Введение. Производство зерна пшеницы требуемого качества ограничено значительным варьированием и резкими колебаниями гидротермического режима по годам урожая [1, 2]. При нехватке минеральных удобрений и других химических средств основным ресурсом в повышении продуктивности и качества зерна пшеницы является подбор сортов, адаптированных к условиям среды [3]. Одной из важнейших задач селекции является повышение экологической устойчивости сортов, их способности обеспечивать высокую и стабильную урожайность в различных условиях произрастания. Эта способность зависит, в свою очередь, от нормы реакции генотипа сорта на различные факторы внешней среды: климатические, эдафические, биотические и др. [4].
В экологических условиях Республики Тыва на урожайность яровой пшеницы оказывают воздействие условия сурового климата. Их эффект в каждом конкретном году можно определить лишь при сравнении многолетних данных урожайности, т. е. по разнице в урожаях, полученных в данном году и в среднем за много лет. Первый период жизни растений находится в тесной зависимости от температуры почвы, влияние которой сохраняется в течение всего вегетационного периода. Чем выше температура, тем больше скорость развития растений. Но повышение температуры положительно сказывается на росте только до определенного предела. Дальнейшее повышение отрицательно отражается на растениях. Для хорошего развития и выхода в трубку до колошения для яровой пшеницы температура воздуха должна быть около 15–16 °С. Во время колошения необходима теплая, но нежаркая погода (от 16 до 18 °С). Во время налива зерна жаркая погода (свыше 25 °С) вредна. Понижение температуры до 9–11 °С в фазу цветения останавливает процесс оплодотворения цветка. Изучение воздействия особенностей климата на растения на определенных стадиях их развития позволит выбрать сорта, максимально приспособленные к местным условиям. В Республике Тыва яровую пшеницу возделывают на значительных площадях. Большинство хозяйств получают невысокую урожайность зерна этой культуры [5, 6]. В связи с этим оценка новых сортов яровой пшеницы, устойчивых к суровым природно-климатическим условиям республики, является актуальной.
Цель исследования – установить влияние климатических условий на урожайность сортов яровой пшеницы в Республике Тыва.
Методы. Исследования проводились в период 2019–2021 гг. на опытном участке Тувинского научно-исследовательского института сельского хозяйства согласно Методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [7]. Почва опытного участка темно-каштановая, легкосуглинистая, с нейтральной реакцией почвенного раствора (рH 7,0), содержанием гумуса по Тюрину 4,5 %. Предшественник – чистый пар на богаре. Исходный материал был представлен 2 сортами яровой пшеницы: Новосибирская 31 и Алтайская 75. В качестве стандарта использовался местный сорт Чагытай. Повторность 4-кратная. Учетная площадь делянки 50,4 м2, норма высева 4,5 млн всхожих семян на 1 га. Обработка почвы и технология выращивания культур – общепринятые для региона [8]. Фенологические наблюдения проводились по основным фазам развития растений. Анализ по основным элементам структуры урожая проводился согласно методике Госсортоиспытания. В результате
3-летних исследований проведен сравнительный анализ урожайности и массы 1000 зерен. Уборку снопового материала провели вручную. Колосья для структурного анализа обмолачивали вручную, для снопа использовали минимолотилку. Для характеристики метеоусловий использованы данные Сосновской метеостанции. Гидротермический коэффициент увлажнения (ГТК) рассчитан по Г.Т. Селянинову. Статистическая обработка данных проведена на компьютере с использованием программы Snedecor [9].
Результаты и их обсуждение. Условия климата играют важную роль, особенно в фенологические фазы растений. За период исследований (2019–2021 гг.) условия погоды были различные, в основном умеренно влажные (табл. 1).
