WARUNKI TERMICZNE I WILGOTNOŚCIOWE A AGROFENOLOGIA ROŚLIN NA PRZYKŁADZIE GROCHU SIEWNEGO

Transkrypt

1 ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2007 z. 519: WARUNKI TERMICZNE I WILGOTNOŚCIOWE A AGROFENOLOGIA ROŚLIN NA PRZYKŁADZIE GROCHU SIEWNEGO Krystyna Grabowska, Joanna Słoń, Jan Grabowski, Barbara Banaszkiewicz Katedra Meteorologii i Klimatologii, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Wstęp W produkcji roślinnej jednym z najwaŝniejszych czynników losowych jest pogoda. Od czasowego przebiegu poszczególnych jej elementów w okresie wegetacyjnym zaleŝą wzrost, rozwój i plonowanie roślin. Szczególnie waŝne dla analizy tych zaleŝności są obserwacje fenologiczne prowadzone dla upraw w stacjach doświadczalnych COBORU. RównieŜ dobór zmiennych objaśniających uwarunkowany dostępnością danych, ograniczony dostatecznie długimi seriami i wysokimi kosztami zakupu ma w tych analizach duŝe znaczenie. Stosunkowo najłatwiejsze do uzyskania są średnie wartości elementów meteorologicznych, lecz często dla dokładniejszego poznania analizowanych zaleŝności waŝne są ich ekstremalne wartości [GRABOWSKA, BANASKIEWICZ 2003; GRABOWSKA 2004]. W pracy zbadano wpływ ekstremalnych i średnich warunków termicznych oraz wilgotnościowych na długość okresów rozwojowych odmian wąsolistnych grochu siewnego. Materiał i metody W opracowaniu wykorzystano informacje źródłowe dotyczące terminów siewu oraz dat wystąpienia podstawowych faz fenologicznych (wschodów, początku i końca kwitnienia, dojrzałości technicznej) grochu siewnego odmian wąsolistnych Agra i Piast. Udostępnione przez COBORU dane pochodziły ze stacji doświadczalnych oceny odmian w KarŜniczce, Radostowie i Chrząstowie, leŝących w północno-środkowej części Polski. Doświadczenia prowadzono na glebach kompleksu pszennego dobrego (KarŜniczka, Chrząstowo) i pszennego bardzo dobrego (Radostowo), ściśle według metodyki COBORU [INSTRUKCJA 1983]. Wartości dobowych elementów meteorologicznych (średnich i ekstremalnych temperatur powietrza oraz wilgotności względnej i opadów atmosferycznych) charakteryzujących miejsca doświadczeń pozyskano w IMGW w Warszawie. Analizą objęto okres ZaleŜność długości okresów rozwojowych od czynników meteorologicznych określono współczynnikami determinacji. Utworzono równania regresji wielokrotnej w celu wyznaczenia czynników meteorologicznych najsilniej wpływających na długość

