1. Обзор литературы
1.1. Народно-хозяйственное значение ярового ячменя
Яровой ячмень – важная продовольственная, кормовая и техниче-ская культура. Из его зерна приготовляют перловую и ячневую крупу, а также муку, которую при необходимости в количестве 20-30% можно примешивать к ржаной или пшеничной. В зерне содержится в среднем 12% белка, 5,5 клетчатки, 64,4 безазотистых экстрактивных веществ, 2,1 жира, 13 воды, 2,8 золы.
Яровой ячмень используют для откорма свиней, а в южных районах страны, где не возделывается овес – для откорма лошадей. Эта культура дает сырье для пивоваренной и спиртокуренной промышленности. Для приготовления пивного солода особенно ценятся двурядные ячмени с крупным, выровненным зерном пониженной пленчатости (8-10%) и высо-кой энергией прорастания. [7,29]
История культуры и урожайность
Ячмень относится к числу наиболее древних сельскохозяйственных культур. Раскопки показывают, что он наряду с пшеницей был известен еще в каменном веке. Родина ячменя – Передняя Азия. В Египте ячмень возделывали за 5 тыс. лет до н.э. С доисторических времен его выращива-ли в Греции, Италии, Китае. [10,34]
Материалы раскопок свидетельствуют о том, что на территории Среднеазиатских республик ячмень возделывался при поливном земледе-лии примерно за 4-5 тыс. лет до н.э. На территории современной Украины и Молдавии выращивали в III тысячелетии до н.э., в европейской части России – в 1-м тысячелетии н.э. В настоящее время он высевается во всех частях света. Среди яровых хлебов первой группы яровой ячмень имеет наиболее высокие и устойчивые урожаи. Средняя урожайность его по стране составляет 18 – 25 ц/га. На лучших участках передовых хозяйств урожайность ячменя достигает 60-70 ц/га. Опыт этих хозяйств свидетель-ствует о возможности получения высоких урожаев ячменя во всех зонах России. [7,9,35]
1.2. Морфологические особенности
Растения ячменя (Hordeum sativum L.) довольно низкостебельны – 40-60см. Соцветие ячменя – колос, состоящий из члеников колосового стержня, на которых располагаются по 3 одноцветковых колоска. У ше-стирядного ячменя все 3 цветка на уступе членика образуют зерна, а у двурядного – только центральный из 3-х цветков формирует зерно. Яч-мень – самоопылитель. Плод – пленчатая или голая зерновка. Масса 1000 зерен – 30-50г. Пленчатость от 8 до 17%.
Ячмень – самая скороспелая среди яровых хлебов культура, созре-вающая за 70 – 100 дней. Успевает вызревать даже в самых северных рай-онах земледелия (до 68° с.ш.). Он малотребователен к теплу (как и яровая пшеница) и довольно холодостоек, выдерживает заморозки до -5°С без видимых повреждений. Однако в период цветения и налива бывают губи-тельны даже небольшие (около -1,5°С) заморозки. Морозобойное зерно ячменя теряет всхожесть. Устойчив он к жаре и запалам. [7,15,35]
Кустится ячмень лучше пшеницы. Однако корневая система его сла-бая. В связи с этим, он высокотребователен к плодородию почв и техноло-гии возделывания. Наиболее пригодны для него «пшеничные» среднесвяз-ные плодородные черноземные почвы. Не подходящие тяжелые глини-стые, кислые, заболоченные, а также песчаные почвы. Он хорошо развива-ется на плодородных почвах, имеющих рН 6,8 – 7,5. Отличается повы-шенной солевыносливостью и засухоустойчивостью в сравнении с пшени-цей.
Транспирационный коэффициент его 350 – 400. Весеннюю засуху, как и яровая пшеница, переносит плохо (остается на зародышевых корнях вследствие недоразвития в сухой почве узловых корней в фазу кущения). Чувствителен также к недостатку влаги в критический период роста – в фа-зы трубкования и колошения. В целом же ячмень засухоустойчивее и жа-ростойче яровой пшеницы. В сухостепных районах он часто бывает уро-жайнее пшеницы.
