PORÓWNANIE PRODUKTYWNOŚCI KILKU WCZESNYCH KRAJOWYCH I ZAGRANICZNYCH ODMIAN ZIEMNIAKA

Transkrypt

1 ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2007 z. 517: PORÓWNANIE PRODUKTYWNOŚCI KILKU WCZESNYCH KRAJOWYCH I ZAGRANICZNYCH ODMIAN ZIEMNIAKA Krystyna Rykaczewska Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, Oddział w Jadwisinie Wstęp Liczba wczesnych odmian ziemniaka w Krajowym Rejestrze uległa w ostatnich latach znacznemu zwiększeniu. W roku 1998 zarejestrowanych było 21 odmian, w tym 11 bardzo wczesnych i 10 wczesnych, w roku 2003 było juŝ ich 39, w tym 17 bardzo wczesnych i 22 wczesne, a w roku 2006 jest ich łącznie 47, a wśród nich 21 bardzo wczesnych i 26 wczesnych [COBORU 2006]. Odmiany zagraniczne stanowią obecnie 53% wszystkich odmian w tej grupie. Pochodzą one z Holandii, Niemiec, Czech, Danii i z Wielkiej Brytanii. WyróŜniają się na ogół wysokim poziomem plonowania. Celem podjętych badań była ocena wybranych polskich i zagranicznych wczesnych odmian ziemniaka pod względem tempa przyrostu plonu oraz próba określenia morfologiczno-fizjologicznych cech roślin warunkujących wysoki poziom plonowania. Materiał i metody Do badań wytypowano odmiany zarejestrowane w latach : dwie polskie - Gracja i Korona oraz dwie niemieckie: Molly i Rosalind. Doświadczenie przeprowadzono w latach na polu doświadczalnym IHAR w Jadwisinie, na pseudobielicowej glebie kompleksu Ŝytniego dobrego, o składzie granulometrycznym piasku słabo gliniastego lekkiego. Dane meteorologiczne uzyskiwano z własnej, automatycznej stacji Campbella, oddalonej o około 1 km od pola eksperymentalnego. Do sadzenia wybierano zdrowy materiał nasienny w stopniu kwalifikacji C/A. Bulwy mateczne wyrównanej wielkości (45-60 g) podkiełkowywano w jednakowych warunkach termicznych i świetlnych przez okres 5 tygodni. Sadzenie miało miejsce między 23 a 25 kwietnia kaŝdego roku. Doświadczenie zakładano metodą losowanych bloków, w czterech powtórzeniach, gdzie badanym czynnikiem były odmiany. Wielkość poletek wynosiła 25 m 2, a obsada 100 roślin na kaŝdym poletku, przy rozstawie rzędów 75 cm i gęstości sadzenia w rzędzie 33 cm. Nie stosowano nawoŝenia obornikiem, a nawóz organiczny stanowiła gorczyca biała w ilości około 28 t świeŝej masy ha -1 (4 t suchej masy ha -1 ) przyorana jesienią po pierwszych

