ZNACZENIE NIEDOBORU I NADMIARU OPADÓW W UPRAWIE JĘCZMIENIA JAREGO

Transkrypt

1 WODA-ŚRODOWISKO-OBSZARY WIEJSKIE 2004: t. 4 z. 2b (12) WATER-ENVIRONMENT-RURAL AREAS s Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, 2004 ZNACZENIE NIEDOBORU I NADMIARU OPADÓW W UPRAWIE JĘCZMIENIA JAREGO Ludwika MARTYNIAK Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, Zakład Studiów Regionalnych Rozwoju Obszarów Wiejskich Słowa kluczowe: ewapotranspiracja, jęczmień jary, opady, produkcyjność S t r e s z c z e n i e W pracy przedstawiono niedobory i nadmiary opadów w podstawowych fazach wzrostu i rozwoju roślin w nawiązaniu do plonu ziarna jęczmienia jarego na obszarze środkowego pasa Polski w latach Analizowano związek między niedoborem opadów względem potrzeb wodnych roślin w poszczególnych fazach ich wzrostu i rozwoju a plonem ziarna. Potrzeby wodne jęczmienia określano wartością ewapotranspiracji obliczonej w przedziałach dekadowych metodą Penmana- -Monteitha za pomocą modelu komputerowego CROPWAT 7.0. Stwierdzono istotny bezpośredni wpływ niedoboru opadów na zmniejszenie plonu ziarna w okresie faz: krzewienie strzelanie w źdźbło i częściowo strzelanie w źdźbło kłoszenie, a także kłoszenie dojrzałość mleczna. WSTĘP W ostatnich latach obserwuje się wzmożony rozwój badań dotyczących wpływu niekorzystnych warunków środowiska na rośliny. Wiąże się to z jednej strony z rozwojem inżynierii genetycznej, a z drugiej z niepokojem związanym z przewidywanymi globalnymi zmianami klimatu, zmierzającymi w kierunku ocieplenia naszej planety. W warunkach klimatycznych Polski okresowe niedobory opadów względem potrzeb wodnych roślin uprawnych w sezonie wegetacyjnym są zjawiskiem naturalnym i w wąskich przedziałach liczbowych nie przynoszą szkód wymiernych Adres do korespondencji: doc. dr hab. L. Martyniak, Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, Zakład Studiów Regionalnych Rozwoju Obszarów Wiejskich, Raszyn; tel. +48 (22) ; l.martyniak@imuz.edu.pl

2 196 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12) w postaci ubytku oczekiwanego plonu. Rośliny wykorzystują bowiem potrzebną im wilgoć z zapasów wody łatwo dostępnej WŁD w glebie. Im głębszy system korzeniowy, tym większe możliwości penetracji w głąb profilu glebowego. Zasoby wody, wykorzystywane przez rośliny w okresie wegetacji, zwykle są odnawiane w okresie jesienno-zimowym, kiedy ilość opadów przekracza ewapotranspirację. Udokumentowana kilkakrotnie większa zmienność opadów w czasie niż w przestrzeni wskazuje na to, że należy je rozpatrywać w przedziałach czasu [MARTYNIAK, KACZYŃSKI, KAMASA, 1995]. Równocześnie duża zmienność przestrzenna opadów i względna stałość wymagań wodnych roślin skłania do rozpatrywania zależności między układami roślina-woda wyłącznie w odniesieniu do danego rejonu kraju oraz do określonej fazy rozwojowej rośliny. Badania odporności roślin na stres wodny prowadzi się w Polsce i na świecie na różnych poziomach organizacji od molekularnego do poziomu ekosystemów. Porównywalność wyników jest bardzo trudna, zdarza się, że wyniki są sprzeczne [STARCK, CHOŁUJ, NIEMYSKA, 1995]. Dotychczasowe badania w Polsce, dotyczące relacji między opadami a plonem roślin uprawnych, wykonywane i oceniane różnymi metodami, uwzględniają przede wszystkim następstwa posuch i susz [PA- NEK, 1993]. Wrażliwość zbóż jarych na suszę symulowaną w określonych fazach rozwojowych była tematem badań statutowych IMUZ w latach i została opublikowana w pracach MARTYNIAK [2001; 2002]. Celem prezentowanej pracy jest określenie niedoboru i nadmiaru opadów na obszarze środkowego pasa Polski względem potrzeb wodnych jęczmienia jarego w odniesieniu do faz rozwojowych w poszczególnych sezonach wegetacyjnych lat oraz ich wpływu na zmniejszenie plonu ziarna. MATERIAŁ I METODY BADAŃ W pracy wykorzystano wyniki 124 doświadczeń polowych COBORU z jęczmieniem jarym, przeprowadzonych w latach w pięciu stacjach oceny odmian, rozmieszczonych w środkowym pasie Polski (rys. 1). Doświadczenia prowadzono w całym wieloleciu i wszystkich miejscowościach wg jednolitej metodyki z jednolitym zestawem odmian w danym roku [Materiały..., ]. Obserwacje polowe wzrostu i rozwoju roślin w poszczególnych sezonach oraz układ warunków atmosferycznych pochodziły z tych samych miejscowości, gdzie realizowano doświadczenia. Rośliny uprawiano na podobnych lub zbliżonych typach gleb, zaliczanych do klas II, IIIa i IIIb. Poziom wody gruntowej z reguły sięgał poniżej 1 m. Podstawową jednostką analityczną był średni plon ziarna ze wszystkich badanych odmian, korygowany wskaźnikiem postępu odmianowego [BEHNKE, 1993; KRZYMUSKI, 1993; 1994; KRZYMUSKI, KRZECZKOWSKA, 1998]. W cyklu wegetacyjnym jęczmienia jarego wyróżniono podstawowe fazy wzrostu i rozwoju roślin, zmienne pod względem wrażliwości na niekorzystne