Ячмень может сильно повреждаться гессенской и шведской мушками (особенно при запоздании с посевом), хлебной блошкой, пьявицей и дру-гими вредителями. Основные болезни ячменя: твердая и пыльная головня, корневая гниль и др. Обилие влаги и азотного питания может вызвать по-легание посевов. Получение высоких урожаев ячменя возможно только при всемерной защите посевов от вредителей, болезней, сорняков и поле-гания. [6,7,35]
1.3. Биологические особенности
Требования к температуре
Семена ярового ячменя могут прорастать при температуре 1 - 2°С. Оптимальной температурой для прорастания является 20 - 22°С. Всходы выдерживают заморозки до 8°С. В период цветения и созревания растения очень чувствительны даже к небольшим заморозкам. Для зародыша зер-новки в период налива опасны заморозки 1,5 - 3°С. Морозобойное зерно часто полностью теряет всхожесть. Холодостойкость сортов ярового яч-меня неодинакова. Наибольшей особенностью отличаются местные сорта приполярных районов европейской части страны и Сибири. Высокие тем-пературы (40°С и выше) в период налива зерна яровой ячмень переносит лучше чем пшеница и овес. Исследования показали, что при температуре воздуха 38-40°С устья листьев ячменя теряют способность закрываться через 25 – 30ч, а яровой пшеницы через 10 – 17ч. Повышенная жаро-устойчивость ярового ячменя связана с его скороспелостью, а также спо-собностью интенсивно использовать питательные вещества в ранние фазы роста. [35]
Требования к влаге
Среди хлебов первой группы яровой ячмень считается одним из наиболее засухоустойчивым. Транспирационный коэффициент его около 400. В засушливых районах дает более высокие урожаи, чем яровая пше-ница. Устойчивость различных сортов к воздушной и почвенной засухе неодинакова. Наиболее высокой засухоустойчивостью отличается Ну-танс187. К недостатку воды яровой ячмень наиболее чувствителен в фазе выхода в трубку. Если в этот период в почве не будет достаточно влаги, колос не сможет нормально развиваться и в нем увеличивается число бес-плодных колосков, что естественно приведет к снижению урожая. [35]
Требования к почве и элементам питания
Яровой ячмень возделывают в самых различных почвенно-климатических зонах, что характеризует его относительную приспособ-ленность к любым почвам. По отзывчивости на плодородие почвы он сто-ит ближе к пшенице, чем к овсу. Для него предпочтительнее плодородные структурные почвы с глубоким пахотным горизонтом. На супесчаных и песчаных почвах он развивается плохо. Малопригодны для него также кислые торфяные почвы. Яровой ячмень хорошо растет при рН 6,8-7,5. На засоленных почвах он не удается.
Ячмень – культура короткого потребления питательных веществ. В фазе выхода в трубку растения ячменя потребляют 66% количества калия и почти 46% фосфора, а к фазе цветения потребление питательных веществ достигает 85%. Отсюда повышенные требования ячменя к хорошим агро-техническим условиям, особенно на ранних фазах его развития. [7,35]
Требования к свету
Исследования отзывчивости растений на длину дня способствуют более глубокому познанию физиологических основ их адаптации к усло-виям среды. Уменьшение продолжительности дня обычно способствует увеличению количества побегов кущения и листьев, влияет на скорость их появления, площадь листьев, размеры и озерненность колоса. Степень из-менения этих показателей в основном зависит от того, в какой период веге-тации растения имели тот или иной режим освещения, и от сопутствующих воздействий температуры, качества света, интенсивности освещения и влажности. Длина дня является главным фактором, влияющим на сроки прохождения межфазного периода от всходов до колошения.
Ячмень принадлежит растениям длинного дня, однако исследования показывают значительные сортовые различия по степени фотопериодиче-ской чувствительности. [7,35]
Особенности роста и развития растений ярового ячменя
В процессе индивидуального развития (от всходов до созревания се-мян) растение проходит несколько фаз роста и развития, связанных с мор-фологическими изменениями в строении его органов и образованием но-вых органов или частей (листьев, побегов, стеблей, генеративных органов, семян). У ярового ячменя, как и у других злаковых хлебов, различают следующие фазы: набухание и прорастание, всходы, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, формирование, налив и созревание зерна. Фазе всходов предшествуют набухание и прорастание семян. Началом любой фазы считается момент, когда не менее 10% растений вступят в со-ответствующую фазу; полная фаза характеризуется вступлением в нее свыше 75% растений.[25]
Этапы органогенеза
По типу формирования и числу колосков на каждом уступе колосо-вого стержня культурный ячмень подразделяют на два вида: многорядный ячмень (Hordeum vulgare L.) и двухрядный ячмень (H. Distichum L.).
