Влияние биопрепаратов на элементы структуры урожая и урожайность ярового ячменя

Введение. Яровой ячмень входит в число важнейших культур мирового зернового хозяйства. Считается, что в предстоящий период ежегодный спрос на зерно будет увеличиваться в среднем на 2 % в год. Если в 1901 г. посевные площади ячменя в мире составляли 30 млн га, то в 2020 г. – лишь 52 млн га [1–3].

Красноярский край расположен в зоне рискованного земледелия, однако его природный потенциал позволяет производить высококачественное как продовольственное, так и фуражное зерно ячменя. Зерновые культуры занимают доминирующее положение в структуре посевных площадей Сибирского федерального округа, покрывая 8,6 млн га, что составляет 62 % от общей посевной площади региона. Значительная часть этих земель, около 2 млн га (24 %), отведена под яровой ячмень. Однако, несмотря на важность ячменя, его производство в Сибирском регионе существенно ниже необходимых объемов. Ситуация с яровым ячменем в масштабах всей России также вызывает беспокойство. Наблюдается устойчивая тенденция к сокращению площадей под этой культурой. Так, в 2022 г. уборочная площадь ярового ячменя составила 7,9 млн га, продолжая снижаться в 2023 и 2024 гг. до 7,8 млн и 7,0 млн га, соответственно. Негативная динамика размера посевных площадей и снижение урожайности в неблагоприятные годы приводят к сокращению общего объема производимого зерна. Исследованиями ученых доказано, что урожайность ячменя в экстремальных условиях может уменьшиться в 4 раза [4]. Необходимо отметить, что ухудшение показателей может быть связано с рядом фак- торов, включая изменение климата, недостаток влаги, недостаточное внесение удобрений и использование несовершенных агротехнических приемов. Решение этой проблемы требует комплексного подхода, включающего выведение новых, более устойчивых к неблагоприятным условиям сортов ячменя, совершенствование технологий возделывания, а также усиление внимания к вопросам финансирования и поддержки сельскохозяйственного производства в Сибири и в стране в целом. В противном случае дефицит зерна ячменя будет только расти, что негативно скажется на экономике и продовольственной безопасности России [5–8].

Формирование урожайности ярового ячменя определяется основными слагающими элементами структуры урожая. По данным Л.Г. Стрельцовой, В.Б. Хронюк [9], урожайность ячменя сортов Павел, Кондрат, Федор и Рубеж обусловлена озерненностью, длиной колоса и массой 1000 зерен. По нашим данным, урожайность сортов ячменя обусловлена тремя компонентами: количеством продуктивных стеблей на единице площади, количеством зерен в колосе и массой 1000 зерен [10]. М.Б. Хоконова и др. [11], М.А. Соловьев, В.Б. Хронюк [12] отмечают связь урожайности ярового ячменя с продуктивной кустистостью и числом зерен в колосе. Опыты, проведенные на ячмене в Алтайском крае, показали, что применение жидкого биоудобрения гуминатрин приводило к увеличению длины, озерненности растений и массы 1000 зерен [13].

В российском сельском хозяйстве наблюдается стремительный рост популярности биологических препаратов, и это вполне объясни- мо. Их применение оказывает исключительно благоприятное воздействие на все значимые характеристики сельскохозяйственных культур. Речь идет не просто о повышении урожайности, хотя и это, безусловно, является ключевым преимуществом [14–18].

