Ячмень — важнейшая продовольственная и зернофуражная культура многоцелевого использования.
Площадь его посевов в мире составляет примерно 82 млн. га, в том числе в России 10 млн. га. Зерно ячменя служит для приготовления различных видов круп и основным сырьем для пивоваренной промышленности. Ячневая и перловая и крупы, получаемые из ячменя, по своим пищевым достоинствам не уступают крупам из других культур. Однако большая часть производимого в разных странах зерна используется в животноводстве для производства различных видов комбикормов. По биологической характеристике зерновые культуры (ячмень, пшеница, овес и др.) довольно близки между собой, однако каждая из них имеет свои специфические особенности, обусловливающие характерные требования к условиям возделывания.
В связи с восстановлением поголовья скота в РФ и необходимостью увеличения производства кормов, возделыванию ячменя во многих зонах страны стали уделять больше внимания.
Ячмень часто дает более высокие прибавки урожая от минеральных удобрений и навоза, чем яровая пшеница. По биологическим особенностям ячмень довольно требовательный к уровню минерального питания, что обусловливается коротким вегетационным периодом (80-100 дней) и чрезвычайно активным потреблением элементов питания. Поглощение питательных веществ из почвы у ячменя заканчивается в фазе колошения, примерно за 30-35 дней, до созревания. Наиболее интенсивное потребление элементов питания происходит в период кущения и выхода в трубку до колошения. На формирование 1 т зерна и соответствующего количества побочной продукции ячмень потребляет примерно такое же количество элементов питания, как и другие зерновые культуры: 25-30 кг N, 10-15 кг Р2О5 и 20-26 К2О.
В зрелом ячмене содержится 85-88% сухого вещества и 12-15% воды. В состав сухого вещества ячменя входят: крахмал (50-65%), белок (11-15%), гемицеллюлоза и пентозаны (10-14%), клетчатка (3-6%), гумми и слизи (5-7%), декстрины (35%), растворимые сахара (1-3%) и 2-3% зола.
Наиболее важными компонентами зерна ячменя являются белок и крахмал. Их суммарное содержание в зерне относительно стабильно -75-80%. Однако в зависимости от условий произрастания и минерального питания соотношение между белком и крахмалом может существенно изменяться. Биологическая ценность белка зерна ячменя, в значительной мере зависит от содержания незаменимых аминокислот и она выше, чем белка других зерновых культур, кроме овса. Качество зерна
ячменя определяется, прежде всего, его целевым назначением. Высокое содержание белка в зерне выращиваемого для пищевых и/или фуражных целей является основным показателем его качества. В зерне пивоваренного ячменя, напротив, содержание сырого протеина не должно превышать 11,5%, а безазотистых экстрактивных веществ (углеводов и полисахаридов) не ниже 80%.
Ячмень плохо переносит как кислые, так и щелочные почвы. Необходимая реакция почвы для оптимального роста и развития ячменя близка к нейтральной (рНКСl 6-6,5). Он более требовательный к почвенному плодородию, чем овес или рожь. Ячмень хорошо отзывается на внесение минеральных и органических удобрений. Внесение необходимого количества питательных веществ с минеральными и органическими удобрения позволяет, при соответствующей агротехнике, получать на дерново-подзолистых, серых лесных и черноземных почвах, довольно стабильные урожаи зерна ячменя на уровне 60-70 ц/га. Во многих регионах страны применение удобрений обеспечивает примерно такую же прибавку урожая ячменя, как и озимых культур. Географические закономерности положительного действия удобрений на урожай ячменя значительно шире их действия на яровую пшеницу.
Наибольшие прибавки урожая ячменя от применения удобрений наблюдаются в зоне дерново-подзолистых и серых лесных почв. По мере уменьшения количества осадков урожайность ячменя и эффективность удобрений снижаются. Поэтому в лесостепной и степной зоне (на черноземах и каштановых почвах) его урожайность, как правило, ниже, чем в Нечерноземной зоне. Действие минеральных удобрений на этих почвах и урожай ячменя в значительной мере определяется условиями увлажнения. В более влагообеспеченные годы действие удобрений в степи заметно выше, чем засушливые. На черноземах и каштановых почвах наибольшие прибавки урожая зерна получаются от фосфорных удобрений или их сочетания с азотом. Калийные удобрения на этих почвах обычно не эффективны.
