Влияние климатических условий на урожайность ярового ячменя в Республике Тыва

Введение. В мировом сообществе средняя урожайность зерна ячменя – 27 ц/га. Наиболее высокая урожайность характерна для европейских стран: Германия – 57 ц/га; Франция – 56; Испания – 36 ц/га. И это вполне объяснимо более благоприятными там климатическими условиями для ведения сельскохозяйственного производства. Россия занимает огромную территорию, характеризующуюся значительными различиями климата, в связи с этим сильным скачкам подвергается и уровень урожая. За 25-летний период в РФ средняя урожайность ячменя – 18,2 ц/га, при этом 15–20 % валового сбора мирового зерна ячменя. В целом по территории страны за этот период рекордное значение (24,6 ц/га) получено в 2008 г., который характеризовался в большинстве регионов страны благоприятными погодными условиями. Наиболее низкое значение (12,7 ц/га) – в неблагоприятных условиях 1995 г., для которого были характерны частые проявления климатических отклонений [1].

В нашей стране благоприятной зоной для полеводства является Кубань (Краснодарский край), поистине столица хлеборобов с высокой обеспеченностью климатическими ресурсами. Изучаемая нами территория Республики Тыва по климатической обеспеченности фактически является противоположностью, имеет резко континентальный климат с продолжительным холодным (зимним) малоснежным периодом 180–200 дней, коротким теплым (летним) вегетационным периодом 85–100 дней, обусловленный резкими колебаниями как суточных, так и сезонных температур. Осадки в течение года распределяются неравномерно и выпадают в небольшом количестве. Основное их количество (80–85 %) приходится, как правило, на вторую половину лета и начало осени. Такие условия не позволяют получать стабильные и высокие урожаи [2, 3].

Средняя урожайность ярового ячменя в регионе за три последних года – 7,6 ц/га: 2013 г. – 9,8; 2014 г. – 8,4; 2015 г. – 4,6 ц/га. Этот широкий диапазон варьирования урожайности (Сv = 35,4 %) по годам указывает на высокое влияние метеорологических факторов, условий увлажнения, температурного режима на процесс формирования урожая зерна.

В целом к числу причин, ведущих к невысокой урожайности зерна ячменя в республике, следует отнести: 1) нарушение технологии выращивания; 2) низкую полевую всхожесть семян; 3) гибель и изреживание посевов в течение вегетационного периода. Так, если первую причину можно решить административноуправленческим способом, то вторую и третью – лишь подбором источников для создания новых сортов для производственников региона со столь специфичным климатом. В связи с этим весьма актуальным является исследования по выявлению климатически приспособленных образцов, которые в большей степени используют свой потенциал в формировании урожая зерна.

Цель исследования . Оценка влияния погодных условий на урожайность зерна образцов ярового ячменя в условиях Республики Тыва.

Условия и методы проведения исследования. Опыты проводили в течение 5 лет на опытно-экспериментальном поле Тувинского научно-исследовательского института сельского хозяйства в 2011–2015 гг. Предшественник – чистый пар. Почва – темно-каштановая легкосуглинистая, с нейтральной реакцией почвенного раствора (рН 7,0), содержанием гумуса, по Тюрину, – 4,5 %. Посев проводили в питомнике конкурсного сортоиспытания в III декаде мая. Учетная площадь делянки – 28 м², повторность четырехкратная, метод сравнения прямой.

Закладка опытов, фенологические наблюдения и учет урожая осуществлялись согласно Методике госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур [4].

Объектами изучения являлись 10 образцов ярового ячменя: Витим; У-50-3808; У-53-3808; У-53-3828; У-53-3837; У-47-3778; У-47-3787; У-49-3796; Л-19-101; Л-21-116, в качестве стандарта – сорт Донецкий 8.

Погодные условия в годы проведения эксперимента (2011–2015 гг.) существенно различались между собой по влагообеспеченности и режиму среднесуточных температур (табл. 1).

Гидротермический режим с мая по август (Тувинский НИИСХ), 2011–2015 гг.

