BARLEY PHOTOSYNTHESIS AND YIELD INDICATORS USING COMPLEX FERTILIZERS AND GROWTH STIMULANTS

Full Text

Яровой ячмень - одна из важнейших зернофуражных культур мира. По валовому сбору и посевным площадям среди зерновых культур он имеет наиболее высокий удельный вес как в России, так и в мире. Широкое использование ячменя объясняется не только благоприятным биохимическим составом зерна, но и рядом хозяйственно-биологических особенностей, которые во многом определяют обширный ареал возделывания по сравнению с другими зерновыми культурами. По сравнению с пшеницей и овсом он имеет более короткий вегетационный период и способен формировать высокие урожаи как при коротком, так и при длинном световом дне [1, 6, 8]. Ячмень - скороспелая и пластичная зерновая культура. В нашей стране яровой ячмень широко возделывается во всех зонах - от Заполярья до южных границ. Наибольшие площади посевов сосредоточены на Северном Кавказе, в Поволжье, в Центрально-Черноземной и Нечерноземной зонах, Сибири и на Урале [2, 8]. В связи с широким распространением посевов подсолнечника в Среднем Поволжье нередко после этой культуры высевается яровой ячмень. Однако зачастую нарушается технология возделывания ячменя, связанная со сложившимися убеждениями о низком уровне внесения удобрений и не применении ростостимулирующих препаратов, что приводит к резкому снижению урожайности [3]. В связи с этим возникла необходимость определить целесообразность внесения удобрений, применения современных стимуляторов роста для получения стабильных урожаев ячменя на таких полях. Экологизация сельскохозяйственного производства требует разработки новых альтернативных систем земледелия для выхода на новый уровень с минимально возможным техногенным загрязнением окружающей среды. Среди них занимает важное место применение стимулирующих препаратов в виде органоминеральных жидких минеральных удобрений. Результаты агроэкологического мониторинга в нашей стране показывают, что пахотные почвы нуждаются в микроудобрениях. Особенно выражен дефицит цинка, молибдена и кобальта. Микроудобрительные смеси Мегамикс и Аминокат выпускаются в виде водного раствора солей микро- и макроэлементов. Микроэлементы содержатся в хелатной форме, более доступны растениям. Применение данных препаратов снижает дефицит микроэлементов в растениях и стимулирует усвоение вносимых микроудобрений [2]. Цель исследований - повышение продуктивности ячменя при внесении удобрений и применении стимуляторов роста с размещением посевов по подсолнечнику в условиях лесостепи Среднего Поволжья. Задача исследований - дать оценку параметрам фотосинтетической деятельности растений (площади листьев, фотосинтетического потенциала, чистой продуктивности фотосинтеза), урожайности ячменя в посевах в зависимости от дозы внесенных стимулирующих препаратов в виде жидких органоминеральных и минеральных удобрений. Материалы и методы исследований. Полевой опыт в 2019-2020 гг. был заложен на опытном поле кафедры «Растениеводство и земледелие» Самарского ГАУ. Почва опытного участка - чернозем обыкновенный остаточно-карбонатный среднегумусный среднемощный тяжелосуглинистый с содержанием легкогидролизуемого азота 127 мг/кг, подвижного фосфора 152 мг/кг и обменного калия 311 мг/кг, pH 5,8. Увлажнение естественное. Агротехника общепринятая для зоны. Обработка почвы включала вспашку на глубину 22-24 см, внесение удобрений в соответствие со схемой опыта, весеннее боронование, предпосевную культивацию на глубину 5-6 см. Посев проводили сеялкой AMAZONE D9-25 обычным рядовым способом с нормой высева 4,5 млн всхожих семян на 1 га. По вегетации в фазу кущения применяли гербицид Рефери (д.