АГРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОРТОВ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ В УСЛОВИЯХ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ Текст научной статьи по специальности «Сельскохозяйственные науки»

УДК:551.502.4.633.16

ГРНТИ 68.35.03

DOI 10.24412/2409-3203-2023-35-18-23

АГРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОРТОВ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ В УСЛОВИЯХ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

Иванова Юлия Семёновна

к. с.-х. наук, научный сотрудник Фомина Мария Николаевна к. с.-х. наук, главный научный сотрудник Ярославцев Алексей Андреевич

и.о. директора

Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северного Зауралья - филиал Федерального исследовательского центра Тюменского научного центра Сибирского

отделения Российской академии наук Россия, г. Тюмень

Аннотация: В Тюменской области с 2016 по 2020 год проводились фенологические наблюдения за сортами раннеспелого ярового ячменя. В изучаемых сортах отмечались даты следующих фаз: всходы-колошение, колошение-восковая спелость, всходы-восковая спелость. В результате изучения 5 сортов (Танай, Ача, Первоцелиник, Жулдус, Amulet) была выявлена зависимость продолжительности межфазных периодов от средней температуры за вегетационный период, рассчитан коэффициент корреляции и составлены уравнения связи для всех сортов Коэффициент корреляции показал тесную связь между периодами вегетации у сортов Amulet (г= -0,75..-0,95), Танай (г=-0,63..-0,88). Составленные уравнения связи позволили рассчитать наиболее вероятные периоды от всходов до созревания при оптимальной температуре. У сортов Танай и Жулдус от всходов до спелости прошло 66 дней, у сорта Амулет - 67 дней. Пластичность сортов к температуре оценивали по диапазону между минимальной и оптимальной температурой. Наиболее пластичным к температуре оказался сорт Ача (Новосибирская область) с диапазоном температур от всходов до колошения - 6 °С, от колошения до восковой спелости - 5 °С. Агрометеорологическая оценка ярового ячменя была впервые проведена в условиях Тюменской области. Для каждого сорта рассчитаны минимальные и оптимальные температуры воздуха, это может быть использовано для определения районов возделывания сортов, а также для научно обоснованной оценки территории по отношению к сорту.

Ключевые слова: ячмень, период вегетации, коэффициент корреляции, уравнение связи, температура воздух;;

AGROMETEOROLOGICAL CHARACTERISTICS OF SPRING BARLEY VARIETIES IN THE CONDITIONS OF THE TYUMEN REGION Ivanova Yulia Semyonovna

Ph.D., researcher Fomina Maria Nikolaevna Ph.D., chief researcher Yaroslavtsev Alexey Andreevich

Acting Director

Research Institute of Agriculture of the Northern Trans-Urals - branch of the Tyumen Scientific Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Russia, Tyumen

Abstract: In the Tyumen region, from 2016 to 2020, phenological observations were carried out on varieties of early-ripening spring barley. The dates of the following phases were noted in the studied varieties: shoots-earing, earing-wax ripeness, shoots-wax ripeness. As a result of studying 5 varieties (Tanai, Acha, Pervotselinik, Zhuldus, Amulet), the dependence of the duration of interphase periods on the average temperature during the growing season was revealed, the correlation coefficient was calculated and the coupling equations for all varieties were compiled. The correlation coefficient showed a close relationship between the growing seasons in Amulet varieties (r= -0.75..-0.95), Tanai (r=-0.63..-0.88). The compiled coupling equations made it possible to calculate the most probable periods from germination to maturation at an optimal temperature. In the varieties Tanai and Zhuldus, 66 days passed from germination to ripeness, in the variety Amulet - 67 days. The plasticity of the varieties to temperature was assessed by the range between the minimum and optimal temperature. The most plastic to the temperature turned out to be

Keywords: barley, growing season, correlation coefficient, coupling equation, air temperature.