Биопрепараты способствуют ускорению созревания урожая, что особенно актуально в условиях нестабильного климата. Кроме того, их использование заметно улучшает питательную ценность получаемой продукции, делая ее более богатой витаминами, минералами и другими полезными веществами [19]. Важно отметить и значительное повышение всхожести семян, обработанных биопрепаратами. Семена становятся более жизнеспособными, что гарантирует более дружные и сильные всходы, способные противостоять неблагоприятным условиям окружающей среды. Увеличение устойчивости растений к различным заболеваниям – еще один весомый аргумент в пользу биопрепаратов. Они укрепляют иммунную систему растений, делая их более устойчивыми к воздействию патогенов и вредителей. Это снижает потребность в химических средствах защиты, что, в свою очередь, способствует созданию более экологически чистой сельскохозяйственной продукции [20]. Исследования, проведенные С.С. Яромаскиным и др. [21], наглядно демонстрируют эффективность применения биопрепаратов. В частности эксперименты с яровым ячменем показали значительное улучшение ключевых показателей урожайности. Уровень минерального питания, оптимизированный с помощью биопрепаратов, привел к увеличению продуктивной кустистости на 19–34 %. Это означает, что растения формировали большее количество продуктивных стеблей, способных к плодоношению. Озернен-ность колоса (количество зерновок в колосе) также увеличилась на 7–16 %. Наконец, масса зерна с одного колоса возросла на 16–28 %, что напрямую отразилось на общем объеме собранного урожая. В итоге урожайность ярового ячменя повысилась на впечатляющие 17–26 %.

В настоящее время биологические регуляторы роста рассматриваются не просто как дополнительное средство, а как неотъемлемая часть современной системы защиты растений. Их применение становится все более распространенным и даже обязательным в некоторых случаях. Такой подход диктуется стремлением к созданию экологически безопасной и экономи- чески выгодной системы земледелия. Использование биопрепаратов позволяет реализовать весь потенциал растений, достигая максимальной урожайности при минимальном негативном воздействии на окружающую среду и здоровье человека. Более того, экономическая эффективность биопрепаратов очевидна, так как они позволяют значительно снизить затраты на химические средства защиты и повысить доходность сельскохозяйственного производства. Поэтому, внедрение биопрепаратов в российское сельское хозяйство – это не просто перспективное направление, а настоятельная необходимость, обеспечивающая устойчивое развитие отрасли.

Цель исследования – установить оптимальную схему применения биопрепаратов при выращивании ярового ячменя.

Задачи: изучить влияние предпосевной обработки семян, стимулятора роста, биологических удобрений, биофунгицидов и совместного применения биопрепаратов с гербицидом на элементы структуры урожая ярового ячменя; определить урожайность ярового ячменя при различных схемах защиты растений.

Материалы и методы. В 2022–2024 гг. на выщелоченным черноземе УНПЦ «Борский» Красноярского ГАУ был испытан яровой ячмень сорта Красноярский 91. Данный сорт среднепоздний, вегетационный период 75–93 дня. Оригинатор: ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук», филиал ФГБУ «Госсорткомиссия» по Красноярскому краю, Республике Хакасия и Республике Тыва, филиал ФГБУ «Госсортко-миссия» по Республике Бурятия [22].

Опыт включал пять вариантов. Первый вариант (1) без обработок (контроль); второй вариант (2) – предпосевная обработка семян и обработка стимулятором роста Биодукс по вегетации; третий вариант (3) – предпосевная обработка семян, обработка стимулятором роста «Биодукс» и микробиологическими удобрениями «Органит П», «Органит Н» по вегетации; четвертый вариант (4) – предпосевная обработка семян, обработка стимулятором роста «Био-дукс», микробиологическими удобрениями «Ор-ганит П», «Органит Н» и биофунгицидами «Ор-гамика С», «Псевдобактерин 3» по вегетации; пятый вариант (5) – предпосевная обработка семян, обработка стимулятором роста Биодукс, микробиологическими удобрениями «Органит П», «Органит Н», биофунгицидами «Оргамика С», «Псевдобактерин 3», гербицидом «Герби-токс» в баковой смеси по вегетации. Обработки по вегетации проводились в фазу кущения – выхода в трубку опрыскивателем ОНПР 800 с шириной захвата 18 м производства ООО «Заря» (г. Миасс) в агрегате с трактором МТЗ-80. Опрыскивание осуществляли одной штангой. Площадь каждого варианта опыта 537,6 м2, повторности – 134,4 м2, повторность четырехкратная, способ посева – рядовой, сеялка ССНП-1,6. Даты посева: 17 мая 2022 г., 11 мая 2023 г. и 13 мая 2024 г. Уборку урожая проводили в фазу полной спелости прямым комбайнированием комбайном Terrion 2010.