2 88 K. Grabowska i inni okresów wyróŝnionych w wegetacji grochu siewnego. Wyniki i dyskusja Obie odmiany (Agra, Piast) wysiewano w danej stacji doświadczalnej i w danym roku w jednakowych terminach; średnio 6 kwietnia w KarŜniczce i Chrząstowie oraz 11 kwietnia w Radostowie; przy czym najwcześniejszy (27 III) i najpóźniejszy (24 IV) termin siewu odnotowano w stacji doświadczalnej w KarŜniczce (tab. 1). W praktyce rolniczej zaleca się wczesny wysiew grochu (nawet na północy kraju), zapewniający lepsze warunki wzrostu i rozwoju rośliny. Podkreślili to w swoich badaniach: BOCHNIARZ [1989], FORDOŃSKI i GRONOWICZ [1986], KNYPL [1983], PRUSIŃSKI [1991] i inni. Wschody obserwowano zwykle po trzech tygodniach od siewu, a więc pod koniec kwietnia (26-30 IV). Średnia długość okresu siew - wschody wahała się od 19 dni w Radostowie do 21 dni w KarŜniczce i Chrząstowie (tab. 2). Kolejny, najdłuŝszy w rozwoju rośliny okres od wschodów do początku kwitnienia trwał w KarŜniczce średnio 51 dni i około 45 (43-47) dni w pozostałych stacjach; skrajnie długi (66 dni) i krótki (36 dni) był w Chrząstowie i charakteryzował odmianę Piast. Najwcześniejsze kwitnienie zaobserwowano 29 maja w Chrząstowie (odm. Piast), a najpóźniej faza ta pojawiła się 2 lipca w KarŜniczce. Średni termin początku kwitnienia przypadał - w zaleŝności od stacji i odmiany - na przedział czasu od 10 do 18 czerwca. Okres kwitnienia trwał przeciętnie około 2 tygodnie (13-15 dni) w Chrząstowie, dni w Radostowie i dni w leŝącej w sąsiedztwie morza KarŜniczce. Najkrócej (8-9 dni) kwitła odmiana Agra w Radostowie i Chrząstowie, a najdłuŝej - aŝ 31 dni, ta sama odmiana kwitła w KarŜniczce w 1996 r., prawdopodobnie ze względu na występujące tu niŝsze temperatury powietrza [GRABOWSKA 2004]. Dojrzałość techniczną groch osiągał zwykle w trzeciej dekadzie lipca. ZauwaŜono stosunkowo duŝą rozpiętość (23-31 dni) w średniej długości trwania ostatniej międzyfazy (koniec kwitnienia - dojrzałość techniczna). Przeciętnie okres ten wynosił ponad trzy tygodnie w KarŜniczce (23-25 dni) do miesiąca w Chrząstowie. Najkrótszy (13 dni) i najdłuŝszy (43-44 dni) obserwowano analogicznie w tych samych stacjach. Średni czas trwania poszczególnych agrofenofaz obu odmian był jednakowy lub róŝnił się o 1-3 dni. Podobne róŝnice odnotowano w średnich terminach ich rozpoczęcia, z wyjątkiem Radostowa, gdzie terminy międzyfaz od kwitnienia aŝ do dojrzałości technicznej róŝniły się między odmianami o 5-6 dni. ZaleŜności między czynnikami meteorologicznymi (temperatury średnie i ekstremalne powietrza, wilgotność względna, opady atmosferyczne) a długością okresów rozwojowych grochu siewnego odmian wąsolistnych Agra i Piast przedstawia tabela 3.

3 Tabela 3; Table 3 WARUNKI TERMICZNE I WILGOTNOŚCIOWE ZaleŜność długości międzyfaz grochu siewnego od czynników meteorologicznych ( ) Dependence of interphases duration of Pisum sativum L. upon meteorological factors ( ) Odmiana/Stacja Cultivar/Station Okres rozwojowy Growth period Równania regresji Regression equations R 2 R 2 adj F S yx Agra A 1 y = 32,03-3,82 T MIN ,1 2,13 B y = 37,25-2,05 T SR ,7 2,68 C y = 40,52-2,44 T SR ,3 2,10 A 2 y = 93,25-2,32 T MAX ,4 3,25 B y = 88,59-3,08 T SR ,6 3,11 C y = 93,95-3,29 T SR ,0 1,69 A 3 y = -2,53 + 0,07 ΣT SR ,4 2,02 B y = -3,78 + 0,08 ΣT SR ,3 1,26 C y = -1,07 + 0,05 ΣT MAX ,8 0,99 A 4 y = 1,94 + 0,08 ΣΤ ΜΙΝ ,0 2,31 B y = -5,47 + 0,07 ΣT SR ,6 2,60 C y = -11,23 + 0,06 ΣT MAX ,4 3,05 Piast A 1 y = 38,87-2,69 T SR ,7 2,00 B y = 27,17-2,44 T MIN ,8 3,20 C y = 37,67-2,18 T SR ,3 1,82 A 2 y = 113,04-3,55 T MAX ,3 2,20 B y = 106,57-4,94 T SR ,2 2,20 C y = 125,17-5,94 T SR ,6 2,90 A 3 y = -4,82 + 0,06 ΣT MAX ,6 1,50 B y = 2,09 + 0,01 ΣT SR ,0 0,90 C y = 1,21 + 0,04 ΣT MAX ,0 0,80 A 4 y = -4,08 + 0,05 ΣT MAX ,1 1,60 B y = -4,33 + 0,05 ΣT MAX ,8 2,10 C y = -6,82 + 0,05 ΣT MAX ,1 2,60 Objaśnienia; Explanations: Stacje; Stations: A KarŜniczka B Radostowo C Chrząstowo R 2 współczynnik determinacji; coefficient of determination (%) R 2 adj poprawiony współczynnik determinacji; adjusted coefficient of determination (%) F test Snedecora; Snedecor test S yx błąd standardowy równania; standard error of estimation T SR temperatura średnia w okresach 1, 2; average temperature in the periods 1, 2 T MAX/TMIN temperatura maksymalna/minimalna w okresach 1, 2; maximal/minimal temperature in the periods 1, 2 ΣT SR/MAX/MIN sumy temperatur średnich/maksymalnych/ minimalnych w okresach 3, 4; sums of average temperature/maximal/minimal in the periods 3, 4 Objaśnienia 1, 2, 3, 4 jak w tabeli 2; Explanations 1, 2, 3, 4 as in Table 2 Utworzone równania regresji charakteryzowały się generalnie wysokimi współczynnikami determinacji (R 2 = 54-96%, R 2 adj = 49-95%). MoŜna zauwaŝyć, Ŝe są