3 L. Martyniak: Znaczenie niedoboru i nadmiaru opadów Rys. 1. Rozmieszczenie doświadczeń polowych z jęczmieniem jarym ( ); 1 Kawęczyn, 2 Seroczyn, 3 Lubinicko, 4 Słupia Wielka, 5 Kościelna Wieś Fig. 1. Distribution of field experiments with spring barley ( ); 1 Kawęczyn, 2 Seroczyn, 3 Lubinicko, 4 Słupia Wielka, 5 Kościelna Wieś warunki środowiska, w którym zachodzą główne procesy życiowe. Analizowano warunki atmosferyczne w okresach: wschody, krzewienie, strzelanie w źdźbło, kłoszenie, dojrzałość mleczna, dojrzałość woskowa i dojrzałość technologiczna ziarna (w tej ostatniej z reguły następował zbiór roślin). Niedobory opadów względem potrzeb wodnych jęczmienia jarego określono na podstawie bilansu wodnego w sześciu przedziałach międzyfazowych roślin dla poszczególnych obiektów badawczych i każdego sezonu wegetacyjnego w latach : N = P ET ojj (1) gdzie: N P ET ojj niedobór opadów atmosferycznych, mm; opady atmosferyczne, mm; ewapotranspiracja potencjalna jęczmienia jarego z uwzględnieniem wzrostu i rozwoju oraz głębokości ukorzenienia roślin, ale bez

4 198 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12) gdzie: k c uwzględnienia stresu wodnego i innych oddziaływań środowiska (ang. ET crop ): ET ojj = k c ET o (2) współczynnik roślinny jęczmienia jarego uwzględniający wzrost i rozwój oraz stopień pokrycia powierzchni LAI w warunkach pełnego pokrycia potrzeb wodnych; ET o klimatyczny wskaźnik ewapotranspiracji obliczony z danych meteorologicznych dla hipotetycznej trawy metodą Penmana-Monteitha. Do obliczenia klimatycznego wskaźnika ewapotranspiracji metodą Penmana- -Monteitha ET o wykorzystano model matematyczny CROPWAT 7.0, w którym uwzględnia się retencję użyteczną gleby. Model ten opiera się na bilansie wody glebowej, gdzie po stronie przychodów znajduje się opad, a rozchodów ewapotranspiracja. W warunkach upraw polowych, w których poziom wody gruntowej sięga poniżej 1 m, za przychody przyjmuje się tylko opady efektywne P ef, tzn. te, które wsiąkają w glebę, a następnie zostają zmagazynowane w strefie korzeniowej w postaci dostępnej dla roślin (woda łatwo dostępna) bez uwzględnienia podsiąku kapilarnego. Dla profilu glebowego miąższości 1 m przyjmowano retencję użyteczną od 150 do 180 mm, w zależności od typu gleby, na której prowadzono badania w poszczególnych latach. Obliczenia bilansu za pomocą modelu CROPWAT 7.0 wykonywano w każdym roku od dnia zasiewu roślin do dojrzałości technologicznej ziarna. Za stan uwilgotnienia gleby w okresie siewu przyjęto polową pojemność wodną, zakładając pełną retencję użyteczną gleb w momencie wejścia w pole maszynami rolniczymi. Jest to zgodne z założeniami metodycznymi COBORU, dotyczącymi terminu siewu doświadczeń [Zboża..., 1974]. Ewapotranspirację rzeczywistą w warunkach ograniczonych zasobów wody oblicza się w modelu CROPWAT 7.0 w zależności od stanu uwilgotnienia gleby, zakładając możliwe okresowe niedobory wody, wynikające z przebiegu pogody w poszczególnych okresach sezonu wegetacyjnego [ALLEN i in., 1998; DOOREN- BOS, KASSAM, 1979; KUŹNIAR, TWARDY, 2001]. Temperatura, ciśnienie pary wodnej, usłonecznienie i wiatr nieodzowne do obliczenia ewapotranspiracji roślin obejmowały dekadowy przedział czasu, natomiast opad będący czynnikiem ściśle regionalnym, sumowano z dobowych notowań na obszarze badań. Brakujące wartości niektórych parametrów meteorologicznych uzupełniono, wykorzystując materiały Służby Hydrologiczno-Meteorologicznej z najbliższych posterunków IMGW. Analizę wzajemnych powiązań między plonem ziarna jęczmienia jarego a warunkami meteorologicznymi w poszczególnych okresach wzrostu i rozwoju roślin w latach badań przeprowadzono za pomocą regresji wielokrotnej, wykorzystując

