CC BY
104
УДК 633.16:631.527
ЗАВИСИМОСТЬ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ МЕЖФАЗНЫХ ПЕРИОДОВ И УРОЖАЙНОСТИ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ ОТ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ
Н. И. ВАСЬКО, А. Г. НАУМОВ, П. Н. СОЛОНЕЧНЫЙ, О. Е. ВАЖЕНИНА, О. В. СОЛОНЕЧНАЯ, А. В. ЗИМОГЛЯД
Институт растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН Украины г. Харьков, Украина, 61060, e-mail: [email protected]
(Поступила в редакцию 12.09.2017)
В 2012-2016 гг. в Институте растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН проводили исследования влияния погодных условий на продолжительность периода всходы-колошение и урожайность сортов ячменя ярового. Исходным материалом были 34 сорта. В зависимости от продолжительности периодов всходы-колошение и всходы-налив сорта разделились на 2-5 групп по годам. Наименьшее количество групп выделено в засушливом 2013 г., наибольшее - во влагообеспеченных 2015 и 2016 гг. Наиболее урожайными за годы исследования были сорта Алегро (4,70 т/га), Подив (4,73 т/га), Philadelphia (4,80 т/га), Авгур (4,94 т/га), Велес (5,04 т/га). Эти сорта в разные годы относились к разным группам по продолжительности периода всходы-колошение, что свидетельствует о том, что урожайность сорта не зависит от группы спелости. Сорта Илек 9 и Модерн (безостый) очень пластичны и могут давать относительно высокие урожаи даже в очень неблагоприятных условиях. Установлены оптимальные условия для прохождения периодов всходы-колошение (сумма эффективных температур 550 °С, сумма осадков 70 мм, ГТК 1,3) и всходы-налив (700 °С, 120 мм, ГТК 1,7 соответственно). Продолжительность периода всходы-колошение несущественно влияет на урожайность, лимитирующим фактором для урожайности ячменя является значительная сумма эффективных температур.
Ключевые слова: яровой ячмень, сорт, колошение, налив, урожайность, корреляция.
In 2012-2016 in the Institute of Plant Growing named after V.Ia. Yurev of NAAS they carried out research into the influence of weather conditions on the duration of sprouting-heading period and yields of spring barley varieties. The starting material included 34 varieties. Depending on the duration of sprouting-heading and sprouting-filling, the varieties were divided into 2-5 groups according to the years of research. The smallest number of groups was established in the dry year 2013, the largest - in the moist years of 2015 and 2016. The most productive varieties in the years of research were Alegro (4.70 t / ha), Podiv (4.73 t / ha), Philadelphia (4.80 t / ha), Avgur (4.94 t / ha), Veles (5.04 t / ha). These varieties in different years belonged to different groups according to the duration of sprout-ing-heading period, which indicates that the yield of the variety does not depend on the ripeness group. Varieties Ilek 9 and Modern (awnless) are very plastic and can produce relatively high yields even under very unfavorable conditions. We have established the optimal conditions for passage of sprouting-heading periods (the sum of effective temperatures of550 ° C, the sum ofprecipitation of 70 mm, the GTK 1.3) and the sprouting-filling (700 ° C, 120 mm, GTK1.7, respectively). The duration of sprouting-heading period does not significantly affect the yield, the limiting factor for the yield of barley is a significant amount of effective temperatures.
Key words: spring barley, variety, heading, filling, yield, correlation.
