CC BY
75
УДК:631.527.8:633.16
Влияние погодных условий на рост и развитие растений ячменя в Кировской области
Ирина Николаевна Щенникова, кандидат с.-х. наук, доцент, зав. лабораторией ГНУ НИИСХ Северо-Востока, г. Киров, Россия
E-mail: [email protected]
В статье представлен анализ многолетней динамики основных метеорологических показателей, установлено их соответствие требованиям роста и развития перспективных сортов ячменя. За последние 13 лет наблюдалась тенденция повышения температурного режима и снижения количества осадков в среднем по всем месяцам на протяжении вегетационного периода. В условиях центральной агроклиматической зоны Кировской области недостаток влаги растения испытывают в период прохождения фаз «кущение» и «колошение». В исследованиях установлено существенное влияние суммы эффективных температур, показателя гидротермического коэффициента, некоторых элементов структуры продуктивности на формирование урожайности изученных сортов ячменя. Полученные данные свидетельствуют о необходимости создания сортов, более устойчивых к повышенным температурам. Показано влияние суммы эффективных температур на развитие элементов структуры продуктивности. Определены новые подходы в оценке исходного материала для селекции ячменя в изменяющихся агроклиматических условиях.
Ключевые слова: ячмень, сорта, метеоусловия, вегетационный период, корреляция, урожайность, сумма эффективных температур, гидротермический коэффициент
Повышение продуктивности растений является одной из основных задач селекции. На разных этапах селекционной работы этого удавалось добиться за счет улучшения отдельных признаков, таких как продуктивная кустистость, устойчивость к болезням и полеганию, а также высокая масса 1000 зерен и озерненности колоса [1, 2, 3]. В то же время при создании новых сортов сельскохозяйственных растений приходиться решать проблему сочетания потенциальной урожайности с экологической приспособленностью [4]. Поэтому актуальным направлением при подборе пар для скрещивания и создании новой генетической изменчивости является использование в качестве одной из родительских форм сортов, хорошо приспособленных к конкретным условиям возделывания, у которых основные этапы органогенеза протекают при наиболее благоприятном для потенциального развития признаков и свойств сочетании тепла и влаги.
Цель исследований - определение соответствия погодных условий региона требованиям роста и развития растений ярового ячменя.
Материал и методы. Исследования проведены в НИИСХ Северо-Востока в 2000-2013 гг. В качестве объекта исследований использовали лучшие районированные и перспективные сорта конкурсного испытания института. Количество изучаемых сор-
тов изменялось от 105 (2002 г) до 61 (2013 г) в зависимости от наличия перспективного селекционного материала.
Метеорологические условия проведения исследований значительно различались по годам [5]. Дата посева питомников напрямую зависела от погодных условий и физической спелости почвы. Посев ячменя проводили в ранние сроки (19 апреля -1 мая), сразу после подготовки почвы и внесения минеральных удобрений. Статистическую обработку данных осуществляли согласно методике Б.А. Доспехова [6].
Результаты и их обсуждение. Максимальное количество осадков (32,5 мм) в среднем за годы конкурсного сортоиспытания выпадало в третьей декаде июля и второй декаде августа (рис. 1, а). В мае снижение количества осадков в среднем за месяц происходило на фоне повышения температуры. Пик температурного режима (20,2°С) приходился на первую декаду июля (рис. 1, б).
Исходя из полученных данных, за последние 13 лет наблюдалась тенденция повышения температурного режима и снижения количества осадков в среднем по всем месяцам на протяжении всего вегетационного периода.
Существенное варьирование дат наступления фенологических фаз в исследованиях объясняется тем, что в конкурсном испытании изучали сорта разных групп спело-
сти, которые различались по продолжительности, как межфазных периодов, так и вегетационного периода в целом. На начальных этапах развития растений ярового ячменя основную роль играет наличие влаги, достаточной для обеспечения прорастания зер-
40 мм 30
20 10 0
новки и формирования дружных полноценных всходов. Как правило, фазу «полные всходы» в исследованиях отмечали в первой декаде мая, которая характеризовалась достаточным количеством осадков и умеренными температурами (табл. 1).
август
а)
25 ГС 20
15
10
5
0
май июнь июль август
□ 1 декада Ш2 декада ПЗ декада ■ среднее за годы оценки □ среднемноголетнее
б)
Рис. Распределение осадков (а) и температурный режим (б) по месяцам и декадам (2000-2013 гг.)
Таблица 1
Варьирование наступления фенологических фаз и продолжительности межфазных периодов (2000-2013 гг.)
Фенологическая фаза Дата наступления Межфазный период, дни
Посев 19.04-01.05 11-12
Всходы 30.04-13.05 8-12
Кущение 08.05-25.05 12-23
Выход в трубку 20.05-17.06 16-24
Колошение 13.06-03.07 29-30
Восковая спелость 12.07-03.08
Фазу кущения наблюдали в конце мая - начале июня. Продолжительность её варьировала от 12 до 23 дней. За годы изучения погодные условия в последнюю декаду мая были неблагоприятными для хорошего кущения растений. Негативное влияние оказывали повышенная температура (14,1°С при норме 10,3°С) и недостаточное количество осадков (13,5 мм при норме 18,4 мм). Скла-
дывающиеся погодные условия в первой декаде июня, напротив, способствовали формированию хорошего продуктивного стеблестоя ячменя за счет большего количества осадков. Следовательно, для сорта с более поздним или растянутым периодом кущения складывались более комфортные условия.
Фаза «выход в трубку», когда происходит формирование генеративных органов,
в районе опытного поля НИИСХ Северо-Востока наступает в июне и продолжается от 16 до 24 дней. Погодные условия в этот период благоприятны для развития генетически обусловленного количества фертильных колосков в колосе.