Таблица 1

Год	Средняя температура, ºС	Сумма активных температур, ºС	Сумма осадков, мм	ГТК по Г.Т. Селянинову	Характеристика влагообеспеченности
Норма	15,7	1825,0	220,0	1,20	Недостаточно влажный
2011	14,9	1676,1	292,2	1,74	Избыточно влажный
2012	15,8	1782,5	209,7	1,18	Недостаточно влажный
2013	14,4	1601,4	307,4	1,92	Избыточно влажный
2014	14,9	1762,3	226,9	1,29	Умеренно влажный
2015	16,4	1997,1	145,2	0,73	Засушливый
Среднее	15,3	1763,8	236,3	1,34	Умеренно влажный

Примечание. 2011, 2013 гг. - избыточно влажный (ГТК = 1,74, 1,92); 2014 г. - умеренно влаж ный (1,29); 2012 г. - недостаточно влажный (1,18); 2015 г. - засушливый (0,73).

Результаты исследования. Для определения влияния климатических факторов Республики Тыва на урожайность ярового ячменя рассмотрены погодные условия за 5-летний период - с 2011 по 2015 г. В полевых условиях Республики Тыва растения ярового ячменя подвергались в разной степени и последовательности в течение разного времени неблагоприятному влиянию одновременно нескольких природноклиматических факторов (температурный режим, выпавшие осадки и т.д.), что согласуется с описаниями абиотического влияния на растения в трудах академика Н.А. Сурина (1993, 2011 гг.) [2, 3].

Май по влагообеспеченности в среднем за 2011-2015 гг. +14,5 мм (+31,9 %), с варьированием от +3,5 мм в 2013 г. до +31,5 мм в 2012 г. Температурный режим в среднем прохладней на -1,1 °С (9,8°С). В 2015 г. на уровне нормы (10,9°С). Остальные годы с температурами ниже нормы на -0,8°C (7,4 %) в 2012 г. и до -2,4 (22,0 %) в 2014 г. (рис. 1,2).

В июне в среднем за годы влагообеспечен-ность была в небольшом отклонении от уровня нормы (-1,46 %) - 0,7 мм. Достаточно обеспечены влагой в фазу кущения: 2011 г. +33,8 мм (70,3 %); 2013 г. +14,5 мм (30,2 %); 2014 г. +5,8 мм (12,1 %). Испытывали острый дефицит влаги: в 2012 г. -26,3 мм (-54,7 %); 2015 г. -31,6 мм (-65,7 %), т.е. обеспеченность была ниже 50 % - в 2012 г. лишь на 45,3 % и в 2015 г.

на чуть более трети нормы (34,3 %). Температурный режим в среднем (2011–2015 гг.) за июнь в фенофазу кущения был на уровне нормы с небольшим превышением в 0,6 % (17,4°С). С несущественными колебаниями по годам: 2015 г. - на уровне нормы (17,3°С); в 2011 г. -прохладнее на -0,1 °С (0,6 %); 2013 г. - на -2,7°С (5,6 %). В 2012 и 2014 гг. одинаково теплее +1,4°С (8,7 %).

В июле в среднем за годы влагообеспечен-ность была ниже на 12 % (-8,8 мм). Однако по годам в опытах существенно варьировала вла-гообеспеченность растений ярового ячменя. Избыточно увлажненным период был в 2011 г. на 37,1 % (+27,3 мм); в 2013 г. на 23,4 % (+17,2 мм). В остро засушливый период в 2012, 2014 гг. растения испытывали острый дефицит атмосферной влаги, так как выпало менее 50 % от среднемноголетнего значения: в 2012 г. -49,9 % (меньше на 37,6 мм от нормы); в 2014 г. - 41,4 % ( меньше на 43,1 мм) при среднемноголетней норме 73 мм. Температурные значения в фенофазу колошения (июль месяц) в среднем за годы исследования были ниже на 6,5 % (-1,3°С от нормы). При этом положительные изменения в 20 % случаев лишь в 2015 г. +15,0 % (+3,0°С), в остальные годы (20112014 гг.) температурный режим за этот период был ниже нормы на 6,1-17,6 %, или -1,2^ -3,5°С, при среднемноголетних значениях 19,9°С.

