Сортові особливості формування врожаю та якості зерна ячменю ярого за застосування регуляторів росту рослин в умовах північно-східного Лісостепу України

Abstract

Обґрунтування вибору теми дослідження. Ячмінь ярий (Hordeum vulgare L.) є однією з провідних зернових культур в Україні, що має важливе продовольче, кормове та технологічне значення. Його широке використання у харчовій промисловості, тваринництві та пивоварінні зумовлює стабільний попит на продукцію та підвищені вимоги до її якості, зокрема біохімічних показників. У сучасних умовах інтенсифікації аграрного виробництва особливої актуальності набуває пошук шляхів підвищення врожайності та покращення якісних показників зерна (зокрема вмісту білка) шляхом оптимізації ключових елементів технології вирощування. В умовах північно-східного Лісостепу України формування продуктивності ячменю ярого значною мірою обмежується мінливістю гідротермічних факторів, зокрема нерівномірним розподілом опадів, температурними коливаннями та збільшенням частоти посушливих періодів. Такі умови спричиняють розвиток абіотичних стресів, які порушують фізіологічні процеси в рослинах і призводять до зниження врожайності та нестабільності якості зерна. Перспективним напрямом підвищення продуктивності та адаптивності культури є застосування регуляторів росту рослин. Вони сприяють активізації фізіолого-біохімічних процесів, покращують засвоєння елементів живлення та підвищують стійкість рослин до дії стресових факторів. Водночас ефективність їх застосування значною мірою залежить від генетичних особливостей сорту, що зумовлює необхідність комплексного вивчення взаємодії факторів «сорт – регулятор росту». Отже, актуальність роботи обумовлена необхідністю підвищення врожайності та стабілізації якості зерна ячменю ярого шляхом удосконалення технології вирощування на основі диференційованого застосування регуляторів росту з урахуванням сортових особливостей культури в умовах північно-східного Лісостепу України. Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження було виконано в межах науково-дослідної теми Сумського національного аграрного університету «Особливості вирощування зернових, олійних та енергетичних культур за сучасних змін клімату в умовах Лівобережного Лісостепу України», що пройшла державну реєстрацію в установленому порядку та якій присвоєно № 0124U002342. (2024-2028рр.). Мета досліджень полягає у встановленні впливу сортових особливостей та застосування регуляторів росту рослин на формування врожайності та якості зерна ячменю ярого в умовах північно-східного Лісостепу України. Відповідно до поставленої мети було передбачено вирішити такі завдання: - визначити особливості росту і розвитку рослин ячменю ярого залежно від сортових особливостей та застосування регуляторів росту рослин; - дослідити формування морфологічних і фотосинтетичних показників (висота рослин, інтенсивність кущіння, площа листкової поверхні, вміст хлорофілу) під впливом досліджуваних факторів; - встановити закономірності формування елементів структури врожаю (кількість зерен у колосі, маса зерна в колосі, маса 1000 зерен) залежно від сорту та застосування регуляторів росту рослин; - оцінити вплив досліджуваних факторів на рівень урожайності та якісні показники зерна ячменю ярого (зокрема вміст білка); - визначити економічну та енергетичну ефективність застосування регуляторів росту рослин у технології вирощування ячменю ярого. Об’єктом дослідження є процес формування продуктивності та якості зерна ячменю ярого залежно від сортових особливостей і застосування регуляторів росту рослин. Предметом дослідження є ячмінь ярий (сорти Командор, Аграрій, Акордіне, Алісіана, Богун), регулятори росту рослин, морфологічні та фотосинтетичні показники, елементи структури врожаю, урожайність, якість зерна, погодні умови, економічна та енергетична ефективність досліджуваних елементів технології вирощування. Наукова новизна отриманих результатів. Уперше в умовах північно-східного Лісостепу України проведено комплексні дослідження щодо вивчення впливу регуляторів росту рослин на формування врожайності та якості зерна ячменю ярого залежно від сортових особливостей. Оптимізовано елементи технології вирощування ячменю ярого на основі диференційованого застосування регуляторів росту рослин з урахуванням генотипових особливостей культури. Набули подальшого розвитку питання впливу погодних умов на процеси росту і розвитку рослин, формування морфологічних і фотосинтетичних показників, елементів структури врожаю, урожайності та якості зерна (зокрема вмісту білка) залежно від сортових особливостей і застосування регуляторів росту рослин. Обґрунтовано економічну та енергетичну ефективність вирощування ячменю ярого за використання регуляторів росту рослин у технології його вирощування. Практичне значення отриманих результатів. Виробництву рекомендовано елементи технології вирощування ячменю ярого, що передбачають диференційований підбір сортів та застосування регуляторів