Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ЯЧМЕНЯ

1. Область техники

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в сельском хозяйстве, в области растениеводства, для активизации проращивания семян ячменя и стимулирования развития растений.

2. Уровень техники

Известен способ селекции ячменя и других зерновых культур, выращенных из семян, предварительно обработанных гамма-лучами для создания устойчивых форм к засухе и другим неблагоприятным внешним воздействиям (RU №2232500, МПК⁹: A01H 1/04, 2004 г.).

Недостатком аналога является его селекционная направленность, тогда как задачей изобретения является его непосредственное практическое использование

Известен принятый в качестве прототипа заявленного изобретения, способ регуляции транскрипции хлоропластных генов ячменя, в котором активация произрастания семян обеспечивается путем обработки их проростков 24-эпибрассинолидом (RU №2460279, МПК⁹: A01H 1/00, 2012).

Недостатком прототипа является сложность технологии и высокая стоимость применяемых препаратов.

3. Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является повышение урожайности и качественных показателей выращиваемого продукта.

Поставленная задача обеспечивается тем, что выращивают ячмень с применением обработки водным раствором комплекса биологически активных веществ кормовой добавки Флоравит^® в качестве защитно-стимулирующего комплекса, причем семена ячменя замачивают водным раствором комплекса биологически активных веществ кормовой добавки Флоравит^® с концентрацией 1*10^-4 мг/мл и расходе 10 л/т семян, и растения ячменя в фазу кущения опрыскивают водным раствором комплекса биологически активных веществ кормовой добавки Флоравит^® с концентрацией 1*10^-4 мг/мл и расходе раствора 200-250 л/га.

4. Осуществление изобретения

Производство качественного ячменя в благоприятных для его выращивания регионах не позволяет в полном объеме обеспечить пивоваренную и комбикормовую промышленности сырьем, а приобретение его за рубежом приводит к значительным экономическим затратам [1]. В связи с этим разработка технологических приемов, позволяющих получить в условиях Центрального Нечерноземья высокий урожай зерна ячменя хорошего качества, является весьма актуальной [2].

Экспериментальная работа проводилась на полях лаборатории растениеводства МСХА им. К.А. Тимирязева в 2010-2012 гг. Почва опытного участка дерново-подзолистая, легкосуглинистая. Мощность пахотного горизонта 22-25 см, содержание гумуса (по Тюрину) - 2,2%, pH (KCl) - 5,72%, P₂O₅ - 290 мг/кг почвы, K₂O - 75 мг/кг почвы, N общ. 0,13%, Нг - 2,5 мг-экв/100 г почвы, V - 89.5% [3].

В качестве объекта исследования взята культура ячмень, сорта «Михайловский».

Цель исследований - изучить особенности формирования урожая и качества зерна ячменя, пригодного для пивоварения и комбикорма при применении защитно-стимулирующих комплексов на фоне дробного внесения азотных удобрений в условиях ЦРНЗ.

Опыт трехфакторный, заложен методом рендомизированных повторений, повторность четырехкратная. Площадь одной делянки 10-14 м².

Особенности технологии возделывания ярового ячменя.

Место в севообороте. Вследствие образования слабо развитой корневой системы, отличающейся сравнительно слабой усвояющей способностью, а также короткого периода интенсивного потребления питательных веществ, ячмень предъявляет повышенные требования к условиям произрастания, особенно в первый период вегетации. Одним из условий, обеспечивающих хорошее развитие растений, является правильный подбор предшественников.

Многочисленные исследования и практика свидетельствуют о том, что лучшими предшественниками ячменя являются культуры, которые оставляют поле более чистым от сорняков, с достаточным количеством в почве легкодоступных растениям питательных веществ, а в полузасушливых и засушливых районах также культуры, менее иссушающие почву.

Во многих зонах страны лучшими предшественниками ярового ячменя являются хорошо удобренные пропашные культуры, оставляющие чистые поля от сорняков. Хорошими предшественниками считаются озимые зерновые, идущие по удобренному чистому или занятому пару. Для продовольственных и кормовых целей ячмень можно высевать после зернобобовых культур, оставляющих в почве достаточное количество азота. Нередко в Нечерноземной зоне в качестве предшественника ячменя используют пласт и оборот пласта многолетних трав и лен-долгунец; в Сибири - яровую пшеницу, посеянную по чистому пару.

Пивоваренный ячмень, как правило, размещают после удобренных пропашных культур. В этом случае он дает высокий урожай зерна.