Введение
Урожайность, продолжительность отдельных межфазных периодов и вегетации ячменя определяются погодными условиями и генотипом. Для прохождения отдельной фазы развития растениям требуется определенная сумма эффективных температур (£ эф. t°). Ячмень отличается небольшой требовательностью к теплу, наиболее благоприятными для его развития являются постепенно повышающиеся температуры, без резких колебаний. Эффективными считаются температуры выше +5 °С [1]. Существует также мнение, что эффективными для ячменя являются температуры выше +7 °С, а минимальными для прорастания +1 +2 °С [2]. Другие ученые установили, что для дружных всходов ячмень нуждается в температуре +4 +5 °С, оптимальной для кущения является температура +15 +17 °С [3, 4]. Температура ниже +13 +14 °С замедляет развитие растений ячменя [3, 5]. По другим данным, для прорастания ячменя оптимальными считаются +1 +3 °С, дружных всходов +15 +20 °С, выхода в трубку-колошения +20 +22 °С, созревания +23 +24 °С, а сумма активных температур за вегетационный период должна составлять около 2000 °С [5, 6]. Есть также данные о том, что минимальной для прорастания ячменя температурой является +2 +4 °С, максимальной +25 +30 °С, минимальной для начала роста +4 +5 °С, а сумма эффективных температур за период вегетации 1500-1700 °С [7]. Невысокие температуры в период формирования и налива зерна способствуют большему накоплению сухих веществ и тем самым - крупности зерна [4-7]. Для прохождения отдельных фаз развития ячменю яровому требуется сумма эффективных температур 67 °С, для кущения необходимо накопление 134 °С, для выхода в трубку 330 °С, для колошения 388 °С [3, 6-10]. Аналогичный £ эф. t° показатель используется другими учеными и носит название GDD (градусо-дни), используется для прогнозирования перехода от одной фазы к другой. Так, для ячменя требуется 70 GDD, семена прорастают и образуют семенные корешки при 80 GDD [11]. Таким образом, показатели GDD и £ эф. t° близки по значению.
По данным В. В. Глуховцева [12], продолжительность отдельных межфазных периодов и урожайность тесно связаны, поэтому необходимо изучать, как изменяются эти показатели в зависимости от погодных условий. Установлено, что скороспелость и засухоустойчивость определяются временем колошения сорта. По темпам перехода к колошению можно определить группу спелости определенных сортов. Так, в условиях Заволжья сорта ярового ячменя с длительностью периода всходы-колошение до 40 дней ориентировочно можно отнести к скороспелым, 41-48 - среднеспелым, свыше 48 - позднеспелым.
Сроки колошения зависят от генотипа, погоды и агротехники. В зависимости от генотипа сорта нуждаются в различной сумме эффективных температур для прохождения отдельных фаз и всей вегетации. В. В. Кошеляевым и др. [13] установлено, что прохождение фазы всходы-колошение у среднеспелых сортов Нутанс 642, Волгарь, Харьковский 99 происходило при накоплении эффективных температур 145-155 °С, 178-208 °С, 149-162 °С в 2001, 2002 и 2003 гг. соответственно. При этом у позднеспелого сорта Рахат эти показатели составили 198 °С, 281 °С и 214 °С по годам соответственно. При этом на урожайность и длительность вегетации ярового ячменя очень сильно влияет количество осадков. При высоких температурах и недостаточном увлажнении ускоряется вегетация и снижается урожайность. Поэтому для определения влияния погодных условий на показатели сорта очень часто используют гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК), представляющий собой отношение суммы осадков к сумме эффективных температур за этот же период [14].
По данным В. В. Кошеляева и др. [13], среднеспелые сорта для прохождения фазы всходы-колошение нуждались в ГТК 2,0-2,2 в благоприятные годы, 1,3-1,4 в неблагоприятный, а позднеспелый сорт Рахат -1,9 и 1,1 соответственно. В Тувинском НИИСХ установили, что урожайность ячменя существенно зависит от ГТК (г=0,266-0,717) и количества осадков (г=0,405-0,784). Отрицательная корреляция установлена с температурным режимом (г= -0,437- -0,797) [15].
Лимитирующими факторами, определяющими урожайность ячменя, в регионе Ростовской области являются влагообеспеченность почвы в течение вегетации, температурный режим и относительная влажность воздуха. Аналогичные результаты были получены при изучении четырех сортов ячменя в южном засушливом регионе России, при этом установлено, что высокой стрессоустойчивостью к засухам характеризуется сорт Зерноградский 770, низкой - Ратник. У ячменя очень большой адаптивный потенциал. При изучении 206 генотипов ярового ячменя было установлено, что ячмень очень подвержен абиотическому стрессу в фазу колошения и флагового листа, при этом реакция на стресс является сортовой [16-19].