Наряду с климатическими и погодными условиями, положительное действие удобрений значительной мере определяется агрохимическими свойствами почвы (эффективным плодородием) и, прежде всего, уровнем содержания доступных растениям элементов питания: азота, фосфора и калия.
Примерные дозы минеральных удобрений для ячменя рассчитывают исходя из выноса элементов питания планируемым урожаем, содержания подвижных питательных веществ в почве, доступности растениям элементов питания почвы и удобрений.
На основании полевых опытов ВИУА установлено, что при размещении ячменя на среднеокультуренных дерново-подзолистых почвах после зерновых культур следует вносить 60-80 кг/га азота, многолетних трав — 40-60, а после удобренных навозом пропашных культур — 40-50 кг/га. Оптимальные дозы фосфорных и калийных удобрений под ячмень в этой зоне, в зависимости от планируемой урожайности, плодородия почвы и предшественника, колеблются в пределах 40-90 кг/га. На почвах, бедных фосфором и калием, дозы удобрений (Р2О5 и К2О) составляют 90-120 кг/га, на почвах со средним их содержанием — 60-90 кг/га, а при высоком содержании и после хорошо удобренных предшественников — 30-40 кг/га. При выращивании ячменя на супесчаных и торфяных почвах дозы фосфорных (Р2О5) и калийных (К2О) удобрений следует увеличить до 80-90 кг/га.
Под ячмень, высеваемый после зерновых культур для получения планируемой урожайности 40-45 ц/га, необходимо вносить 80-90 кг/га азота, а при размещении его после хорошо удобренной кукурузы или картофеля — 40-60 кг/га. Такие же дозы азота удобрений следует вносить в случае, если ячмень служит покровной культурой для многолетних трав.
Ячмень весьма отзывчив на известкование. Внесение извести оказывает как прямое, так и косвенное действие на растения. Прямое положительное действие известкования заключается в устранении избытка ионов водорода и алюминия. Косвенное его действие многогранно и обусловлено улучшением агрофизических свойств почвы (агрегатного и структурного состояния почвы, воздухопроницаемости и др.), изменением доступности растениям элементов питания, усилением биологической активности почвы, а также повышением действия минеральных удобрений.
Сроки и способы внесения азотных удобрений зависят от климатических условий, планируемой урожайности, типа почвы и ее гранулометрического состава. На черноземах и каштановых почвах азотные удобрения вносят весной под предпосевную культивацию или другой вид обработки почвы. Если азот находится в составе комплексных удобрений и его приходится вносить вместе с фосфором и/или калием осень под зяблевую вспашку, то это может быть оправданным приемом лишь на почвах среднего и тяжелого гранулометрического состава. На легких почвах, независимо от зоны возделывания ячменя, внесение азота виде односторонних (азотных) или комплексных удобрений недопустимо в связи со значительными потерями азота из почвы за осенне-зимний период.
Подкормки ячменя азотом в степной зоне обычно малоэффективны, и применять их не следует, за исключением орошаемых условий. В районах избыточного увлажнения и легких супесчаных почв подкормки азотом в начале выхода в трубку могут дать положительные результаты. В этих условиях дробное внесение умеренных и высоких азота удобрений может дать более высокие прибавки урожая, чем применение всей дозы до посева. Однако наряду с прибавкой урожая, следует учитывать затраты на дробное внесение удобрений.
Таким образом, на дерново-подзолистых и серых лесных почвах возможно, как разовое, так и дробное внесение азотных удобрений под ячмень. Дробное внесение азота в условиях достаточного увлажнения эффективно на суглинистых почвах при дозах 80-90 кг/га и выше, на супесчаных и песчаных почвах — при дозах выше 60 кг/га. Подкормку азотом проводят обычно в период кущения или в начале выхода в трубку.
По данным Географической сети полевых опытов с ячменем, проведенных областными проектно-изыскательскими станциями химизации, применение азотных удобрений в дозах N60-120 на фоне Р60К60, повышало содержание белка в зерне ячменя на 1,2-2,5%.