5 L. Martyniak: Znaczenie niedoboru i nadmiaru opadów funkcje: liniową, potęgową lub wykładniczą w zależności od tego, która lepiej opisywała istniejące zależności. Za istotne uznano zależności wskazane w obliczeniach wg pakietu Statistica 6 [STANISZ, 2001]. WYNIKI BADAŃ WARUNKI AGROKLIMATYCZNE W LATACH BADAŃ Na podstawie analizy przebiegu warunków atmosferycznych stwierdzono dużą ich zmienność, zarówno w latach, jak i w poszczególnych okresach sezonu wegetacyjnego. W rozpatrywanym 25-leciu średnia dobowa temperatura powietrza w okresie IV IX w rejonie środkowego pasa Polski wynosiła 14,5ºC i była wyższa o 0,5ºC od średniej z wielolecia (tab. 1). Najcieplejsza była ostatnia dekada minionego wieku. Średnia dobowa temperatura powietrza w okresie IV IX lat w omawianym rejonie osiągnęła 15,2ºC i była wyższa o 1,2ºC od średniej z okresu Ekstremalnie wysoka temperatura panowała w trzeciej dekadzie lipca 1994 r. W tym roku średnia dobowa temperatura powietrza w tej dekadzie przekraczała 28ºC w Kościelnej Wsi, 27ºC w Słupi Wielkiej i 26ºC w Seroczynie. Wysoka temperatura powietrza w końcowym okresie wegetacji roślin przyczyniła się do skrócenia okresu nalewania ziarna, co miało wpływ na zmniejszenie plonu. Tabela 1. Średnia dobowa temperatura powietrza oraz sumy opadów w okresie IV IX w wieloleciu Table 1. Mean daily air temperature and precipitation sums between April and September over long- -term period Miejscowość Locality Temperatura powietrza, C Air temperature, C Opad, mm Precipitation, mm ) Kawęczyn 14,4 14,9 13, Kościelna Wieś 14,8 15,4 14, Lubinicko 14,6 15,2 14, Seroczyn 14,2 14,9 14, Słupia Wielka 14,7 15,4 14, Rejon 1) Region 1) 14,5 15,2 14, ) Szerokość geograficzna północna 51 48' 52 14', długość geograficzna wschodnia 15 35' 20 21'. 2) Dane ze stacji IMGW: Sucha (Kawęczyn), Kalisz (Kościelna Wieś), Świebodzin (Lubinicko), Siennica (Seroczyn) i Środa Wlkp. (Słupia Wielka). 1) Latitude 51 48' 52 14' N, longitude 15 35'-20 21' E. 2) Data from the IMGW stations: Sucha (Kawęczyn), Kalisz (Kościelna Wieś), Świebodzin (Lubinicko), Siennica (Seroczyn) and Środa Wlkp. (Słupia Wielka).

6 200 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12) Sezonami chłodnymi na całym obszarze badanego rejonu były lata 1977 i Występowały w nich w końcu okresu wegetacji również długie ciągi opadów, co wpływało wyraźnie na wyleganie roślin, a w następstwie tego słabsze wypełnianie ziarna. Podczas lat chłodnych okres wegetacji roślin był wydłużony. Na podstawie analizy przebiegu opadów atmosferycznych w latach w okresie IV IX stwierdzono, że w badanym rejonie były one niższe o 22 mm w porównaniu ze średnimi sumami opadów z wielolecia (tab. 2). Najwyższe opady w sezonie wegetacji w analizowanym okresie wystąpiły w 1997 r. Średnie sumy opadów w okresie wegetacji jęczmienia jarego w tym roku wynosiły od 150 do 185% średniej z badanego ćwierćwiecza. Miało to wpływ na wydłużenie sezonu wegetacyjnego w większości stacji badawczych. W tym roku notowano też duże wyleganie roślin, mniejszą masę tysiąca ziaren oraz mniejsze plony. Sezonami mokrymi były również lata 1987, 1996 i 1999, a w zachodniej części rejonu także 1981 r. Latami ekstremalnie suchymi na obszarze badanego rejonu były 1992 i 1976 (tab. 2). Ekstremalnie niskie opady, stanowiące 40% średniej z okresu , wystąpiły w środkowo-zachodniej części rejonu w 1976 r. (Słupia Wielka) oraz w 1992 r. (Lubinicko). Duże niedobory opadów w okresie wegetacji jęczmienia jarego zanotowano również w 2000 r. z wyjątkowo wczesną i ciepłą wiosną, a także w 1979 r. W ostatnim dziesięcioleciu minionego wieku występowały przemiennie ekstremalnie wysokie opady deszczu w okresie wegetacji jęczmienia jarego, jak i duże jego niedobory. W tych latach notowano częstsze niż w innych okresach analizowanego ćwierćwiecza bardzo wysokie dobowe opady typu burzowego. W nawiązaniu do warunków atmosferycznych analizowano wzrost i rozwój jęczmienia jarego w latach (tab. 2). Analizie poddano również przebieg okresu wegetacji (rys. 2). Średnie z wielolecia terminy siewu jęczmienia jarego w badanym rejonie przypadały w połowie I dekady kwietnia. Rozpiętość tego terminu w analizowanym 25-leciu była duża. Najwcześniejsze siewy przypadły w czasie bardzo ciepłego przedwiośnia w latach 1989 i 1990 ( ), najpóźniejsze w latach 1987 i 1996 (25.04). Sezon wegetacyjny kończył się średnio w wieloleciu w połowie III dekady lipca, ekstremalnie wcześnie (w latach 1989 i 2000), najpóźniej (w latach 1987 i 1993). PLONY W analizowanym 25-leciu ( ) średni plon ziarna jęczmienia jarego w doświadczeniach polowych na obszarze środkowego pasa Polski był duży i wynosił 5,1 t ha 1. Ekstremalne wielkości plonu mieściły się w szerokich przedziałach liczbowych od 0,73 do 6,90 t ha 1 (tab. 3).