Среди сортов ячменя можно встретить озимые и яровые формы, раз-личающиеся по скороспелости. Как уже отмечалось, ячмень относится к растениям длинного дня. Но наряду с сортами и формами, быстро разви-вающимися при длине дня не менее 17-18ч, имеются сорта, которые пред-почитают условия относительно короткого светового дня.
Как и другие злаки, ячмень проходит 12 этапов органогенеза.
Каждому этапу органогенеза соответствует определенная фаза раз-вития растения.
1 этап – в семени начинаются активные биологические процессы. Этап завершается прорастанием семян и появлением всходов. При прорас-тании зерновки трогается в рост главный зародышевый корешок. Через сутки, как правило, у ячменя появляется первая пара зародышевых кор-ней, через два-три дня – вторая. Ко времени появления всходов длина за-родышевых корней достигает 13-14 см.
2 этап – формирование вегетативной массы растения (узлов с листо-выми зачатками и междоузлий стебля). Число узлов и междоузлий побега зависит от видовых (сортовых) особенностей и условий их развития. Су-точный прирост корневой системы достигает 1,5-1,7см.
3 этап – образование зачаточной оси колоса. С началом кущения об-разуются вторичные (узловые) корни. К концу кущения зародышевые корни у ячменя углубляются до 80 – 90 см. Если растение остается только с первичной корневой системой, то урожай составляет 65% возможной ве-личины.
4 этап – формирование колосковых бугорков. Растут нижние междо-узлия. Суточный прирост корневой системы увеличивается до 2,5-3 см. Рост корней в длину продолжает опережать рост надземных органов. Начало выхода в трубку.
5 этап – формирование цветков в колосках. На этом этапе оконча-тельно определяется возможное для сорта число цветков в колосках. Про-должается выход в трубку, начинается стеблевание.
6 этап – формирование пыльниковых мешков и завязи пестика. Идет рост тычинок, пестика и покровных органов цветка. Усилено растут сред-ние междоузлия.
7 этап – завершение процесса формирования пыльцы, начинается ин-тенсивный рост члеников соцветия и покровных органов цветка, а также верхних междоузлий.
8 этап – завершается процесс формирования всех органов соцветия и цветка. Усилено растет последнее, самое длинное междоузлие.
9 этап – цветение и оплодотворение.
10 этап – формируются зерновки. К концу периода в нормальных условиях зерновки достигают типичный для каждого сорта форм и разме-ров по длине. Рост междоузлий стебля прекращается.
11 этап – накопление питательных веществ в зерновках; идет их рост в толщину и ширину; фаза молочного состояния зерна.
12 этап – накопленные в семенах питательные вещества превращают-ся в запасные, рост зерновок прекращается; этот этап совпадает с фазой восковой спелости. [25,35]
1.4. Влияние гербицидов на рост и развитие растений ярового ячменя и других зерновых культур
Химические меры борьбы с сорной растительностью
Уничтожение и подавление сорняков одними агротехническими и биологическими способами не всегда дают желаемые результаты. Это обу-словлено тем, что с помощью машин и оборудования невозможно уничто-жить сорняки, например, в рядках или гнездах культурных растений. Мощная корневая система многолетних сорных растений не всегда уни-чтожается даже при глубокой вспашке. При сплошном посеве зерновых, технических, кормовых, овощных культур часто невозможно применение машин и других орудий производства, то есть нужно пропалывать только вручную. Но ручная прополка очень трудоемка, поэтому для подавления и уничтожения многих видов сорняков используют гербициды.
Гербициды – химические вещества, применяемые для уничтожения сорняков. Они получили свое название от латинских слов herba – трава и ceado – убивать. Список гербицидов, разрешенных для применения в Рос-сийской Федерации, ежегодно уточняется специальной комиссией АПК. [13,14]
Из-за существенных недостатков они не получили широкого распро-странения вплоть до 40-х годов нашего столетия, когда были синтезирова-ны органические соединения, характеризующиеся физиологической актив-ностью и эффективностью при относительно небольших нормах расхода и материальных затратах. В России площади, обрабатываемые гербицида-ми, составляли почти треть пашни и многолетних насаждений. Гербициды стали неотъемлемой частью при использовании современных технологий, предусматривающих всестороннюю химизацию в условиях применения почвозащитных энергосберегающих технологий обработки почвы. [5]
Однако при химической борьбе с сорняками есть нерешенные про-блемы – нежелательное накопление устойчивых сорняков, недостаточная селективность, отсутствие необходимых препаратов, длительная инактива-ция и отрицательное последействие гербицидов, загрязнение окружающей среды. Поэтому как в нашей стране, так и в мировом земледелии ведется работа по снижению гербицидной нагрузки и синтезу новых высокоэффек-тивных гербицидов, активных в низких дозах внесения (5-25 г/га по срав-нению с 1-10 кг/га и более). Наряду с этим в России вызывает тревогу рез-кое сокращение (более чем в 10 раз) производства и применения пестици-дов, в том числе гербицидов, с 215 тыс.т в 1986 – 1990 гг. до 20 – 35 тыс.т в последующие годы.