Ячмень Hordeum vulgare L.(1753) - важная сельскохозяйственная культура. Он занимает около 91 млн га. площадей во всем мире, и находится на четвертом месте после основных зерновых культур (пшеницы, риса и кукурузы) [1]В России в основном возделывают яровой ячмень. Он занимает около трети мировой посевной площади. Яровой ячмень — наиболее скороспелая и пластичная культура, широко возделываемая во всех зонах — от Заполярья до южных границ России. Большие площади посева сосредоточены в степных районах Юго-Востока, Центрально-Черноземной зоны, Северного Кавказа, в северных областях Нечерноземной зоны, Сибири и Урала [2].

Влияние метеорологических условий на сельскохозяйственные растения огромно. Погодный фактор является лимитирующим. От температур и количества осадков зависит рост и развитие ярового ячменя, его урожайность. У каждого сорта свои потребности в тепле, свете, влаге; и каждый из них лучше развивается при оптимальных для него сочетаниях погодных условий.

Ячмень является холодостойкой культурой, сумма необходимых температур составляет от 1200 до 1800 °С [3], в зависимости от скороспелости сорта. Яровой ячмень лучше развивается при более прохладной погоде с медленно повышающимися температурами. Быстрое повышение температур весной не позволяет достичь высоких урожаев[4]. Семена ячменя могут прорастать при температуре 1-2 °С, однако при такой температуре прорастание семян сильно растягивается. Но лучшая температура для появления дружных всходов 15-20 °С. Небольшие заморозки (4-5 °С) всходы ячменя переносят без особых отрицательных последствий [5]. Ячмень сильнее страдает от быстрого нарастания высокой температуры в фазе выхода в трубку, когда идет формирование зачаточного колоса. Наиболее высокая требовательность к теплу проявляется в период от колошения до созревания

Для повышения урожайности ярового ячменя нужны новые высокопродуктивные сорта [6], адаптированные к конкретному типу метеорологических условий. Создание новых сортов сложный и длительный процесс. Решением является выбор из существующих сортов ячменя наиболее подходящие для конкретной почвенно-климатической зоны. Для этого необходимо знать агрометеорологические характеристики сорта и зоны. Для сорта является оптимальные температуры воздуха и осадков, при которых сорта лучше всего растут и развиваются, а так же максимальные и минимальные величины тепла и влаги, по мере приближения к которым сорта ячменя тормозят рост и развития, снижается продуктивность [7]. Оптимальная, максимальная и минимальная температура воздуха, установленная для сорта, может быть основой при выделении ареалов возделывания сорта, а так же может быть использована в селекции [8].

Исследователи считали, что выяснить зависимость биологических функций растительных организмов от метеорологических условий среды обитания [9] лучше всего

19

наблюдая параллельно за темпами развития растений и метеорологическими условиями в поле [10].

В зависимости от уровня интенсивности земледелия формирование 20...30 % урожая сельскохозяйственных культур зависит от метеоусловий [11]. Неустойчивость погоды обусловливает значительную изменчивость продуктивности посевов. Так, в Западной Сибири, несмотря на интенсификацию производства, колебания урожайности зерновых культур по годам

Цель исследований - изучить влияние температуры воздуха на продолжительность вегетационного периода и определить оптимальную, минимальную и максимальную температуру для каждого сорта, при которой он может расти и развиваться. Для повышения урожайности необходимы сорта, устойчивые к колебаниям температуры и подходящие для конкретной зоны выращивания.

Новизна исследований - Впервые в условиях Тюменской области дана агрометеорологические характеристики ярового ячменя, она может быть использована для определения районов возделывания сортов, а также для научно обоснованной оценки территории по отношению к сорту.

Материалы и методы. Для температурной характеристики в течение 5 лет проводились фенологические наблюдения за сортами раннеспелого ярового ячменя. В изучаемых сортах отмечались даты следующих фаз: всходы-колошение, колошение-восковая спелость, всходы-восковая спелость. Исследования проводились в 2016-2020 гг. на опытном поле НИИСХ Северного Зауралья (Россия). Для расчета средней за межфазный период температуры воздуха, сначала вычисляем сумму среднесуточных температур, а затем делят на продолжительность периода и получают среднее арифметическое.