в. дикамба 0,2 л/га). Уборку проводили поделяночно в фазе полной спелости. В опытах использовались следующие органо-минеральные и минеральные удобрения. Аминокат 30%. Жидкое органо-минеральное удобрение, производимое на основе экстракта морских водорослей с добавлением макроэлементов. Способствует быстрому восстановлению растений после воздействия стрессовых факторов, таких, как жара, засуха, механические повреждения, интоксикация растений, переувлажненность, остановка роста, засыхание нижних листьев. Содержит макроэлементы, г/л: N - 3%, P2O5 - 1%, K2O - 1%, свободные аминокислоты - 10 %, гуминовая кислота - 2,4%, глицин - 1,2%, лизин - 1,4%. Мегамикс Профи. Минеральное удобрение для корневой и некорневой подкормки с высоким содержанием азота, а также микро- и макроэлементов: N - 6 г/л, Mg - 15 г/л, S - 29 г/л, Cu - 7 г/л, Zn - 14 г/л, Fe - 3 г/л, Mn - 3,5 г/л, B - 1,7 г/л, Mo - 4,6 г/л, Co - 1 г/л, Cr - 0,3 г/л, Se - 0,1 г/л, Ni - 0,1 г/л. Мегамикс Азот. Жидкое минеральное удобрение для некорневой подкормки с богатым содержанием микроэлементов и азота. Содержит микроэлементы, г/л: В - 0,8; Cu - 2,5; Zn - 2,5; Mn - 1,0; Fe - 1,0; Mo - 0,6; Co - 0,12; Se - 0,06; макроэлементы, г/л: N - 210,0; S - 8,0; Mg - 6,0. В двухфакторный опыт по изучению влияния применения удобрений и приемов обработки посевов ячменя сорта Беркут входили варианты внесения удобрений: контроль (без внесения удобрений), N15P15K15, N30P30K30 (фактор А), а также варианты обработки посевов препаратами: без обработки (контроль), Аминокат 1,0 л/га (в фазе кущения), Мегамикс Профи 1,0 л/га (в фазе кущения), Мегамикс Профи 1,0 л/га (в фазе кущения) + Мегамикс Азот 1,0 л/га (в фазе флагового листа) (фактор В) (табл. 2). Исследования проводили с учетом методики полевого опыта Б. А. Доспехова (1985) и методических указаний по проведению полевых опытов с кормовыми культурами ВНИИ кормов им. Вильямса (1987, 1997). Результаты исследований. Для успешной разработки и внедрения научно-обоснованных технологий возделывания сельскохозяйственных культур необходимо знание природных условий. Среднее Поволжье в почвенном и климатическом отношении имеет ряд особенностей, которые в большей степени определяют направление и уровень сельскохозяйственного производства. Климат области континентальный с жарким летом и продолжительной зимой. Наиболее теплым месяцем является июль, самым холодным - январь. Сумма эффективных температур колеблется от 2200°С на севере до 2700°С на юге области. В среднем выпадает 400 мм осадков. Ветровой режим определяется преобладанием юго-западных и южных ветров в холодную и западных, и северо-западных в теплое время года. Особенностью ветрового режима является наличие суховеев. Несмотря на то, что в мае 2019 года сложились благоприятные условия, что обеспечило дружное появление всходов, дальнейшее развитие растений проходило при повышенной температуре июня-июля и остром дефиците осадков (от 30 до 50% от нормы). Такие погодные условия не позволяли достичь потенциальной продуктивности посевов ячменя. Погодные условия 2020 года можно охарактеризовать как относительно благоприятные для роста и развития зерновых культур. В апреле выпавшие осадки (29,5 мм) смогли пополнить запасы влаги в почве, а среднесуточная температура за месяц составила 7,3°С при норме 4,6°С. В целом погодные условия 2019-2020 гг. можно охарактеризовать как не очень благоприятные для выращивания ячменя. Урожай создается в процессе фотосинтеза, когда в зеленых растениях образуется органическое вещество из диоксида углерода, воды и минеральных веществ. Энергия солнечного луча переходит в энергию растительной биомассы. Одним из ведущих факторов в проблеме повышения урожайности растений является установление оптимальных размеров площади листьев в посевах, которая образуется в соответствии с условиями внешней среды. В среднем за два года, максимальная площадь листьев ячменя