Таблица 1
Влагообеспеченность и температурный режим
периода вегетации сортов яровой пшеницы (2019–2021 гг.)
|
Показатель |
Среднемесячная температура воздуха, °С |
Количество осадков, мм |
ГТК по Г.Т. Селянинову |
||||||
|
2019 |
2020 |
2021 |
2019 |
2020 |
2021 |
2019 |
2020 |
2021 |
|
|
Май |
9,4 |
12,7 |
10,0 |
15,0 |
40,3 |
83,0 |
0,54 |
1,02 |
1,30 |
|
Отклонение от среднемноголетних |
–0,6 |
+2,7 |
–0,0 |
–13,5 |
+11,3 |
+54,0 |
– |
– |
– |
|
Июнь |
16,0 |
14,5 |
14,5 |
58,0 |
98,0 |
39,1 |
1,17 |
2,28 |
0,89 |
|
Отклонение от среднемноголетних |
+0,3 |
+1,1 |
–1,1 |
+8,7 |
+50,0 |
–8,9 |
– |
– |
– |
|
Июль |
17,0 |
18,0 |
19,1 |
119,2 |
116,3 |
118,3 |
2,25 |
2,08 |
2,08 |
|
Отклонение от среднемноголетних |
+3,7 |
+1,1 |
+2,2 |
+46,2 |
+43,3 |
+45,3 |
– |
– |
– |
|
Август |
16,3 |
15,0 |
15,3 |
45,0 |
70,0 |
101,1 |
0,61 |
1,51 |
2,17 |
|
Отклонение от среднемноголетних |
+1,7 |
+0,2 |
+0,7 |
–24,0 |
+1,6 |
+33,1 |
– |
– |
– |
|
ГТК по Г.Т. Селянинову среднее |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
1,14 |
1,72 |
1,61 |
В мае и начале лета первого года исследований (2019 г.) установилась холодная погода, температура воздуха составляла 9,4 °С (–0,6 °С), осадков выпало 15 мм (–13,5 мм), что было ниже требуемого уровня. Более благоприятные условия сложились во второй год исследований (2020 г.), температура воздуха была выше, чем в предыдущий год (+2,7 °С), и осадков выпало больше (+11,3 мм). В последний год исследований в мае 2021 г. выпало намного больше осадков (+54 мм) при температуре воздуха 10 °С, что считается благоприятным для условий нашего региона. В июне происходит критическая фаза развития растений – выход в трубку – колошение. В этот период в первый год исследований (2019 г.) была благоприятная температура воздуха 16 °С, а также увеличилось количество осадков (+8,7 мм), наилучшие гидротермические показатели были во второй год (2020 г.) при температуре воздуха 14,5 °С, осадков было достаточно (+50 мм), что способствовало формированию хорошего продуктивного стеблестоя, в последний год исследований, несмотря на оптимальный температурный режим (14,5 °С), осадков выпало мало, ниже требуемого (–8,9 мм) для роста растений. Июль считается периодом активного роста растений после прохождения начальных фенологических фаз. В условиях нашего региона это месяц выпадения обильных осадков, что подтверждается полученными результатами исследований. В июле были самые высокие показатели по количеству выпавших осадков за все годы исследований: в 2019 г. – 119,2 мм; 2020 г. – 116,3; 2021 г. – 118,3 мм. Важную роль имеет благоприятный температурный июльский режим: в 2019 г. – 17 °С; 2020 г. – 18,0; 2021 г. – 19,1 °С. В августе для яровой пшеницы наступает период созревания, при котором роль играет температурный режим до 20 °С с наименьшим уровнем осадков. Исследования показали, что благоприятным был первый год исследований (2019 г.) при температуре 16,3 °С, количество осадков выпало 31,0 мм. В 2020–2021 гг., несмотря на благоприятный температурный режим, в августе осадков было больше, что не совсем желательно для получения высококачественного зерна. Для возделывания в республике при вышеуказанных гидротермических условиях важную роль играет использование среднеранних, среднеспелых, устойчивых к полеганию и засухоустойчивых сортов, основные показатели которых представлены на рисунках 1, 2.
Рис. 1. Урожайность яровой пшеницы, т/га
Рис. 2. Масса 1000 зерен, г
Из рисунка 1 видно, что из всех изучаемых сортов наибольшую урожайность за 3 года показал среднеспелый сорт пшеницы Новосибирская 31, на 0,2 т/га больше стандарта. Максимальный результат по урожайности в 2020 г. показал сорт Алтайская 75, который был больше стандарта на 0,3 т/га.
