The formation of yields of spring barley varieties depending on the agrotechnical methods of cultivation in the Republic of Tatarstan

Full Text

Яровой ячмень важнейшая зернофуражная культура в Республике Татарстан занимающее второе место после яровой пшеницы по площади посева в структуре посевных площадей. Основная задача сельскохозяйственных товаропроизводителей получение высоких и стабильных урожаев этой культуры. Для совершенствования технологий производства возникает необходимость учёта изменений температурного режима, содержания продуктивной влаги в почве на особенности роста, развития видов и сортов зерновых колосовых культур [1, 2]. Скороспелость ярового ячменя связано с тем, что эта культура интенсивнее развивается в начале своей вегетации, за короткое время прорастает, формируя 7-8 зародышевых корешков, которые дают возможность использовать запасы зимне-весенней влаги, успевает хорошо раскуститься с образованием нескольких продуктивных побегов в первой половине лета до наступления сухой и жаркой погоды [4, 5, 8]. По сравнению с другими колосовыми культурами повышенная продуктивность ярового ячменя связана не только с его скороспелостью, но и более экономным расходованием продуктивной влаги на образование единицы сухого вещества [10, 11, 12]. Многие исследователи отмечаю, что ячмень характеризуется коротким периодом освоения основных питательных элементов по сравнению с пшеницей и овсом [3, 6, 9]. К фазе выхода в трубку ячмень потребляет больше половины количества калия, используемого за весь период вегетации, до 46% фосфора и большего количество азота.

Цель исследований: совершенствование технологии возделывания ярового ячменя в условиях недостаточного увлажнения почвы.

Задачи исследований: изучить влияния различных доз минеральных удобрений и влагосорбента, внесенных в почву на урожайность сортов двухрядного и многорядного ярового ячменя.

Материал и методы исследований. Исследования проводились в 2022-2024 годы на серых лесных почвах ООО «Агробиотехнопарк» при ФГБОУ ВО «Казанский ГАУ». Агрохимические показатели почвы участка: содержание гумуса 3,6%, подвижный фосфор по Кирсанову в модификации ЦИНАО 256-270 мг/кг, обменный калий 121-125 мг/кг, кислотность почвы – 6,2 рН. Схема опыта:

Доза влагосорбента Аквасин (фактор А) – 1. Без влагосорбента; 2. Аквасин 50 кг/га.

Дозы NPK (фактор В) – 1.Без удобрений (контроль); 2.Расчет на получение 4 т/га зерна (N₅P₅K₃₇); 3.Расчет на получение 5 т/га зерна (N₃₇P₆₀K₇₃).

Общая площадь делянки – 26 м², учётная – 20 м². Повторность – четырехкратная. Предшественник – озимая пшеница. Объект исследования – сорта ярового двурядного ячменя (Hordeum distichon L.) Раушан, Камашевский и многорядного ячменя (Hordeum vulgare L.) Тевкеч. Способ посева рядовой нормой 4,5 млн для двурядных сортов и 4,0 млн всхожих семян на 1 га для многорядного сорта.

Условия погоды в период вегетации ярового ячменя за 2022–2024 годы демонстрировали значительные отклонения от многолетних норм, что оказало прямое влияние на формирование урожая выращиваемой культуры (рис. 1). Анализ осадков выявил выраженную нестабильность их распределения. В 2022 году майские осадки (78 мм) значительно превысили многолетний уровень (38 мм), создавая переувлажнение, тогда как июнь (19 мм против 57 мм) и август (0 мм против 55 мм) оказались экстремально засушливыми. В 2023 году дефицит осадков усилился: в июне выпало лишь 6 мм при норме 57 мм, а июль и август также остались ниже средних значений. В 2024 году ситуация немного улучшилась, но июнь (16 мм) и август (29 мм) сохранили засушливый характер, что критично для фазы налива зерна. Сочетание высоких температур с дефицитом осадков усиливает испарение, создавая гидротермический дисбаланс. Гидротермический коэффициент (ГТК) отражает эту динамику: в засушливые месяцы (июнь 2022 - 0,35; июнь 2023 - 0,12) значения ГТК опускались до критически низких уровней, указывая на острый дефицит влаги. Даже в относительно благополучные периоды, такие как июль 2022 года (ГТК 0,93), коэффициент оставался близким к нижней границе оптимального диапазона.

 

Рис. 1. Метеорологические условия в период вегетации сортов ярового ячменя

 

Результаты исследований. Яровой ячмень, как стратегически важная зерновая культура, требует эффективного управления ресурсами для повышения урожайности и устойчивости к абиотическим стрессам. Влагосорбенты, способные удерживать почвенную влагу, и минеральные удобрения, обеспечивающие растения необходимыми элементами питания, рассматриваются как ключевые факторы, способные улучшить стартовое развитие и финальную продуктивность посев.

