2.2.1 Вплив агрометеорологічних умов на формування врожаю

В процесі росту і розвитку ячменю виділяють такі фенологічні фази:

- набухання насіння і їх проростання (2-5 днів),

- сходи (від 5 днів до 2-3 тижнів),

- 3-й листок,

- кущіння,

- поява нижнього вузла соломини,

- колосіння,

- формування і дозрівання (молочна, воскова і повна стиглість) зерна.

Фенологічні фази у ярого ячменю наступають при достатньому зволоженні ґрунту і накопичені від сівби суми ефективних температур повітря (вище 5^оС): 67 ^оС - сходи; - 134 ^оС - кущіння; - 530 ^оС - колосіння; - 918 ^оС - воскова стиглість.

Під час вегетаційного періоду рослини потребують різних оптимальних умов розвитку на певному етапі часу, тому слід розглядати не весь період в цілому, а кожний міжфазний період окремо [1, 12].

2.2.1.1 Період сівба – сходи

Відомо, що при ранньому посіві в холодний ґрунт розвиток сходів затримується, тоді як коренева система продовжує розвиватися. При пізньому висіві, коли температура швидко наростає, прискорено формується надземна частина рослин, а коренева система відстає в розвитку. Тому ячмінь краще висівати без затримок через 5-7 днів від стану стиглості ґрунту.

Перша фаза розвитку проходить при температурах нижче оптимальних, тому що сівба проводиться в періоди с температурою повітря 4 – 7 ºС. Для нормального протікання періоду проростання насіння – сходів достатньою є сума ефективних температур 67 ºС. Зниження температури повітря затримує швидкість розвитку і спричиняє збільшення періоду.. Щоб насіння ячменю могли прорости, вони повинні поглинути 48-57 % води від їх сухої маси. Після набрякання в них відбуваються біохімічні і фізіологічні процеси. Під впливом ферментів (амілази, діастази) складні хімічні сполуки, крохмаль, білки, жири та інші - переходять у розчинний стан. Вони стають доступними для живлення зародка. Отримавши живлення, він переходить із стану спокою до активної життєдіяльності. У цей час їм необхідні волога, кисень і певні температурні умови. Насіння ячменю найчастіше проростає 5-8 зародковими корінцями. Мінімальна температура для проростання 1-2 °С. При нестачі тепла насіння проростає дуже повільно. Оптимальна температура 20-25 °С. По мірі збільшення вологості ґрунту швидкість проростання насіння зростає і досягає максимуму при 70-90% польової вологоємності (ПВ). Значну роль відіграє аерація ґрунту, яка залежить від щільності, гладкості, наявності кірки і так далі. Для розвитку сходів мінімальна температура повинна бути 5-6 °С. Біологічний мінімум для вегетативного росту ячменю становить 4-5 °С. В цей час відбувається утворення зародкових корінців. Від кількості розвинених зародкових коренів залежатиме подальший розвиток рослин. Кількість зародкових коренів, що утворюється під час проростання ячменю, обумовлена якістю насіння, зокрема крупністю, сортовими особливостями та умовами зволоження їхнього проростання. Рослини з насіння, пророслого великою кількістю корінців, швидше переходять до автотрофного харчування. У них згодом утворюється більше вузлових коренів, вони відрізняються кращою кущистістю і більшою продуктивністю [детальніше - Зінченко О.І., Салатенко В.Н., БілоножкоМ.А. Ярий ячмінь . – с. 235 – 243].

Швидкість появи сходів залежить від температури і вологості ґрунту, глибини загортання насіння. При температурі 16-18 °С і доброму зволоженню верхнього шару ґрунту сходи з'являються через 7-10 днів.