По данным М. F. Haddadin [20] водный стресс снижает урожайность, особенно стабильный стресс (25 % доступной влаги). Аналогичные результаты получены N. Н. 8 amarah [21]. При этом автор установил, что засуха в период налива зерна не снижает содержание влаги в зерне, но сокращает продолжительность периода налива и тем самым снижает урожайность. И. Н. Щенникова установила существенное влияние на темпы развития и урожайность ячменя суммы эффективных температур и ГТК [22].
В Мироновском институте пшеницы НААН в 2004-2016 гг. исследовали влияние гидротермических условий на продолжительность межфазных периодов и урожайность ярового ячменя. Установлено, что темпы развития зависят от среднесуточной температуры (г= -0,40 —0,72), количества осадков (г= 0,400,81). Исключением был период колошение-созревание, коррелирующий преимущественно только с температурным режимом (г= -0,68). Урожайность положительно коррелировала с продолжительностью периода всходы-созревание (г=0,57), отрицательно - со среднесуточной температурой (г= -0,32 - -0,49). В итоге было установлено, что варьирование продолжительности межфазных периодов и уровня урожайности вызвано неравномерностью выпадения осадков и повышением температуры воздуха [23].
Таким образом, для прохождения яровым ячменем межфазных периодов показатели £ эф. количества осадков и ГТК изменяются в зависимости от генотипа. Поэтому при обработке данных следует группировать исходный материал по однородности группы спелости. При этом лучше ориентироваться на продолжительность периода всходы-колошение, так как этот показатель определяется с гораздо большей точностью, чем всходы-созревание. С. Н. Шевченко [24] считает, что продолжительность периода всходы-колошение имеет слабую средовую зависимость и больше определяется генотипом.
Определение зависимости урожайности и оптимального варьирования продолжительности межфазных периодов может быть очень важным для повышения урожайности ячменя в производстве. При изучении девяти сортов ячменя и пяти популяций, полученных от их скрещивания, была установлена неко-
торая корреляция между продолжительностью межфазных периодов и всего вегетационного периода с урожайностью, но только на уровне ассоциаций, поэтому эта проблема требует дальнейшего изучения [25]. Литературные данные по потребности растений ярового ячменя в количестве тепла и осадков для прохождения межфазных периодов разнятся, поэтому следует продолжать изучение этого вопроса с учетом погодных условий зоны, где проходят исследования.
Основная часть
В 2012-2016 гг. в Институте растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН (ИР им. В. Я. Юрьева, г. Харьков, Украина) проводили исследования влияния погодных условий на продолжительность периодов всходы-колошение, всходы-налив и урожайность сортов ярового ячменя. Зона, где проходили исследования, расположена на востоке Лесостепи и характеризуется умеренным климатом.
Исходным материалом были 34 сорта селекции Украины, России, Сербии, Казахстана, Чехии, Германии, Нидерландов, Дании. Сорта высевали в конкурсном сортоиспытании, площадь делянки 10 м2. Определяли изменчивость периода всходы-колошение по годам и сортам, группировку сортов по продолжительности этого периода проводили по В. Г. Вольфу (группировка данных первичных наблюдений) [26]. Различия между вариантами устанавливали с помощью дисперсионного и корреляционного анализов по программе STATISTICA 10, апостериорное сравнение - по Homogenous groups (Fisher L SD). Годы исследований были очень разными по погодным условиям, что дало возможность всесторонне изучить изменчивость показателей (табл. 1).
Таблица 1. Погодные условия прохождения межфазных периодов ячменя ярового, 2012-2016 гг.
Год Всходы-кущение Кущение-колошение Колошение-налив Налив-созревание
I эф. t° I осадков ГТК I эф. t° I осадков ГТК I эф. t° I осадков ГТК I эф. t° I осадков ГТК
2012 466 15,2 0,33 290 32,4 1,12 197 6,2 0,31 537 37,0 0,69
2013 393 27,0 0,69 311 17,0 0,55 185 12,0 0,65 367 52,0 1,42
2014 218 37,0 1,70 330 32,0 0,97 167 54,0 3,23 583 99,0 1,70
2015 291 46,4 1,59 162 7,0 0,43 350 30,0 0,86 665 117,1 1,76
2016 243 69,0 2,84 222 119,0 5,36 263 38,0 1,44 559 102,0 1,82
Наиболее благоприятным был 2014 г. - достаточное количество осадков при невысоких температурах, максимальное выпадение осадков было отмечено у фазы всходы-кущение и колошение-налив. 2013 г. был, напротив, крайне неблагоприятным - высокие температуры и жесткая засуха, в период кущение-налив осадков не было на протяжении 40 дней.