7 L. Martyniak: Znaczenie niedoboru i nadmiaru opadów Tabela 3. Plon ziarna jęczmienia jarego w latach (obliczono na podstawie danych źródłowych COBORU) Table 3. Grain yields of spring barley in the years (calculated from the source data of COBORU) Miejscowość Locality średni mean Plon ziarna Grain yield, t ha 1 maksymalny max minimalny min w przedziale ufności, % in confidence interval, % Zmienność Variability % Kawęczyn 4,70 6,58 (94) 0,73 (79) 4,175 5,226 27,1 Kościelna Wieś 5,31 6,79 (96) 3,81 (79) 4,952 5,663 16,2 Lubinicko 4,81 6,86 (96) 3,21 (92) 4,350 5,280 22,8 Seroczyn 5,10 6,53 (91) 1,51 (79) 4,660 5,540 20,9 Słupia Wielka 5,44 6,90 (83) 2,27 (88) 4,960 5,930 21,6 Zmienność plonowania w poszczególnych latach i miejscowościach mieściła się w przedziale 16 27%. Ze względu na prowadzenie doświadczeń COBORU wg jednolitej metodyki, z zestawem tych samych odmian w danym roku, na glebach będących w dobrej kulturze i w warunkach dobrej agrotechniki w całym kraju niestabilność plonowania w poszczególnych latach można przypisać głównie warunkom atmosferycznym w całym okresie wegetacji roślin, jak również związanym z tym nasileniem chorób i szkodników roślin. WPŁYW OPADÓW ATMOSFERYCZNYCH NA PLONOWANIE JĘCZMIENIA JAREGO Analizowano plony ziarna jęczmienia na badanym obszarze podczas lat suchych, posusznych, przeciętnych, przekropnych i mokrych (tab. 4). Za podstawę klasyfikacji lat do poszczególnych grup przyjęto sumaryczne opady atmosferyczne w stacjach badawczych (od daty siewu jęczmienia do dojrzałości technicznej ziarna w całym wieloleciu). W latach uznanych za suche osiągano bardzo duże plony, przeciętne oraz ekstremalnie małe. Klęski nieurodzaju notowano zarówno w latach suchych, jak i mokrych. Lata uznane za suche występowały w wieloleciu średnio raz na pięć lat, lata mokre raz na sześć. Wyniki świadczą, że niedobór opadów atmosferycznych liczony dla całego okresu wegetacji tylko w 30 40% przypadków tłumaczy małe plony (<4 t ha 1 ). Wykazano również, że stabilność plonowania jęczmienia jarego zależy także od kultury gleby. Stabilność plonowania w warunkach upraw na dobrych glebach, będących w bardzo wysokiej kulturze (SDOO Kościelna Wieś i Słupia Wielka) w ciągu całego 25-lecia była duża, niezależnie od występowania lat posusznych. Potwierdzeniem tego jest uzyskanie w Kościelnej Wsi w siedmiu na osiem lat uznanych za suche średnich plonów w przedziale 4,1 6,0 t ha 1, a w jednym bardzo wysokich (>6 t ha 1 ).