4 90 K. Grabowska i inni one na ogół wyŝsze w przypadku odmiany Piast. NaleŜy podkreślić teŝ, Ŝe we wszystkich równaniach regresji, długość międzyfaz moŝna w wystarczającym stopniu opisać tylko jednym czynnikiem meteorologicznym. Przebieg wydzielonych okresów rozwojowych uzaleŝniony był najsilniej od czynników termicznych; od ich sum lub wartości przeciętnych (ΣT MAX, ΣT MIN, ΣT SR, T MAX, T MIN i T SR ). Długości początkowych stadiów rozwojowych grochu siewnego zaleŝały od wartości temperatur średnich (T MAX, T MIN, T SR ), przy czym znak - (minus) w równaniu oznacza skracanie tych okresów w miarę wzrostu odpowiednich temperatur. Ich podwyŝszenie o 1 C skracało międzyfazę siew - wschody o 2-4 dni, następną (tj. wschody - początek kwitnienia) o 2-3 dni (odm. Agra) lub o 4-6 dni - odmiana Piast w Chrząstowie. Podobne wyniki uzyskał KOTECKI [1990] prowadząc badania nad odmianą grochu Kaliski w południowo-zachodniej części Polski. Czas trwania pozostałych dwóch okresów rozwojowych, tj. kwitnienia i koniec kwitnienia - dojrzałość techniczna zaleŝał dodatnio od sum temperatur maksymalnych (odm. Piast), względnie od sum temperatur maksymalnych lub średnich (odm. Agra), wyliczonych z dobowych wartości tych temperatur w wymienionych okresach. Przedstawione zaleŝności potwierdziły opinię KOTECKIEGO [1990] odnośnie wpływu temperatur (najczęściej średnich) na długość początkowych międzyfaz grochu. Natomiast jeśli chodzi o pozostałe okresy rozwojowe, to wymieniony autor uzaleŝniał ich długość głównie od czynnika opadowego, podczas gdy niniejsza analiza wskazuje, Ŝe dominował związek ich długości głównie z sumami temperatur maksymalnych, a w drugiej kolejności - z sumami temperatur średnich. Otrzymane zaleŝności moŝna tłumaczyć doborem odmiennych wskaźników przyjętych do badań, między innymi sum i średnich temperatur ekstremalnych, których wpływ na badaną cechę okazał się silniejszy od czynników wilgotnościowych. Ponadto odmiany wąsolistne (Agra, Piast) przyjęte w tej pracy charakteryzują się większą odpornością na niedobory wodne ze względu na ograniczoną powierzchnię asymilacyjną, w porównaniu z tradycyjnie ulistnionymi [BAIGORRI i in. 1999; ANDRZEJEWSKA i in. 2002; GRABOWSKA 2004]. Nie bez znaczenia jest teŝ fakt, Ŝe obie odmiany były uprawiane na glebach kompleksu pszennego dobrego i bardzo dobrego - dobrze utrzymujących wilgoć. Wnioski 1. Stwierdzono wyraźne zróŝnicowanie terminów pojawów faz rozwojowych i długości ich trwania między odmianami i stacjami w poszczególnych latach badań. 2. Równania regresji wyjaśniły zmienność długości poszczególnych międzyfaz spowodowaną czynnikami meteorologicznymi w 54-94% (odmiana Agra) i 61-96% w przypadku odm. Piast. 3. Długość początkowych okresów rozwojowych grochu siewnego odmian wąsolistnych Agra i Piast uzaleŝniona była głównie od temperatur średnich, a pozostałych - od sum temperatur maksymalnych (odm. Piast), lub maksymalnych i średnich - odmiana Agra. Literatura ANDRZEJEWSKA J., WIATR K., PILARCZYK W. 2002a. Wartość gospodarcza wybranych