В зависимости от продолжительности периода всходы-колошение сорта разделились на 2-5 групп по годам (табл. 2). Наименьшее количество групп выделено в 2013 г., что объясняется жесткой засухой во время кущения-колошения. Такой фактор ускорил переход растений к колошению и тем самым сократил продолжительность межфазных периодов и всей вегетации. Напротив, в 2015 и 2016 гг. выделено наибольшее количество групп, этому способствовали относительно низкие температуры во время периода кущение-колошение. Около 10 дней после колошения растения переходят к наливу, поэтому деление на группы по продолжительности периода всходы-налив было аналогичным.
Таблица 2. Распределение сортов по продолжительности периодов всходы-колошение и всходы-налив, штук,
2012-2016 гг.
Дней от всходов до
Год колошения налива 1 группа 2 группа 3 группа 4 группа 5 группа
min max min max
2012 35 42 45 52 2 4 14 14 0
2013 38 41 48 51 19 15 0 0 0
2014 40 45 50 55 5 15 12 2 0
2015 38 46 48 56 1 5 21 5 2
2016 44 53 54 63 2 9 8 5 10
НСР05 2 2
При сравнении минимальной и максимальной продолжительности периода всходы-колошение по годам нами было установлено, что раннеспелые сорта существенно ускоряли переход к колошению в 2012 г., а позднеспелые - в 2012 и 2013 гг. Это объясняется влиянием погодных условий. Высокие температуры и недостаточное количество осадков в периоды всходы-кущение и всходы-колошение способствовали ускорению развития растений ячменя. Относительно низкие температуры и обилие осадков в
2014, 2015 и 2016 гг. способствовали более позднему кущению и переходу к колошению позднеспелых сортов лесостепного экотипа (Мальовничий, Грш, Авгур селекции ИР им. В. Я. Юрьева, Tolar - Чехия, Beatrix, Xanadu, Philadelphia, Shakira, Pasadena, Sofiara - Германия,Sebastian - Дания, Kangoo - Нидерланды). Эти сорта стабильно находились в группе позднеспелых сортов независимо от года исследований, а в группе раннеспелых - сорта Хорс, Подив, Алегро, 1нклюзив, Доказ (селекции ИР им. В. Я. Юрьева). По погодным условиям 2016 г. резко отличался от остальных обилием осадков на протяжении всей вегетации, поэтому переход к колошению и наливу у сортов всех групп спелости происходил существенно позже, чем в остальные годы (табл. 1, 2).
В результате корреляционного анализа между продолжительностью межфазных периодов и суммой эффективных температур отмечена существенная отрицательная корреляция, а с количеством осадков за соответствующий период и ГТК - существенная положительная корреляция (табл. 3).
Таблица 3 . Коэффициенты корреляции между минимальной и максимальной продолжительностью периодов Всходы-колошение, всходы-налив и гидротермическими показателями
Гидротермический показатель Продолжительность межфазных периодов Коэффициент корреляции
всходы-колошение всходы-налив
Сумма эффективных температур min - 0,712 - 0,843
max -0,796 - 0,734
Сумма осадков min 0,893 0,948
max 0,934 0,956
ГТК min 0,907 0,954
max 0,967 0,949
Таким образом, в зоне проведения исследований растения ячменя ускоряют переход к колошению при повышенных температурах, замедляют при большом количестве осадков, опосредованно - при высоком показателе ГТК. Степень влияния погодных условий и продолжительности периода всходы-колошение на урожайность сортов ярового ячменя мы определяли по изменению урожайности по годам. В результате дисперсионного анализа были установлены существенные различия уровня урожайности в зависимости от условий года. Апостериорное сравнение показало, что в парах 2012 и 2015 гг., 2015 и 2016 гг. урожайность сортов не имела существенных различий. Наивысшей урожайность была в благоприятном 2014 г. (5,80-6,47 т/га), самой низкой - в засушливом 2013 г. (2,57-2,74 т/га).
