Relation of the Vegetation Period Length of Perennial Cereal Grasses to Weather Conditions in the Taiga Zone of Tomsk Oblast

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2023.132.3
Issue: № 6 (132), 2023
Suggested:
15.11.2022
Accepted:
22.05.2023
Published:
16.06.2023
789
2
XML
PDF

Abstract

Experimental work was carried out in the Narym Department of Breeding and Seed Production, Siberian Research Institute of Agriculture and Peat – branch of the Siberian Federal Scientific Center of Agro-Bio Technologies of the Russian Academy of Sciences in 2018-2021. The aim of the research was to study the dependence of the length of the growing season of perennial grasses on weather conditions in the taiga zone of Tomsk Oblast. The climate in the study area is sharply continental, with a long harsh winter and a short but hot, often arid summer. The research objects were represented by the following species of perennial grasses: American slough grass, baldingera grass, cock's-foot, meadow fescue grass, timothy grass, awnless brome, domestic rye grass. Experimental work was carried out in natural field conditions. Extreme weather conditions during the study period allowed to evaluate the breeding material for adaptability to environmental stressors. Lengthening the duration of the growing season in perennial grasses in the taiga zone is due to earlier spring regrowth. Awnless brome, canary grass, timothy grass and American slough grass depend less on weather conditions of the year, and cock's-foot and meadow fescue react stronger to the lack of positive temperatures during the vegetation period. The duration of flowering of perennial grasses increased in years when the average air temperature in June-July was below the average annual values.

1. Введение

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

,
. В понятие длины вегетационного периода исследователи вкладывают время от всходов до массового созревания. В Сибири селекция по признаку «длина периода вегетации» имеет свои отличительные особенности, так как обилие солнечного света и тепла в летние месяцы компенсирует короткий вегетационный период, способствуя ускоренному развитию растений. Важно, чтобы длина данного периода не была больше безморозного периода в данной зоне
,
.

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.

2. Методы и принципы исследования

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

. Закладку опытов, изучение проводили по методическим указаниям ВИК
.

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.

3. Основные результаты

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).

Таблица 1 - Метеорологические условия вегетационного периода в 2018-2021 гг

Показатели

Год

Месяц

май

июнь

июль

август

сентябрь

Количество осадков, мм

2018

74

102

25

75

32

2019

35

47

45

33

59

2020

91

59

75

30

92

2021

27

29

108

75

64

Средние многолетние

48

62

63

74

51

Температура воздуха, °С

2018

+3,7

+17,9

+16,9

+14

+9,8

2019

+8,4

+15,0

+18,6

+16,2

+8,9

2020

+13,5

+14,7

+18,1

+17,2

+9,7

2021

+10,3

+14,3

+17,9

+16,0

+7,3

Средняя многолетняя

+7,6

+15,1

+18,5

+14,9

+8,0

Примечание: взято из наборов данных с сайта rp5

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.

Таблица 2 - Характеристика вегетационного периода многолетних злаковых трав за 2018-2021 гг

Наименование

Дата весеннего отрастания

Дата созревания семян

Продолжительность вегетационного периода, дней

2018

2019

2020

2021

2018

2019

2020

2021

2018

2019

2020

2021

Кострец безостый

08,05

05,05

18,04

01,05

16,08

17,08

04,08

17,08

101

105

109

109

Ежа сборная

10,05

07,05

20,04

03,05

03,08

02,08

28,07

10,08

87

88

100

100

Двукисточник тростниковый

10,05

07,05

20,04

03,05

19,07

20,07

14,07

23,07

78

75

86

82

Тимофеевка луговая

10,05

07,05

20,04

03,05

27,08

26,08

13,08

25,08

108

112

116

115

Овсяница луговая

12,05

09,05

22,04

05,05

31,07

05,08

28,07

10,08

81

88

98

98

Райграс пастбищный

12,05

09,05

22,04

05,05

14,08

20,08

14,08

23,08

95

104

115

111

Бекмания обыкновенная

10,05

07,05

20,04

03,05

06,08

12,08

29,07

11,08

89

98

101

99

4. Обсуждение

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.

5. Заключение

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.

Article metrics

Views:789
Downloads:2
Views
Total:
Views:789