Зависимость длины вегетационного периода многолетних злаковых трав от погодных условий в таежной зоне Томской области

Многолетние злаковые травы – основной источник кормов для жвачных животных в Западной Сибири. В зависимости от способов использования они могут применяться как для сенокосов, так и для создания пастбищ. Широкому распространению злаковых трав способствует их высокой урожайность и питательность корма, долголетие в травостое, зимостойкость, способность к вегетативному возобновлению, высокая отзывчивость на улучшение условий возделывания. При использовании в достаточных количествах азотных минеральных удобрений они способны повышать относительное содержание сырого протеина

Период вегетации – важный биологический признак, отражающий приспособленность растений к условиям произрастания. Климатические условия севера Западной Сибири позволяют растениям сформировать за короткое лето хороший травостой и полноценные семена. Продолжительность вегетационного периода – важный биологический признак культурных растений, который определяет их пригодность для хозяйственного использования в конкретном регионе

Известно, что продолжительность периода вегетации растений главным образом зависит от среднесуточной температуры воздуха, а также от суммы осадков. С ростом температуры межфазный период цветение-созревание семян уменьшается, с ростом количества осадков – увеличивается

Цель работы – изучение влияния погодных условий на длину вегетационного периода многолетних злаковых трав в таежной зоне Томской области.

Задачи исследований:

1. Проведение фенологических наблюдений за многолетними злаковыми травами в течение вегетационного периода.

2. Сопоставление метеоданных с результатами фенологических наблюдений.

3. Установление зависимости продолжительности вегетационного периода от температуры воздуха и суммы осадков.

Результаты исследований позволили оценить реакцию разных видов на колебания температуры и количества осадков за 4 года наблюдений и их пригодность для хозяйственного использования в таежной зоне. Данные по продолжительности вегетационного периода и отдельных его фаз используются при подборе культур и сортов для создания зеленого конвейера для кормления сельскохозяйственных животных непрерывно с весны до осени как на пастбищах, так и для скашивания.

Исследования проводили в 2018-2021 гг. в Нарымском отделе селекции и семеноводства СибНИИСХиТ – филиал СФНЦА РАН, расположенном в г. Колпашево Томской области РФ.

Климат в районе исследований отличается резкой континентальностью: зима – продолжительная и суровая, лето – короткое, но жаркое, нередко засушливое. Снеговой покров держится обычно с октября по апрель. Безморозный период длится недолго. Годовое количество осадков – более 500 мм, в том числе в период вегетации – около 300 мм. Сумма температур воздуха выше +10°С – 1300-1600°С

Почвы участков, на которых проводились исследования, дерново-подзолистые, супесчаные по гранулометрическому составу. Содержание гумуса в пахотном горизонте – не более 2%. Содержание в почве нитратного азота – низкое (0,20-0,22 мг/100 г воздушно-сухой почвы) (методика определения с дисульфофеноловой кислотой); обменного калия – среднее (8,3-13,9 мг/100 г в. с. п.) (по Пейве); подвижного фосфора – высокое (12,1-18,1 мг/100 г в. с. п.) (по Кирсанову); РНсол. — 4,3-4,5. Почвы отличаются высоким содержанием алюминия – 4,4-9,6 мг на 100 г в. с. п. (по Соколову).

Объектами исследований явились 7 видов многолетних злаковых трав: бекмания обыкновенная, двукисточник тростниковый, ежа сборная, овсяница луговая, тимофеевка луговая, кострец безостый, райграс пастбищный.

Изучаемые питомники размещали в специальных селекционных и семеноводческих севооборотах. Полевые опыты закладывали по технологии, общепринятой для возделывания многолетних злаковых трав в Западной Сибири

Основные положения методики:

1. На всех этапах изучения во всех питомниках в течение всего периода вегетации и все годы жизни растения проводили фенологические наблюдения, характеризующие особенности развития (темпы роста, отавность, скороспелость и другие признаки).

2. В год посева отмечали даты: появления всходов, полных всходов, начала и полного кущения, прекращения вегетации. Также описывали состояние травостоя перед уходом в зиму. В последующие годы исследований отмечали даты: начала вегетации с появлением интенсивной окраски, наступления фаз развития (начало и полное колошение, начало и массовое цветение, массовое созревание семян), прекращения вегетации.

3. Начало фаз развития отмечали при наступлении их у 10%, массовое вступление в данную фазу – у 75% растений. Процент устанавливали глазомерно.

4. Дата начала всходов соответствовала периоду, когда намечаются рядки, полных всходов – при четком их обозначении. Начало колошения отмечали при появлении метелки на 1/3 общей длины, полное колошение – при массовом появлении метелок на полную длину. Начало цветения – при появлении пыльников у 10% растений, полного цветения – у 75% растений.

Период вегетации у многолетних трав определяет вегетативную и семенную продуктивность, характер использования, сроки подкормок. На длину вегетационного периода злаковых трав влияет продолжительность дня, интенсивность и качество света, температура и влажность, удобрения. Травы начинают отрастать после перезимовки при положительных эффективных температурах.