8 202 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12) Tabela 4. Plonowanie jęczmienia jarego na obszarze środkowego pasa Polski w latach Table 4. Yields of spring barley in middle Poland in the years Miejscowość Locality Klasa gleby Soil class Okres wegetacji 1) Vegetation period 1) razem total Liczba przypadków Number of cases z plonem ziarna, t ha 1 with grain yield, t ha 1 <4,0 4,1 6,0 >6, Kawęczyn IIIa suchy dry posuszny semi-dry przeciętny average przekropny rainy 2-2 mokry wet suma sum 25 (100) 7 (28) 15 (60) 3 (12) Kościelna Wieś IIIa suchy dry posuszny semi-dry przeciętny average 5 5 przekropny rainy mokry wet suma sum 25 (100) 1 (4) 17 (68) 7 (28) Lubinicko IIIa-IIIb suchy dry posuszny semi-dry przeciętny average przekropny rainy mokry wet suma sum 24 (100) 7 (29) 11 (46) 6 (25) Seroczyn IIIb suchy dry posuszny semi-dry przeciętny average 6 6 przekropny rainy mokry wet suma sum 25 (100) 3 (12) 17 (68) 5 (20) Słupia Wielka II-IIIb suchy dry 4 4 posuszny semi-dry przeciętny average przekropny rainy mokry wet suma sum 25 (100) 4 (16) 12 (48) 9 (36)

9 L. Martyniak: Znaczenie niedoboru i nadmiaru opadów cd tab. 4 Rejon suchy dry posuszny semi-dry przeciętny average przekropny rainy mokry wet suma sum 124 (124) 22 (18) 72 (58) 30 (24) Objaśnienie: w nawiasach podano udział w ogólnej liczbie przypadków, %. 1) Suchy opady poniżej 70% średniej z lat , posuszny 71 90%, przeciętny %, przekropny %, mokry opady przekraczające 130% średniej. Explanations: numbers in brackets denote percentage share in the total number of cases. 1) Dry precipitation lower than 70 % of the average from the years , semi-dry %, average %, rainy %, wet precipitation over 130 % of the average. Zdarzenia losowe, np. gradobicie lub nawalne opady burzowe, prawie zawsze prowadzą do zmniejszenia plonu, zwłaszcza jeśli wystąpią po wykłoszeniu zbóż. Zmniejszenie plonu powodują także choroby i szkodniki, np. w 1981 r. przyczynił się do tego mączniak, który wystąpił w tym rejonie z większym niż innych latach nasileniem. Sprzyjały temu długie ciągi deszczowe w ostatniej fazie rozwoju jęczmienia. Na podstawie analizy opadów dobowych stwierdzono ich dużą zmienność w wieloleciu, zwłaszcza w okresie wegetacji roślin. Zmienna jest zarówno ilość opadów, jak i daty ich wystąpienia. Najmniejsze średnie wieloletnie niedobory opadów w latach występowały na początku okresu wegetacji (tab. 5). W miarę upływu czasu niedobory opadów zwiększały się wraz z przyrostem biomasy, osiągając maksymalne wartości w okresie dużego zapotrzebowania roślin na wodę, a następnie malały w miarę starzenia się roślin i osiągnięcia dojrzałości ziarna. Miarą zróżnicowania niedoborów opadów na badanym obszarze jest wartość odchylenia standardowego obliczonego na podstawie wszystkich obserwacji. Największe statystycznie udowodnione zróżnicowanie niedoborów opadów na badanym obszarze występowało w czasie wypełniania ziarna (faza 5.), mniejsze w okresie największego zapotrzebowania roślin na wodę, tj. między fazami strzelanie w źdźbło i kłoszenie. W klasie rozpatrywanych modeli nie stwierdzono wysokich wartości współczynników determinacji, najwyższy w funkcji regresji wielokrotnej opisującej zależność w funkcji potęgowej między plonem a niedoborami opadów w fazie 3. w Seroczynie (R = 0,62). Wyniki regresji wielokrotnej plonu ziarna i niedoboru opadów dla istotnych statystycznie okresów wzrostu jęczmienia jarego w latach , na obszarze środkowego pasa Polski podano w tabeli 6. Statystycznie istotny, bezpośredni