2 630 K. Rykaczewska przymrozkach. Przeciętna zasobność gleby w fosfor była bardzo wysoka (91 mg w 1 kg gleby), a w potas i magnez - średnio wysoka (133 mg K i 34 mg Mg w 1 kg gleby). Odczyn gleby był kwaśny (ph przeciętnie 4,9 w 1 mol KCl), a zawartość C organicznego wynosiła średnio 0,60%. Zastosowano nawoŝenie mineralne w wysokości 90 kg N, 40 kg P i 112 kg K ha -1. W okresie wegetacji, poczynając od zakończenia wschodów roślin, w odstępach 1-tygodniowych, dziesięciokrotnie wykonywano pomiary rozwoju części nadziemnej roślin oraz przyrostów plonu bulw. W tym celu, we wszystkich latach badań do analiz pobierano po 16 roślin kaŝdej odmiany (po 4 z kaŝdego powtórzenia polowego). Określano: liczbę i długość łodyg, świeŝą i suchą masę liści i łodyg, wielkość powierzchni asymilacyjnej roślin (za pomocą aparatu LI-3100 Area Meter firmy LI-COR), a takŝe liczbę bulw oraz ich świeŝą i suchą masę. Następnie obliczano współczynnik ulistnienia roślin LSR (masa liści w stosunku do masy łodyg), wskaźnik powierzchni liści LAI (powierzchnia liści rośliny w stosunku do zajmowanej przez nią powierzchni gruntu), powierzchnię właściwą liści SLA (powierzchnia liści w stosunku do nagromadzonej w nich suchej masy), masę części nadziemnej roślin oraz masę 1 bulwy. Istotność zróŝnicowania wpływu ocenianych czynników na badane cechy roślin i plon bulw określano przy zastosowaniu n-czynnikowych analiz wariancji lub analiz wariancji z regresją, stosując test F Snedecora dla modelu stałego w układzie niezaleŝnym. Przy obliczaniu najmniejszej istotnej róŝnicy stosowano test t-studenta. ZaleŜność badanych cech roślin od ich wieku chronologicznego ustalano na podstawie regresji liniowej i parabolicznej. Warunki meteorologiczne Wyniki Lata badań były zróŝnicowane pod względem warunków pogody (tab. 1). Okres wegetacji roku 2003 charakteryzował się dosyć korzystnym dla ziemniaka wczesnego przebiegiem temperatury i opadów. Średnia temperatura powietrza w miesiącach maj-lipiec była wyŝsza od średniej wieloletniej o 1,0 C, a suma opa- Tabela 1; Table 1 Opady i temperatura w okresie wegetacji wg stacji meteorologicznej w Jadwisinie ( ) Rainfall and the temperature during growing season according to meteorological station at Jadwisin ( ) Temperatura/Opady Temperature/Rainfall Temperatura powietrza ( C) Air temperature ( C) Rok Year Miesiąc; Month V VI VII Średnio/suma Mean/sum ,9 17,0 19,7 17, ,1 14,9 16,8 14, ,6 14,7 19,6 15,6 średnia wieloletnia 13,7 16,6 18,3 16,2

3 PORÓWNANIE PRODUKTYWNOŚCI KILKU WCZESNYCH KRAJOWYCH many-year average Suma opadów (mm) Sum of rainfall (mm) ,1 44,5 71,2 167, ,2 35,1 69,3 166, ,6 36,3 67,4 174,3 średnia wieloletnia many-year average 52,0 77,0 75,0 204,0 Współczynnik Sielianinowa* Coefficient of Sielianinov* ,12 0,87 1,16 1,05 * > 0,5 susza; drought 0,5-1,0 posucha; shortage 1,1 2,0 wilgotny; wet > 2,0 bardzo wilgotny; very wet ,81 0,78 1,32 1, ,86 0,82 1,10 1,26 dów w maju i lipcu zbliŝona do średniej wieloletniej. Mimo posuchy w czerwcu, współczynnik hydrotermiczny Sielianinowa dla całego okresu wegetacji wynosił przeciętnie 1,05. W roku 2004 wystąpiły niekorzystne warunki termiczne. W maju przeciętna temperatura powietrza wynosiła zaledwie 11,1 C i była niŝsza od średniej wieloletniej o 2,6 C, a w całym okresie wegetacji - o 1,9 C. Suma opadów była zbliŝona do roku poprzedniego. Rok 2005 był kolejnym rokiem charakteryzującym się niską temperaturą wiosny. W maju wynosiła ona średnio tylko 12,6 C, a w czerwcu 14,7 C. Współczynnik hydrotermiczny Sielianinowa dla całego okresu wegetacji ziemniaka wczesnego, wynoszący 1,26, wskazywał na dosyć dobre warunki wilgotnościowe, a niedobór wody, we wszystkich latach badań wystąpił w czerwcu, miesiącu decydującym o poziomie plonowania ziemniaka we wczesnym terminie zbioru. Charakterystyka badanych odmian Nie stwierdzono istotnego zróŝnicowania liczby łodyg między poszczególnymi odmianami (tab. 2). Potwierdza to prawidłowy wybór bulw matecznych, które z załoŝenia miały być wyrównane pod względem wielkości i nie róŝniące się liczbą kiełkujących oczek. Pozostałe cechy roślin badanych odmian, czyli długość łodyg, masa liści, masa łodyg, masa części nadziemnej, sucha masa liści i łodyg, wskaźniki LSR, LAI, SLA, liczba bulw oraz ich świeŝa i sucha masa bulw, a takŝe masa 1 bulwy, były istotnie zróŝnicowane. NajwyŜszą średnią, dla całego okresu wegetacji, masą bulw i najwyŝszym plonem w ostatnim terminie pomiaru wyróŝniała się polska odmiana Korona (tab. 2 i 3). Odmiana ta charakteryzowała się najwyŝszą masą liści, najwyŝszym stosunkiem masy liści do masy łodyg (LSR), najwyŝszym wskaźnikiem powierzchni liści (LAI) i najwyŝszą powierzchnią właściwą liści (SLA). Przebieg zmian masy liści, wskaźnika LAI oraz narastania plonu bulw w czasie wskazuje, iŝ odmiana Korona osiągała najwyŝsze wartości tych wskaźników w ciągu