«Биодукс» – стимулятор роста растений, основой которого являются биологически активные полиненасыщенные жирные кислоты, выделенные из низшего почвенного гриба Mortie-rella alpina . Механизм действия «Биодукса» заключается в комплексной модификации физиологических процессов в растении. Помимо стимулирования роста, препарат повышает устойчивость культуры к различным стрессовым факторам, таким как засуха, низкие температуры. Более того, «Биодукс» способствует формированию более развитой корневой системы, улучшая доступ к воде и питательным веществам в почве.

«Органит П» и «Органит Н» относятся к группе мобилизаторов питания, повышающих доступность элементов питания для растений. «Ор-ганит П», содержащий специфические микроорганизмы, улучшает усвоение фосфора и калия. «Органит Н», в свою очередь, воздействует на азотный обмен, повышая доступность азота и переводя его в формы, пригодные для усвоения растениями.

«Оргамика С» и «Псевдобактерин 3» – биофунгициды, используемые для защиты растений от различных патогенов. «Оргамика С», содержащий споры антагонистических микроорганизмов, эффективен против широкого спектра грибковых и бактериальных заболеваний растений.

«Псевдобактерин 3», также содержащий антагонистические микроорганизмы, специфически направлен на подавление роста фитопато-генных грибов и бактерий.

Гербитокс – селективный гербицид, применяемый для борьбы с однолетними двудольными сорняками на посевах зерновых, зернобобовых и кормовых культур. Он избирательно воздействует на сорняки, не причиняя существенного вреда культурным растениям.

Технология возделывания в опыте – зональная, общепринятая. Предшественником служил черный пар. Закладка опытов, учеты и наблюдения проводились согласно методике государственного сортоиспытания [23, 24]. Структурный анализ снопового материала проводили в фазу полной спелости. Отбирали по 25 растений в четырехкратной повторности, подряд в рядке. Масса 1000 зерен определялась по Межгосударственному стандарту ГОСТ ISO 520-2014 «Зерновые и бобовые: определение массы 1000 зерен». Урожайность учитывалась прямым ком-байнированием на площади 10 м2 в четырехкратной повторности. Статистическая обработка результатов проведена по методике Б.А. Доспе-хова [25].

Погодные условия лет исследований были контрастными, с неравномерным распределением осадков по месяцам вегетационных периодов. Гидротермический коэффициент 2022 г. составлял 1,14; 2023 г. – 1,00, что характеризует их как недостаточно увлажненные, ГТК 2024 г. – 1,21, что свидетельствует об умеренном увлажнении периода вегетации.

2022 г. отличался более теплым маем (средняя температура превышала норму на 1 °С), типичной для нормы средней температурой июня и более холодным воздухом с июля по конец сентября. Средняя температура периода вегетации 2022 г. была близка к норме.

Вегетационный период 2023 г. был жарким и недостаточно увлажненным, за исключением переувлажнения в сентябре. Погодные условия вегетационного периода в 2024 г. характеризовались лучшей теплообеспеченностью. Среднесуточная температура превышала норму в мае на 1 °С, в июне – была в пределах нормы, в июле – выше на 2,8 °С, в августе – на 1,9 °С. В сентябре среднесуточная температура составляла 8,0 °С при средней многолетней величине 9,1 °С, то есть была близка к ней (рис. 1).

Рис. 1. Средняя температура воздуха по месяцам периодов вегетации в годы исследования по сравнению с нормой, °С

Average air temperature by month of the growing season in the years of the study compared with the norm, °С

В 2022 г. наблюдался дефицит осадков в мае и июле. В июне их количество было близким к норме, в августе и сентябре – превышало ее. В 2023 г. дефицит осадков отмечен в июне и июле. В мае их количество было близким к норме, в августе было ниже многолетнего значения на 23,5 мм, в сентябре – превышало его. Сумма выпавших осадков в период вегетации 2024 г. превосходила норму в июне, августе и сентябре, однако они распределялись неравномерно – периоды засухи сменялись ливневыми дождями (рис. 2).