10 204 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12) Tabela 5. Niedobór i nadmiar opadów (mm doba 1 ) w poszczególnych fazach rozwoju jęczmienia jarego w latach Table 5. Precipitation deficit and excess (mm 24 h 1 ) in particular growth phases of spring barley in the years Okres wzrostu i rozwoju Growth phase Siew wschody Sowing emergence (F 1 ) Wschody krzewienie Emergence tillering (F 2 ) Krzewienie strzelanie w źdźbło Tillering shooting (F 3 ) Strzelanie w źdźbło kłoszenie Shooting heading (F 4 ) średnia z lat average from Miejscowość Locality minimalna minimum Wartość Value maksymalna maximum odchylenie standardowe standard w przedziale ufności, % in confidence interval, % deviation ,1 1,3 (96) 3,2 (99) 1,072 0,33 0,55 2 0,4 1,8 (93) 1,2 (98) 0,687 0,64 0,07 3 0,1 1,3 (96) 2,6 (98) 0,968 0,34 0,48 4 0,2 1,2 (84) 2,6 (76) 0,945 0,22 0,56 5 0,2 1,7 (93) 1,4 (99) 0,748 0,54 0,08 1 0,8 2,6 (79) 1,8 (78) 0,942 1,19 0,42 2 0,5 2,7 (86) 3,4 (85) 1,387 1,12 0,03 3 0,4 2,9 (93) 2,0 (91) 1,224 0,91 0,12 4 0,4 2,1 (00) 2,3 (99) 1,288 0,92 0,14 5 0,9 3,1 (93) 2,7 (96) 1,371 1,48 0,35 1 1,4 3,7 (79) 0,7 (87) 1,338 1,96 0,85 2 1,7 4,2 (00) 0,3 (82) 1,361 2,28 1,16 3 1,8 4,1 (76) 3,0 (77) 1,714 2,55 1,11 4 1,5 3,8 (00) 1,2 (96) 1,441 2,13 0,94 5 2,2 4,1 (00) 0,8 (77) 1,276 2,68 1,63 1 2,7 5,6 (79) 1,6 (80) 1,571 3,32 2,02 2 2,9 5,9 (92) 0,7 (86) 1,453 3,53 2,33 3 2,8 5,3 (92) 0,6 (86) 1,490 3,42 2,16 4 2,7 6,0 (79) 0,6 (84) 1,292 3,25 2,18 5 2,9 6,8 (92) 0,2 (80) 1,813 3,69 2,20 1 1,9 7,1 (76) 2,1 (99) 2,099 2,75 1,02 2 2,8 6,7 (76) 0,2 (93) 1,658 3,51 2,14 3 2,7 5,8 (86) 0,8 (90) 1,783 3,46 1,96 4 1,7 7,2 (76) 3,0 (88) 2,428 2,71 0,71 Kłoszenie dojrzałość mleczna Heading milk maturity (F 5 ) 5 2,5 6,6 (92) 0,8 (80) 1,941 3,33 1,72 Dojrzałość mleczna 1 0,6 2,7 (86) 4,1 (97) 1,523 1,20 0,06 dojrzałość woskowa 2 1,1 3,1 (83) 3,5 (97) 1,457 1,66 0,45 Milk maturity 3 0,5 3,8 (76) 3,9 (96) 1,691 1,19 0,24 wax maturity 4 0,8 2,8 (94) 3,9 (97) 1,462 1,36 0,15 (F 6 ) 5 0,7 3,6 (83) 3,3 (96) 1,648 1,43 0,07 Objaśnienia: Explanations: 1 Kawęczyn, 2 Kościelna Wieś, 3 Lubinicko, 4 Seroczyn, 5 Słupia Wielka. Liczba w nawiasie przy wartościach ekstremalnych (96) oznacza rok zdarzenia (1996). Number in brackets at extreme values mean the year of occurrence.

11 L. Martyniak: Znaczenie niedoboru i nadmiaru opadów Tabela 6. Zależności regresyjne wielokrotne plonu ziarna (y) i niedoborów opadów (x) w istotnych statystycznie okresach wzrostu jęczmienia jarego i miejscowościach w latach Table 6. Multiple regressions of grain yield (y) on precipitation deficit (x) in periods of barley growth and localities of statistical significance in the years Okres wzrostu i rozwoju Growth phase Krzewienie strzelanie w źdźbło Tillering shooting (F 3 ) Strzelanie w źdźbło kłoszenie Shooting heading (F 4 ) Kłoszenie dojrzałość mleczna Heading milk maturity (F 5 ) Miejscowość Locality Kawęczyn Lubinicko Seroczyn Kawęczyn Równanie regresji Regression equation Współczynniki Coeficients r 1) R 2) y = 5, ,4075N 3 0,39 3 y = 5, ,4746N 3 0,53 y = 5, ,4419N 3 0,52 y = 5,6574 0,0177N ,3691N 3 0,53 y = 5, ,4267N 3 0,48 3 y = 5, ,0401N 3 0,62 y = 5, ,3593N 4 0,40 y = 4,6321 0,2391N 2 4 0,8464N 4 0,59 Kościelna y = 6, ,2429N 5 0,48 Wieś y = 4, exp(0, ,6915N 5 ) 0,53 Objaśnienie: N 3 N 5 niedobór opadów w kolejnych fazach wzrostu i rozwoju jęczmienia. 1) Współczynnik korelacji funkcji liniowej. 2) Współczynnik regresji dla funkcji potęgowej i wykładniczej. Explanation: N 3 N 5 precipitation deficit in subsequent growth phases of barley. 1) Correlation coefficient for linear function. 2) Regression coefficient for power and exponential functions. wpływ niedoborów opadów na zmniejszenie plonu ziarna w okresie krzewienie strzelanie w źdźbło stwierdzono w trzech miejscowościach: Kawęczyn, Lubinicko i Seroczyn. Jest to ważny okres w życiu roślin, bowiem występujące w tym czasie niedobory opadów mogą ograniczać ilość wytworzonych pędów bocznych, potencjalnie zdolnych do produkcji ziarna. Istotne zależności między plonem ziarna a niedoborem opadów w okresie strzelanie w źdźbło kłoszenie wykazano tylko w Kawęczynie. W Kościelnej Wsi za statystycznie udowodniony wpływ niedoborów opadów na plonowanie jęczmienia jarego w latach badań uznać należy przypadki wystąpienia ich w fazie 5., tj. w okresie kłoszenie dojrzałość mleczna. Nie wykazano istotnych zależności między niedoborem opadów w poszczególnych fazach rozwoju roślin a plonowaniem jęczmienia jarego w Słupi Wielkiej. Zmniejszenie plonu ziarna, które zdarzyło się czterokrotnie w okresie 25 lat badań, było spowodowane nadmiernymi opadami w czasie fazy 5. i 6.