5 WARUNKI TERMICZNE I WILGOTNOŚCIOWE odmian grochu siewnego (Pisum sativum L.) na glebach kompleksu Ŝytniego bardzo dobrego. Acta Sci.Pol., Agricultura I(1): BAIGORRI H., ANTOLIN M.C., SANCHES-DIAZ M Reproductive response of two morphologically different pea cultivars to drought. European J. Agronomy 10: BOCHNIARZ J Czynniki agrotechniczne w plonowaniu roślin strączkowych. Mat. konf. Przyrodnicze i agrotechniczne uwarunkowania produkcji nasion roślin strączkowych, , IUNG Puławy, cz. I: FORDOŃSKI G., GRONOWICZ Z Wpływ terminu siewu i zbioru na plonowanie peluszki. Biul. IHAR 160: GRABOWSKA K., BANASZKIEWICZ B Influence of some meteorological factors upon yield of Pisum sativum. Scientific works of the Lithuanian Institute of Horticulture and Lithuanian University of Agriculture 22(1): GRABOWSKA K Matematyczne modelowanie grochu siewnego w oparciu o czynniki meteorologiczne. Wyd UWM, Rozprawy i Monografie 99: 1-86 (Rozpr. habilit.). INSTRUKCJA metodyczna przeprowadzania doświadczeń z odmianami grochu COBORU, Słupia Wielka. KNYPL J.S PodwyŜszenie wilgotności nasion osłabia objawy stresu chłodnowodnego przy kiełkowaniu. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 258: KOTECKI A Wpływ warunków wilgotnościowych i termicznych na rozwój i plonowanie grochu siewnego odmiany Kaliski. Zesz. Nauk. AR Wrocław, Rol. LII: PRUSIŃSKI J Kiełkowanie i wschody roślin strączkowych w warunkach chłodnej i wilgotnej gleby. Post. Nauk Rol. 4/5/6: Słowa kluczowe: groch siewny, czynniki meteorologiczne, okres agrofenologiczny Streszczenie W pracy przedstawiono wyniki 12-letnich ( ) badań nad określeniem wpływu warunków termicznych i wilgotnościowych na długość okresów fenologicznych grochu siewnego odmian wąsolistnych. Materiał badawczy pochodził z trzech stacji doświadczalnych oceny odmian (KarŜniczka, Radostowo, Chrząstowo), zlokalizowanych w północno-środkowej części Polski. Doświadczenia prowadzono ściśle według metodyki COBORU, notując m.in. coroczne daty siewu, wschodów, początku i końca kwitnienia oraz dojrzałości technicznej. Dysponowano teŝ dobowymi wartościami średnich i ekstremalnych temperatur powietrza, wilgotności względnej i sum opadów atmosferycznych, pochodzących z miejsca doświadczeń. Stwierdzono, Ŝe długość agrofenofaz była istotnie uzaleŝniona głównie od czynników termicznych; rozwój wegetatywny zaleŝał od temperatur średnich, a generatywny od sum temperatur maksymalnych i średnich. Wystąpiło wyraźne zróŝnicowanie terminów pojawów faz rozwojowych i długości ich trwania między odmianami i stacjami w latach badań. THE EFFECT OF THERMAL AND MOISTURE CONDITIONS ON THE AGROPHENOLOGY OF PLANTS ON THE EXAMPLE OF Pisum sativum L. Krystyna Grabowska, Joanna Słoń, Jan Grabowski, Barbara Banaszkiewicz