Рис. 2. Сумма месячных осадков за период с мая по сентябрь (2022–2024 гг.), мм The amount of monthly precipitation for the period from May to September (2022–2024), mm

В целом погодные условия лет исследований соответствовали требованиям биологии ярового ячменя.

Результаты и их обсуждение. Длина растения ячменя зависела от погодных условий лет исследований и применения биопрепаратов. В 2022 г. достоверных различий длины растения между контролем и вариантами опыта не выявлено. В 2023 г. выше контроля на 5,2 см были растения во 2-м варианте при использовании предпосевной обработки семян по программе «максимум» и применении стимулятора роста «Биодукс» по вегетации. В 2024 г. прослеживалась тенденция увеличения длины растения во всех вариантах применения биопрепаратов. Во 2-м варианте растения превосходили контроль на 24,4 см; в 3-м варианте – на 34,8; в 4-м – на 30,9; в 5-м – на 28,3 см (рис. 3).

ЕЗ 2022 г □ 2023 г ЕЙ 2024 г

Рис. 3. Динамика длины растения ячменя, см

Примечание: НСР 05 2022 г 15,3 см; НСР 05 2023 г 5,1 см; НСР 05 2024 г 7,5 см Dynamics of the length of the barley plant, cm

Note: HCP 05 2022 g 15.3 cm; HCP 05 2023 g 5.1 cm; HCP 05 2024 g 7.5 cm

В среднем за 2022–2024 гг. анализ длины растения ярового ячменя показал достоверные прибавки по вариантам опыта в сравнении с контрольным вариантом без обработки. Наблюдалось увеличение длины растения на 8,7–12,3 см в сравнении с контрольным вариантом (рис. 4).

Больший вклад в увеличение длины растения оказывало взаимодействие факторов «технология возделывания × год» – 69,6 %, влияние фактора «технология возделывания» – 21 % (рис. 5).

■ длина растения ячменя; а прибавка к контролю

Рис. 4. Влияние элементов технологии возделывания на длину растения ярового ячменя (2022–2024 гг.)(НСР 05 А вариант 5,6 см; НСР 05 В год 4,3 см; НСР 05 А × В 9,7 см), см

The influence of elements of cultivation technology on the length of a spring barley plant (2022–2024) (HCP 05 A variant 5.6 cm; НСР 05 В год 4,3 cm; НСР 05 А × В 9,7 cm), cm

69%

• □ А техн. воздел. □ В год □А × В□ случ. факторы

Рис. 5. Вклад факторов в изменение длины растения ярового ячменя, % The contribution of factors to the change in the length of the spring barley plant, %

Увеличение длины колоса ячменя в опытных вариантах выявлено в 2023 и 2024 гг. Также в эти годы сформировалась бόльшая озернен-ность главного колоса ячменя во всех исследуемых вариантах в сравнении с контрольным вариантом. Увеличение массы 1000 зерен ячменя в 2022 г. было в 4-м и 5-м вариантах. В 2023 г. более крупнозерным был 3-й и особенно 2-й вариант. Они превосходили контроль на 1,26 и 5,28 г. В 2024 г. во всех исследуемых вариантах была более высокая масса 1000 зерен в сравнении с контролем.

Отмечено большее число растений ячменя на единице площади к уборке, за исключением 2-го варианта, в 2022 и 2023 гг. Применение биопрепаратов в 2022 г. приводило к увеличению продуктивного стеблестоя во 2-м, 4-м и 5-м вариантах опыта. В 2023 г. – в 3-м, 4-м и 5-м вариантах. В 2024 г. все исследуемые варианты показали большее число продуктивных стеблей в сравнении с контролем (табл. 1).