12 206 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12) Podejmując problem niedoborów opadów, rozumianych jako różnica między opadami a ewapotranspiracją roślin w poszczególnych fazach rozwoju jęczmienia jarego, analizowano także nadmiar opadów występujących w wieloleciu w poszczególnych miejscowościach i ich związek z plonowaniem. Stwierdzono niekorzystny wpływ nadmiernych opadów w trakcie zapylania roślin oraz ewidentny wpływ długotrwałych ciągów opadów na nasilenie chorób. Duże zmniejszenie plonu ziarna w całym rejonie z powodu dużego nasilenia mączniaka w warunkach niższej niż przeciętnie temperatury w lipcu wystąpiło np. w 1981 r. O poziomie plonowania zbóż decydują również zdarzenia losowe, np. gradobicie lub opady gwałtowne typu nawalnego. Gwałtowne opady burzowe występujące w końcowym okresie wegetacji jęczmienia w Słupi Wielkiej były główną przyczyną we wszystkich latach niskiego plonowania w tej miejscowości (1980, 1981, 1988 i 1996). Powodowały one wyleganie roślin, co utrudniało proces fotosyntezy i asymilacji a w efekcie tego obniżenie plonu ziarna. Wpływ ekstremalnych warunków atmosferycznych na produkcję plonu zbóż jarych będzie przedmiotem szczegółowych badań, których wyniki będą prezentowane w osobnym opracowaniu. WNIOSKI 1. Stwierdzono istotny bezpośredni wpływ niedoborów opadów na zmniejszenie plonu ziarna jęczmienia w okresie krzewienie strzelanie w źdźbło i częściowo strzelanie w źdźbło kłoszenie, a także kłoszenie dojrzałość mleczna. 2. Niedobory opadów w okresie wegetacji mieszczą się w przedziałach liczbowych określonych przedziałem ufności nie powodują spadku plonu ziarna jęczmienia jarego. Dopiero przekroczenie tych wartości różnych dla poszczególnych faz rozwojowych roślin może spowodować znaczne zmniejszenie plonu ziarna jęczmienia jarego. 3. Niedobory wody, wyrażone różnicą opadów jako czynnika przychodowego i ewapotranspiracji roślin rozchodowego, rozpatrywane w przedziałach międzyfazowych nie wyjaśniają w pełni zmienności plonowania jęczmienia jarego w poszczególnych latach i miejscowościach. 4. Wysoka kultura gleby oraz wysoki poziom agrotechniki ograniczają wpływ lat posusznych na poziom plonowania jęczmienia jarego. Praca jest fragmentem badań wykonywanych w ramach Projektu nr 6 P06B finansowanego przez KBN. Pragnę podziękować wszystkim, bez których niemożliwe byłoby opracowanie tego artykułu: Dyrekcji Centralnego Ośrodka Badania Odmian Roślin Uprawnych w Słupi Wielkiej za udostępnienie wyników doświadczeń, a w szczególności doc. dr. hab. Ryszardowi Szymczykowi kierownikowi Zakładu Oceny Odmian za współpracę w tym zakresie oraz kole-

13 L. Martyniak: Znaczenie niedoboru i nadmiaru opadów żankom i kolegom z IMUZ: mgr D. Kalińskiej, dr. A. Kuźniarowi, mgr E. Szymczak, mgr. E. Tusińskiemu, H. Kruszewskiej. LITERATURA ALLEN R.G., PEREIRA L.S., RAES D., SMITH M., Crop evapotranspiration. Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrig. Drainage Paper 56 FAO Bullets, Rome s BEHNKE M., Analiza postępu w hodowli jęczmienia jarego w latach Słupia Wielka: COBORU, Kraków: AR pr. dyplom. maszyn. ss. 23. Zboża. Instrukcja metodyczna prowadzenia doświadczeń odmianowych, Słupia Wielka: CO- BORU ss. 58. DOORENBOS J., KASSAM A.H., Yield response to water. FAO Irrig. Drainage Paper 33 FAO Bullets, Rome ss KUŹNIAR A., TWARDY S., Ocena potrzeb i niedoborów wodnych użytków zielonych w Polsce Południowej. Probl. Zagosp. Ziem Górs. z. 47 s KRZYMUSKI J., Postęp odmianowy w plonach zbóż w latach na tle dwudziestolecia. Biul. IHAR nr 185 s KRZYMUSKI J., Postęp odmianowy w plonach zbóż w latach Biul. IHAR nr 192 s KRZYMUSKI J., KRZECZKOWSKA A., Postęp odmianowy w plonach zbóż w latach Biul. IHAR nr 207 s MARTYNIAK L., A pot evaluation of the sensitivity of spring barley (Hordeum vulgare L.) to water stress applied at different growth stages. J. Appl. Genet. 42 (2) s MARTYNIAK L., Grain yield and yield components of spring triticale as affected by simulated drought stress applied at different growth stages. Eucarpia. Cereal Section. Proc. 5th Intern. Triticale Symp. vol. 1. Radzików: IHAR s MARTYNIAK L., KACZYŃSKI T., KAMASA J., Evaluation of yielding of the cereals and potatoes in the year of drought 1992 as perfomed on the grounds of the results of yield experiments. W: Drought in the Carpatians Region. Proc. Intern. Workshop. Budapest Alsogòd s Materiały źródłowe wyników doświadczeń odmianowych z jęczmieniem jarym, lata badań , dla pięciu SDOO: Kawęczyn, Kościelna Wieś, Lubinicko, Seroczyn, Słupia Wielka Falenty: IMUZ rkps. PANEK K., Opady. W: Czynniki plonotwórcze plonowanie roślin. Pr. zbior. Red. J. Dzieżyc. Warszawa Wrocław: PWN s STANISZ A., Przystępny kurs statystyki w oparciu o program STATISTICA PL na przykładach z medycyny. Wyd. 2. Kraków: StatSoft Polska Sp. z o.o. ss. 67. STARCK Z., CHOŁUJ D., NIEMYSKA B., Fizjologiczne reakcje roślin na niekorzystne czynniki środowiska. Warszawa: Wydaw. SGGW ss. 129.