Рис. 1. Обеспеченность атмосферными осадками в период вегетации ярового ячменя на полях Тувинского НИИСХ, 2011–2015 гг.

Рис. 2. Температурный режим вегетационного периода ярового ячменя на полях Тувинского НИИСХ, 2011–2015 гг.

В августе в среднем по годам по влагообес-печенности наблюдался небольшой положительный баланс +0,9 мм (+1,3 %), но при значительных колебаниях по годам. В 2011 г. незначительное превышение +2,5 мм (+3,7 %). В 2012, 2013 гг. – положительная сверхприбавка по влагообеспеченности – +22,1…+45,2 мм (32,5–66,4 %). В последние годы исследования (2014–2015 гг.) отрицательный баланс -28,9… -36,4 мм, или обеспеченность осадками всего на 46,5–57,5 %. По температурному режиму август (период созревания) в целом за годы исследования (2011–2015 гг.) более теплый – на 4,5 % (+2,1ºС). Следует отметить, что этот период во все годы имел положительные прибавки температурного режима от +1,2…+2,8 ºС (+8,3… +19,3 %).

В комплексе весь вегетационный период (май–август) за все годы по влагообеспеченно-сти имел не столь значительную прибавку – в

7,4 % (+16,3 мм) при обеспеченности температурами несколько ниже нормы -2,5 % (-0,4 ºС). В отдельные годы за весь период вегетации можно отметить, что по влагообеспеченности наблюдалась неравномерность. Незначительно ниже нормального значения в 2012 г. +10,3 мм. (-4,6 %). В 2014 г. выше +6,9 мм (+3,1 %). Наиболее существенные изменения: положительные в 2011, 2013 гг. +72,2…+87,4 мм (+32,5… +39,3 %); отрицательные в 2015 г. -74,8 мм (-33,7 %). Температурный режим за вегетацию по годам различался, но не так явно, как по осадкам. Ниже нормы в 2011, 2013, 2014 гг. – -0,8… -1,3 ºС (-5,1…-8,5 %) и выше нормы в 2012, 2015 гг. +0,1…+0,7 ºС (+0,6…4,5 %).

В связи с такими колебаниями погодных условий значительно варьировала урожайность образцов ярового ячменя – от 8,3 ц/га в 2014 г. до 32,5 ц/га в 2013 (табл. 2).

Таблица 2

Продуктивность образцов ярового ячменя в Тувинском НИИСХ, 2011–2015 гг.

Образец	Урожайность, ц/га
	2011	2012	2013	2014	2015	Ср.
1	2	3	4	5	6	7
Донецкий 8, ст-т	23,2	19,0	19,3	11,2	18,1	18,2
У-50-3808	17,0	12,1	27,4	10,3	12,3	15,8
Витим	7,0	16,0	35,7	7,4	10,1	15,2
У-53-3808	16,1	11,0	50,1	7,5	14,2	19,8
У-53-3837	6,9	11,0	33,3	8,1	7,4	13,3
У-49-3796	18,9	17,0	40,8	7,3	13,5	19,5

Окончание табл. 2

1	2	3	4	5	6	7
У-47-3778	19,4	13,1	21,0	6,5	21,6	16,3
Л-19-101	22,1	12,8	34,9	8,2	22,4	20,1
Л-21-116	16,7	13,6	33,8	9,3	23,0	19,3
У-47-3787	16,2	11,0	26,7	7,4	23,8	17,0
У-53-3828	14,8	12,8	34,3	8,5	24,1	18,9

Выявлено, что недостаточная обеспеченность атмосферными осадками весеннего периода в мае месяце оказывает существенное влияние (r= -0,326±0,127… -0,822±0,065) на урожайность. Это связано с тем, что засушливые условия этого периода приводят к обезвоживанию тканей растений и, как следствие, к неравномерным всходам. В процессе вегетации при переизбытке влаги проявлялись листовые заболевания, что также оказывало негативное влияние на растения в посевах.

