АНАЛИЗ ТЕНДЕНЦИЙ ИЗМЕНЕНИЙ ХОЗЯЙСТВЕННО ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ СТАНДАРТНЫХ СОРТОВ ОВСА И ЯЧМЕНЯ В 1980 – 2011 ГГ. Л. Ю. Новикова, И. Г. Лоскутов, О. Н. Ковалева ГНУ ВИР Россельхозакадемии, Санкт - Петербург 1

ЗАДАЧИ : Определение тенденций изменений хозяйственно ценных признаков ; Выявление климатических факторов, вызвавших изменения. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ : Регрессионный анализ, в том числе построение объединенной модели сортов в разностях ; Модель постоянства сумм эффективных температур для межфазных периодов растений. 2

КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ МЕСТ ИЗУЧЕНИЯ 3 Пункт изученияРегион Сумма температур выше 10°С* Сумма осадков за год, мм* Пушкинские лаб. ВИР, Пушкин, Санкт-Петербург Северо- Западный МОВИР (бывш., до 2008) п. Михнево, Московская обл. Центральный ЕОС ВИР, п. Екатеринино, Тамбовская обл. Центрально- Черноземный КОС ВИР, п. Ботаника, Краснодарский край Северо- Кавказский *«Агроклиматический справочник СССР», 1960-е гг.

ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАННЫХ СОРТОВ ОВСА И ЯЧМЕНЯ Место исследования Сорт Годы исследования Вегетационный период, сут Высота, см Масса 1000 зерен, г Масса зерна с 1 м 2, г SxSx v, %SxSx SxSx SxSx Пушкинские лаб. ВИР, СПб Ячмень Потра ,68,912,375,818,023,844,75,612,6249,8135,454,2 Белогорский ,08,010,492,814,315,540,92,66,5362,8139,038,3 Криничный ,18,710,979,114,518,345,23,57,7280,2149,953,5 Московский ,27,89,784,914,016,547,74,28,8313,6116,237,0 Рубин ,610,813,171,215,121,247,33,98,3322,3145,945,3 Овес Боррус ,410,912,897,612,212,538,75,013,0364,6199,054,6 МОВИР, Московская обл. Гамбо ,27,18,182,717,020,630,12,48,0334,3160,848,1 Немчиновский ,46,57,388,818,020,232,43,09,4317,8158,549,9 ЕОС ВИР, Тамбовская обл. Горизонт ,07,58,9 101, 1 15,115,034,13,811,0519,3166,332,0 КОС ВИР, Краснодарский кр. Оттер ,96,47,495,311,211,828,12,69,1517,9153,129,6 Валдин ,918,720,433,31,65,0557,1176,431,7 4 : Обозначения: - среднее значение, s x - стандартное отклонение, v - коэффициент вариации

СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК С 1980 Г. 5 Подчеркнуты значимые тренды Место изучения Суммы эффективных температур выше 15°С, °С /год Суммы осадков за период с температурами выше 15°С, мм/год Продолжительность периода с температурами от 5 до 15°С, сут./год от 10 до 15°С, сут./год Пушкинские лаб. ВИР, г. СПб 5,232,420,530,47 МОВИР, Московская обл. 7,930,12-0,12 ЕОС ВИР, Тамбовская обл. 8,155,670,03 КОС ВИР, Краснодарский кр. 8,930,770,430,06

6 ДИНАМИКА СУММ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕМПЕРАТУР ВЫШЕ 15˚ С, 1980 – 2012 ГГ. МОВИРПушкинские лаб.КОС ВИР ЕОС ВИР

СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ХОЗЯЙСТВЕННО ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ИЗУЧЕННЫХ СОРТОВ С 1980 Г. 7 Подчеркнуты значимые тренды Место исследованияСорт Скорость изменения Дата всходов Всходы- кол ошение, сут./год Колошение- созревание, сут./год Вегетационный период, сут./год Высота, см/год Масса 1000 зерен, г/год Вес зерна с 1м 2, г/год Пушкинские лаб. ВИР, СПб Ячмень Потра Белогорский Московский Криничный Рубин Овес Боррус МОВИР,Гамбо Московская обл.Немчиновский ЕОС ВИР, Тамбовская обл.Горизонт КОС ВИР,Оттер Краснодарский кр.Валдин

ДИНАМИКА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ВЕГЕТАЦИИ, СУТ. 8 Ячмень, Пушкинские лаб. ВИР Овес Потра Белогорский Криничный Московский 121 Рубин Боррус Пушкинские лаб. Гамбо МОВИР Немчиновский 2 МОВИР Горизонт ЕОС ВИР Оттер КОС ВИР

9 ДИНАМИКА МАССЫ ЗЕРНА С 1 М 2, Г Ячмень, Пушкинские лаб. ВИР Потра Белогорский Криничный Московский 121 Рубин Боррус Пушкинские лаб. Гамбо МОВИР Немчиновский 2 МОВИР Горизонт ЕОС ВИР Валдин 765 КОС ВИР Оттер КОС ВИР Овес

АГРОКЛИМАТОЛОГИЯ : ПОТРЕБНОСТЬ ОВСА И ЯЧМЕНЯ В ТЕПЛЕ, ПОСЕВ – СОЗРЕВАНИЕ ( Мищенко З. А. Агроклиматология. Киев : КНТ, 2009, С с.) Культура Скороспелость сортов Биологический минимум температуры Реакция на длину дня (поправка на 1° широты) Сумма температур для широты 55° Начало ростаСозревание Ячмень Раннеспелые Среднеспелые Позднеспелые Овес Раннеспелые Среднеспелые Позднеспелые