14 208 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12) Ludwika MARTYNIAK THE IMPORTANCE OF PRECIPITATION DEFICIT AND EXCESS FOR THE CULTIVATION OF SPRING BARLEY Key words: evapotranspiration, spring barley, precipitation, productivity S u m m a r y The effect of precipitation deficit and excess during the basic growth phases and plant development was studied on the yield of spring barley in middle Poland between the years 1976 and Precipitation deficit was related to plant requirements in particular growth phases. The requirements were expressed as evapotranspiration calculated for the ten-days periods with the Penman-Monteith method using the CROPWAT 7.0 computer software. Direct significant effect of precipitation deficit on the decreased grain yield was found in the following phases: tillering-shooting and partly in shooting-heading and heading-milk maturity phase. Recenzenci: prof. dr hab. Jerzy Krzymuski prof. dr hab. Jacek Żarski Praca wpłynęła do Redakcji r.

15 Tabela 2. Warunki wzrostu i rozwoju jęczmienia jarego w okresie wegetacji Table 2. Growth conditions for spring barley in the vegetative periods of Miejscowość Locality Data Date of siewu sowing sprzętu harvesting Liczba dni okresu wegetacji Duration of the vegetative period (days) Opad P Precipitation P mm Średnia dobowa temperatura powietrza Daily mean air temperature o C Ewapotranspiracja jęczmienia Evapotranspiration of barley potencjalna potential ET ojj mm rzeczywista actual ET jj mm Niedobory opadów dla jęczmienia Precipitation deficits P ET ojj mm Wartości średnie z lat Mean values for the years Kawęczyn , Kościelna Wieś , Lubinicko , Seroczyn , Słupia Wielka , Rejon 1) Region 1) , Wartości maksymalne Maximum values Kawęczyn (77) 333 (97) 15,7 (93) 378 (00) 330 (77) 267 (00) Kościelna Wieś (77) 297 (97) 17,6 (84) 416 (84) 346 (93) 287 (76) Lubinicko (77) 272 (97) 15,6 (00) 393 (93) 329 (87) 276 (92) Seroczyn (78) 307 (97) 17,0 (95) 401 (76) 357 (78) 218 (00) Słupia Wielka (93) 279 (97) 17,2 (94) 465 (93) 362 (93) 334 (92) Wartości minimalne Minimum values Kawęczyn (83) 92 (92) 12,5 (77) 268 (87) 220 (94) 11 (97) Kościelna Wieś (83, 94) 85 (76) 12,4 (77) 278 (80) 273 (98) 13 (97) Lubinicko (86, 92) 76 (92) 12,0 (77) 272 (80) 227 (76) 55 (96) Seroczyn (00) 107 (00) 12,4 (77) 280 (80) 194 (90) 9 (97) Słupia Wielka (79) 72 (76) 12,8 (91) 248 (80) 185 (00) 28 (80) Objaśnienie: liczba w nawiasie przy wartościach ekstremalnych (84) oznacza rok zdarzenia (1984). Explanation: numbers in brackets at extreme values (84) mean the year of occurrence (1984). 1) Jak pod tabelą 1. 1) As in Tab. 1.

16 Rejon Region Rys. 2. Przebieg wegetacji jęczmienia jarego w latach ; fazy rozwoju roślin: a siew, b wschody, c krzewienie, d strzelanie w źdźbło, e kłoszenie, f dojrzałość mleczna, g dojrzałość woskowa, a g okres wegetacji; 8 23 dekada w roku Fig. 2. The growth of spring barley in the period of ; a sowing, b emergence, c tillering, d shooting, e heading, f milk maturity, g wax maturity, a g vegetation season; 8 23 ten-days period in the year