Самый продолжительный межфазный период в развитии растений ячменя - «колошение-созревание» (начало июля - I декада августа) характеризовался за годы исследований достаточно выровненным температурным режимом и существенными различиями по количеству осадков по декадам.
Так, во второй и третьей декадах июля выпало 61,4 и 134,9% осадков соответственно.
Таким образом, в условиях центральной агроклиматической зоны Кировской области растения ячменя испытывают недостаток влаги в период прохождения фаз «кущение» и «колошение».
В исследованиях установлены существенные корреляции урожайности изученных сортов ячменя с суммой эффективных температур (>5°С), значением гидротермического коэффициента (ГТК), некоторыми элементами структуры продуктивности (рис. 2).
Рис.2. Зависимость урожайности ярового ячменя от условий вегетации и элементов структуры
(* - значимо при Р>0,95)
Анализ накопления суммы эффективных температур по месяцам показал, что негативное влияние высоких температур на урожайность проявляется во второй половине вегетации - в июле (г = -0,89) и августе (г = -0,93). Значительное отрицательное влияние суммы эффективных температур на продуктивность растений (г = -0,62) и урожайность ячменя (г = -0,75) говорит о необходимости создания сортов, более устойчивых к повышенным температурам по сравнению с изученными в конкурсном испытании.
Для определения оптимальных условий развития элементов структуры продуктивности растений были выделены годы максимального их проявления. Наиболее благоприятные условия по сумме эффективных температур и показателю ГТК для формирования высоких общей и продуктивной кустистости, хорошей озерненности колоса
наблюдались в 2004 г. (табл. 2). Сумма эффективных температур к моменту наступления фазы колошения составляла 580,10С, за вегетационный период - 12670С, ГТК - 2,26, при средних многолетних значениях -13970С и 2,01 соответственно.
Наибольшая продуктивность колоса отмечена в год с меньшим количеством осадков и более высокими температурами за вегетационный период. Для формирования высокой продуктивности растений и урожайности необходимы более высокие температура и количество осадков. Полученные данные подтверждают тот факт, что максимальное развитие отдельного элемента, как правило, не обеспечивает получения высокой урожайности. Только комплексное развитие всех урожайобразующих признаков обеспечивает получение потенциально возможной урожайности сорта.
Таблица 2
Влияние погодных условий на урожайность ячменя и элементы её структуры (2003-2013 гг.)
Признак Значение признака Характеристика вегетационного периода в год максимального проявления признака
среднее максимальное год сумма эффективных температур, °С ГТК
Урожайность 5,91±0,61 8,19 2009 1324 2,33
Кустистость общая 2,51±0,15 3,27 2004 1267 2,26
Кустистость продуктивная 2,25±0,14 2,89 2004 1267 2,26
Количество зерен в колосе 27,8±1,37 32,3 2004 1267 2,26
Масса зерна с колоса 1,15±0,07 1,51 2005 1420 1,77
Масса зерна с растения 2,13±0,17 2,94 2006 1323 2,12
Выводы. При подборе исходного материала для селекции в условиях нестабильности агроклиматических ресурсов необходимо обращать внимание на дату наступления и продолжительность основных этапов органогенеза. В зависимости от поставленных задач селекции следует выделять генотипы, толерантные к повышенным температурам и недостатку влаги в фазы «кущение» и «колошение», или генотипы с более поздним или ранним их началом. Полученные результаты с высокой долей вероятности указывают на возможность прогнозирования величины будущего урожая зерна на основании метеорологических данных и степени развития урожайобразующих признаков.
Список литературы
1. Родина Н.А. Селекция ячменя на Северо-Востоке Нечерноземья. Киров, 2006. 488 с.
2. Щенникова И.Н., Кокина Л.П., Бута-кова О.И. Оценка мирового генофонда ячменя
по крупности зерна в условиях Волго-Вятского региона //Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2011. № 1 (20). С. 12-16.
3. Щенникова И.Н., Кокина Л.П., Кунило-ва А.В. Источники хозяйственно ценных признаков для селекции многорядного ячменя в Волго-Вятском регионе // Доклады РАСХН. 2013. № 2. С. 8-11.
4. Беспалова Л.А. Эколого-генетические особенности формирования адаптивного потенциала сортов озимой пшеницы нового поколения // Экологическая генетика культурных растений: материалы школы молодых ученых. Краснодар: РАСХН, ВНИИ риса, 2005. С. 35-38.
5. Агрометеорологический бюллетень по Кировской области. Киров: Кировский областной центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. 2000-2013.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: с основами статистической обработки результатов исследований. Изд. 5-е, перераб. и доп. М.: Колос, 1985. 321 с.
Influence of weather conditions on growth and development of barley plants in Kirov region Shchennikova I.
The analysis of long-term dynamics of the basic meteorological indicators is presented in article; their conformity to requirements of growth and development of perspective varieties of barley is established. For last 13 years the tendency of increase of a temperature mode and decrease in amount of precipitation on the average on all months throughout the growth season was observed. In the conditions of the central agro-climatic zone of Kirov region a lack of moisture of a plant test during phases of "tillering" and "ear formation". In researches essential influence of the sum of effective temperatures, an index of the hydrothermal factor, some elements of yield structure on formation of productivity of the studied varieties of barley is established. The obtained data testifies to necessity of creation of varieties resistant against raised temperatures. Influence of the sum of effective temperatures on development of elements of yield structure is shown. New approaches in an estimation of an initial material for barley selection in changing agro-climatic conditions are defined.
Key words: barley, varieties, meteo-conditions, growth season, correlation, productivity, sum of effective temperatures, hydrothermal coefficient