Наиболее урожайными за годы исследования были сорта Алегро (средняя урожайность 4,70 т/га), По-див (4,73 т/га), Philadelphia (4,80 т/га), Авгур (4,94 т/га), Велес (5,04 т/га). Существенно ниже, чем у остальных сортов, была урожайность Голозерного 1, что объясняется отсутствием пленок. Эти сорта в разные годы относились к разным группам по продолжительности периода всходы-колошение, что свидетельствует о том, что урожайность сорта не зависит от группы спелости. Уровень урожайности определяется возможностью реализации потенциала генотипа в определенных условиях, то есть - адаптирован-ностью сорта к местным условиям.
В результате корреляционного анализа установлено, что подавляющее большинство сортов (32 из 34) существенно снижают урожайность при повышении температуры. Но при этом у одних сортов (24 сорта) отмечена положительная существенная корреляция (r= 0,501-0,765) с количеством осадков и ГТК (r= 0,505-0,788), т. е. у таких сортов обилие осадков в периоды всходы-колошение или всходы-налив может нивелировать отрицательное действие высокой температуры, но в засушливых условиях они могут очень сильно снизить урожайность.
У восьми сортов (1нклюзив, Грш, Novosadsky 294, S ebastian, Beatrix, Shakira, Ратник, Гетьман) установлена несущественная корреляция с количеством осадков (r= 0,028-0,436) и ГТК (r= 0,011-0,443), т. е. осадки не могут нейтрализовать действие высокой температуры.
На урожайность сортов Илек 9 и Модерн (безостый) все три гидротермических показателя влияли несущественно (r= 0,086-0,310 и r= 0,091-0,361 соответственно), т. е. эти сорта очень пластичны и могут давать относительно высокие урожаи даже в очень неблагоприятных условиях.
Заключение
Таким образом, исходя из уровня урожайности сортов ячменя по годам, установлены оптимальные условия для прохождения периода всходы-колошение: сумма эффективных температур 550 °С, сумма осадков 70 мм, ГТК 1,3. Для прохождения периода всходы-налив оптимальными являются сумма эффективных температур 700 °С, сумма осадков 120 мм, ГТК 1,7. Сумма эффективных температур за весь ве-
гетационный период должна составлять 1300-1500 °С. Продолжительность периода всходы-колошение несущественно влияет на урожайность. В зоне проведения исследования лимитирующим фактором для урожайности ячменя является значительная сумма эффективных температур, особенно когда высокие температуры сопровождаются засухами.
Сорта Илек 9 и Модерн (безостый) очень пластичны и могут давать относительно высокие урожаи даже в очень неблагоприятных условиях. Высоким потенциалом урожайности обладают сорта селекции Института растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН Алегро (средняя урожайность 4,70 т/га), Подив (4,73 т/га), Авгур (4,94 т/га), Велес (5,04 т/ га) и сорт из Германии Philadelphia (4,80 т/га).
ЛИТЕРАТУРА
1. Павлова, М. Д. Практикум по сельскохозяйственной метеорологии / М. Д. Павлова. - М.: Колос, 1968. - 203 с.
2. Anderson, P. M. Growth and development guide for spring barley / P. M. Anderson, E. A. Oelke, S. K. Simmons // Spring barley. - 2013. - Available from: www.extension.umn.edu/agriculture/small-grains.
3. 1щенко, В. Ярий ячмшь: розвинути генетичний потенщал / В. 1щенко, Г. Козелець, О. Андрейченко, О. Гайденко // Аг-ронотя сьогодт. - 2016. - № 7 (326). - Режим доступу: www.agro-business.com.ua/agronomia-siogodni.
4. Борисоник, З. Б. Ячмень яровой / З. Б. Борисоник. - М.: Колос, 1974. - 255 с.
5. Характеристика ярового ячменя. - Режим доступа: www.geolike.ru.
6. Особенности биологии ячменя. - Режим доступа: www.agro-archive.ru/biologiya-zernovyh-kultur.
7. Требования к почвенно-климатическим условиям зерновых культур / Зерновые культуры (выращивание, уборка, хранение и использование) / под ред. Д. Шпаара. - Режим доступа: www.agromage.com.
