 |
60 |
530 |
1930 |
|
НСР05 |
4 |
2 |
2 |
13 |
42 |
|
2024 г. |
|||||
|
Без удобрений (контроль) |
171 |
118 |
71 |
719 |
2050 |
|
N37P60K73 |
172 |
108 |
56 |
628 |
2210 |
|
50 кг/га гидрогеля |
173 |
120 |
74 |
694 |
2040 |
|
N37P60K73 + 50 кг/га гидрогеля |
173 |
115 |
60 |
599 |
2180 |
|
100 кг/га гидрогеля |
172 |
122 |
77 |
645 |
2000 |
|
N37P60K73 + 100 кг/га гидрогеля |
173 |
119 |
63 |
538 |
2150 |
|
НСР05 |
4 |
5 |
2 |
14 |
48 |
Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы перед посевом в 2024 году составили 171…173 мм, к фазе выхода в трубку ярового ячменя уменьшились до 108…122 мм. Во все годы исследований на всех вариантах к концу вегетации запасы продуктивной влаги уменьшались. Эти изменения обуславливаются помимо гидротермических условий, использованием влаги на создание массы урожая. В удобренных вариантах использованная растениями влага оказалась больше, а соотношение использованной влаги к урожайности – меньше, особенно при использовании гидрогеля. Эффективное использование продуктивной влаги установлено в 2022 году, когда были зафиксированы наименьшие в опыте коэффициенты водопотребления – 418…530 м³/т.
Урожайность ярового ячменя сорта Раушан в 2022 году без применения минеральных удобрений составила 4,23…4,32 т/га, а при внесении расчётной дозы удобрений N37P60K73 для получения 5 т/га зерна — 5,34…5,77 т/га. (табл. 6). В среднем за 2022–2024 годы применение минеральных удобрений N37P60K73 привело к росту урожайности на 24,5%. При добавлении 50 кг/га гидрогеля к N37P60K73 урожайность увеличилась на 31,2%, а при внесении 100 кг/га гидрогеля совместно с N37P60K73 – на 36,7%, по отношению к контролю.
Таблица 6 – Урожайность ярового ячменя сорта Раушан в зависимости от фона минерального питания и гидросорбента, т/га
|
Вариант |
Год |
Среднее |
||
|
2022 г. |
2023 г. |
2024 г. |
||
|
Без удобрений (контроль) |
4,23 |
2,73 |
2,85 |
3,27 |
|
N37P60K73 |
5,34 |
3,36 |
3,52 |
4,07 |
|
50 кг/га гидрогеля |
4,29 |
2,89 |
2,94 |
3,37 |
|
N37P60K73 + 50 кг/га гидрогеля |
5,65 |
3,59 |
3,64 |
4,29 |
|
100 кг/га гидрогеля |
4,32 |
2,93 |
3,10 |
3,45 |
|
N37P60K73 + 100 кг/га гидрогеля |
5,77 |
3,64 |
4,00 |
4,47 |
|
НСР05 |
0,07 |
0,05 |
0,05 |
|
Выводы. Использование гидрогеля и минеральных удобрений в дозе N37P60K73 способствовало увеличению площади листьев, листового фотосинтетического потенциала ярового ячменя и более эффективному расходованию продуктивной влаги. Максимальная в опыте урожайность 4,47 т/га отмечена при внесении N37P60K73 и 100 кг/га гидрогеля, при уменьшении дозы гидрогеля до 50 кг/га величина этого показателя снижалась до 4,29 т/га. Прибавка к варианту с использованием только удобрений составила соответственно 0,40 и 0,22 т/га, к контролю – 1,20 и 1,02 т/га.
1. Оценка зерновой продуктивности и адаптивности отечественных и зарубежных сортов ярового ячменя в условиях Нечернозёмной зоны РФ / О. В. Левакова, Л. М. Ерошенко, А. Н. Ерошенко и др. // Аграрный научный журнал. 2021. № 3. С. 30–33. doi:https://doi.org/10.28983/asj.y2021i3pp30-33.
2. Шалаева Л. В. Тенденции производства и потребления ячменя в Российской Федерации // Продовольственная политика и безопасность. 2023. Т. 10. № 4. С. 719–734. doi:https://doi.org/10.18334/ppib.10.4.117196.
3. Урожайность ярового ячменя в зависимости от метеорологических факторов и фона питания / П. А. Постников, В. В. Попова, О. В. Васина и др. // Достижения науки и техники АПК. 2025. Т. 39. № 2. С. 19–24. doi:https://doi.org/10.53859/02352451_2025_39_2_19.
4. Амиров М. Ф., Сулейманов Р. Р., Шаракова Г. И. Отзывчивость многорядного ярового ячменя на различные дозы удобрений в условиях Предкамья Республики // Роль аграрной науки в решении проблем современного земледелия: Научные труды всероссийской (национальной) научно-практической конференции, Казань, 05-06 апреля 2023 года. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2024. С. 142–149.
5. Отзывчивость сорта ярового ячменя Камашевский на норму высева / В. И. Блохин, И. М. Сержанов, М. А. Ланочкина и др. // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 5. С. 39–44.
6. Анисимова Н. Н., Ионова Е. В. Морфологические критерии оценки продуктивности и засухоустойчивости ярового ячменя // Зернобобовые и крупяные культуры. 2014. № 4 (12). С. 39–42.
7. Амиров М. Ф., Сулейманов Р. Р., Шаракова Г. И. Пути повышения эффективного использования продуктивной влаги на посевах ярового ячменя в условиях Предкамья Республики Татарстан // Роль аграрной науки в решении проблем современного земледелия: Научные труды всероссийской (национальной) научно-практической конференции, Казань, 05-06 апреля 2023 года. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2024. С. 66–74.
8. Зайцева Г. А., Ряскова О. М., Пономарев П. Н. Влияние наименьшей влагоёмкости почвы на урожайность ячменя // Наука и Образование. 2023. Т. 6. № 1. С. 86–91.
9. Семинченко Е. В. Влияние погодных условий на урожайность ярового ячменя в зоне влияния лесной полосы // Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture. 2021. Т. 13. № 2. С. 114–127. doi:https://doi.org/10.12731/2658-6649-2021-13-2-114-127.
10. Пулатов Я. Э., Бахриев С. Х., Пулатов Ш. Я. Инновационная влагосберегающая технология: гидрогель и устройство для его внесения в почву // Водные ресурсы, энергетика и экология. 2022. Т. 2. № 3. С. 52–58.
11. Ревенко, В. Ю., Агафонов О. М. Использование гидрогелей в растениеводстве // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2018. № 11-2. С. 59–65. doi:https://doi.org/10.24411/2500-1000-2018-10193.
12. Цепляев А. Н., Семененко С. Я., Куприянов А. А. Комплексное решение проблемы ресурсосбережения при выращивании картофеля на орошении с использованием гидросорбентов // Мелиорация и гидротехника. 2024. Т. 14. № 3. С. 31–45. doi:https://doi.org/10.31774/2712-9357-2024-14-3-31-45.
13. Янченко А. В., Федосов А. Ю., Меньших А. М. Полимерные гели в овощеводстве // Агрофизика. 2023. № 2. С. 52–62. doi:https://doi.org/10.25695/AGRPH.2023.02.08.
