Цель исследования: на основании 16-летних данных испытания стандартных сортов Немчиновская 72 и Вера в условиях Московской области оценить влияние погодных факторов на межгодовую изменчивость продолжительности межфазных периодов у вики посевной. Проведена оценка вариации продолжительности периодов посев–всходы, всходы–цветение, посев–цветение и цветение–созревание и погодных показателей в эти периоды. Оценены линейные корреляционные связи продолжительности межфазных периодов со средней температурой воздуха, суммой осадков и средней длиной дня в эти периоды. Из-за множественного влияния погодных факторов на фенологические показатели коэффициенты парной корреляции Пирсона демонстрировали средние и слабые связи признаков, а множественной корреляции – средние и высокие значения. Продолжительность всех межфазных периодов сокращалась с повышением средней температуры воздуха. Увеличение длительности светового дня ускоряло цветение и созревание семян. Повышение количества осадков замедляло появление всходов и созревание семян, но стимулировало цветение. Установлено влияние продолжительности периода от посева до появления всходов и погодных условий в этот период на фенологию вики посевной. Вариабельность продолжительности периода посев–цветение в 1,6–2,7 раза ниже по сравнению с составляющими его периодами посев–всходы и всходы–цветение. Это явление обусловлено отрицательной корреляцией продолжительности периодов посев–всходы и всходы–цветение. При анализе схемы взаимосвязи факторов установлено, что оба сорта проявляли широкий спектр физиологических адаптаций, определяющих сроки цветения: чувствительность к яровизации и фотопериоду, а также зависимость от температурного режима и влагообеспеченности в период посев–цветение. Установлено совокупное влияние средней температуры воздуха, суммы осадков и средней длины дня на длительность периода цветение–созревание.
Vicia sativa L., вика посевная, фенология, вегетационный период, посев, всходы, цветение, созревание, корреляция, изменчивость
Введение. Вика посевная имеет многоцелевое значение и возделывается в качестве кормовой, почвопокровной и сидеральной культуры. Но основную функцию вика традиционно выполняет в качестве кормового растения, вегетативная масса которого богата легкоусвояемым белком и незаменимыми аминокислотами [1]. Среди биологических особенностей вики посевной следует отметить то, что это однолетняя, самоопыляемая, влаголюбивая культура умеренного климата, длинного дня и индетерминантного типа роста, чувствительная к изменениям светового, температурного и водного режима [2]. Продолжительность развития отдельных периодов вики зависит от биологических особенностей сорта и погодных условий и оказывает влияние на изменчивость укосной и семенной продуктивности [3]. Знание фенологии вики необходимо при подборе сортов для смешанных посевов со злаковыми и другими зернобобовыми культурами [4].
Цель исследования – оценка влияния факторов внешней среды на межгодовую изменчивость продолжительности межфазных периодов у стандартных сортов вики посевной Немчиновская 72 и Вера по многолетним данным.
Материалы и методы. Опыт проводился в 2000–2010, 2014–2017 и 2021 гг. в условиях юга Московской области на дерново-подзолистых тяжело-суглинистых почвах. Сорта Немчиновская 72 и Вера выращивали в качестве стандартов в опытах по изучению новых образцов вики посевной коллекции ВИР [5]. Посев осуществлялся на делянках площадью 2 м2 в оптимальные сроки рядовым способом с нормой высева 100 семян на 1 м2. Дату полного (массового) цветения определяли от зацветания первых цветков, дату созревания отмечали при побурении, потере эластичности бобов и формировании твердых семян у 75 % растений на делянке [6]. Влияние погодных условий оценивали по средней длине дня (D, ч), средней температуре воздуха (t, ○С), сумме осадков (∑ осадков, мм) за межфазный период. По этим показателям представляли минимальные и максимальные значения (Хмин – Хмакс), вычисляли средние арифметические с ошибкой (Хср.+mХср.), коэффициенты вариации с ошибкой (Cv+mCv). Тесноту связи оценивали по критериям парной (r) и множественной (rмнож.) линейной корреляции, при 5 % уровне значимости достоверные значения помечали «*». Данные по двум сортам представлены в виде: Немчиновская 72/Вера.