В изучаемые годы в целом корреляционный анализ урожайности с выпавшими атмосферными осадками показал, что в мае обеспеченность осадками отрицательно влияла на все образцы (от r= -0,418±0,118 до r= -0,822±0,065) и в меньшей степени на стандартный сорт (r= -0,355±0,124). В июне, июле и августе по всем образцам наблюдали положительные связи: в июне стандартный сорт Донецкий 8 (r= 0,262±0,133), более выражена положительная связь у образцов – У-50-3808 (r= 0,501±0,109); У-53-3808 (r= 0,340±0,125); У-49-3796 (r= 0,336±0,126); в июле стандарт (r=0,749±0,077), и более выражена у У-50-3808 (r= 0,804±0,068); Л-19-101 (r= 0,850±0,060) и чуть мене выражена у У-53-5308 (r= 0,685±0,087); У-49-3796 (r= 0,711±0,082); в августе более выражена у стандарта (r= 0,479±0,111), у образцов У-50-3808 (r= 0,770±0,074); У-53-3808 (r=0,729±0,080); У-49-3796 (r= 0,849±0,060). И в целом за вегетацию (май–август): у стандарта Донецкий 8 (r= 0,623±0,095), у образцов У-50-3808 (r= 0,832±0,063); У-53-3808 (r= 0,699±0,085); У-49-3796 (r= 0,784±0,072); Л-19-101 (r= 0,640±0,093).

Температурный режим имел следующие взаимосвязи с урожайностью. В мае положительные связи у наиболее урожайных образцов (r= 0,096±0,147…0,399±0,120); более выражены у стандарта (r= 0,594±0,098). В остальные ме- сяцы вегетации (июнь–август) имели отрицательные связи. В июне у стандарта Донецкий 8 (r= -0,382±0,121) и у всех образцов (r= -0,919±0,044… -0,975±0,024). В июле у стандарта (r= -0,478±0,111), у всех образцов (r= -0,297±0,129… -0,415±0,118), при этом образец Л-19-101 с наименьшей отрицательной корреляцией (r= -0,217±0,136), следовательно, он более эффективно использовал биоклиматиче-ский ресурс и тем самым превысил по урожаю стандарт на 1,9 ц/га. Считаем, что линии такого типа необходимо вовлекать в селекцию со стандартными сортами региона, показавшими адаптивность и занявшими значительные площади, и другими образцами для получения новых сортов, адаптивных к столь суровым нестабильным погодным условиям. В августе стандартный сорт Донецкий 8 (r= -0,621±0,094), все образцы (r= -0,189±0,138…-0,641±0,092). При этом по комплексному признаку обеспеченности климатическими ресурсами для растений (ГТК) в целом за вегетацию (май-август) положительные связи у Л-19-101, у стандарта Донецкий 8 (r=0,288±0,130); у урожайных образцов У-53-3808, У-49-3796, Л-19-101, Л-21-116, У-53-3828 (r=0,336±0,126…0,675±0,088) и слабая (r =0,049±0,150…0,266±0,132) у образцов, уступивших стандартному сорту Донецкий 8 по продуктивности – У-50-3808, Витим, У-53-3837, У -47- 3778, У-47-3787.

Выводы

• 1.    Урожайность ярового ячменя в условиях опытного участка Тувинского НИИСХ существенно зависит от климатических проявлений, у урожайных образцов положительная связь с ГТК ( r = 0,266±0,132… 0,717±0,082) и осадками (r= 0,405±0,119… 0,784±0,072); отрицательная корреляционная связь с температурным режимом (r= -0,437±0,115… -0,797±0,069).

• 2.    По итогам проведенного конкурсного сортоиспытания реакции на климатические условия Республики Тыва селекционных линий ярового

  ячменя выявлено преимущество селекционных линий – У-53-3808 (1,6 ц/га); У-49-3796 (1,3 ц/га); Л-19-101 (1,9 ц/га) перед стандартным сортом Донецкий 8. И незначительное на уровне стандартного у Л-21-116 (1,1 ц/га) и У-53-3828

(0,7 ц/га). Выделенные линии рекомендуем для использования в качестве исходного материала для селекции в экстремальных условиях Республики Тыва и районов со схожим климатом.