Для расчета корреляционной зависимости урожайности от метеорологических условий различных периодов года использовалась формула:

Г ~~ л/ч х 41 ^

где 1 и 1 исследуемые признаки , 1 - продолжительность межфазных периодов, 1 -средняя за период температура воздуха, п - число случаев в выборке, с] и с]1 для формулы I определяемая по формуле II:

п=

1 п 1 п '

Точность коэффициента корреляции (г) определяется по формуле III

1 —г2

т = (III)

п 4 у

При коэффициенте корреляции >0,85 уравнение прямой можно рассчитывать по графическому изображению связи между продолжительностью межфазного периода и температурой воздуха. При коэффициенте корреляции <0,85 возможна субъективность в проведении прямой линии связи и для исключения ее параметры а и Ь в уравнении прямой (1=ах1+Ь) лучше определять по формулам:

ь = у),

п '

где п - число случаев, 1 - длительность межфазного периода, X - средняя температура воздуха за период.

Результаты и их обсуждение. Природно-климатические условия Северного Зауралья, как и других регионов Западной Сибири, характеризуются коротким безморозным периодом, что требует особого подхода при подборе сортов для данного климата. Реакция изучаемых сортов ячменя на изменение температурных условий была неоднозначной. В период посев - всходы сортовые различия не проявлялись, поэтому

сравнительная оценка проводилась в периоды: всходы - выметывание и выметывание -восковая спелость. Средняя продолжительность от всходов до колошения составила 31...32 дня, от колошения до восковой спелости - 34...36 дней. Все изучаемые сорта созревали за 66.. .67 дней. Продолжительность стадий роста ярового ячменя представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Продолжительность межфазных периодов ярового ячменя за 2016-2020 гг

Сорт Продолжительность периода, сут

Всходы-колошения Колошение -восковая спелость Всходы - восковая спелость

Танай 32 34 66

Ача 31 36 67

Первоцелинник 32 35 67

Жулдус 31 35 66

Amulet 32 35 67

В результате изучения зависимости продолжительности межфазных периодов от средней температуры за вегетационный период рассчитаны коэффициенты корреляции. Рост среднесуточной температуры воздуха у сортов ярового ячменя существенно укорачивал продолжительность от всходов до созревания (г=-0,71...0,95). Реакция сортов на изменение температурных условий в отдельные периоды роста и развития была неоднозначной. Сорта Танай и Жулдус сильнее реагировали на изменение температуры от всходов до колошения (г=-0,78; г=-0,91) и меньше - от колошения до восковой спелости (г=-0,63; г=-0,46). У сорта Первоцелинник отмечена слабая связь (г =-0,30) температуры с периодом всходы - колошение и тесная (г =-0,72) с периодом колошение - спелость. Однозначная реакция на колебания среднесуточной температуры воздуха на обеих стадиях роста была отмечена у сортов Ача (п =-0,34; гг =-0,48) и Amulet (ri=-0,93; гг=-0,75). Для каждого межфазного периода составляется уравнение связи (таблица 2).

Таблица 2 - Зависимость темпов развития сортов ярового ячменя (у) от средней за период _вегетации температуры воздуха (х), Тюмень, 2016-2020_