Результаты и их обсуждение. Изменчивость погодных показателей в период наблюдений показана в таблице. По сумме осадков годы крайне нестабильные на протяжении всех межфазных периодов (Cv от 34 до 74 %). По средней температуре воздуха вариабельность средняя в периоды посев–всходы (Cv=19,0/18,8 %) и всходы–цветение (Cv=10,4/11,0 %) и незначительная в период цветение–созревание (Cv=8,8/8,4 %).
Изменчивость погодных условий, фенологических дат и продолжительности межфазных периодов за период наблюдений
|
Период |
к35346 Немчиновская 72 |
к-36499 Вера |
||
|
Хср.+mХср. (Хмин–Хмакс) |
Cv+mCv, % |
Хср.+mХср. (Хмин–Хмакс) |
Cv+mCv, % |
|
|
Дата |
||||
|
Посев |
06.05+1,5 дней (26.04–19.05) |
|
06.05+1,8 дней (26.04–19.05) |
|
|
Всходы |
21.05+1,4 дней (12.05–04.06) |
|
22.05+1,5 дней (12.05–04.06) |
|
|
Цветение |
29.06+1,5 дней (23.06–14.07) |
|
03.07+1,6 дней (24.06–15.07) |
|
|
Созревание |
02.08+2,0 дней (22.07–18.08) |
|
08.08+2,1 дней (28.07–21.08) |
|
|
Число дней |
||||
|
Посев–всходы |
15,8+1,3 (7–28) |
34,0+6,0 |
15,7+1,1 (8–23) |
26,2+5,1 |
|
Всходы–цветение |
39,0+2,1 (21–50) |
21,2+3,7 |
42,5+2,3 (24–52) |
19,3+3,8 |
|
Посев–цветение |
54,8+1,7 (37–63) |
12,4+2,2 |
58,2+2,0 (40–66) |
12,4+2,4 |
|
Цветение–созревание |
34,1+1,4 (25–47) |
16,4+2,9 |
36,0+2,0 (25–49) |
20,2+4,0 |
|
Температура, ○С |
||||
|
Посев–всходы |
13,0+0,6 (8,4–17,5) |
19,0+3,4 |
12,7+0,7 (8,4–17,5) |
18,8+3,7 |
|
Всходы–цветение |
16,7+0,4 (13,7–19,8) |
10,4+1,8 |
16,8+0,5 (13,7–20,1) |
11,0+2,2 |
|
Цветение–созревание |
20,2+0,4 (17,9–24,5) |
8,8+1,6 |
20,2+0,5 (17,4–23,4) |
8,4+1,6 |
|
∑осадков, мм |
||||
|
Посев–всходы |
33,0+6,1 (2,0–76,8) |
74,0+13,1 |
33,8+6,8 (2,0–76,8) |
72,6+14,7 |
|
Всходы–цветение |
76,6+13,3 (25,1–195,4) |
69,6+12,3 |
86,7+15,2 (25,1–195,4) |
63,1+12,4 |
|
Цветение–созревание |
58,0+8,2 (2,0–148,5) |
56,6+10,0 |
71,6+7,7 (43,2–150,9) |
38,7+7,6 |
Посев вики осуществлялся на момент физической зрелости почвы. Даты посева колебались в пределах 26 апреля – 19 мая. Массовые всходы отмечали 12 мая – 04 июня. Разброс данных по продолжительности периода посев–всходы значительный (Cv=34 %): от 7 до 28 дней (см. табл.). Чем позже дата посева, тем позже дата всходов (r=0,58*/0,77*), хотя при позднем посеве продолжительность периода посев–всходы сокращается (r= -0,50*/-0,53*), чему способствуют возрастающие среднесуточные температуры воздуха (рис. 1). Об этом свидетельствуют отрицательная корреляция средней температуры воздуха в период посев–всходы с продолжительностью этого периода (r=-0,39/-0,63*) и положительная с датой посева (r=0,41/0,58*). Обилие осадков увеличивает продолжительность периода посев–всходы (r=0,54*/0,45). Степень влияния обоих факторов в совокупности (t, ○С + ∑осадков, мм) на продолжительность периода посев-всходы – средняя: rмнож=0,66*/0,74*, Fфакт.(4,92/5,92) > F05 (3,81).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
0,41/0,58* |
Посев–всходы, t °С |
-0,39/-0,63* |
0,54*/0,45 |