Ячмень, будучи скороспелой культурой, является хорошим предшественником для многих яровых, а в некоторых районах и для озимых культур. Благодаря короткому периоду вегетации, ячмень является ценной покровной культурой для многолетних бобовых и злаковых трав.

Обработка почвы. Система обработки почвы под ячмень не отличается от системы обработки под другие яровые зерновые. Основная обработка почвы при размещении ячменя после стерневых предшественников проводится осенью и состоит из двух приемов - лущения стерни и вспашки, при размещении его после пропашных культур проводят только вспашку. На севере Нечерноземной зоны РФ и в Сибири, где период от уборки предшествующей культуры до наступления устойчивых заморозков составляет менее одного месяца, лущение проводить нецелесообразно, сразу следует провести вспашку.

В районах, подверженных ветровой эрозии, при выращивании ячменя применяют почвозащитную систему обработки почвы - безотвальное рыхление. В зимний период проводят снегозадержание.

Весенняя обработка почвы включает боронование зяби, с целью сохранения влаги в почве, и предпосевную культивацию. В районах избыточного увлажнения и в холодную дождливую весну боронование зяби не проводят, а выполняют лишь предпосевную культивацию. При размещении ячменя на легких супесчаных почвах, чистых от сорняков, достаточно весной ограничиться тщательным боронованием, которое позволяет хорошо подготовить почву для посева.

В районах недостаточного увлажнения на легких рыхлых почвах рекомендуется провести прикатывание почвы перед посевом, которое обеспечивает равномерную заделку семян и появление дружных всходов.

Удобрения. Ячмень - наиболее отзывчивая культура на удобрения. При правильном их применении значительно повышаются урожаи ячменя, возрастает устойчивость растений к засухе, болезням, вредителям, улучшаются кормовые качества зерна. По обобщенным данным научно-исследовательских учреждений на формирование 10 ц зерна и соответствующего количества соломы ячмень поглощает из почвы N - 25-30 кг, P₂O₅ - 10-12 кг и K₂O - 20-24 кг. По сравнению с другими зерновыми культурами, ячмень характеризуется коротким периодом поглощения основных элементов питания, он требует большого количества легкодоступных питательных веществ в первый период роста и развития. Очень важно в это время обеспечить его необходимым количеством удобрений, особенно минеральных. В период «всходы-кущение» он потребляет около 50% фосфора и азота, и почти 75% калия от общего потребления за вегетационный период. Недостаток элементов питания в первые 15-30 дней после посева задерживает рост и развитие растений и нормальный процесс образования углеводов, что приводит к нарушению образования генеративных органов, ослабляет устойчивость к полеганию и болезням и существенно снижает урожай.

Норму удобрения рассчитывают на планируемый урожай или используют рекомендации агрохимических опытных станций. Фосфорные и калийные удобрения вносят осенью под вспашку, азотные - весной под предпосевную культивацию. Часть фосфорных удобрений, 10-15 кг/га, используют при посеве для лучшего развития корневой системы и формирования более крупного колоса. По данным кафедры растениеводства МСХА им. К.А. Тимирязева дробное внесение азота под предпосевную культивацию и в фазу кущения в среднем за 6 лет на дерново-подзолистых почвах не обеспечивало повышения урожая ячменя Зазерский-85 по сравнению с внесением полной нормы азота под предпосевную культивацию. Прибавка урожая от дробного внесения составила 9,5 ц/га, а от внесения всей нормы азота под культивацию - 11,3 ц/га. Однако более поздние подкормки азотом позволяют значительно повысить содержание белка в зерне.

При выращивании ячменя на пивоваренные цели норму азотных удобрений снижают на 20-25%. При подсеве под ячмень многолетних трав внесение свыше 60 кг/га азота приводит к выпадению клевера. На плодородных почвах достаточно вносить 30-40 кг/га азота.

Ячмень, имея короткий период потребления элементов питания, лучше отзывается на минеральные удобрения, чем на органические. Поэтому органические удобрения непосредственно под ячмень не вносят или вносят только в некоторых северных районах, где очень низкое плодородие почвы. Ячмень чаще всего размещают второй культурой после унавоженных пропашных культур. В этом случае ячмень хорошо использует последействие органических удобрений, хорошо отзывается на применение микроудобрений, которые активизируют ферменты, ускоряющие биохимические процессы в растениях, повышая их устойчивость к болезням и засухе. Наибольшая потребность в боре проявляется на дерново-подзолистых и торфянистых почвах. Марганцевые удобрения применяют на слабощелочных или нейтральных почвах легкого механического состава. В некоторых случаях хорошие результаты дает предпосевная обработка семян раствором сернокислого цинка.

