Зависимость урожайности картофеля от погодных условий

Введение. Картофель характеризуется высокой пластичностью и относительно низкой устойчивостью к экстремальным температурам воздуха [1]; для ранних сортов оптимум составляет +17 °С, для среднеспелых +19 °С [2]. Через 20– 25 дней после всходов у большинства сортов начинается фенологическая фаза бутонизации. Она совпадает с клубнеобразованием, для которого оптимальны температуры 18–21 °С [3]. Их превышение ведет к опадению цветков и бутонов, остановке роста клубней и снижению урожая [4]; снижение – к торможению развития клубней и формирования кожуры [5]. Вопросы влияния погодных условий на урожайность картофеля изучаются, начиная с 60-х гг. ХХ в., однако описание влияния гидротермических условий различных фенофаз на урожайность и структуру урожая картофеля в доступной нам литературе отсутствует. Решение проблемы в последнее время актуализировано климатическими изменениями и необходимостью прогнозирования их воздействия на урожайность основных сельскохозяйственных культур [6–9].

Цель исследования – оценка влияния температур и количества осадков в разные фенофазы картофеля на его урожайность и качество продукции.

Объекты и методы. Исследование проведено на Томской госсельхозопытной станции

Томской области в 1995–2005 гг. [10]. Использованы данные наблюдений фенологии и урожайных качеств, полученные в соответствии с принятыми севооборотами, методикой Государственного сортоиспытания [11] и технологией возделывания сортов Берлихинген, Идеал, Колпа-шевский, Луговской, Нарымка, Приобский, Фре-ско и Янга. Изучены влияние на урожайные качества картофеля суммы осадков по фенофазам, мм; суммы температур выше 5 °С по фазам развития, °С; отношение суммы осадков к сумме температур по фазам развития, мм/град.; средняя температура за период вегетации, град. В качестве показателей урожайности картофеля взяты: урожайность, ц/га, и доля крупных и мелких клубней в структуре урожая, %. Результаты обработаны методами корреляционного, дисперсионного и дискриминантного анализа в среде пакетов DATESCOPE и SAS.

Результаты и их обсуждение. Фаза прорастания изученных сортов картофеля длится 20–28 дней; всходов – 17–26; бутонизации – 14–20; цветения – 14–22 дня (рис. 1).

Гидротермические условия фенофаз для разных сортов приведены в таблице. Наиболее быстрые темпы развития отмечены для сорта Приобский, наиболее низкие – для сорта Фреско.

Рис. 1. Фенологические фазы сортов картофеля

Сумма температур и количество осадков, выпавших во время прохождения фенологических фаз у разных сортов картофеля

Сорт	Фенологическая фаза
	I		II		III		IV		V
	2 О СО СО о ст 05 о о	О_ о ф -1= 05 н	2 О * СО СО О СТ 05 О О	О -1= 05 н	5 о * СО СО о ст 05 О	о ф -С 05 н	5 о * СО СО о ст у 54- о	о ф -С 05 н	2 о * СО СО о ст у 54- О О	о ф -С 05 н
Берлихинген	49,9	317	79,1	478	52,7	321	47,0	255	17,6	209
Идеал	34,3	322	15,8	298	44,0	399	68,5	41,1	53,9	171
Колпашевский	27,1	182	51,0	378	45,8	213	59,6	334	49,6	315
Луговской	43,7	321	41,9	621	26,8	248	73,0	276	60,5	166
Нарымка	32,2	207	48,4	295	45,8	182	41,9	356	33,9	291
Приобский	17,5	217	42,7	383	12,6	142	27,4	257	63,2	447
Фреско	32.4	311	18,3	260	15,0	242	41,9	322	69,2	505
Янга	32,8	319	47,4	617	31,9	329	51,9	246	52,7	157
Среднее значение	34,0	267	46,4	397	35,0	259	44,8	308	44,8	284

По сумме осадков в фенофазу I растений достоверные различия выявлены для сочетаний сортов: Нарымка – Идеал, Янга, Берлихинген; Колпашевский – Берлихинген, Луговской, Фре-ско, Янга; в фенофазу II: Луговской – Идеал, Нарымка, Фреско; в фенофазу III: Идеал – Бер-лихинген Колпашевский, Нарымка; в фенофазу IV: Идеал – Берлихинген; в фенофазу V: Фре-ско – Берлихинген, Идеал, Луговской, Янга. Максимум различий по количеству осадков установлен для фенофазы II. Если среднее отношение max/min гидротермических показателей находится в интервале 1,3–3,9, по количеству осадков в фазе II оно равно 9,5. Однофакторный дисперсионный анализ выявил отличие от нуля коэффициента детерминации R2 для сум- мы температур во II фенофазу (0,48) и суммы осадков по всем пяти фенофазам развития (фенофаза I – 0,81; II – 0,75; III – 0,79; IV – 0,62; V – 0,71).