6 92 K. Grabowska i inni Department of Meteorology and Climatology, University of Warmia and Mazury, Olsztyn Key words: Pisum sativum L., meteorological factors, agrophenological period Summary The results of 12 year ( ) investigations on the effect of thermal and moisture conditions on the duration of phenological periods of narrow leaved pea cultivars are presented in the paper. The investigated data were obtained from three cultivar testing stations (KarŜniczka, Radostowo, Chrząstowo) located in the north-central part of Poland. The experiments were conducted according to the COBORU method; among other things the yearly data of sowing, germination, beginning and end flowering and technical maturity were recorded. Day and night values of mean and extremal temperatures, relative humidity, sum of precipitations at the investigated stations were analysed. It was found that the duration of agrophenophases dependend mainly the on therm al factors; vegetative growth was mainly dependent on mean temperatures, and generative on the sum of maximum and mean temperatures. Clear differentiation in time of the appearance and duration of developmental stages between the cultivars and stations in the investigated years was found. Dr hab. Krystyna Grabowska Katedra Meteorologii i Klimatologii Uniwersytet Warmińsko-Mazurski Plac Łódzki OLSZTYN grabkrys@uwm.edu.pl

7 Terminy siewu i faz fenologicznych grochu siewnego (odm. Agra i Piast) Terms of sowing and phenological phases of Pisum sativum L. (Agra and Piast cv.) Tabela 1; Table 1 Stacja Station Agrofaza; Agrophase Termin (dzień, miesiąc, rok); Term (day, month, year) średni; average najwcześniejszy; the erliest najpóźniejszy; the latest Agra Piast Agra Piast Agra Piast KarŜniczka siew; sowing 6 IV 6 IV 27 III III IV IV 1996 wschody; germination 28 IV 27 IV 19 IV IV 1999, V V 1996 początek kwitnienia; beginning of flowering 18 VI 17 VI 8 VI VI VI VII 1991 koniec kwitnienia; endof flowering 6 VII 6 VII 26 VI VI VII VII 1996 dojrzałość techniczna-complete maturity 30 VII 28 VII 12 VII VII VIII VIII 1996 Radostowo siew; sowing 11 IV 11 IV 1 IV IV IV IV 1996 wschody; germination 30 IV 29 IV 24 IV IV V V 1995 początek kwitnienia; beginning of flowering 16 VI 11 VI 9 VI 2000, V VI VI 1991 koniec kwitnienia-endof flowering 1 VII 25 VI 21 VI 1992, VI VII 1995, 1998, VII 1991 dojrzałość techniczna; complete maturity 27 VII 21 VII 14 VII VII 1992, VIII VII 1997 Chrząstowo siew; sowing 6 IV 6 IV 30 III III IV IV 1996 wschody; germination 27 IV 26 IV 23 IV 1988, IV 1998, 1999, 2000 początek kwitnienia; beginning of flowering 13 VI 10 VI 5 VI V VI 1994, V V VI 1991 koniec kwitnienia; endof flowering 26 VI 24 VI 15 VI VI VII VII 1991 dojrzałość techniczna; complete maturity 26 VII 23 VII 10 VII VII VIII VIII 1996 Tabela 2; Table 2

8 Statystyka opisowa długości międzyfaz grochu siewnego (dni) Description statistic of interphases duration of Pisum sativum L. (days) Stacja; Station Okres rozwojowy Growth period KarŜniczka (φ 54 29', λ 17 14') Radostowo (φ 53 59', λ 18 45') Chrząstowo (φ 53 11', λ 17 35') Średnia długość Mean duration SD Max. Min. Agra Piast Agra Piast Agra Piast Agra Piast ,3 5, ,2 6, ,6 4, ,4 7, , ,4 7, ,4 2, ,3 6, ,2 4, ,2 8, ,8 3, ,5 8, Objaśnienia; Explanations: SD odchylenie standardowe; standard deviation Max. maksymalna; maximal Min. minimalna; minimal Okres; Period: 1 siew - wschody; sowing - germination 2 wschody - początek kwitnienia; germination - beginning of flowering 3 początek kwitnienia - koniec kwitnienia; beginning of flowering - end of flowering 4 koniec kwitnienia - dojrzałość techniczna; end of flowering - complete maturity