Посев. Подготовка семян к посеву. Для посева следует использовать крупные, выровненные семена I или II класса с силой роста не менее 80% и массой семян более 40 мг. Такие семена дают более дружные всходы и обеспечивают лучший их рост. Большое значение в повышении энергии прорастания и всхожести семян ячменя, особенно в районах, где они не всегда успевают пройти послеуборочное дозревание, имеет воздушно-тепловой обогрев в течение 3-5 дней на солнце или на напольных сушилках. Для обеззараживания семян ячменя от возбудителей болезней необходимо провести протравливание полусухим или сухим способом.

Сухое протравливание семян можно выполнять за два-три месяца до посева. Оно обеспечивает более сильное действие препарата и позволяет сохранить семена в весенний период без снижения всхожести. Однако заранее можно обрабатывать только семена с влажностью не более 14%. При влажности выше 17% семена обрабатывают за два-три дня до посева полусухим способом, при этом дозу протравителя, необходимую для обработки 1 тонны семян, разводят в 10 литрах воды, и полученной суспензией смачивают семена. Для повышения эффективности обработки в суспензию добавляют прилипатели. Сроки посева. Ранний посев - одно из основных условий получения высоких урожаев ячменя. Прохладная погода и достаточное количество влаги в почве способствуют дружному появлению всходов и хорошему развитию корневой системы. При ранних сроках посева ячмень меньше поражается грибковыми болезнями и успевает раскуститься до массового вылета шведской мухи, менее подвержен действию засухи. К тому же уборка урожая ранних сроков посева обычно проходит при благоприятных метеорологических условиях.

В европейской части России лучшими сроками посева ячменя являются первые пять-семь дней начала полевых работ, его высевают после посева яровой пшеницы или одновременно с ней. В Сибири сроки посева могут быть сдвинуты на вторую-третью декаду мая. Преимущество сравнительно поздних посевов в этих районах объясняется тем, что такие посевы эффективнее используют июльские осадки и появляется возможность провести две культивации перед посевом для уничтожения овсюга и других сорняков. Однако слишком задерживаться с посевом ячменя не рекомендуется, из-за опасности повреждения зерна осенними заморозками.

Ячмень - культура сплошного способа посева, лучше всего его высевать узкорядным или обычным рядовым способами. При узкорядном способе посева достигается наиболее оптимальная площадь питания растений и создаются благоприятные условия для роста и развития растений. Ячмень обладает сравнительно высокой энергией кущения, поэтому сильнее, чем яровая пшеница реагирует на повышенные нормы высева. Как загущенные, так и изреженные посевы снижают урожай и качество зерна. Норма высева семян может изменяться в зависимости от плодородия почвы и засоренности поля, удобрений, предшественника, качества предпосевной обработки, сроков и способов посева, а также погодных условий в период сева. По обобщенным многолетним данным научно-исследовательских учреждений нормы высева при узкорядном способе посева следующие: Нечерноземная зона, Дальний Восток - 5,0-6,0 млн. всхожих семян на 1 га; Центрально-Черноземная зона - 4,5-5,5; Поволжье, Южный Урал, Зауралье - 3,5-4,0. Нормы высева необходимо уточнять в каждом хозяйстве в зависимости от указанных выше условий для того, чтобы ко времени уборки иметь не менее 400-600 продуктивных стеблей на 1 м².

При возделывании ячменя с подсевом многолетних трав норму высева необходимо уменьшить на 15-20%.

Глубина заделки семян сильно влияет не только на полевую всхожесть семян, но и на последующее развитие растений. При недостаточно глубокой заделке часть семян нередко всходит только после дождей, всходы бывают недружными, узел кущения закладывается неглубоко, что отрицательно сказывается на развитии вторичных корней и снижается сопротивляемость растений к засухе. При излишнем заглублении проростки ослабевают и часть их погибает. Учитывая высокую потребность при набухании семян во влаге, их необходимо заделывать во влажный слой почвы. Глубина заделки семян зависит от влажности и гранулометрического состава почвы. На тяжелых глинистых почвах семена заделывают на 3-4 см, на легких супесчаных почвах - на 5-6 см, а в засушливых районах глубину заделки семян увеличивают до 6-8 см.

Уход за посевами. Комплексные мероприятия по уходу за посевами ячменя обеспечивают оптимальные условия для роста и развития растений. К числу таких мероприятий относят прикатывание, уничтожение почвенной корки, борьбу с сорняками, болезнями и вредителями, и др.