Как видно из рисунка 2, резкое снижение веса 1000 зерен наблюдалось в 2021 г., возможно, это связано со снижением температуры воздуха во второй и третьей декадах июня почти до 2 °С (–1,9 и 1,7 °С). Недостаток осадков в количестве 9 мм во второй декаде и 4 мм в третьей декаде совпал с холодным воздухом и критической фазой развития растений. В силу невысоких компенсационных способностей у сорта пшеницы наблюдалось недостаточное число органов,
появляющихся на ранних этапах развития.
В республике изменчивость урожайности сортов пшеницы по годам высокая, на формирование продуктивности пшеницы влияют климатические условия года, обеспеченность влагой и теплом в период вегетации растений [8]. Среди факторов, ограничивающих потенциальные возможности сорта, особое место занимает гидротермический режим, в том числе количество осадков и температура.
Проведенный нами анализ результатов исследований за 3 года показал, что метеорологические условия являются решающим фактором формирования урожая зерна пшеницы в условиях лесостепи Республики Тыва.
Рассчитанные нами коэффициенты корреляции показывают, что между урожайностью зерна яровой пшеницы, массой 1000 зерен и гидротермическим режимом отдельных месяцев вегетации наблюдается довольно тесная зависимость (табл. 2).
Таблица 2
Связь урожайности и массы 1000 зерен яровой пшеницы
с влагообеспеченностью и температурным режимом
|
Показатель |
Урожайность |
Масса 1000 зерен |
|
Температура, май |
0,4121* |
0,2570 |
|
Температура, июнь |
0,3985* |
0,4450* |
|
Температура, июль |
0,7945* |
–0,7487* |
|
Температура, август |
0,1972 |
0,2786 |
|
Осадки, май |
–0,8566* |
–0,7901* |
|
Осадки, июнь |
0,4828* |
0,5129* |
|
Осадки, июль |
–0,2909 |
–0,1466 |
|
Осадки, август |
–0,7420* |
–0,7115* |
|
ГТК, май |
–0,6876* |
–0,6716* |
|
ГТК, июнь |
0,6915* |
0,5222* |
|
ГТК, июль |
0,3985* |
0,4450* |
|
ГТК, август |
–0,7275* |
–0,7010* |
*r на уровне 5 % = 0,3291.
Температура мая и июня имела положительную тесноту связи средней силы с урожайностью и массой 1000 зерен. В августе связь температурного режима с урожайностью и массой 1000 зерен уменьшилась, но оставалась достоверно положительной. Наиболее высоко проявилась связь урожайности с температурой июля, выявив сильную обратную корреляцию с массой 1000 зерен.
Июньские осадки показали корреляционный коэффициент средней тесноты связи и с урожайностью, и с массой 1000 зерен. Осадки в конце июля слабо обратно коррелируют с описываемыми признаками. В августе проявилась сильная отрицательная связь с урожайностью и массой 1000 зерен, возможно, с избытком осадков и повышением температуры воздуха. Избыток осадков в августе и сентябре увеличивает потери урожая и качества зерна при уборке.
Заключение. Установлено, что динамика урожайности сортов яровой пшеницы находилась в прямой зависимости от гидротермических условий. Наибольшее влияние на формирование урожайности яровой пшеницы в условиях лесостепной зоны Республики Тыва оказывает температурный режим мая, июня, июля с высоким положительным коэффициентом корреляции. Масса 1000 зерен значительно зависит от температурного режима июня и немного меньше от майских и августовских температур воздуха.
Осадки на урожайность влияли со средней теснотой связи в июне. Также июньские осадки повлияли на формирование массы 1000 зерен и урожайность (r = 0,69). Для сорта яровой пшеницы Алтайская 75 характерно варьирование урожайности во времени, хотя сорт имеет лучший результат по величине урожая и массе 1000 зерен: 3т/га; 55 г соответственно. Урожайность яровой пшеницы сорта Новосибирская 31 меньше изменяется во времени, что связано, по всей видимости, с генотипом сортов.