Классификация и основы избирательности гербицидов
При широком ассортименте гербицидов, применяемых в сельском хозяйстве, важное значение имеет их классификация, обеспечивающая вы-бор, планирование и рациональное использование препаратов. В настоя-щее время нет универсальной классификации гербицидов. В зависимости от основных практических целей их группируют по химическому составу, характеру действия, способам применения, степени опасности для человека и теплокровных животных, способности загрязнять продукцию и окружа-ющую среду и др.
Гербициды сплошного действия применяют для уничтожения всех растений на площадях, где нет посевов: на обочинах шоссейных и желез-ных дорог, осушительных и оросительных каналах, линиях электропере-дач, спортивных площадках и т.д.
Препараты избирательного действия, или селективные, уничтожают одни виды растений, но не поражают другие. Селективные гербициды можно применять в посевах почти всех культурных растений.
По характеру действия на растения гербициды можно разделить на три группы.
1. Системные, с типичным росторегулирующим действием. Вызыва-ют нарушение роста и деления клеток, разрастание тканей, деформацию стеблей и листьев, образование воздушных корней. В оптимальных кон-центрациях проявляют высокую избирательность, подавляя двудольные и не действуя на злаки.
2. Системные, без типичного росторегулирующего действия. Прони-кают в растения, влияют на фотосинтез и другие жизненно важные процес-сы. У поврежденных растений изменяется окраска листьев, они постепенно увядают и отмирают.
3. Вещества контактного действия, вызывающие в местах попадания ожоги листьев, разрушение хлорофилла и увядания растений.
По месту действия на органы растений гербициды объединяют в четыре группы.
1. Листового действия, оказывающие преимущественно контактное действие в местах нанесения на растение.
2. Листового действия, перемещающиеся по растению после нанесе-ния на листья, оказывающие системное действие на растительные ткани на расстоянии от места нанесения.
3. Почвенные гербициды, передвигающиеся после поглощения кор-невой системой в надземные органы и оказывающие действие в корнях или в надземных органах растений.
4. Гербициды, оказывающие действия при нанесении на листья и при внесении в почву, поступающие в растение как через листья, так и через корни, действующие в листьях и корнях.
По срокам применения гербициды подразделяют также на четыре группы.
1. Препараты, применяемые перед посевом семян или высадкой рас-сады, до всходов сорняков, в основном почвенного действия, или исполь-зуемые для обработки взошедших сорняков – гербициды контактного ли-стового действия, а также обладающие почвенным и листовым действием.
2. Препараты, вносимые одновременно с посевом методом сплошно-го опрыскивания или ленточно, в зоне рядка и в защитной зоне междуря-дья, не обрабатываемой культиватором при выращивании пропашных культур.
3. Препараты, применяемые после посева семян растений, до появле-ния их всходов и всходов сорняков, в основном почвенного действия; применяемые после всходов и всходов сорняков – препараты системного или контактного действия.
4. Препараты, применяемые после всходов культурных растений ме-тодом сплошного или ленточного опрыскивания почвы у основания стеб-ля, с исключением попадания рабочего раствора на листья и молодые стебли.
По реакции на применяемые гербициды культурные растения и сор-няки делят на чувствительные, которые практически полностью уничто-жаются, среднечувствительные – отмирают не полностью или только угне-таются и устойчивые – не угнетаются. Чувствительность культурных рас-тений зависит от фазы их развития.
Из биологических групп к гербицидам более чувствительны мало-летники. Многолетние сорняки устойчивее, что объясняется наличием мощной корневой системы.
Многие виды сорняков обладают повышенной чувствительностью к гербицидам в раннем возрасте, особенно в фазе проростков. [5,13,14,37]
Сроки и способы внесения гербицидов
Специалист должен уметь правильно выбрать нужный гербицид, установить сроки и способы обработки посевов, и оптимальную норму расхода препарата и жидкости. Сроки и способы применения гербицидов зависят от их свойств, препаративных форм, путей поступления в расте-ния, избирательности культурных растений и спектра действия, то есть набора поражаемых сорняков.