При разработке системы удобрения и технологии возделывания ячменя очень важно пользоваться методами комплексной почвенной и растительной диагностики оптимизации питания и удобрения растений, которые универсальны для и других зерновых культур. В системе удобрения ячменя соотношение элементов питания, дозы и сроки внесения удобрений должны быть дифференцированы в зависимости от сорта и хозяйственного назначения зерна ячменя на кормовые или пивоваренные цели.
Урожай ячменя и эффективность удобрений зависят от особенностей возделываемых сортов. В последние годы в производстве возделывают новые сорта ячменя интенсивного типа, которые для формирования высоких урожаев и используют большое количество элементов питания.
При возделывании ячменя на продовольствие и фураж наиболее важными показателями, характеризующими его качество, являются содержание белка в зерне, аминокислотный состав и биологическая ценность белков. Качество пивоваренного ячменя, напротив, определяется в основном содержанием крахмала и выходом экстракта, чему способствует хорошее фосфорно-калийное питания. Повышенный уровень азотного питания ячменя существенно ухудшает его пивоваренные качества.
Закономерность действия удобрений при выращивании высокобелкового пищевого и кормового ячменя такая же, как и наблюдается при возделывании других зерновых культур. Для получения высококачественного пищевого ячменя необходимо улучшение азотного питания при полном удовлетворении растений в фосфорном и калийном питании. Ключевая роль в повышении белковости зерна принадлежит азоту, действие которого наиболее полно проявляется при внесении фосфорных и калийных удобрений.
На нейтральных почвах с повышенным и высоким содержанием подвижного фосфора и обменного калия определяющее влияние на урожай и качество зерна ячменя оказывает азотное удобрение. Особенно актуально в последние годы повышение качества зерна. В этой связи технологией должно быть предусмотрено оптимальное использование азотных удобрений с учетом форм, доз, сроков и способов их внесения. Так, внесение под ячмень на дерново-подзолистых и серых лесных почвах 40-60 кг/га азота увеличивает урожайность зерна на 10-15 ц/га, однако практически не повышают белковость ячменя. Существенно увеличить содержание белка в зерне при довольно высоком урожае возможно только при применении повышенных и высоких доз азота удобрений. Результаты многочисленных полевых опытов показали, что дозы азота удобрений должны быть дифференцированными с учетом плодородия почвы, климатических и погодных условий, предшественников и сортовых особенностей. В Нечерноземной зоне РФ применение 90-120 кг/га азота удобрений на высоком фоне фосфорно-калийных удобрений повышали содержание белка в зерне ячменя на 4-5%.
В условиях избыточного увлажнения под ячмень и другие зерновые не рекомендуется применять повышенные дозы азотных удобрений во избежание полегания растений и связанного с ним уменьшением урожайности и ухудшения качества зерна.
В засушливых районах высокие дозы азотных удобрений могут оказывать негативное влияние на урожай ячменя, поскольку, образующаяся при внесении высоких доз азота большая надземная вегетативная масса растений, в результате интенсивной транспирации влаги, сильно иссушает почву в период воздушной и почвенной засухи, что приводят к «захвату» посевов из-за дефицита воды. В таких условиях увеличивается доля соломы, снижается урожайность, ухудшается качество зерна. Поэтому в засушливой зоне дозы азота удобрений не должны быть выше 40-50 кг/га.
Все формы азотных удобрений оказывают в целом одинаковое действие на урожай и качество зерна ячменя.
Применение в Нечерноземной зоне под ячмень 100-120 кг/га азота удобрений под предпосевную культивацию даже на высоком фоне фосфорных и калийных удобрений часто приводит к полеганию растений, вследствие которого образуется щуплое, невыполненное зерно.
Важно отметить, что уровень минерального питания растений не оказывает заметного влияния на аминокислотный состав отдельных фракций белков (альбуинов, глобулинов, проламинов и глютелинов), однако, поскольку аминокислотный состав отдельных фракций белков существенно различается, то изменение его фракционного приводит в целом к изменению и аминокислотного состава зерна. Азотные удобрения, увеличивая общее содержание белка в зерне, изменяют фракционный состав белков в сторону увеличения биологически менее ценных фракций глиадина и глютелина и снижения полноценных по аминокислотному составу альбуминов и глобулинов. Небольшие и умеренные дозы азота (N50-60) оказывают влияние в основном на урожайность ячменя, а повышенные — на качество белка. При внесении высоких доз азотных удобрений, наряду с урожайностью, заметно увеличивается доля проламинов и глютелинов, а доля более ценных водо — и солерастворимых белков, напротив, пропорционально уменьшается, что приводит к снижению содержания незаменимых аминокислот, в том числе лизина, и биологической ценности белков зерна ячменя.