8. Шиголев, А. А. Руководство по контролю и обработке наблюдений над фазами развития сельскохозяйственных культур / А. А. Шиголев. - Л.: Гидрометеоиздат, 1965. - 108 с.
9. Прогноз фаз розвитку раншх ярих культур. - Режим доступу: www.agrometeo.od.ua.
10. Правила проведения контроля и обработки наблюдений за фазами развития сельскохозяйственных культур. Технический кодекс установившейся практики. - Минск: Минприроды, 2007. - 9 с.
11. Idaho spring barley production guide / L. D. Robertson, J. C. Stark, editors. - University of Idaho. - 2003. - 60 p.
12. Глуховцев, В. В. Яровой ячмень в Среднем Поволжье (селекция, агротехника, сорта) / В. В. Глуховцев. - Самара, 2001. - 150 с.
13. Кошеляев, В. В. Научное обоснование формирования продуктивности ярового ячменя под влиянием приемов технологии возделывания в лесостепи Среднего Поволжья / В. В. Кошеляев, Г. А. Карпова, И. П. Кошеляева. - Пенза: РИО ПГСХА, 2013. - 218 с.
14. Селянинов, Г. Т. Мировой агроклиматический справочник / Г. Т. Селянинов. - Л.-М.: Гидрометеоиздат, 1937. - 428 с.
15. Ламажап, Р. Р. Влияние климатических условий на урожайность ярового ячменя в республике Тыва / Р. Р. Ламажап, А. Г. Липшин // Вестник Красноярского ГАУ. -2016. - № 12. - С. 13-19.
16. Шикина, Л. В. Влияние сроков и норм посева на урожайность сортов ярового ячменя в южной зоне Ростовской области. Автореф.....канд. с.-х. наук: 06.01.09 / Л. В. Шикина. - Персиановский (Азово-Черноморская госуд. агроинженерная академия). 2007.
17. Hossain, A. High temperature combined with drought affect rainfed spring wheat and barley in South-Eastern Russia: yield, relative performance and heat susceptibility index / A. Hossain, J. A. Teixeira da Silva, V. V. Losovskaya, V. P. Zlovinsky, V. I. Mukhortov // J. of Plan tBreed. Crop. Sci. - 2012. - № 4(11). - Р. 184-196.
18. Handbook of plant and crop physiology / Mohammad Pessarakli, editor. - CRC Press, 2014. - P. 301-342.
19. P ecio. A. Grain yield and yield components of spring barley genotypes as the indicators of their tolerance to temporal drought stress / A. Pecio, D. Wach // Polish Journal of Agronomy. - 2015. - № 21. - Р. 19-27.
20. Haddadin, M. F. Assessment of drought tolerant barley varieties under water stress / M. F. Haddadin // International J. of Agriculture and Forestry. - 2015. - № 5(2). - Р. 131-137. DOI: 10.5923/j.ijaf.20150502.06.
21. Samarah, N. H. Effects of drought stress on growth and yield of barley / N. H. Samarah // Agron. Sustain. Dev. - 2005. - № 25. - Р. 145-149. DOI: 10.1051/agro:2004064.
22. Щенникова, И. Н. Влияние погодных условий на рост и развитие растений ячменя в Кировской области / И. Н. Щен-никова // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2014. - № 4(41). - С. 9-12.
23. Гудзенко, В. М. Урожайтсть ячменю ярого залежно вщ гiдротермiчних умов вегетацшного перюду у Центральному Шсостепу Украши / В. М. Гудзенко, С. П. Васильювський // Агробюло™. - 2006. -№ 2. - С. 11-17.
24. Шевченко, С. Н. Селекция ярового ячменя и пшеницы для условий Среднего Поволжья. Дис.....док.с.-х. наук:
06.01.05 / С. Н. Шевченко. - Безенчук, 2006.
25. Rasmusson, D. C. Vegetative and grain-filling periods of growth in barley / D. C. Rasmusson, I. McLean, T. L. Tew // Crop Science. - 1978. - Vol. 19, No 1. - P. 5-9.
26. Вольф, В. Г. Статистическая обработка опытных данных / В. Г. Вольф. - М.: Колос, 1966. - 255 с.