Период Коэффициент корреляции (r±Sr) Уравнение связи

Танай

Всходы - колошение -0,78±0,13 у=-1Д2хХ+51,74

Колошение - спелость -0,63±0,14 у= -0,55хХ+44,57

Всходы - спелость -0,88±0,09 у= -2,22хХ+105,99

Ача

Всходы - колошение -0,34±0,18 у= -0,13хХ+33,37

Колошение - спелость -0,48±0,16 у= -0,71хХ+49,46

Всходы - спелость -0,71±0,14 у= -2,42 хХ+109,95

Первоцелинник

Всходы - колошение -0,30±0,18 у=-0,28хХ+37,4

Колошение - спелость -0,72±0,14 у= -0,7хХ+48,76

Всходы - спелость -0,91±0,04 у=-3,53хХ+130,20

Жулдус

Всходы - колошение -0,91±0,04 у=-0,8хХ+44,48

Колошение - спелость -0,46±0,17 у= -0,28хХ+40,09

Всходы - спелость -0,81±0,11 у=-1,88хХ+99,05

Amulet

Всходы - колошение -0,93±0,04 y=-l,33xX+53,34

Колошение - спелость -0,75±0,14 у= -0,6хХ+46,42

Всходы - спелость -0,95±0,03 у=-3,01хХ+120,73

Уравнение связи могут быть использованы для температурной характеристики сорта, так зная минимальную и оптимальную температуру воздуха можно рассчитать наиболее вероятный период вегетации. В качестве оптимальной использовали среднюю длительность межфазных периодов в годы с высокой урожайностью сортов. Она составила 32-35 дней от всходов до колошения и 36-38 дней от колошения до восковой спелости. В годы с низкой урожайностью могут быть как длинные межфазные периоды, зависящие от низких температур, так и короткие, определяемые повышенным количеством тепла. В наших опытах лет с низкой урожайностью и длинными межфазными периодами не было, наблюдались только короткие межфазные периоды, которые в среднем составили 31-33 дня от всходов до колошения и 34-36 дней от колошения до восковой спелости (таблица 3).

Таблица 3 - Наиболее вероятная продолжительность межфазных периодов в годы

высоких 1 числитель) и низких (знаменатель) урожая ярового ячменя

Сорт Всходы - колошение Колошение - спелость Всходы - спелость

Танай 35 33 36 34 М 66

Ача 32 38 72

31 36 69

Первоцелинник 33 32 37 35 11 68

Жулдус 32 31 36 35 М 66

Amulet 33 32 37 35 70 67

Проведенные исследования позволили определить оптимальные и минимальные температуры развития для каждого сорта. Оптимальная температура для роста и развития растений от всходов до колошения у сорта Первоцелинник составила 24,3; у сорта Ача -22,9 °С. Сортам Танай и Amulet требовались более низкие температуры (соответственно 16,2 и 18,1 °С). Оптимальными температурами от колошения до восковой спелости для большинства сортов были 21,6.. .22,9 °С. Более высокой температуры для роста и развития требовал сорт Жулдус (от всходов до колошения -24,6 °С, от колошения до восковой спелости - 24,7 °С) (таблица 4).

Таблица 4 - Оптимальные и минимальные температуры периода вегетации необходимые _для развития сортов ярового ячменя, Тюмень 2016 по 2020 гг_

Оптимальная температура воздуха Минимальная температура воздуха

Сорт Всходы - Колошение - Всходы - Колошение -

колошение спелость колошение спелость

Танай 18,1 22,5 14,2 17,5

Ача 22,9 22,9 16,8 18,0

Первоцелинник 24,3 22,3 19,1 20,8

Жулдус 24,6 24,7 20,6 19,4

Amulet 16,2 21,6 9,9 18,3

По диапазону между минимальной и оптимальной межфазной температурой можно сказать о пластичности сорта к условиям возделывания. В период всходы-колошение наибольший диапазон между оптимумом и минимумом имели сорта Ача и Amulet (6 °С), меньше Первоцелиник (5 °С), Жулдус и Танай (4 °С). В период колошение-спелость более пластичными были сорта Танай, Ача и Жулдус (диапазон 5 °С). Меньший диапазон имели сорта Первоцелинник (2 °С) и Amulet (3 °С). Среди изучаемых сортов более

пластичным был сорт Ача с диапазоном температур в период всходы-выметывание — 6 °С, в период выметывание-восковая спелость - 5 °С.