4 632 K. Rykaczewska całego okresu wegetacji (rys. 1-4). Drugą odmianą wysoko plonującą była niemiecka odmiana Molli, a poziom plonowania odmian Rosalind i Gracja był niŝszy w stosunku do odmian Korona i Molli, ale między sobą nie róŝnił się istotnie. Analiza cech roślin badanych odmian i plonu w końcowym terminie pomiaru pozwala na stwierdzenie, iŝ był on najbardziej dodatnio skorelowany z masą wytworzonych przez roślinę liści (r = + 0,982), co wiązało się z wysokim wskaźnikiem LAI (r = + 0,844). Pozostawało to bez związku z długością łodyg (r = + 0,057). Tabela 2; Table 2 Wybrane cechy roślin badanych odmian - wartości średnie dla lat badań i terminów pomiaru Selected plants traits of tested cultivars - mean values for the years of experiment and terms of measurements Cecha; Trait Liczba łodyg na roślinę Number of stems per plant Długość łodyg (cm) Length of stems (cm) Masa liści w g na roślinę Mass of leaves in g per plant Masa łodyg w g na roślinę Mass of stems in g per plant Masa cz. nadziem. w g na rośl. Haulm mass in g per plant Sucha masa liści (%) Dry matter of leaves (%) Sucha masa łodyg (%) Dry matter of stems (%) LSR Leaves stems ratio LAI Leaf area index SLA Specific leaf area Liczba bulw na roślinę Number of tubers per plant Masa bulw w g na roślinę Mass of tubers in g per plant Masa 1 bulwy (g) Mass of 1 tuber (g) Sucha masa bulw (%) Dry matter of tubers (%) Odmiana Cultivar Gracja Korona Molli Rosalind NIR; LSD r 4,9 4,9 4,5 4,7 n.i.; n.s. - 0, ,5 42,8 51,6 47,4 1,6** + 0, ** + 0,9819** ** + 0, ** + 0, ,2 14,9 14,9 15,6 0,6** - 0,8425* 9,6 9,6 9,0 9,5 0,3** - 0,1697 1,00 1,37 0,94 1,13 0,10** + 0,6415 1,07 1,29 1,08 1,08 0,17** + 0,8443* ,5** + 0, ,1 14,0 12,5 16,2 1,2** + 0,8077* ** + 0,9817** 18,5 30,6 32,4 22,6 2,0** + 0,8813* 22,4 20,2 19,9 21,4 0,3** - 0,8738* n.i.; n.s. nieistotne na poziomie P < 0,05; not significant at the level P < 0.05 ** istotne na poziomie P < 0,01; significant at the level P < 0.01 r współczynnik korelacji wybranej cechy badanych odmian z plonem bulw w ostatnim terminie pomiaru; correlation coefficient of chosen plant trait for tested cultivars with the yield at final measurement ** istotność na poziomie P < 0,01; significance at the level P < 0.01 * istotność na poziomie P < 0,1; significance at the level P < 0.1