Применение различных доз удобрений (N₅P₅K₃₇ и N₃₇P₆₀K₇₃) положительно коррелирует с повышением полевой всхожести, количества продуктивных стеблей и сохранности растений (рис. 2). Например, у сорта Раушан использование N₃₇P₆₀K₇₃ + 50 кг влагосорбента увеличило количество всходов до 386 шт./м² (против 361 шт./м² без удобрений), а сохранность растений достигла 89,1%, что на 9% выше контрольного варианта. Аналогичная тенденция наблюдается у Камашевского: максимальная сохранность (88,7%) зафиксирована при комбинированном применении удобрений и влагосорбента.

 

Рис. 2. Полевая всхожесть и сохранность растений сортов ярового ячменя в зависимости от влагосорбента и минеральных удобрений, в среднем за 2022-2024 гг.

 

Однако добавление влагосорбента без удобрений демонстрирует неоднозначный эффект. У Раушана при внесении 50 кг влагосорбента без NPK количество всходов снизилось до 357 шт./м², что на 4 шт./м² меньше, чем на контроле. Это указывает на необходимость комплексного подхода: влагосорбент проявляет эффективность только в сочетании с минеральным питанием. Особенности сорта Тевеч выделяются на фоне других: при сравнительно низком коэффициенте продуктивной кустистости (1,11-1,12) он демонстрирует высокую сохранность всходов (85,9-88,1%), что может быть связано с его устойчивостью к стрессовым факторам (рис. 3).

 

Рис. 3. Продуктивная кустистость сортов ярового ячменя в зависимости от влагосорбента и минеральных удобрений, в среднем за 2022-2024 гг.

 

Наибольший прирост продуктивности отмечен у Камашевского: при использовании N₃₇P₆₀K₇₃ + 50 кг влагосорбента, количество продуктивных стеблей достигло 477 шт./м², что на 72 шт./м² выше, чем на контроле. Это подчеркивает потенциал интенсивных технологий для данного сорта. В то же время у Тевеча даже при максимальной дозе удобрений и влагосорбента (N₃₇P₆₀K₇₃ + 50 кг) продуктивность стеблей составила 325 шт./м², что значительно ниже, чем у других сортов, что подтверждает его специфику как менее кустистого, но стабильного варианта.

Результаты свидетельствуют, что оптимизация доз удобрений и их комбинаций с влагосорбентом позволяет повысить показатели структуры урожая и устойчивость ярового ячменя, однако выбор стратегии должен учитывать сортовые особенности. Например, для Раушана и Камашевского предпочтительны высокие дозы NPK с влагосорбентом, тогда как для Тевеча достаточно умеренных доз удобрений, обеспечивающих баланс между продуктивностью и сохранностью.

Динамика влажности почвы в корнеобитаемом слое (0-100 см) является ключевым фактором, определяющим продуктивность ярового ячменя, особенно в условиях дефицита осадков и неравномерного распределения влаги. Эффективное управление водным режимом почвы с использованием влагосорбентов и минеральных удобрений позволяет не только оптимизировать водопотребление культуры, но и повысить устойчивость растений к засухе, что критически важно для стабилизации урожайности в засушливых регионах. Анализ рисунка 4 показал, что увеличение доз удобрений, особенно в сочетании с влагосорбентом, приводит к росту суммарного водопотребления (м³/га). Например, для сорта Раушан при отсутствии удобрений показатель составляет 2040 м³/га, тогда как при внесении N₃₇P₆₀K₇₃+50 кг он достигает 2167 м³/га. Это вязано с усилением вегетативного и генеративного роста растений, требующего большего объёма воды.

 

Рис. 4. Суммарное водопотребление и коэффициент водопотребления на посевах различных сортов ярового ячменя в зависимости от влагосорбента и минеральных удобрений в среднем за 2022-2024 гг.

 

Однако коэффициент водопотребления (м³/т), отражающий эффективность использования воды на единицу продукции, снижается при применении удобрений. У того же Раушана коэффициент уменьшается с 624 до 505 м³/т при переходе от контрольного варианта к N₃₇P₆₀K₇₃+50 кг. Такая динамика наблюдается у всех сортов, что указывает на повышение эффективности использования воды при использовании удобрений и влагосорбента: растения создают больше биомассы на единицу водных ресурсов. Даже добавление влагосорбента без NPK (например, «Без NPК + 50 кг/га») снижает коэффициент, демонстрируя роль влагоудержания в оптимизации водопользования.