Чтобы получились дружные всходы ячменя, в засушливых районах применяют послепосевное прикатывание кольчато-шпоровыми катками. При появлении почвенной корки до появления всходов следует провести боронование поперек посевов легкими боронами. Эта операция способствует уничтожению сорняков, разрушает корку и увеличивает доступ воздуха к корням. Для борьбы с сорняками в фазу кущения ячменя необходимо проводить химическую прополку, используя для этого разрешенные гербициды.

Для повышения содержания белка в зерне ячменя, используемого на кормовые цели, можно применять поздние подкормки в фазу колошения. Подкормку проводят мочевиной из расчета 20-25 кг на 1 га. Расход рабочей жидкости 300 л/га. При угрозе поражения посевов ячменя злаковыми мухами, злаковой тлей посевы необходимо обработать ядохимикатами.

Уборка. Ячмень созревает дружно и при наступлении полной спелости колосья поникают и становятся ломкими. Запаздывание с уборкой ведет к большим потерям урожая. Уборку ячменя проводят двухфазным и однофазным способами. При двухфазном способе ячмень скашивают в валки в середине восковой спелости при влажности зерна 35-38% и через 3-5 дней по мере подсыхания зерна валки подбирают и обмолачивают. Такой способ уборки, если позволяют погодные условия, существенно снижает потери урожая. Однофазную уборку проводят в фазу полной спелости зерна [8].

Наиболее слабым местом в технологии остается рост растений в начальный период своего развития. В этот период растения ячменя наиболее сильно подвержены болезням. Поэтому их обрабатывают различными химическими препаратами. Их применение, с одной стороны, защищают, а с другой стороны, замедляют рост и развитие в начальные периоды.

Отличие заявленного способа обработки растений от классического - это обработка семян ячменя водным раствором Флоравит^® в качестве защитно-стимулирующего комплекса.

Варианты: 1. Контроль. 2. Флоравит^®

Обработка водным раствором Флоравит^® дала значительную прибавку урожая. Использование защитно-стимулирующих комплексов в посевах пивоваренного ячменя является важным агротехническим приемом, позволяющим получить высокие урожаи зерна, не снижая при этом его технологические качества. Содержание белка в зерне ячменя не превышало 12,0%, что соответствует показателям качества зерна ячменя I класса [6].

5. Методика исследований.

Экспериментальная работа проводилась на полях в 2010-2012 гг.

Почва опытного участка лаборатории растениеводства РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева дерново-подзолистая, легкосуглинистая. Мощность пахотного горизонта 22-25 см, содержание гумуса (по Тюрину) - 2,2%. Объект исследования - яровой ячмень, сорт Михайловский. Опыт был заложен методом рендомизированных повторений в четырехкратной повторности. Учетная площадь делянки составляла 10-14 м². Предшественник ячменя - зернобобовые культуры. Технология возделывания общепринятая для данной зоны. Удобрения рассчитывали на планируемый урожай в 40 ц/га. Перед посевом семена ячменя согласно схеме опыта обрабатывали водным раствором Флоравит^® с концентрацией 1*10^-4 мг/мл в качестве защитно-стимулирующего комплекса, разработанного на кафедре физической и органической химии РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева под руководством профессора С.Л. Белопухова. Семена обрабатывали полусухим способом из расчета 10 л раствора на 1 т семян. Урожай учитывали сплошным методом, поделяночно. Уборку проводили комбайном Sampo - 130. Урожайные данные подвергали математической обработке методом дисперсионного анализа.

Метеорологические условия вегетационных периодов в годы исследований различались между собой как по температуре воздуха и количеству осадков, так и по характеру распределения их в течение вегетации.

Наиболее благоприятными для роста и развития растений ячменя оказались погодные условия 2012 года, когда температура воздуха, количество осадков и характер распределения их были на уровне средних многолетних данных. Период вегетации 2010 года отличался высокой температурой воздуха и отсутствием осадков в течение всего периода. Температура воздуха была выше средней многолетней на 7,0°C, а количество осадков за этот период выпало меньше по сравнению со средними многолетними осадками на 11,5 мм, что негативно отразилось на росте и развитии растений, а также формировании будущего урожая ячменя.

6. Технические результаты.

Задачей изобретения было выявление влияния водного раствора Флоравит^®, в качестве защитно-стимулирующего препарата, на продуктивность и качество пивоваренного сырья - ярового ячменя Михайловский в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России.