Учитывая характер влияние азотных удобрений на урожайность и качество зерна, нецелесообразно при возделывании ячменя на окультуренных дерновоподзолистых и серых лесных почвах, а также после предшественников, удобренных навозом (например, картофеля) увеличение дозы азота удобрений под ячмень сверх 90-95 кг/га.
По данным БелНИИА в опытах на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах максимальное содержание белка в зерне ячменя (13,2%) было в варианте при внесении 120 кг/га азота, в два или три приема (N60+60 или N30+60+30 ) на фоне Р70К120. Однако в результате полегания растений максимальный сбор белка с 1 га (7,6 ц/га) был при внесении N90 (60+30) . В степных районах содержание белка в зерне ячменя колеблется от 12 до 16%.
Большое влияние на продуктивность посевов ячменя и качество зерна оказывает уровень фосфорного питания растений. При полном удовлетворении растений в фосфатном питании существенно повышается урожайность ячменя и его устойчивость к полеганию и болезням. При низком содержании фосфора в почве урожайность при внесении только азотных и калийных удобрений редко достигает 18-20 ц/га, значительно снижается, задерживается процесс образования и созревания репродуктивных органов. Поэтому применение фосфорных удобрений на почвах с недостаточным количеством подвижных фосфатов является важнейшим приемом увеличения урожайности зерна.
Высокое положительное действие фосфорных и калийных удобрений проявляется при очень низком содержании подвижных форм фосфора и калия в почве, а также на кислых почвах. Поэтому известкование кислых почв является важным приемом повышения урожайности ячменя и улучшения качества зерна. Как показали исследования, фосфорные удобрения оказывают неодинаковое влияние на качество зерна на почвах с низким и высоким содержанием подвижных фосфатов. На окультуренных почвах фосфорные удобрения практически не оказывают влияние на содержание белка в зерне, в то время как на почвах с низким содержанием подвижных фосфатов его содержание несколько возрастает.
Фосфор и калий под ячмень вносят осенью в виде основного удобрения с достаточно глубокой заделкой их в нижние горизонты пахотного слоя, которые обычно лучше обеспечены влагой. Поэтому удобрения, внесенные осенью под зяблевую вспашку, дают более высокие устойчивые прибавки урожая зерна ячменя, чем мелкая их заделка под культиватор, борону и лущильник. Глубокая заделка фосфорных и калийных удобрений при зяблевой вспашке имеет особо важное значение в зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения на черноземных и каштановых почвах, поскольку в этих условиях, при дефиците влаги, корневая система в поисках воды уходит в более влагообеспеченные глубокие горизонты почвы. Однако песчаных и супесчаных почвах, во избежание вымывания удобрений, не только азотные, но и фосфорные и калийные удобрения следует вносить весной под предпосевную культивацию почвы.
Изучение сравнительной эффективности разных доз и способов внесения минеральных удобрений под ячмень в зависимости от уровня плодородия почвы показало, что локальное (ленточное) внесение азотных удобрений на почвах разной степени окультуренности не имело какого-либо преимущества перед разбросным его внесением. Локальное внесение фосфора и калия в почву обеспечивает более высокие (на 1-2,5 ц/га) прибавки урожая по сравнению с запашкой их плугом с предплужником при внесении низких (30 кг/га) и умеренных (60 кг/га) доз удобрений на слабоокультуренных почвах. На среднеокультуренных почвах, а также при внесении высоких доз фосфорных и калийных удобрений на почвах с низким содержанием подвижных фосфатов и обменного калия, преимущество локального способа внесения перед сплошным способом кране неустойчиво. На хорошоокультуренных почвах локальное внесение фосфорных и/или калийных удобрений заметно уступало разбросному внесению.
Следует иметь в виду, что часто наблюдаемое в однолетних и краткосрочных полевых опытах преимущество локального (ленточного) применения минеральных удобрений перед разбросным их внесением далеко не всегда подтверждаются при систематическом применении удобрений.