Экстремальные погодные условия за период исследований позволили оценить селекционный материал на адаптивность к стрессовым факторам среды. Благодаря умеренно-холодным зимам с высоким снеговым покровом (2017-2018, 2018-2019, 2019-2020, 2020-2021 гг.) изучаемые травы в питомниках перезимовывали хорошо, выпадения растений не наблюдалось. Температура оказывает большое влияние на наступление той или иной фазы развития. Развитие растений сокращается при жаркой погоде, при холодной – удлиняется. Таким образом, период вегетации у одного и того же образца может колебаться по годам.

Из-за холодной затяжной весны 2018 г отрастание весной у многолетних злаковых трав наступило на 18 дней позже, чем в 2017 г (у костреца безостого – 8 мая; у ежи сборной, тимофеевки луговой, двукисточника тростникового, бекмании обыкновенной – 10 мая; у овсяницы луговой – 12 мая). Средняя температура воздуха составила +12,0°С, осадков было мало. Среднемесячная температура воздуха в мае +3,7°С, осадки в виде дождя и снега были в первой, начале второй и третьей декады (отклонение от нормы +26 мм). Несмотря на неблагоприятные погодные условия весеннего периода 2018 г многолетние травы хорошо отрастали, начало колошения у разных культур наступило 16-25 июня. Сухая и жаркая погода первой декады июня 2018 г (температура воздуха доходила до +25°С, осадков было мало) ускорила развитие трав. Полное колошение отмечено 25-29 июня, начало цветения – 30 июня-4 июля, массовое цветение – 4-9 июля. Теплая и сухая погода в июле-августе способствовала ускоренному созреванию семян многолетних трав (см. табл. 1, 2).

Отрастание весной в 2019 г наступило у костреца безостого 5 мая; у ежи сборной, тимофеевки луговой, двукисточника тростникового, бекмании обыкновенной – 7 мая; у овсяницы луговой – 9 мая. Средняя температура воздуха в этот период составила +8,4°С, осадков не наблюдалось Благодаря благоприятным погодным условиям многолетние травы хорошо отрастали, начало колошения у разных культур наступило 7-23 июня, полное колошение отмечено 18-27 июня, начало цветения – 25 июня-7 июля, массовое цветение – 28 июня-10 июля. Погодные условия данного периода были благоприятными для роста и развития злаковых трав (температура воздуха +15,0-18,6, сумма осадков – 45-47 мм).

В 2020 г изучаемые виды трав начали отрастать рано из-за теплой и влажной погоды. Среднемесячная температура воздуха в апреле – +9,8°С, в мае +13,5°С. Отрастание костреца безостого отмечено 18 апреля; двукисточника тростникового, бекмании обыкновенной, тимофеевки луговой, ежи сборной – 20 апреля; овсяницы луговой, райграса пастбищного – 22 апреля. Начало колошения у разных культур наступило 21 мая–9 июня, полное колошение отмечено 3-15 июня, начало цветения – 15-25 июня, массовое цветение – 18-29 июня. Температура воздуха за июнь-июль составила +14,3-17,9°С (ниже среднемноголетней на 0,4°С), сумма осадков – 59-75 мм.

В 2021 г травы начали отрастать в период с 1 по 5 мая. Среднемесячная температура воздуха составила +7,6°С. Отрастание костреца безостого отмечено 1 мая; двукисточника тростникового, бекмании обыкновенной, тимофеевки луговой, ежи сборной – 3 мая; овсяницы луговой, райграса пастбищного – 5 мая. Начало колошения у разных культур наступило 10-24 июня, полное колошение отмечено 15-30 июня, начало цветения – 22 июня–9 июля, массовое цветение – 28 июня–14 июля. Температура воздуха за июнь-июль составила +14,3-17,9°С (ниже среднемноголетней на 0,8°С), сумма осадков – 29-108 мм.

Самый длинный вегетационный период у всех культур отмечен в 2020 г и 2021 г. У костреца безостого – 109 дней, ежи сборной – 100 дней, двукисточника тростникового – 82-86 дней, тимофеевки луговой – 115-116 дней, овсяницы луговой – 98 дней, райграса пастбищного – 111-115 дней, бекмании обыкновенной – 99-101 день.

Июнь и июль 2020 г и 2021 г характеризовались пониженной температурой (отклонение от среднемноголетней –0,4-0,8°С). Дефицит осадков составлял от 3 до 33 мм. Таким образом, из-за недостатка положительных температур и влаги период вегетации в эти годы увеличился у костреца безостого на 4-8 дней, ежи сборной – на 12-13 дней, двукисточника тростникового – на 7 дней, тимофеевки луговой – на 6 дней, овсяницы луговой – на 13 дней, райграса пастбищного – на 13 дней, бекмании обыкновенной – на 6 дней.

Удлинение продолжительности вегетационного периода у многолетних злаковых трав в таежной зоне происходит за счет более раннего весеннего отрастания.

Кострец безостый, двукисточник тростниковый, тимофеевка луговая и бекмания обыкновенная меньше зависят от погодных условий года, а ежа сборная и овсяница луговая сильнее реагируют на недостаток положительных температур в течение вегетационного периода.

Продолжительность цветения многолетних злаковых трав увеличивалась в те годы, когда средняя температура воздуха в июне-июле была ниже среднемноголетних значений.