росту рослин, які забезпечують підвищення врожайності та покращення якості зерна в умовах північно-східного Лісостепу України. Основні положення досліджень пройшли виробничу перевірку та впроваджені у фермерських господарствах Сумської та Полтавської областей, зокрема у ФГ «Назарко», ТОВ «Ташань» та СФГ «Еліта» на загальній площі понад 60 га. Підтверджено їх ефективність, зокрема: прибуток становив 22 621–30 443 грн/га, додатковий прибуток – 7 092–11 891 грн/га, рівень рентабельності – 85–118 %. Загальний економічний ефект від впровадження перевищив 580 тис. грн. Методи дослідження. Під час проведення досліджень застосовували загальнонаукові (аналіз, синтез, узагальнення) та спеціалізовані (агрономічні) методи. Візуальний – для проведення фенологічних спостережень за фазами росту і розвитку рослин ячменю ярого; вимірювально-вагові – для визначення висоти рослин, інтенсивності кущіння, кількості листків, площі листкової поверхні, маси зерна в колосі та маси 1000 зерен; біохімічні – для визначення вмісту хлорофілу в листках і білка в зерні; інструментальні – для оцінки азотного статусу рослин за допомогою N-тестера; статистичний – для проведення дисперсійного аналізу та оцінки достовірності отриманих результатів; розрахунково-порівняльний – для визначення економічної та енергетичної ефективності застосування регуляторів росту рослин у технології вирощування ячменю ярого. Результати. У дисертації представлено результати наукового обґрунтування та вдосконалення елементів технології вирощування ячменю ярого в умовах північно-східного Лісостепу України. Досліджено закономірності впливу сортових особливостей і регуляторів росту рослин на процеси росту та розвитку культури. Встановлено особливості формування морфологічних показників, фотосинтетичного апарату, елементів структури врожаю, урожайності та якості зерна ячменю ярого. Визначено роль регуляторів росту у підвищенні адаптивності рослин до несприятливих умов вегетації, реалізації продуктивного потенціалу сортів та покращенні якісних характеристик зерна. На основі аналізу наукових праць проведено узагальнення світового та вітчизняного досвіду вирощування ячменю ярого, визначено його значення як важливої продовольчої, кормової та технологічної культури. Висвітлено роль сортових ресурсів як одного з ключових чинників формування врожайності та якості зерна. Особливу увагу приділено застосуванню регуляторів росту рослин у сучасних технологіях вирощування зернових культур, їх впливу на фізіолого-біохімічні процеси, розвиток фотосинтетичного апарату, формування продуктивності та стійкість рослин до абіотичних стресів. Проаналізовано особливості впливу регуляторів росту на площу листкової поверхні, вміст хлорофілу, показники структури врожаю, урожайність, масу 1000 зерен, вміст білка та економічну ефективність вирощування ячменю ярого. Отримані результати 2023–2025 років досліджень дозволяють зробити такі висновки. За результатами аналізу погодних умов встановлено істотну мінливість гідротермічного режиму впродовж років досліджень. У 2023 році вегетаційний період характеризувався нерівномірним розподілом опадів (202,7 мм), із їх дефіцитом у критичну фазу кущіння, що негативно вплинуло на формування елементів структури врожаю. У 2024 році умови були більш посушливими (144,7 мм опадів) на фоні підвищеного температурного режиму, однак відносно краща забезпеченість вологою у початкові фази розвитку сприяла формуванню достатньої густоти продуктивного стеблостою. Найбільш сприятливі умови склалися у 2025 році, коли за достатньої кількості опадів (182,4 мм) та їх рівномірного розподілу протягом вегетації забезпечувалося оптимальне проходження критичних фаз росту і розвитку рослин. Загалом встановлено, що за роки досліджень спостерігалося зменшення кількості опадів порівняно із середніми багаторічними показниками при достатньому тепловому забезпеченні. Визначено, що вирішальне значення для формування продуктивності ячменю ярого має не стільки загальний рівень зволоження, скільки рівномірність надходження вологи у критичні фази розвитку культури. За результатами проведених досліджень встановлено, що формування морфологічних та фотосинтетичних показників ячменю ярого значною мірою залежить від сортових особливостей та застосування регуляторів росту рослин. Найбільшу висоту у фазу колосіння формували рослини сорту Богун (до 66,0 см), тоді як сорт Алісіана характеризувався найменшими значеннями (52,3–58,4 см). Застосування регуляторів росту загалом сприяло підвищенню висоти рослин, причому найбільш виражений ефект забезпечили препарати Агростимулін, Блек Джек та Ярило Аміно Мікс, тоді як дія Терпалу в окремих випадках обмежувала ростові процеси. Встановлено, що інтенсивність кущіння варіювала в межах 1,2–2,1 шт. і значною мірою залежала від поєднання факторів досліду. Максимальні показники кількості пагонів сформували сорти Акордіне та Алісіана (до 2,1 шт.) за застосування регуляторів росту, зокрема Гуміфілду, Келпаку та Ярило