Заключение. В условиях Тюменской области изучена реакция сортов ячменя Танай, Ача (Новосибирская область), Первоцелиник (Оренбургская область), Жулдус (Казахстан) и Amulet (Чехия) различного экологического происхождения на изменения температурного режима. Установлена зависимость темпов роста и развития растений от среднесуточных температур воздуха (г=-0,71.. .0,95). Определена оптимальная и минимальная продолжительность межфазных периодов для каждого сорта. Установлено, что оптимальная среднесуточная температура воздуха от всходов до колошения в зависимости от сорта составила 16,2 ...24,6 °С. Оптимальная температура от колошения до восковой спелости - 21,6...24,7 °С. Более высоких температур для своего роста требовал сорт Жулдус из Казахстана (24,6 °С, 24,7 °С). Среди изучаемых сортов более пластичным был сорт Ача (Новосибирская область) с диапазоном температур в период всходы-выметывание - 6 °С, в период выметывание-восковая спелость - 5 °С.

Список литературы:

1. Сурин. Н. А. База данных селекционно-генетических показателей ярового ячменя Восточной Сибири в СУБД Access / Н. А. Сурин, Л. Н. Шевцова, Н. С. Козулина // Достижения науки и техники АПК. - 2021. - Т. 35. - № 11. - С. 53-58.

2. Фомина М.Н. Особенности формирования зерновой продуктивности перспективных сортов ячменя в зоне Северного Зауралья. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2016;(2):28-34.

3. Aravind К. S., Vashisth Ananta, Krishanan P., Das& В. (2022). Wheat yield prediction based on weather parameters using multiple linear, neural network and penalised regression models. Journal of Agrometeorology, 24(1), 18-25. https://doi.org/10.54386/jam.v24il.1002

4. Gao, H., Wang, W., Wang, Y. et al. (2019) Molecular mechanisms underlying plant architecture and its environmental plasticity in rice. Mol Breeding 39, 167

5. Huda K. S., Mukherjee A, Lellyett S. C., Bhattacharya В. K., Sarkar& N. (2022). Revisiting Agrometeorological Research in Context of Climate Change. Journal of Agrometeorology, 24(1)1-2.

6. Ivanova Yu, Fomina M., Yaroslavtsev A. (2020) Bioscience research, 17(2): 1183-1185.

7. Goswami В., Hussain R. N., Rao, V. U. M. and Saikia, U. S. (2016) Impact of climate change on rice yield at Jorhat, Assam. J. Agrometeorol., 18(2): 252-257. http://dx.doi. org/10.54386/jam. vl8i2.944

8. Khanand G.R Акта M (2021) Nitrogen application rate and timing management for improved grain quality parameters of wheat crop, Pak. J. Agri. Sci., 58(4), 1141-1153

9. Mohapatra S., Tripathy S.K., Mohanty A.K., Tripathy& S. (2021). Effect of heat stress on yield and economics of rice (Oryza sativa L.) cultivars under different sowing dates. Journal of Agrometeorology, 23(1), 38-45. https://doi.org/10.54386/jam.v23il.86

10. Мухамадьяров, Ф. Ф., Головко, Т. К., Табаленкова, Г. Н., Коробицын, С. Л., Рубцова, Н. Е., Ашихмин, В. П., Савельев, Ю. П., & Кайсин, Д. В. (2013). Влияние метеорологических факторов на формирование урожая ярового ячменя в условиях агроландшафта. Аграрная наука Евро-Северо-Востока, (5 (36)), 4-10.

11. Левакова О. В. Вариабельность элементов структуры урожая ярового ячменя в зависимости от гидротермических условий вегетации. Аграрная наука Евро-Северо-

Востока. 2022;23(3):327-333. DOI: https://doi.Org/10.30766/2072-9081.2022.23.3.327-333

♦-