Таблица 1

Элементы структуры урожая ярового ячменя при применении биопрепаратов Elements of the structure of the spring barley crop in the application of biological products

Вариант	Длина колоса, см	Озерненность главного колоса, шт.	Масса 1000 зерен, г	Число растений, шт/м2	Число прод. стеблей, шт/м2
2022 г.
1	9,9	62,8	32,54	257,0	758,9
2	12,8	52,0	32,40	282,5	828,6
3	7,4	41,8	30,44	241,8	682,8
4	12,7	65,5	37,22	343,8	1122,3
5	10,0	52,0	41,21	384,0	1143,7
НСР 05	3,5	15,9	0,35	11,9	16,0
2023 г.
1	8,0	35,7	32,46	235,0	821,4
2	9,4	42,2	37,74	277,0	759,1
3	9,2	48,5	33,72	244,5	1135,1
4	9,6	56,9	31,40	425,5	1145,8
5	9,7	55,6	32,70	284,5	1085,1
НСР 05	0,5	3,7	0,43	10,1	11,9
2024 г.
1	6,7	29,6	28,77	195,3	273,5
2	7,6	34,7	29,24	269,0	403,5
3	8,3	44,3	34,86	261,5	497,0
4	7,8	43,3	31,18	283,8	539,3
5	7,5	39,7	32,36	355,0	745,5
НСР 05	0,6	4,8	0,41	10,3	17,3

В среднем за годы исследований достоверное увеличение длины колоса отмечалось во 2-м и 4-м вариантах при применении стимулятора роста «Биодукс» и биопрепаратов при предпосевной обработке семян и по вегетации, и в среднем составила во втором варианте – 1,7 см, в четвертом варианте – 1,8 см.

Применение стимулятора роста и биопрепаратов благоприятно отразилось на озерненнос-ти главного колоса – в 4-м и 5-м вариантах от- мечалось достоверное увеличение числа зерен в колосе в среднем на 6,4–12,5 зерен. Достоверное увеличение массы 1000 зерен в среднем за годы исследований наблюдается во всех вариантах опыта. Увеличивалось число растений в сравнении с контролем: во 2-м варианте – на 47,1 шт/м2, в 3-м – на 20,2, 4-м – на 121,9, 5-м варианте – на 112,1 шт/м2 (табл. 2). Достоверные прибавки урожайности на яровом ячмене были во всех вариантах опыта (табл. 3, рис. 6).

Таблица 2

Влияние биопрепаратов на элементы структуры урожая ярового ячменя (2022–2024 гг.) The effect of biological products on the elements of the structure of the spring barley crop (2022–2024)

Вариант	Длина колоса, см	Озерненность главного колоса, шт.	Масса 1000 зерен, г	Число растений, шт/м2	Число прод. стеблей, шт/м2
1	8,2	42,7	31,3	229,1	617,9
2	9,9	43,0	33,1	276,2	663,7
3	8,3	44,9	33,0	249,3	771,6
4	10,0	55,2	33,3	351,0	935,8
5	9,1	49,1	35,4	341,2	991,4
НСР 05 А вар.	1,20	5,30	0,21	5,88	15,35
НСР 05 Б год	0,93	4,10	0,16	4,56	11,89
НСР 05 А х Б	2,08	9,18	0,37	10,20	26,58

Таблица 3

Влияние биопрепаратов на урожайность ярового ячменя (2022–2024 гг.), т/га

The effect of biological products on the yield of spring barley (2022–2024), t/ha

Вариант	Год				% к контролю
	2022	2023	2024	средняя
1	6,08	5,15	1,66	4,30
2	6,35	6,09	3,45	5,30	123,3
3	5,30	5,37	3,35	4,67	108,8
4	6,50	10,65	3,02	6,73	156,6
5	7,67	6,33	4,39	6,13	142,6
НСР 05 А вар.	0,69	0,85	0,39	0,36	–
НСР 05 В год	–	–	–	0,28	–
НСР 05 А х В	–	–	–	0,62	–

В среднем наибольшая урожайность получена в 4-м варианте (предпосевная обработка семян + «Биодукс» + биоудобрения + биофунгициды) – 6,73 т/га, что составило к контролю 156,6 %, и в 5-м варианте (предпосевная обработка семян + «Биодукс» + биоудобрения + био- фунгициды + гербицид «Гербитокс») – 6,13 т/га, – 142,6 % к контролю. Превышение на 1,00 т/га и 0,37 т/га выявлено во 2-м и 3-м вариантах – 123,3 и 108,8 % к контролю соответственно. Но они уступили в урожайности вышеуказанным вариантам (см. табл. 3, рис. 6).