была в фазу формирования флагового листа, к фазе колошения уменьшалась, к молочно-восковой спелости уменьшилась вдвое, это объясняется неблагоприятными погодными условиями, сложившимися в июне, при жаркой погоде и дефиците осадков. Выявлено, что, несмотря на не благоприятные погодные условия, применение удобрений способствует увеличению площади листьев. И если в контроле, в фазе флагового листа она достигала максимум 30,38 тыс. м2/га, при внесении N15P15K15 - 34,17 тыс. м2/га, при внесении N30P30K30 - 37,45 тыс. м2/га (табл. 1). Таблица 1 Площадь листьев ячменя, среднее за 2019-2020 гг., тыс. м2/га Дозы внесения удобрений Препараты Формирование флагового листа Колошение Молочно-восковая спелость Контроль Контроль 29,12 24,06 16,09 Аминокат 30% 30,08 23,56 17,61 Мегамикс Профи 29,38 23,69 17,10 М.П. + М.А. 30,38 24,73 17,75 N15P15K15 Контроль 29,67 24,91 17,01 Аминокат 30% 32,72 26,70 17,68 Мегамикс Профи 34,29 26,60 18,34 М.П. + М.А. 34,74 25,11 17,79 N30P30K30 Контроль 33,85 27,21 18,66 Аминокат 30 % 37,55 26,25 20,52 Мегамикс Профи 35,85 22,22 16,21 М.П. + М.А. 34,03 26,92 20,61 Примечание. М.П. - Мегамикс Профи, М.А. - Мегамикс Азот. Проявляется тенденция - посевы, обработанные препаратом Аминокат 30%, формируют наиболее высокую площадь листьев. В фазе флагового листа она составляла на фоне N30P30K30 - 37,55 тыс. м2/га, в фазе колошения - 26,25 тыс. м2/га, в фазе молочно-восковой спелости - 20,52 тыс. м2/га. В последние две фазы развития двукратная обработка посевов препаратом Мегамикс Профи в фазе кущения и Мегамикс Азот в фазе флагового листа обеспечивают формирование площади листьев практически на таком же уровне, 17,79 и 20,61 тыс. м2/га, соответственно, по фонам внесения удобрений. Важным показателем, характеризующим продуктивность растений, является фотосинтетический потенциал. Этот показатель характеризует продолжительность работы листьев агрофитоценоза. В среднем за два года исследований фотосинтетический потенциал (ФП) на варианте без внесения удобрений находился в пределах 1,269…1,324 млн м2/га. На фоне внесения удобрений N15P15K15 показатель ФП был выше в сравнении с контрольными вариантами без внесения удобрений и составил 1,302…1,464 млн м2/га, с максимальным значением 1,464 млн м2/га при обработке посевов препаратом Мегамикс Профи. При внесении N30P30K30 и обработки посевов по вегетации препаратом Аминокат 30% ФП достигал максимального значения 1,560 млн м2/га (табл. 2). Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) является важной слагающей формирования урожая. Уровень этого показателя существенно менялся за вегетацию, в среднем находился на невысоком уровне - 3,267…3,937 г/м2 сутки. Это указывает на то, что листовой аппарат ячменя не достаточно эффективно работал по накоплению сухой органической массы растения, что скорее всего связано со сложившимися неблагоприятными погодными условиями в конце вегетации. По средним значениям ЧПФ видно, что при обработке посевов по вегетации препаратом Мегамикс Профи в фазе кущения и повторно Мегамикс Азот в фазе флагового листа, она выше показателя в других вариантах, и составляет 3,898 г/м2 сутки на фоне внесения удобрений N30P30K30 (табл. 2). Таблица 2 Фотосинтетический потенциал и чистая продуктивность фотосинтеза ячменя, средние показатели за 2019-2020 гг. Доза внесения удобрений Препараты Фотосинтетический потенциал, млн м2/га ×дней Чистая продуктивность фотосинтеза, г/м2 ×сутки Контроль Контроль 1,269 3,754 Аминокат 30% 1,297 3,530 Мегамикс Профи 1,276 3,542 М.П. + М.А. 1,324 3,470 N15P15K15 Контроль 1,302 3,321 Аминокат 30% 1,419 3,767 Мегамикс Профи 1,464 3,267 М.П. + М.А. 1,367 3,882 N30P30K30 Контроль 1,464 3,510 Аминокат 30% 1,560 3,937 Мегамикс Профи 1,482 3,374 М.П. + М.