5 PORÓWNANIE PRODUKTYWNOŚCI KILKU WCZESNYCH KRAJOWYCH

6 634 K. Rykaczewska

7 PORÓWNANIE PRODUKTYWNOŚCI KILKU WCZESNYCH KRAJOWYCH Rok; Year Plon badanych odmian w poszczególnych latach badań w ostatnim terminie pomiaru (t. ha -1 ) Yield of tested cultivars in particular years of investigation in the last term measurement term (t. ha -1 ) Odmiana Cultivar Tabela 3; Table 3 Gracja Korona Molli Rosalind średnio; mean ,4 38,2 43,7 36,5 37, ,2 34,2 29,0 28,7 29, ,1 36,4 24,4 20,5 25,6 Średnio Mean Współczynnik zmienności (%) Coefficient of variance (%) 26,5 36,2 32,4 28,6 30,9 19,5 5,6 31,1 28,0 21,0 NIR dla odmian; LSD for cultivars - 2,1 NIR dla lat; LSD for years - 1,8 NIR dla współdz. odmiany x lata; LSD for interaction cultivars x years - 3,7 Plon badanych odmian był uzaleŝniony od warunków pogody w poszczególnych latach doświadczenia i był najwyŝszy w roku 2003 (37,4 t. ha -1 ), a istotnie niŝszy w roku 2004 (29,8 t ha -1 ) i 2005 (25,6 t ha -1 ), (tab. 3). Reakcja badanych odmian na zróŝnicowane warunki termiczne w okresie wegetacji była odmienna. W roku 2003, o korzystnym dla ziemniaka przebiegu pogody, najwyŝszym plonem charakteryzowała się niemiecka odmiana Molli. Jednak w kolejnych latach stwierdzono zmniejszenie plonu o 34 i 44% w stosunku do roku Mało stabilna w plonowaniu okazała się teŝ odmiana Rosalind, która na niekorzystne warunki pogody w roku 2004 i 2005 zareagowała 21 i 44% spadkiem plonu w stosunku do pierwszego roku badań. Wyraźnie słabszą reakcję na te warunki wykazywała odmiana Gracja (13 i 33% zmniejszenie plonu w stosunku do roku 2003), a polska odmiana Korona wyróŝniała się duŝą tolerancją na niesprzyjające warunki termiczne i wilgotnościowe kolejnych okresów wegetacji (plon niŝszy tylko o 10 i 5%). Wskazują na to równieŝ wyŝsze współczynniki zmienności dla odmiany Molli (31,1%) i Rosalind (28,0%), a niŝsze dla odmiany Korona (5,6%) i Gracja (19,5%). Dyskusja Poszukiwanie ideotypu odmiany rośliny uprawnej, czyli odmiany o cechach warunkujących wysoki poziom i stabilność jej plonowania oraz tolerancję na stresy środowiska, przy zachowaniu innych walorów uŝytkowych, jest powracającym tematem prac badawczych, w szczególności w odniesieniu do zbóŝ [ŁOBODA, PIETKIEWICZ 1993; CZEREDNIK i in. 1997; GREGORCZYK, STANKOWSKI 1998; GREGORCZYK, PIECH 2001]. Odmiany ziemniaka są znacznie rzadziej obiektem podobnych prac [RYKACZEWSKA 2004a, b; RYKACZEWSKA i in. 2004; LUTOMIRSKA 2005]. Wyniki przedstawione w niniejszej pracy wskazują na istotne zróŝnicowanie poziomu plonowania czterech nowych odmian ziemniaka z