Посев–всходы, ∑осадков, мм |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
Дата посева |
-0,50*/-0,53* |
Посев–всходы, дней |
-0,39/-0,53* |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
0,58*/0,77* |
-0,57*/-0,48 |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
Дата всходов |
-0,65*/ -0,67* |
Всходы–цветение, дней |
0,73*/ 0,75* |
Дата цветения |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
0,97*/0,98* |
-0,52*/-0,62* |
-0,41/-0,50* |
|
0,76*/0,87* |
0,49*/0,42 |
|
|
0,64*/0,51* |
0,58*/0,55* |
|
|||||||||||||
|
|
Всходы–цветение, D, часов |
Всходы–цветение, t °С |
Всходы–цветение, ∑осадков, мм |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
-0,48/-0,53* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
-0,47/-0,69* |
Посев–цветение, дней |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
-0,53*/-0,61* |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Рис.1. Значения коэффициентов парной корреляции (r) продолжительности периодов
посев–всходы, всходы–цветение и посев–цветение сортов Немчиновская 72 / Вера
с погодными условиями в эти периоды
Даты массового цветения отмечали с III декады июня по II декаду июля. Вариабельность продолжительности периода всходы–цветение средняя (Cv=21,2/19,3%): от 21 до 52 дней (см. табл.). Изменчивость по годам продолжительности этого периода зависит как от даты цветения (r=0,73*/0,75*), так и от даты всходов (r=-0,65*/-0,67*). При относительно поздней дате всходов средняя длина дня в период всходы–цветение увеличивается (r=0,97*/0,98*), что ускоряет развитие растений, и они переходят к цветению в обычные сроки (корреляция между датой цветения и средней длиной дня в период всходы–цветение отсутствует, tr<t05). Эти данные, а также отрицательная корреляция средней силы между продолжительностью периода всходы–цветение и средней длиной дня в этот пе–риод (r=-0,52*/-0,62*) свидетельствуют о фотопериодической реакции растений вики. Свой вклад в изменчивость продолжительности периода всходы–цветение могут вносить адаптивные реакции растений на повышенные температуры воздуха (r=-0,41/-0,50*) и пониженную влагообеспеченность (r=0,49*/0,42) в этот период.
Установлена отрицательная зависимость даты цветения от продолжительности периода посев–всходы (r= -0,39/-0,53*), которая, в свою очередь, увеличивается при пониженных температурах воздуха (r= -0,39/-0,63*). Эти данные позволяют предположить, что длительное холодовое воздействие на подземные проростки ускоряет цветение, что свидетельствует о реакции сортов на яровизацию. Влияние подземного периода развития вики на ее фенологию мы связываем с особенностями прорастания семян. Как известно [2], семядоли вики остаются в почве, и еще до появления всходов в почечке дифференцируются три низовых листа и два-три настоящих листа.
Таким образом, длительность периода всходы–цветение зависит от четырех факторов: средней длины дня, средней температуры воздуха, суммы осадков в этот период и продолжительности периода посев–всходы: rмнож=0,81*/0,79*, Fфакт.(5,16/3,42)> F05 (3,36).