За даними А.П. Федосєєва [6] в степовій зоні найбільша тривалість періоду сівба - сходи ярого ячменю спостерігається при температурах нижче 6 - 8⁰С. Підвищення температури вище 10⁰С призводить до скорочення періоду сівба - сходи до 10 - 12 і менше днів. У лісостеповій зоні і прилеглих до неї областях на сірих лісових ґрунтах при низьких температурах повітря сходи з'являються в сухі весни в середньому за 20 - 22 дня, при надмірному зволоженні ґрунту - за 24 - 28 днів. На фоні високих температур повітря найбільш сприятливі умови для сходів тут створюються у вологі весни (сходи з'являються через 5 - 7 днів), найменш сприятливі - в сухі, коли сходи з'являються через 7 - 10 днів після посіву.

І.В. Свісюком встановлено (табл. 2.1) зниження врожаю ярого ячменю в залежності від відхилення строків сівби від самого раннього [11].

Ячмінь менш вимогливий до тепла, ніж інші хлібні злаки, але вже в період посів - кущіння пред'являє високі вимоги до зовнішніх умов. Оптимальними для розвитку ячменю в цей період є температури 8 - 14⁰С при запасах продуктивної вологи в орному шарі 30 - 50 мм (табл. 2.3).

Сходи легко витримують короткочасні заморозки-3-6 °С.

Таблиця 2.1 – Відносна врожайність ярого ячменю в залежності від відхилення календарних строків сівби від самого раннього (по І.В. Свісюку)

Таблиця 2.3 Оптимальні показники умов формування врожайності ярого ячменю

2.2.1.2 Сходи - поява нижнього вузла соломини

В період сходи – поява нижнього вузла соломини у рослин відбувається формування рослинної маси, утворення бокових пагонів та вузлових коренів. Через 10-12 днів після появи сходів у рослин вже утворюються декілька листків. Сходи ячменю мають сизувате, сизувато-зелене або димчасте забарвлення. Положення перших листків у ячменю вертикальне, вони голі або слабо опушені. З цього моменту ріст стебла і листя тимчасово припиняється і починається нова фаза розвитку – кущіння [11].

Кущіння - це утворення пагонів з підземних стеблових вузлів. Спочатку з них розвиваються вузлові корені, потім бічні пагони, які виходять на поверхню ґрунту і ростуть так само, як і головний стебло. Бічні пагони можуть утворитися так само з вузлових коренів, які знаходяться ближче до поверхні ґрунту. Верхній вузол головного стебла, від якого відходять бічні пагони, називається вузлом кущіння. При сприятливих умовах зволоження і живлення, невисоких температурах на початку вегетації і оптимальній густоті рослини ячменю добре кущаться.

Інтенсивність і тривалість кущіння ячменю визначаються багатьма факторами: вологістю 65-70% (ПВ) [6, 13], температурою 12-14 °С, забезпеченістю ґрунту поживними речовинами, сортовими особливостями, освітленістю посівів, глибиною закладання вузла кущення, термінами посіву і т.д. Раннє і рясне кущіння свідчить про сприятливі умови для життя рослин і є важливою передумовою отримання рослин з хорошою продуктивністю. Отже, в це період важливе значення мають опади та запаси продуктивної вологи в шарі 0 – 20 см. Під час кущіння продовжується розвиток первинної кореневої системи, йде формування вторинної (вузловий) кореневої системи та відбувається закладка майбутнього суцвіття, що є одним з вирішальних чинників отримання високого врожаю. Ознакою настання наступної фази «Нижній вузол соломини» – поява потовщеного вузла соломини на висоті близько 0,5 см від поверхні ґрунту. Фактично це початок росту стебла, тобто подовження нижнього міжвузля соломини, розміщеного над вузлом кущіння. На цей час утворюється колос із закладеними зародковими колосками Протягом цієї фази рослини інтенсивно ростуть, накопичують суху речовину, отже споживають велику кількість поживних речовин із ґрунту. Від кущіння до появи нижнього вузла соломини в середньому триває 4-10 днів [7].

У період від сходів до утворення вузлових коренів висока температура повітря спричиняє пересихання верхнього шару ґрунту і величина урожаю прямо залежить від запасів продуктивної вологи у шарі 0-20 см. Найбільший урожай ячменю спостерігається, якщо у період сходи – поява нижнього вузла соломини температура повітря становить 10-12 ºС [9, 10].