Аміно Мікс. У фазу колосіння спостерігалося часткове зменшення кількості пагонів, що пов’язано з редукцією непродуктивних стебел, однак у варіантах із застосуванням препаратів цей показник залишався вищим порівняно з контролем. Площа листкової поверхні та вміст хлорофілу характеризували стан фотосинтетичного апарату рослин. Максимальну площу листкової поверхні сформували сорти Акордіне та Аграрій – до 41,05 та 41,02 тис. м²/га відповідно за застосування препарату Ярило Аміно Мікс. У контрольних варіантах цей показник становив 30,69–37,67 тис. м²/га залежно від сорту. Найвищий вміст хлорофілу встановлено у сортів Аграрій (1,44 мг/г) та Акордіне (1,40 мг/г), причому максимальні значення досягалися за застосування препарату Терпал (до 1,58 мг/г). Високу ефективність також продемонстрував препарат Ярило Аміно Мікс. Отримані результати підтверджено даними N-тестування: найвищі показники азотного статусу зафіксовано у сортів Акордіне (50,62 од.) та Аграрій (49,95 од.), а максимальні значення отримано за використання Терпалу (до 53,00 од.). Проведені дослідження показали, що рівень продуктивності ячменю ярого формується під впливом поєднання генетичних особливостей сортів і дії регуляторів росту рослин. Найвищі показники елементів структури врожаю сформували сорти Акордіне та Аграрій, які забезпечили найбільшу кількість зерен у колосі (21,66 та 20,89 шт.) і масу зерна в колосі (1,14 та 1,10 г відповідно). Найнижчі значення відмічено у сорту Богун, що свідчить про обмежені можливості реалізації продуктивного потенціалу без оптимізації технології вирощування. Застосування регуляторів росту рослин сприяло покращенню показників структури врожаю. Найбільш ефективними виявилися препарати Ярило Аміно Мікс, Блек Джек та Агростимулін, які забезпечували максимальні значення кількості зерен у колосі (20,60–20,26 шт.) і маси зерна (до 1,11 г), достовірно перевищуючи контрольні варіанти. Аналіз урожайності показав, що найвищу продуктивність сформували сорти Акордіне (4,89 т/га) та Аграрій (4,71 т/га), тоді як найменш продуктивним був сорт Богун (3,99 т/га). Застосування регуляторів росту забезпечувало приріст урожайності до 0,81 т/га, а максимальні значення отримано за використання препарату Ярило Аміно Мікс – 5,25 т/га у сорту Акордіне та 5,16 т/га у сорту Аграрій. Встановлено, що маса 1000 зерен істотно залежала від генотипу та застосування регуляторів росту. Найвищий показник сформував сорт Алісіана (54,17 г), найнижчий – Богун (49,95 г). Застосування препаратів підвищувало крупність зерна до 53,81 г (Ярило Аміно Мікс), а максимальне значення (55,90 г) отримано у сорту Акордіне. Біохімічний аналіз показав, що вміст білка переважно визначався сортовими особливостями: найвищий рівень сформував сорт Аграрій (12,19 %), найнижчий – Командор (10,80 %). Використання регуляторів росту підвищувало білковість зерна, з максимумом 13,20 % у сорту Аграрій за застосування Ярило Аміно Мікс. Узагальнюючи результати, встановлено, що врожайність і якість зерна ячменю ярого формуються під впливом взаємодії генотипу та технологічних прийомів. Найвищу ефективність забезпечує диференційоване застосування регуляторів росту з урахуванням сортових особливостей, що дозволяє максимально реалізувати продуктивний потенціал культури в умовах північно-східного Лісостепу України. Розраховані показники економічної ефективності свідчать про доцільність вирощування ячменю ярого в умовах північно-східного Лісостепу України, оскільки рівень рентабельності залежно від сорту та застосування регуляторів росту варіював у межах 56,65–118,00 %. Найвищі економічні показники отримано за використання регуляторів росту рослин, що забезпечувало зростання прибутку та зниження собівартості продукції порівняно з контрольними варіантами. Максимальний прибуток було отримано за застосування препарату Ярило Аміно Мікс: для сорту Аграрій – 30443,86 грн/га, Акордіне – 29712,94 грн/га, Алісіана – 27030,60 грн/га, Командор – 21511,60 грн/га та Богун – 21061,27 грн/га. Високу економічну ефективність також забезпечували препарати Агростимулін та Келпак, тоді як застосування Терпалу у більшості випадків було менш ефективним. Аналіз структури витрат показав, що найбільшу частку у формуванні собівартості продукції становили витрати на добрива (24,25–30,55 %) та пальне (22,53–26,65 %), тоді як частка витрат на оплату праці була найменшою (1,74–2,18 %). Застосування регуляторів росту не призводило до суттєвих змін структури витрат, однак впливало на ефективність використання ресурсів. Енергетична оцінка показала, що застосування регуляторів росту рослин сприяло підвищенню коефіцієнта енергетичної ефективності до 4,73 залежно від сорту та варіанту обробки. Найвищі значення цього показника забезпечував препарат Ярило Аміно Мікс, а також Агростимулін, що свідчить про їх здатність підвищувати енерговіддачу врожаю. Серед сортів найбільш енергоефективними виявилися Аграрій та Акордіне, тоді як сорт Богун характеризувався нижчими показниками.