Исследование урожайности сортов ярового ячменя в условиях применения влагосорбентов и минеральных удобрений направлено на поиск эффективных агротехнологий для повышения продуктивности культуры в зонах неустойчивого земледелия. Наибольшие показатели урожайности за три года отмечены у сортов, получавших комбинации NPK с добавлением 50 кг влагосорбента. Например, применение удобрения N₃₇P₆₀K₇₃ совместно с влагосорбентом обеспечило среднюю урожайность 4,29 т/га для сорта «Раушан», 4,05 т/га для «Камашевский» и 4,45 т/га для "Тевкеч", что на 31%, 23% и 21% выше контроля соответственно (рис. 5).

 

Рис. 5. Урожайность сортов ярового ячменя и прибавка по отношению к контролю в зависимости от влагосорбента и минеральных удобрений за 2022-2024 гг., т/га

 

Средние значения за три года показывают, что даже небольшие дозы NPK (например, N₅P₅K₃₇) повышают урожайность на 13-22% по сравнению с контролем. Однако максимальный прирост достигается при увеличении доз удобрений: так, вариант N₃₇P₆₀K₇₃ без влагосорбента дал прирост на 24% у Раушана и 20% у Камашевского.

Динамика по годам выявила снижение урожайности в 2023 году для всех вариантов, что связано с неблагоприятными погодными условиями. Например, у Раушана показатель упал с 4,23 т/га в 2022 до 2,73 т/га в 2023, но восстановился до 2,85 т/га в 2024. При этом варианты с удобрениями демонстрировали меньшую амплитуду колебаний, что подчеркивает их роль в стабилизации урожаев. Наименьшая существенная разница (НСР) для всех сортов составила 0,22–0,46 т/га, что подтверждает достоверность наблюдаемых различий.

Качество зерна ярового ячменя, в частности содержание белка, является важным показателем, определяющим питательную ценность и область применения урожая.

 

Рис. 6. Содержание белка в зерне сортов ярового ячменя и прибавка по отношению к контролю в зависимости от влагосорбента и минеральных удобрений за 2022-2024 гг., %

 

Наибольший прирост содержания белка наблюдается при использовании высоких доз азота (N₃₇), фосфора (P₆₀) и калия (K₇₃). Например, у сорта Камашевский применение N₃₇P₆₀K₇₃ с влагосорбентом (50 кг) обеспечило среднее значение 13,5% за три года, что на 1,7% выше контроля (рис. 6). Это свидетельствует о синергетическом эффекте между удобрениями и влагосорбентом, который, вероятно, улучшает усвоение питательных элементов. Однако у сорта Тевкеч внесение влагосорбента без NPK привело к снижению содержания белка в 2022 г. (10,3%), что подчеркивает важность комплексного подхода: влагосорбент эффективен только при достаточном обеспечении почвы минералами.

В 2023 году зафиксирован пик содержания белка для большинства комбинаций. Например, у Камашевского при N₃₇P₆₀K₇₃ + 50 кг показатель достиг 14,3%, что на 2,1% выше, чем в 2022 г. (12,1%).

Сорта демонстрируют разную чувствительность к агротехническим приемам. Камашевский наиболее отзывчив: даже при низкой дозе N₅P₅K₃₇ среднее содержание белка составляет 12,2%, что на 0,4% выше контроля. Тевкеч, напротив, требует более высоких доз: без NPK его показатели стабильно ниже (10,9% в среднем), а максимальный прирост (1,6%) достигается только при комбинации N₃₇P₆₀K₇₃ + 50 кг. Это отражает генетическую вариабельность сортов и их адаптацию к стрессовым условиям.

Заключение. Проведенные исследования подтвердили значительное влияние минеральных удобрений и влагосорбента на урожайность и качество ярового ячменя в условиях Республики Татарстан. Максимальная продуктивность (4,29-4,45 т/га) достигнута при сочетании высоких доз NPK (N₃₇P₆₀K₇₃) с внесением гидрогеля Аквасин (50 кг/га), что на 21-31% превысило контрольные показатели. Сорта проявили дифференцированную отзывчивость: Раушан и Камашевский требовали интенсивных технологий, тогда как для Тевкеча достаточно умеренных доз. Внесение удобрений снизило коэффициент водопотребления на 19–23%, повысив эффективность использования влаги. Содержание белка в зерне увеличилось до 13,5% при использовании N₃₇P₆₀K₇₃ с влагосорбентом, что связано с улучшением усвоения азота и биохимической адаптацией растений к стрессу.

About the authors

Marat F. Amirov

Kazan State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: m.f.amirof@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-8585-1186

Doctor of Agricultural Sciences, Professor

Russian Federation, Kazan

Ruzal R. Suleymanov

Kazan State Agrarian University

Email: ruzal.suleymanov@mail.ru

postgraduate student

Russian Federation, Kazan

References

Supplementary files