Проверка правомерности традиционной классификации сортов по группам скороспелости путем дискриминантного анализа показала доминирующее значение суммы температур во время прохождения фенофаз I, III и V. Установлена четкая локализация только двух групп: ранних и среднеспелых сортов. К ранним следует отнести сорта Берлихинген, Идеал, Лугов-ской, Приобский, Фреско; к среднеспелым – Колпашевский, Нарымка, Янга. Продуктивность максимальна у Берлихингена (199 ц/га) и Фре-ско (193 ц/га), минимальна – у Идеала и Нарым- ки (127 ц/га); доля крупных клубней в структуре урожая максимальна у Приобского, минимальна у Колпашевского; доля мелких клубней максимальна у Нарымки, она полностью отсутствует у Приобского и Янги.

Установлена положительная, средняя по силе связь между урожайностью и суммой осадков в фенофазу II, отрицательная – с суммой температур в фенофазу IV, а также – между долей крупных клубней в структуре урожая и суммой осадков в фенофазу IV (рис. 2).

Рис. 2. Сила связи гидротермических условий во время прохождения фенологических фаз (I-V), урожайности и размеров клубней картофеля

Выявлено, что июньские осадки объективно определяют клубнеобразование. Они создают фон для проявления воздействия июльских и августовских осадков на рост и формирование завязавшихся клубней; иными словами, дожди первой половины вегетации достоверно влияют на число клубней, а второй – на их массу. Также обнаружена тесная связь между суммой осадков и долей крупных клубней в IV фенофазу развития растений, объяснимая интенсивным накоплением крахмала и ростом массы клубней; во время нее картофель становится влаголюбивым, и даже кратковременные засухи ведут к снижению его урожайности. Регрессионная зависимость урожайности от гидротермических условий описывается уравнением

Y1 = 0,480·Х2 + 0,350·Х4 + 0,247·Y3

(при р < 0,01 и R2 = 0,97). (1)

Из него следует достоверная зависимость урожайности от суммы осадков в фенофазу II (Х2), суммы температур в фенофазу IV (X4) и поражения фитофторозом Y3. Остальные переменные в уравнение регрессии достоверно не входят. Доля крупных клубней Y2 достоверно зависит только от переменной X5 (произведе- ние ∑ осадков на ∑ температур выше 5 °C в IV фенофазу, мм · °C):

Y2 = 0,068·Х5 (р < 0,01 и R2 = 0,70).     (2)

Урожайность ранних сортов равна в среднем 127,3 ц/га; среднеранних – 156,0; средних – 99 ц/га. В структуре урожая ранних сортов крупные клубни отсутствуют; среднеранних и средних сортов их доля достигает 3,5 %. Доля мелких клубней составляет: у ранних сортов – 82,3 %; у среднеранних – 93,5 и у средних – 96,7 %. Корреляционный анализ, учитывающий сортовые группы, дал для ранних сортов следующую картину:

Y1·(X1; X7), Y2·(X5; X3)           (3)

(0,539; 0,377) (–0,457; 0,476)

где Y1 – урожайность картофеля, X2 – сумма осадков в фенофазу II; X7 – произведение ∑ осадков на ∑ температур выше 5 ºСв фенофазу II, мм; Y2 – доля крупных клубней в структуре урожая, %; X5 – произведение ∑ осадков на ∑ температур выше 5 °C в фенофазу IV, мм ∙ °C; X3 – отношение ∑ осадков к ∑ температур выше 5 °C в фенофазу IV, мм ∙ °C.

Для среднепоздних сортов достоверных коэффициентов для Y1 не получено. Доля крупных клубней сильно и отрицательно зависит от суммы температур в фенофазу II, а доля мелких клубней сильно и положительно – от сочетания количества осадков и суммы температур:

Y2 · (Х8) Y4·(X6)

(–0,821) (0,829) при р < 0,01, (4)

где Y2 – доля крупных клубней в структуре урожая, %; Y4 – доля мелких клубней в структуре урожая, %; Х6 – произведение ∑ осадков на ∑ температур выше 5 °Св фенофазу V, мм · °С; Х8 – ∑ температур выше 5 ºC в фенофазу II, °С.

Полученные данные подтверждают и, главное, дают количественную оценку ранее описанным закономерностям. Дефицит влаги в начале цветения ведет к максимальным потерям урожая по сравнению с I, III и IV фенофазами, когда обезвоживание компенсируется эндогенными запасами влаги в материнских или дочерних клубнях [5]. Во время II фенофазы они частично израсходованы на рост вегетативной сферы растения; дочерние клубни не сформированы, поэтому растение уязвимо к засухе. При дефиците влаги точки роста подземных побегов, генетически способные к образованию клубней, не развиваются и остаются в состоянии покоя. Негативное влияние на урожайность повышенных температур во время цветения индуцирует превращение столонов в надземные побеги, происходят израстание клубней и резкое уменьшение их размеров.

Заключение. Установлено и дано количественное описание зависимости урожая картофеля и его качества от погодных условий. Рассчитана сила связи между урожайностью и гидротермическими факторами и их сочетаниями, получено математическое описание этих зависимостей. Установлена средняя положительная связь между урожайностью и количеством осадков в период вегетативного роста, а также между долей крупных клубней и суммой осадков во время цветения. Произведено уточнение сортовых групп картофеля по скороспелости, что позволяет оптимизировать их агротехнику. Представляется вероятным, что выявленные закономерности характерны для формирования урожая картофеля не только в условиях Томской области, но и других регионов.

Вестник КрасГАУ. 2022. № 1 Список источников