8 636 K. Rykaczewska Krajowego Rejestru: dwóch polskich - Korona i Gracja oraz dwóch niemieckich - Molli i Rosalind. Spośród nich, wyróŝniającą jest odmiana Korona, charakteryzująca się nie tylko wysokim plonem, ale równieŝ najwyŝszą tolerancją na niekorzystne warunki termiczno-wilgotnościowe w okresie wegetacji w roku 2004 i W pracy próbowano znaleźć odpowiedź na pytanie, jakie cechy odmiany decydują o takich jej właściwościach. Prosta analiza rozwoju roślin nie zawsze pozwala na wyjaśnienie i interpretacje zmian zachodzących podczas ontogenezy. Procedurą, która to ułatwia jest wskaźnikowa analiza wzrostu [PIET- KIEWICZ 1985; WESOŁOWSKA-JANCZAREK 1996]. Jest ona coraz częściej stosowana przez fizjologów i hodowców roślin [NIERÓBCA, FABER 1996; CZEREDNIK, NALBORCZYK 2000; GREGORCZYK, PIECH 2001; RYKACZEWSKA 2004b; WRONIAK i in. 2006]. Dlatego właśnie w niniejszej pracy przeprowadzono zarówno prostą, jak i wskaźnikową analizę wzrostu roślin badanych odmian. Spośród analizowanych cech morfologiczno-fizjologicznych, największe znaczenie w plonowaniu miało ulistnienie rośliny wyraŝające się nie tylko wysoką masą liści, ale i poziomem wskaźnika LAI. Struktura obficie ulistnionych roślin odmiany Korona pozwalała najprawdopodobniej na stworzenie łanu o łatwej dostępności promieniowania fotosyntetycznie czynnego (PAR) do duŝej powierzchni liści tej odmiany. Taka interpretacja wyników jest zgodna z wynikami badań uzyskanymi przez NALBORCZYKA [1992], SINOQUET i ANDRIEW [1995], CZEREDNIK i NALBORCZYKA [2000], RYKACZEWSKĄ [2004a, b] oraz RYKACZEWSKĄ i in. [2004]. Wyniki przestawione w niniejszej pracy wskazują na wyŝszą tolerancję odmian Korona i Gracja, aniŝeli odmian Molli i Rosalind, na niekorzystne warunki termiczne w pierwszym okresie wegetacji. Być moŝe świadczy to, iŝ lokalne odmiany ziemniaka są bardziej tolerancyjne na stres wiosennego chłodu, aniŝeli odmiany zagraniczne. Takie stwierdzenie wymagałoby jednak dalszych badań na większej liczbie odmian. Wnioski 1. Wysoki poziom plonowania wczesnych odmian ziemniaka jest związany z obfitym ulistnieniem rośliny umoŝliwiającym intensywne pochłanianie PAR w okresie wegetacji. 2. Tolerancja roślin ziemniaka na niekorzystne warunki termiczne moŝe być wyŝsza w przypadku odmian lokalnych aniŝeli odmian zagranicznych, ale dla potwierdzenia tej tezy potrzebne są dalsze badania, na większej liczbie odmian. Literatura COBORU Krajowy Rejestr Odmian. < CZEREDNIK A., ŁOBODA T., DALBIAK A., PIETKIEWICZ S., NALBORCZYK E Analiza wzrostu i struktura plonu róŝnych morfotypów pszenŝyta ozimego. Zesz. Nauk. AR w Szczecinie 175, Rolnictwo 65: CZEREDNIK A., NALBORCZYK E Współczynnik wykorzystania napromieniowania fotosyntetycznie aktywnego (RUE) - nowy wskaźnik fotosyntetycznej produktywności roślin w łanie. Biul. IHAR 215:

9 PORÓWNANIE PRODUKTYWNOŚCI KILKU WCZESNYCH KRAJOWYCH GREGORCZYK A., PIECH M Wskaźnikowa analiza wzrostu owsa nagoziarnistego i oplewionego. Roczn. Nauk Rol. Seria A 114: GREGORCZYK A., STANKOWSKI S Wskaźnikowa analiza wzrostu roślin pszenicy jarej rosnącej w powietrzu o zróŝnicowanym stęŝeniu CO 2. Fragm. Agron. 57(1): LUTOMIRSKA B Zmienność rozwoju roślin i wybranych cech uŝytkowych bulw ziemniaka (Solanum tuberosum L.) zaleŝnie od warunków meteorologicznych okresu wegetacji. Praca doktorska, IHAR, Oddział w Jadwisinie. ŁOBODA T., PIETKIEWICZ S Fizjologiczne parametry łanu róŝnych gatunków zbóŝ ozimych. Fragm. Agron. 4: NALBORCZYK E Produkcyjność łanów roślin uprawy polowej. Fragm. Agron. 2: NIERÓBCA A., FABER A Indeks powierzchni liści jako wskaźnik stanu wegetacji oraz spodziewanego plonu pszenicy ozimej. Fragm. Agron. 3: PIETKIEWICZ S Wskaźnikowa analiza wzrostu roślin. Wiad. Bot. 29(1): RYKACZEWSKA K. 2004a. ZróŜnicowanie wybranych wczesnych odmian ziemniaka pod względem czasu tuberyzacji i tempa przyrostu plonu, w: Genetyka w ulepszaniu roślin uŝytkowych. Instytut Genetyki Roślin PAN, Poznań 2004, Rozprawy i Monografie 11: RYKACZEWSKA K. 2004b. Porównawcza analiza rozwoju, plonowania i wydajności fotosyntetycznej roślin dwóch bardzo wczesnych odmian ziemniaka: Ruta i Karatop. Część I. Analiza klasyczna i wskaźnikowa. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 500: RYKACZEWSKA K., PIETKIEWICZ S., KALAJI H.M., KOTLARSKA-JAROS E., PIOTROWSKA W Porównawcza analiza rozwoju, plonowania i wydajności fotosyntetycznej roślin dwóch bardzo wczesnych odmian ziemniaka: Ruta i Karatop. Część II. Analiza przy uŝyciu aparatury kontrolno-pomiarowej. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 500: SINOQUET H., ANDRIEW B The geometrical structure of plant canopies: characterization and direct measurement methods, w: Crop structure and light microclimate, characterization and application. C. Varlet-Grancher, R. Bonhomme, H. Sinoquet (red.). INRA, Paris: WESOŁOWSKA-JANCZAREK M Zastosowanie krzywych wzrostu w rolnictwie. Fragm. Agron. 3: WRONIAK J., MAZURCZYK W., WIERZBICKA A Zmienność powierzchni właściwej (SLA) liści ziemniaka powodowana przez czynniki środowiskowe. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 509: Słowa kluczowe: ziemniak, odmiany wczesne, morfologiczno-fizjologiczne parametry roślin, temperatura okresu wegetacji, stres chłodu Streszczenie Przeprowadzono ocenę polskich i zagranicznych wczesnych odmian ziemniaka pod względem tempa przyrostu plonu oraz określono morfologicznofizjologiczne cechy roślin skorelowane z wysokim poziomem plonowania. Do

10 638 K. Rykaczewska badań wybrano dwie odmiany polskie - Gracja i Korona i dwie niemieckie - Molly i Rosalind. Doświadczenie polowe przeprowadzono w latach metodą losowanych bloków w czterech powtórzeniach. W okresie wegetacji w odstępach 1-tygodniowych od zakończenia wschodów wykonywano pomiary części nadziemnej roślin i plonu bulw. Obliczano wskaźniki: LSR, LAI, SLA. Plon końcowy badanych odmian był najbardziej dodatnio skorelowany z masą wytworzonych przez roślinę liści oraz ze wskaźnikiem LAI. Odmiana Korona wyróŝniała się najwyŝszym plonem i najwyŝszą tolerancją na niekorzystne warunki termiczne w okresie wegetacji. MoŜe być ona wyŝsza w przypadku odmian lokalnych aniŝeli odmian zagranicznych, ale dla potwierdzenia tej tezy potrzebne są dalsze badania na większej liczbie odmian. PRODUCTIVITY OF EARLY LOCAK AND FOREIGN POTATO CULTIVARS Krystyna Rykaczewska Plant Breeding and Acclimatization Institute, Research Division Jadwisin Key words: potato, early cultivars, morphological and physiological plant traits, temperature during growing period, cold stress Summary New early potato cultivars were assessed in respect of their yield increase rate. Moreover, the morphological and physiological plant traits correlated with high level of yielding were determined. Two Polish cultivars (Gracja and Korona) and two foreign (Molly and Rosalind - German) cultivars were chosen to investigations. The field experiment was conducted in years in split-plot arrangement and four replications. During growing period, every week after the end of plant emergence the above-ground part of plants and tuber yield were measured. The following indices were calculated: leaf area index (LAI), leaf stem ratio (LSR), specific leaf area (SLA). The final yield of tested cultivars was highly correlated with mass of leaves produced by plant and LAI index. The Korona cultivar was characterized by the highest yield and yielding stability. The tolerance of potato cultivars to cold stress during the first growing period may be higher in case of the local cultivars than in case of the foreign ones but this thesis needs the further studies on larger number of cultivars to be confirmed. Prof. dr hab. Krystyna Rykaczewska Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin Oddział w Jadwisinie SEROCK k.rykaczewska@ihar.pl