Рис. 6. Вклад вариантов технологии возделывания ярового ячменя в рост урожайности зерна (НСР 05 0,361 т/га), т/га Contribution of elements of spring barley cultivation technology to grain yield growth (HCR 05 0.361 t/ha), t/ha

Двухфакторный дисперсионный анализ позволил установить, что влияние на урожайность ярового ячменя фактора «год» было самым значительным и составляло 60,1 %; взаимодей- ствия факторов «технология возделывания × год» – 32,4 %, фактора «технология возделывания» – 6,7 % (табл. 4, рис. 7).

Таблица 4

Результаты дисперсионного анализа урожайности ярового ячменя в двухфакторно опыте Results of the variance analysis of the yield of spring barley in a two-factor experiment

Дисперсия	Сумма квадратов	Степень свободы	Средний квадрат	F(ф)	F 05	Доля фактора, %
Общая	268,473	59	4,550	–	–	100
Фактор А (технология возделывания)	48,837	4	12,209	63,262	2,56	6,7
Фактор В (год)	150,912	2	75,456	390,98	3,18	60,1
Взаимодействие А × В	60,039	8	7,505	38,886	2,13	32,4
Случай	8,685	45	0,193	—	—	0,8

• □ А техн. воздел. □ В год □А × В□ случ. факторы

Рис. 7. Вклад факторов в рост урожайности ярового ячменя, % The contribution of factors to the increase in the yield of spring barley, %

Заключение. Оптимальными схемами защиты и питания при выращивании ярового ячменя является предпосевная обработка семян комплексом биопрепаратов и обработка растений в фазу кущения – начала выхода в трубку стимулятором роста, биоудобрениями и биофунгицидами, а также обработка названными биопрепаратами в сочетании с гербицидом «Гербитокс».

Применение комплексной защиты и питания ячменя биопрепаратами привело к повышению длины растения, озерненности, массы колоса, числа продуктивных стеблей и массы 1000 зерен. Применение комплексной защиты и питания ячменя биопрепаратами и уничтожения сорняков химическим препаратом гербицидом способствовало повышению озерненности главного колоса, массы 1000 зерен, массы колоса, числа растений и числа продуктивных стеблей. Применение биопрепаратов во всех вариантах опыта способствовало увеличению крупности зерна, числа растений на единице площади и числа продуктивных стеблей.

Наибольший положительный эффект получен в 4-м варианте (предпосевная обработка семян + «Биодукс» + биоудобрения + биофунгициды) – урожайность 6,73 т/га (156,6 % к контролю без обработки) и в 5 варианте (предпосевная обработка семян + «Биодукс» + биоудобрения + биофунгициды + гербицид «Гербитокс») – 6,13 т/га (142,6 %).

Вклад фактора «год» в рост урожайности ярового ячменя составил 60,1 %, взаимодействия факторов «технология возделывания × год» – 32,4 %, фактора «технология возделывания» – 6,7 %.

По результатам проведенных исследований рекомендуется возделывать ячмень яровой сорта Красноярский 91 с обработкой семян биопрепаратами «Биодукс» 1 мл/т, «Органит П» 1 л/т, «Органит Н» 1 л/т, «Оргамика С» 1 л/т и обработкой посевов в фазу кущения – выхода в трубку баковой смесью стимулятора роста «Биодукс» 2 мл/га, микробиологических удобрений «Органит П» 1 л/га, «Органит Н» 1 л/га, биофунгицидами (1 л/га) «Оргамика С», «Псев-добактерин 3», гербицидом «Гербитокс» 1 л/га в условиях Красноярского края. Оптимальная норма расхода рабочего раствора – от 150 л/га.