Морфологические признаки. Морфология растения ячменя, включая строение цветка, типична для колосовых злаков. Обычно высота растения меньше, чем у пшеницы, но стебель менее прочный, склонный к полеганию, что является одним из недостатков этой культуры. Пластинка верхнего (флагового) листа не играет такой важной роли в снабжении колоса пластическим материалом, но зато влагалище его развито очень хорошо. Ячмень обильно (больше, чем другие культурные злаки) кустится, но встречаются и менее склонные к кущению формы. Грубые, к тому же в большинстве случаев зазубренные ости также относятся к недостаткам ячменя. У многих сортов они плохо отделяются от зерна.
Биологические особенности. У ячменя имеются как яровые, так и озимые формы, а также двуручки, т. е. формы, которые можно сеять и осенью, поскольку они обладают достаточной зимостойкостью, и весной, когда они колосятся одновременно с яровыми сортами. Типично озимые формы, т. е. не выколашивающиеся при весеннем посеве, встречаются редко. Обычно озимый ячмень колосится и при весеннем посеве, но очень поздно. Яровизация его происходит в интервале температур 0—12°С. Озимый ячмень менее морозостоек, чем озимая пшеница и тем более рожь. Лучшие по морозостойкости формы переносят кратковременные понижения температуры на уровне узла кущения до минус 14 °С.
Семена ячменя могут прорастать при 1—2°С. Всходы выдерживают кратковременное понижение температуры до минус 8°С.
Среди зерновых ячмень — самая раннеспелая, наиболее засухоустойчивая и солевыносливая культура. Плохо переносит переувлажнение и кислые почвы. Разумеется, это только общая характеристика: диапазон сортовых различий достаточно широк. Вегетационный период ячменя варьирует от 55 до 90 дней и более. Наиболее засухоустойчивы сорта Юго-Востока, юга Украины, Казахстана. Сорта Нечерноземной зоны не обладают устойчивостью к засухе. Различают, как и у пшеницы, сорта, устойчивые к весенней и летней засухам. Для многих сортов, устойчивых к летней засухе, характерны быстрый рост в ранние фазы вегетации и раннее созревание. Это позволяет им эффективно использовать весенние запасы влаги и заканчивать вегетацию до наступления наиболее жесткой засухи. Засухоустойчивость связана также с мелкими листовыми пластинками, мощным восковым налетом, грубостью колоса и остей, хорошим развитием первичных корней. Известны жаростойкие сорта ячменя, а также сочетающие засухоустойчивость с отзывчивостью на орошение. Сорта, устойчивые к кислым почвам, встречаются в Нечерноземной зоне СССР и Скандинавских странах.
Ячмень поражается многими болезнями, среди которых наиболее вредоносны различные виды головни (пыльная, твердая, каменная), мучнистая роса, гельминтоспориозы (пятнистый, полосатый, сетчатый), корневые гнили. Поражается он также ржавчинными грибами, ринхоспориозом, септориозом, бактериальными и вирусными болезнями. Агротехнические и химически' меры борьбы эффективны против корневых гнилей (севооборот) и различных видов головни (протравливание семян). Сильно повреждается шведской мухой.
Ячмень — высокоурожайная культура. Урожайность определяется как продуктивностью колоса, так и густотой стеблестоя. В формировании последнего большую роль играет продуктивное кущение, что отличает ячмень от яровой пшеницы.
Биология цветения и оплодотворения. Ячмень — довольно строгий самоопылитель. Цветение наступает обычно одновременно с выколашиванием, а при прохладной погоде — спустя 1 — 2 дня. В жаркую засушливую погоду колос цветет во влагалище листа. Как и у пшеницы, возможно хазмогамное (открытое) и клейстогамное (закрытое) цветение. Имеются значительные сортовые различия по типу цветения. Многорядный ячмень чаще цветет открыто, а боковые колоски — чаще, чем центральные. Прохладная влажная погода благоприятствует открытому цветению, жаркая сухая — закрытому. Цветение начинается в 6 ч утра, достигает максимума к 7—8 ч и к полудню затухает, но может продолжаться и весь день. В жаркие дни максимум наступает раньше и лучше выражен, чем в прохладные.
Цветение начинается в центре колоса и распространяется к его верхушке и основанию. Первыми зацветают центральные колоски. У двурядного ячменя группы нутанция боковые колоски могут давать фертильную пыльцу, но цветение их сильно запаздывает. Колос цветет 2—4 дня. Рыльца остаются жизнеспособными 4—б дней с момента цветения, но максимальная способность к оплодотворению наблюдается на 2—3-й день. Пыльца ячменя, как и пыльца пшеницы, быстро теряет оплодотворяющую способность: через 10 мин пребывания на открытом воздухе она утрачивается полностью.