Важно отметить, что применение очень высоких доз фосфорных удобрений при запасном их внесении, не обеспечивает ожидаемую прибавку урожая, а, напротив, способствовало значительному ускорению созревания первой культуры и приводило к недобору урожая. Коэффициенты использования фосфора ячменем фосфора при ленточном внесении суперфосфата составляют 15-20%. а при разбросном его внесении — 13-18%.
При выращивании ячменя фосфорные и калийные удобрения следует вносить во всех почвенно-климатических зонах РФ осенью под вспашку зяби, азотные — весной под предпосевную культивацию.
Большое влияние на рост и развитие ячменя в первые 12 -15 дней после всходов оказывает внесение при посеве фосфора. В рядки следует вносить гранулированный суперфосфат или аммофос из расчета 10 -15 кг/га Р2О5. Это позволяет получить дополнительно 2-4 ц/га зерна.
В практике сельского хозяйства навоз и другие органические удобрения непосредственно под ячмень обычно не вносят, поскольку в хозяйстве всегда имеются культуры, которые более отзывчивы на внесение навоза. Ячмень возделывают обычно в полевых севооборотах, где он использует последействие органических удобрений, внесенных под предшествующие пропашные культуры. Установлено, что последействие высоких доз фосфорно-калийных и умеренных доз (примерно 20 т/га севооборотной площади) органических удобрений увеличивает урожай ячменя на 5-10 ц/га, но не оказывает влияние на содержание белка в зерне.
До недавнего времени наиболее важное значение среди яровых зерновых культур в РФ занимал ячмень, возделываемый на фуражные и продовольственные цели. Поэтому основной задачей системы удобрения ячменя являлось повышение урожайности и содержания белка в зерне. По вопросам возделывания фуражного ячменя в различных регионах страны накоплен большой экспериментальный материал, который обобщен в рекомендациях по технологиям его возделывания. Однако в последние годы, наряду с продовольственным и фуражным назначением, актуальным становится вопрос производства ячменя на пивоваренные цели. К зерну пивоваренного ячменя предъявляются требования существенно отличающиеся от требований к продовольственному или фуражному. Зерно должно иметь одинаковый размер (2,5-2,6 мм), светло-желтый или желтый цвет, масса 1000 зерен — 42-45 г, экстрактивность — не ниже 78%-80%, содержание белка — 9,0-11,5%, пленчатость — не более 9% на абсолютно сухое вещество, способность к прорастанию — не ниже 95%.
Уровень минерального питания и сортовые особенности ячменя оказывают существенное влияние на размер крахмальных зерен, что имеет важное значение для пивоваренной промышленности. У пивоваренных сортов преобладают крупные (20-30 мкм) зерна крахмала, у кормовых, напротив, мелкие (5-10 мкм) зерна крахмала. Избыточное азотное питание растений, в отличие от фосфорного и калийного, существенно снижает долю крупных (пластидных) зерен крахмала.
Получение такого зерна стало возможным благодаря внедрению новых районированных сортов и научно обоснованным технологиям их возделывания. Наиболее важным звеном технологии возделывания пивоваренного ячменя является оптимизация условий минерального и, прежде всего, азотного питания, которое в наибольшей мере обусловливает содержание белка и углеводов в зерне. При возделывании ячменя предназначенного для пивоварения ограничивают уровень применения азотных удобрений. На среднеокультуренных почвах Нечерноземной зоны дозы азот не должны превышать 60 кг/га, на хорошоокультуренных — 40-45 кг/га.
При применении более высоких доз азотных удобрений урожайность обычно увеличивается, однако значительно возрастает опасность повышения содержания белка в зерне, полегания ячменя и ухудшения технологических качеств зерна.
Азотные удобрения следует вносить под предпосевную культивацию почвы. Фосфорные и калийные удобрения рекомендуется вносить в расчетных дозах на планируемую урожайность как и под фуражный ячмень. На качество зерна большое влияние оказывает также неравномерность внесения азотных удобрений, поэтому она не должна превышать 10-15%. Дробное внесение азотных удобрений проводить не следует, поскольку поздние подкормки азотом способствуют увеличению содержания белка в зерне.