В силу вышеперечисленных факторов продолжительность периода посев–цветение в приблизительно равной степени зависит от даты посева (r=-0,53*/-0,61*), даты всходов/
(r=-0,47/-0,69*) и даты цветения (r=0,58*/0,55*). Межгодовая изменчивость длительности периода посев–цветение в высокой степени связана с колебанием продолжительности периода всходы–цветение (r=0,76*/0,87*). Отрицательная зависимость продолжительности периода всходы–цветение от периода посев–всходы
(r=-0,57*/-0,48) способствует снижению вариабельности продолжительности периода посев–цветение (Cv=12,4/12,4 %) по сравнению с составляющими его периодами посев–всходы (Cv=34,0/26,2 %) и всходы–цветение (Cv=21,2/19,3 %).
|
Дата цветения |
Цветение–созревание, ∑ осадков, мм |
|||||||
|
|
||||||||
|
0,73*/0,46 |
|
0,49*/0,40 |
|
0,51*/0,38 |
|
|||
|
Цветение–созревание, дней |
0,65*/0,68* |
Дата созревания |
|
|||||
|
|
||||||||
|
-0,42/-0,35 |
|
-0,56*/-0,77* |
-0,41/-0,55* |
|
||||
|
Цветение–созревание, D, час. |
Цветение–созревание, tоС |
|
||||||
Рис.2. Значения коэффициентов парной корреляции (r) продолжительности периода
цветение–созревание сортов Немчиновская 72 / Вера с погодными условиями в этот период
Даты созревания отмечали с III декады июля по III декаду августа. Разброс данных по продолжительности периода цветение–созревание средний: от 25 до 49 дней (Cv=16,4/20,2 %) (см. табл.). Продолжительность периода цветение–созревание у ультраскороспелого сорта Немчиновская 72 в большей степени зависела от даты цветения, а у более позднеспелого Вера – от даты созревания (рис. 2). Ускорению созревания семян способствовали повышенные температуры воздуха (r=-0,41/-0,55*) при пониженной влагообеспеченности (r=0,51*/0,38). Длительность периода цветение–созревание зависела преимущественно от температуры воздуха
(r=-0,56*/-0,77*). Меньшее влияние оказывали сумма выпавших осадков (r=0,49*/0,40) и длина дня (r=-0,42/-0,35), по которым из-за недостаточности лет наблюдений не удалось доказать значимость r (tr<t05). Однако с учетом трех факторов в совокупности (t, ○С + D, ч + ∑осадков, мм) были получены достоверные значения rмнож=0,65*/0,78*, Fфакт.(3,81/4,81)> F05 (3,49).
Заключение. По результатам 16-летних наблюдений установлено, что в условиях Московской области оба сорта вики посевной проявляли широкий спектр физиологических адаптаций, способствующих своевременному, свойственному сорту, переходу от вегетативного роста к зацветанию: чувствительность к яровизации и фотопериоду, а также зависимость от температурного режима и влагообеспеченности в период посев–цветение. Было установлено, что особенности прохождения периода от посева до появления всходов оказывают существенное влияние на фенологию вики посевной. Отмечено совокупное влияние среднесуточной температуры воздуха, суммы осадков и длины дня на продолжительность периода цветение–созревание.
1. Вишнякова М.А. Перспективы использования генетических ресурсов зернобобовых в современной системе сельскохозяйственного природопользования // Зернобобовые и крупяные культуры. 2012. № 3. С. 25–29.
2. Культурная флора. Т. IV. Зерновые бобовые культуры. Ч. 2. Вика / А.К. Станкевич [и др.]; под ред. С.И. Репьева. СПб.: ГНЦ-ВИР, 1999. 492 с.
3. Тюрин Ю.С., Степанова Г.В. К вопросу о методике селекции вики посевной в Центральном районе Нечерноземной зоны // Зернобобовые и крупяные культуры. 2020. № 4(36). С. 60–70. DOI:https://doi.org/10.24411/2309-348X-2020-11206.
4. Оюн А.Д. Травосмеси однолетних бобовых и злаковых культур в условиях Республики Тыва // Вестник КрасГАУ. 2020. № 12. С. 69–74. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2020-12-69-74.
5. Горбунова Ю.В., Власова Е.В. Изучение перспективных сортов вики посевной в условиях Московской области // Плодоводство и ягодоводство России. 2013. Т. 37. Ч. 1. С. 75–82.
6. Коллекция мировых генетических ресурсов зерновых бобовых ВИР: пополнение, сохранение, изучение: метод. указания / М.А. Вишнякова [и др.]; под ред. М.А. Вишняковой. СПб.: ГНУ ВИР Россельхозакадемии, 2018. 143 с.