По срокам применения гербицидов различают: предпосевное внесе-ние в почву с заделкой культиваторами или боронами; послепосевное вне-сение в почву без заделки или с одновременной заделкой; довсходовое опрыскивание поля за несколько дней до появления всходов культурных растений; послевсходовое опрыскивание; послеуборочную обработку или периоды массового отрастания сорняков.
Обработка посевов или почвы гербицидами может быть сплошной, рядковой, ленточной и очаговой. При сплошной обработке препарат рав-номерно распрыскивают по всей площади. Такую обработку используют на посевах всех культур и на полях, свободных от посевов.
Рядковую и ленточную обработки применяют на полях пропашных культур.
Очаговое внесение гербицидов практикуют для уничтожения куртин карантинных и особо злостных сорняков. Для этого чаще всего использу-ют гербициды сплошного действия.
Необходимо учитывать, что время для довсходового внесения гер-бицидов ограничено несколькими днями – от посева до появления всходов культурных растений, а гербициды не могут быть заделаны в почву обра-боткой, поэтому следует использовать менее летучие препараты.
Предпосевное и довсходовое внесение гербицидов весьма эффектив-но, так как препараты подавляют сорняки в самые ранние фазы развития культурных растений, когда они наиболее чувствительны к засоренности.
Послевсходовые обработки гербицидами проводят с помощью опрыскивания. При послевсходовом внесении гербицидов особенно важно правильно установить сроки обработки и нормы расхода препаратов, чтобы не повредить культурные растения и уничтожить сорняки в раннем возрасте, когда они более чувствительны.
В посевах пропашных культур практикуют послевсходовое направ-ленное опрыскивание, при котором гербициды с помощью специальных опрыскивателей вносят в рядки или только в междурядья. Перспективно применение гранулированных препаратов. Их вносят с помощью специ-альных машин на нужную глубину, а также в рядки или междурядья или рассеивают на поверхности поля. В форме гранул они действуют в почве более продолжительное время, медленнее разрушаются микроорганизма-ми.
В ряде стран практикуют внесение гербицидов вместе с оросительной водой – гербигация. В районах, подверженных эрозии, гербициды исполь-зуют на паровых полях для сокращения количества обработок. [13,14]
Условия применения гербицидов
Большое влияние на качество опрыскивания оказывают метеороло-гические условия. Ветер нарушает равномерность распределения жидко-сти на площади, увеличивает ее испарение и снос. Капли диаметром 100мкм и менее при скорости ветра 3,6 м/с сносятся полностью даже при расположении распылителей на 38 см от поверхности почвы. При увели-чении размера капель снос уменьшается, а при диаметре их 325мкм пре-кращается.
Оптимальные условия работы наземных штанговых опрыскивателей создаются в безветренную погоду, а аэрозольных генераторов авиаопрыс-кивания – при скорости ветра не более 2 м/с. Если на соседних полях находятся культуры, чувствительные к гербициду, то граничащую с ними полосу шириной 5-10 м, а при ветреной погоде и больше, обрабатывать нельзя. При использовании аэрозольных генераторов защитная полоса расширяется до 100м, а при авиаопрыскивании и направлении ветра в сторону соседнего поля – до 2000м.
При отсутствии осадков опрыскивать следует утром и вечером. В полуденные часы восходящие токи воздуха будут поднимать мелкие капли раствора и переносить их на большие расстояния. Осадки во время опрыс-кивания или в первые 6ч после него снижают эффективность препарата.
Оптимальная температура воздуха во время опрыскивания 16-22°С. При низкой температуре эффективность гербицида снижается из-за пони-женной активности роста у сорняков, при высокой – увеличивается испа-рение раствора и опасность повреждения чувствительных культур на со-седних полях.
Активность почвенных гербицидов зависит от влажности и темпера-туры верхнего слоя почвы. На сухой почве действие ряда гербицидов ослабляется, медленнее происходит детоксикация. Это увеличивает опас-ность повреждения высеваемых в последующие годы сельскохозяйствен-ных культур, чувствительных к данному гербициду. При высокой влажно-сти почвы и обильных осадках некоторые препараты проникают вглубь почвы, быстро инактивируются, а в верхнем слое, освобожденном от гер-бицида, будут прорастать сорняки.