Слід відзначити, що в роки з низькими запасами вологи в орному шарі ґрунту, високим значенням дефіциту насичення вологості повітря, середньою кількістю опадів 25 мм і менше та вологозабезпеченістю 10 і 15% відповідно складаються несприятливі умови для вегетації ярого ячменю та отримання урожаю цієї культури.

2.2.1.3 Поява нижнього вузла соломини – колосіння

В період від появи нижнього вузла соломини до колосіння формуються продуктивні органи, відбувається завершення процесів гаметогенезу, формування статевого апарату рослин: пилку і яйцеклітини, тому він є надто важливим в розвитку ярого ячменю. На цьому етапі завершується фаза бутонізації, вихід віночка за межі чашечки, посилений ріст міжвузлів, які несуть суцвіття, тому майбутній урожай, насамперед, залежатиме від агрометеорологічних умов цього періоду. Найбільш важливими будуть тепло і волога. Сприятливими для розвитку культури у цей період є достатні запаси вологи (80 мм і більше) у метровому шарі та середня температура повітря за період 16 - 17ºС. Найбільш висока урожайність спостерігається у роки, коли температури травня і червня не перевищують 16 - 17 ºС. Різке зменшення урожаїв відзначається при температурі повітря у травні 20 – 21ºС.

В період «появи нижнього вузла соломини – колосіння» суттєве значення мають і запаси вологи в метровому шарі. Кількість засушливих та сухих декад в період від появи нижнього вузла соломини до колосіння дуже впливає на подальший розвиток рослин ярого ячменю та на формування урожаю цієї культури. В цей період в Степовій зоні України можуть спостерігатсь 2 -3 засушливі декади .

С.А. Вериго встановлено, що максимальні врожаї зернових культур спостерігаються в роки, коли в період появи нижнього вузла соломини - цвітіння запаси вологи в метровому шарі грунту (середні за цей період) становили 100 - 125 мм. Якщо вони знижувалися до 50 - 75 мм, то врожаї становили 70%, а при 25 - 50 мм - всього 46% від максимальних врожаїв.

Продуктивність сільськогосподарських культур в значній мірі залежить від оптимальної відповідності погодних умов протягом вегетаційного періоду їх біологічним потребам. До біологічних характеристик продуктивності відносяться: густота стояння рослин, озерненості колоса, маса 1000 зерен. Кожна з названих характеристик формується під впливом чинників зовнішнього середовища на протязі або усього вегетаційного періоду, або який-небудь його частини.

Вивчення динаміки стеблостою, загальної та продуктивної кущистості під впливом агрометеорологічних умов є однією з найважливіших проблем оцінки умов формування врожаю зернових культур.

А.С. Муравйова встановлено, що в умовах України формування зерна в продуктивних стеблах залежать від часу скидання бічних стебел. Якщо рослини скидають їх занадто пізно (після утворення генеративних органів), то наявність бічних пагонів призводить до зниження насіннєвої продукції рослин. При ранньому скиданні (в період виходу в трубку головного стебла) запас пластичних речовин бічних стебел недостатній для істотного внеску в зростання і розвиток продуктивних стебел. За А.С. Муравйову, максимум продуктивності колосоносного стебла забезпечується тоді, коли бічні пагони скидаються на початку його колосіння. При холодній погоді в другій половині травня і в червні відмирання пагонів сповільнюється, що сприяє збільшенню числа продуктивних стебел.

Стосовно до культури ярого ячменю великі дослідження були виконані А.П. Федосєєвим [6]. Він відзначав, що високі врожаї мають місце при помірних температурах періоду кущіння (в середньому 13,0 - 16,0 °), але при надмірному зволоженні. У цьому типі років в лісовій зоні при кілька зниженому числі сходів і високої продуктивної кущистості (1,8) формується щільний продуктивний стеблостій - 450 - 800 стебел. У степовій зоні при більш високій густоті сходів, але меншою продуктивної кущистості (1,4) густота продуктивного стеблостою становить 500 - 700 стебел на 1 м².