Результаты исследований показали, что максимальную листовую поверхность растения ячменя формировали в фазу колошения, где она достигала в зависимости от погодных условий вегетационного периода и вариантов опыта 29,3-50,5 тыс. м²/га. Обработка растений водным раствора Флоравит^® в качестве защитно-стимулирующего комплекса способствовала повышению ассимиляционной поверхности по всем годам исследования в среднем на 5,0 тыс. м²/га, при этом наибольшее увеличение площади листьев при обработке семян препаратом отмечено в наиболее благоприятном для роста и развития растений 2012 году (фиг.1).

Начиная с фазы колошения, листовая поверхность начинает уменьшаться в результате естественного старения листьев и развития на них болезней, при этом в варианте с применением водного раствора Флоравит^® продолжительность жизни листьев заметно увеличивалась.

Формирование наибольшей площади поверхности листьев и фотосинтетического потенциала посевов в варианте применения защитно-стимулирующего комплекса обеспечила и более высокую продуктивность ячменя (табл.1). Урожайность его в среднем за три года на 15-43% выше, чем на контрольном варианте.

Результатами исследований установлено, что применение водного раствора Флоравит^® при обработке семян и растений ячменя оказывает существенное влияние на продуктивность ячменя, особенно в годы, неблагоприятные по погодным условиям.

Так, в 2010 году при экстремальных погодных условиях, урожайность ярового ячменя при обработке семян водным раствором Флоравит^® повышалась на 4,2-5,5 ц/га, а 2012 году на 4,4-12,1 ц/га, по сравнению с необработанными семенами (табл.1).

В 2011 году обработка семян водным раствором Флоравит^® не оказала существенного влияния на урожайность ячменя. Отмечена лишь тенденция к повышению урожая ячменя при обработке водным раствором Флоравит^® (37,0 ц/га).

Полученные результаты показали, что как обработка семян перед посевом, так и обработка растений в фазу кущения водным раствором Флоравит^®, в качестве защитно-стимулирующего комплекса не повышала, а напротив, снижала содержание белка в зерне ячменя в среднем на 0,7-1,0% по сравнению с контролем (табл.2). При этом содержание белка на изучаемых вариантах не превышало 12%, что говорит о достаточно высокой эффективности использования Флоравит^® в технологии производства пивоваренного ячменя.

Однако обработка семян водным раствором Флоравит^® не приводила и к повышению содержания крахмала в зерне ячменя (табл.3). Содержание крахмала в среднем при обработке семян уменьшалось на 0,9-4,6%, тогда как обработка растений раствором Флоравит^®, вызывая, прежде всего, защитное действие на растения в период вегетации, повышала содержание крахмала на 2,2%.

Наши исследования также показали, что погодные условия вегетационного периода и изучаемый водный раствор Флоравит^® в качестве защитно-стимулирующего комплекса не оказывали существенного влияния на экстрактивность зерна ячменя. Во все годы исследований показатель экстрактивности был достаточно высоким, соответствовал стандартам пивоваренного сырья и составил 73,2-78,5% (табл.4).

Как видим, обработка семян Флоравитом, в отличие от обработки растений, не повышала содержания крахмала в зерне ячменя, что следует учитывать, при выращивании пивоваренного ячменя.

Выводы:

1. Применение на посевах ячменя водного раствора Флоравит^® в качестве защитно-стимулирующего комплекса, снижая отрицательное воздействие экстремальных условий внешней среды на растения, оказывает благоприятное воздействие на продуктивность и качество пивоваренного ячменя в условиях Центрального Нечерноземья.

2. Обработка семян водным раствором Флоравит^®, в отличие от обработки растений в фазу кущения, не повышала содержания крахмала в зерне ячменя, что следует учитывать при выращивании пивоваренного ячменя.

Библиографический список

1. Беличенко A.M. Российская пивоваренная промышленность сегодня // Пиво и напитки. - 1999. - №7. - С.21.

2. Бахтеев Ф.X. Ячмень. - Л.: Наука, 1955. - 87 с.

3. Алметов Н.C. Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество ячменя / Н.C. Алметов // Агрохимия. - 1994. - №2. - с.65-69.

4. Беляков И.И. Технология выращивания ячменя / И.И. Беляков - М.: Агропромиздат, 1985. - 119 с.

5. Лебедева Л.А. Система применения удобрений / Л.А. Лебедева - М.: МГУ, 1989, - 146 с.

6. Лемин В.Г. Ячмень / В.Г. Лемин - М.: Колос, 1973. - 127 с.

7. Назмутдинов А.З. Пивоваренный ячмень - выгодная культура // Зерновое хозяйство. - 2001. - №4. - С.13.

8. Посыпанов Г.С., Долгодворов В.Е. Издатель: "КолосС" Серия: Учебники и учебные пособия для ВУЗов Год: 2007.