А. 1,475 3,898 Основным показателем хозяйственной ценности посевов однолетних культур является величина урожая. Установлено, что продуктивность посевов зависит от возделываемой культуры, уровня минерального питания и погодных условий. Урожайность ячменя в 2019 году находилась в пределах 1,81…2,46 т/га. Максимальная величина урожая была на варианте с фоном N30P30K30 и применением стимуляторов роста по вегетации Мегамикс Профи + Мегамикс Азот 2,46 т/га. В 2020 году урожайность ячменя была в пределах 1,81…3,60 т/га. Максимальная величина урожая была на посевах при внесении N30P30K30 с применением стимулятора роста Мегамикс Профи + Мегамикс Азот 3,60 т/га (табл. 3). Таблица 3 Урожайность ячменя, 2019-2020 гг., т/га Дозы внесения удобрений Препараты 2019 г. 2020 г. Среднее Контроль Контроль 1,81 1,81 1,81 Аминокат 30% 1,93 1,98 1,96 Мегамикс Профи 2,08 2,04 2,06 М.П. + М.А. 2,12 2,18 2,15 N15P15K15 Контроль 2,23 2,26 2,25 Аминокат 30% 2,32 2,43 2,38 Мегамикс Профи 2,28 2,60 2,44 М.П. + М.А. 2,35 2,83 2,59 N30P30K30 Контроль 2,23 2,76 2,50 Аминокат 30% 2,46 3,11 2,78 Мегамикс Профи 2,40 3,47 2,94 М.П. + М.А. 2,46 3,60 3,03 НСP ОБ. 0,14 0,17 НСР А 0,09 0,06 НСР В 0,11 0,07 В контроле без удобрений урожайность в среднем по всем вариантам составила 2,02 т/га, на фоне внесения N15P15K15 - 2,04 т/га, при внесении N30P30K30 - 2,81 т/га, что обеспечивает прибавку к контролю 21 и 40,5%, соответственно. Это указывает на высокую эффективность применения удобрений, под ячмень размещенный по подсолнечнику. Применение стимулирующих препаратов существенно повышают урожайность. Так вариант двукратной обработки посевов Мегамикс Профи в фазе кущения + Мегамикс Азот в фазе флагового листа обеспечивает повышение урожайности в контроле на 0,34 т/га или 18,7%, при внесении N15P15K15 - 0,34 т/га или 15,1%, при внесении N30P30K30 - 0,53 т/га или 21,2%, что является вполне достоверным. В среднем за два года исследований урожайность ячменя на фоне без внесения удобрений составляла 1,81…2,15 т/га. При обработке по вегетации стимулятором роста Мегамикс Профи прибавка урожая составила 0,25 т/га. На фоне N15P15K15 урожайность составляла 2,25…2,59 т/га с максимальным показателем 2,59 т/га при обработке посевов препаратами Мегамикс Профи + Мегамикс Азот. В сравнении с контрольным вариантом без внесения удобрений прибавка урожая составила 0,44 т/га. Максимальная урожайность достигается на фоне внесения удобрений N30P30K30 при обработке посевов препаратами Мегамикс Профи + Мегамикс Азот - 3,03 т/га, а также на вариантах обработки посевов препаратом Мегамикс Профи - 2,94 т/га. Заключение. В лесостепи Среднего Поволжья при размещении ячменя по подсолнечнику возможно получение урожая более 3,0 т/га. Максимальная площадь листьев формируется в фазе флагового листа. Внесение удобрений способствует ее росту. Применение удобрений существенно повышает урожайность ячменя. При внесении N15P15K15 урожайность возрастает на 21,0%, при внесении удобрений N30P30K30 - на 40,5% с максимальным показателем (3,03 т/га) при обработке посевов смесью Мегамикс Профи 1,0 л/га (в фазе кущения) + Мегамикс Азот 1,0 л/га (в фазе флагового листа). Обработка посевов этими препаратами повышает урожайность в контроле на 18,7%, при внесении N15P15K15 - на 15,1%, при внесении N30P30K30 - на 21,2%.

About the authors

Vasily G. Vasin

Samara State Agrarian University

Email: vasin_vg@ssaa.ru
Doctor of Agricultural Sciences, Professor Ust-Kinelsky, Samara region, Russia

Alexey N. Burunov

Samara State Agrarian University

Email: mineral_nn@mail.ru
Candidate of Agricultural Sciences, Candidate Ust-Kinelsky, Samara region, Russia

Nikita G. Mikhalkin

Samara State Agrarian University

Email: nik.mikhalkin.1994@mail.ru
Candidate. Ust-Kinelsky, Samara region, Russia

References

Supplementary files