Роки з відносно низькими температурами періоду кущіння (в середньому 10,0 - 12,00) і достатнім зволоженням також відрізняються високими врожаями, але кілька поступаються врожаям в оптимальні роки.

Різке зниження врожаїв відзначається в роки з недостатньою кількістю вологи в період кущіння, який, як правило, супроводжується підвищеними температурами близько 15,0 - 18,0 °С. Цьому типу років відповідає низька продуктивна кущистість (в середньому 1,2), при якій навіть в роки з нормальними сходами формується досить різноманітний стеблостій: 250 - 550 стебел в лісовій зоні і 150 - 450 стебел в степовій. В окремі роки продуктивна кущистість буває менше одиниці.

В умовах України за даними А.А. Виноградова і В.П. Дмитренко [4] оптимальні умови для формування вегетативних органів ярого ячменю складаються при температурі повітря в травні близько 13⁰ С. і в червні близько 18⁰С. Оптимальними в цей період будуть суми місячних опадів відповідно 120 і 90 мм.

У роботі Н.І. Тарган вказується, що в середньому для України загальна кущистість при середній кількості рослин 325 росл. / м² становить 1,93, а продуктивна кущистість 1,73. Число продуктивних стебел до кінця вегетації досягають 551 росл. / м². Коефіцієнт продуктивної кущистості в Степу коливається від 1,57 до 1,88, в Поліссі та Лісостепу - 1,50 - 3,33. Наводиться дуже великий розкид даних про продуктивному стеблі, особливо, в зоні Полісся і Лісостепу (600 - 1000 росл. / м²).

У формуванні врожаю зерна значну роль відіграють опади, що випадають взимку, навесні та в першій половині літа. Особливо важливі опади у травні – червні, коли у ярих культур відбувається кущіння і ріст стебел (табл. 2.3).

Як видно із табл. 2.3 оптимальні кількість опадів від сівби до колосіння становить 410 мм, максимальна 565 мм і мінімальна – 260 мм.

Таблиця 2.3 – Біологічна потреба в опадах на межі оптимального діапазону опадів (мм) для ярого ячменю (за В.П.Дмитренко)

2.2.1.4 Колосіння – три фази стиглості

Цей між фазний період від колосіння до молочної стиглості характеризується утворенням квіток, заплідненням і формуванням зиготи. З початку колосіння, рідше через 2-3 дні після його настання, ячмінь починає цвісти. Цвітіння зазвичай починається рано вранці і триває майже протягом всього дня. Першими відцвітають колоски в середній частині колоса, потім у верхній і нижній частині. Запліднення відбувається переважно в ранкові години. Високі температури повітря в період колосіння призводять до безпліддя пилка, що, в кінцевому результаті, призводить до зменшення показників урожайності.

Інтенсивність перебігу цих процесів у кінцевому підсумку визначає озерненість колоса. В цей період у рослин ярого ячменю відбувається налив та дозрівання зерна і особливо сприятливою є тепла, помірно волога погода. Молочна стиглість співпадає з одинадцятим етапом органогенезу. Зменшується вологість зерна відбувається його ріст в товщину і довжину Високі температури, сухість ґрунту і низька вологість повітря призводять до того, що з зерна втрачається волога і воно втрачає вагу, знижуються показники врожайності. Добра забезпеченість вологою і елементами живлення в поєднанні з невисокою температурою (не більше 25°С) збільшує масу 1000 зерен і урожайність. У дозріванні зерна розрізняють три фази: молочна, воскова і повна стиглість. Як видно із табл. 2.3 в період дозрівання (воскова та повна стиглість), яке відзначається в липні потреба в опадах зменшується до 0 – 30 мм. Період дозрівання зерна співпадає з дванадцятим етапом органогенезу. На початку етапу продовжується нагромадження пластичних речовин у зерні, яке поступово слабшає і повністю припиняється наприкінці етапу. Підвищення кількості опадів в період дозрівання зерна може спричинити явище «стікання» зерна, підвищуватиме вологість соломи, погіршуватиме обмолот зерна і призведе до втрат врожаю [3, 9].