АГРОМЕТЕОРОЛОГИЯ : ТЕМПЕРАТУРЫ, ЗАПАСЫ ВЛАГИ, ВЫСОТА РАСТЕНИЯ ( Руководство по агрометеорологическим прогнозам / ред. Уланова Е. С., Моисейчик В. А., Т. 1 Зерновые культуры. Л.: Гидрометеоиздат, с.) Прогнозирование продолжительности межфазных периодов : Для прогнозирования продолжительности вегетационного периода (L) используется предположение о постоянной для растения сумме среднесуточных температур (Const), превышающих биологический ноль межфазного периода (T 0 ) t – средняя суточная температура воздуха Шиголев А. А. Руководство для составления агрометеорологических прогнозов

Ячмень t 1 – средняя температура воздуха за период всходы – выход в трубку t 2 – средняя температура воздуха за период выход в трубку - колошение W 1 – средние запасы продуктивной влаги в 0 – 20 см почвы за период всходы - выход в трубку, W 2 – средние запасы продуктивной влаги в 0 – 20 см почвы за период выход в трубку - колошение, h – средняя по области высота растений на фазу колошения Овес t 1 – средняя температура воздуха за период всходы – выход в трубку ( посев – выход в трубку ) t 2 – средняя температура воздуха за период выход в трубку - колошение ( выметывание ) W 1 – средние запасы продуктивной влаги в 0 – 20 см почвы за период выход в трубку - выметывание, W 2 – средние запасы продуктивной влаги в 0 – 50 см почвы за период посев – выход в трубку, W 3 – средние запасы продуктивной влаги в 0 – 50 см почвы на фазу выметывания, h – средняя по области высота растений на фазу выметывания 12 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ, НЕЧЕРНОЗЕМНАЯ ЗОНА ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РФ : ТЕМПЕРАТУРЫ, ЗАПАСЫ ВЛАГИ, ВЫСОТА РАСТЕНИЯ ( Руководство по агрометеорологическим прогнозам / ред. Уланова Е. С., Моисейчик В. А., Т. 1 Зерновые культуры. Л.: Гидрометеоиздат, с.)

Регрессионный анализ Методом регрессионного анализа с последовательным включением переменных были построены регрессионные модели продолжительности вегетации (L) сортов ячменя и овса. В качестве предикторов исследовались : среднемесячные температуры и суммы осадков, продолжительности, суммы активных и эффективных температур, суммы осадков за периоды устойчивого перехода температур через 5, 10, 15° С, продолжительности периодов с температурами от 5 до 10º С, от 10 до 15º С, от 5 до 15° С весной – в начале лета. даты посева 13

РЕГРЕССИОННЫЕ УРАВНЕНИЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ВЕГЕТАЦИИ ЯЧМЕНЯ, ПУШКИНСКИЕ ЛАБ. Потра L=90,625-0,067 ΣТ эф 15 R 2 =0,53 Белогорский L=92,402-0,061 ΣТ эф 15 R 2 =0,53 Московский 121L=94,705-0,059 ΣТ эф 15 R 2 =0,51 Криничный L=98,172-0,067 ΣТ эф 15 R 2 =0,55 Рубин L=89,320-0,074 ΣТ эф 15 +0,056R 15 R 2 =0,50 Все сортаΔ L=-0,144-0,079 ΔΣТ эф 15 R 2 =0,55 Обозначения L - продолжительность вегетации, сут. ΣТ эф 15 - суммы эффективных температур выше 15° С R 15 - осадков за период с температурами выше 15º С, мм 14

РЕГРЕССИОННЫЕ УРАВНЕНИЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ВЕГЕТАЦИИ ОВСА Пушкинские лаб., Боррус L=110,614-0,101 Σ T эф 15 R 2 =0,65 МОВИР, Гамбо L=85,905-0,036 Σ T эф 15 +0,073L 10_15 +0,408tR 2 =0,61 Немчиновский 2 L=87,215-0,029 Σ T эф 15 +0,363t R 2 =0,66 ЕОС ВИР, Горизонт L=84,512-0,034 Σ T эф 15 +0,061R 15 R 2 =0,61 КОС ВИР, OtterL=74,565-0,002 Σ T эф 15 +0,233L 5_15 R 2 =0,56 Все сорта Δ L=0,144-0,047 Σ T эф 15 +0,135 Δ L 10_15 +0,005 Δ P 15 R 2 =0,49 Обозначения ΣТ эф 15 - суммы эффективных температур выше 15° С t – номер года от 1975 г., L 5_15, L 10_15 – продолжительности периодов с температурами от 5 до 15 и от 10 до 15° С. R 15 - осадков за период с температурами выше 15º С, мм Из 49% объясненной уравнением изменчивости влияние температур объясняет 40%, продолжительности периода с температурами от 10 до 15º С весной - 9% и осадков - меньше 1%. 15

МОДЕЛЬ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА : ИСКЛЮЧЕНИЕ ПОСТОРОННЕГО ТРЕНДА Овес Гамбо, МОВИР 16

АНАЛИЗ СВЯЗЕЙ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ В РАЗНОСТЯХ Пусть уровень хозяйственно - ценного признака y t в момент времени t линейно зависит от климатической характеристики K t с коэффициентами регрессии a K, b K и от систематического неклиматического постороннего воздействия с коэффициентами a t, b t. Задача – найти b K. Чтобы убрать влияние a и b, переходим от рассмотрения исходных уровней признаков к анализу их приростов за последующие годы : По полученным уравнениям в разностях можно определить коэффициент регрессии исходных уровней b K. Если неклиматическая тенденция – полином второго порядка то анализ зависимости Y от K получим переходом ко вторым разностям Y : 17

ПРОГНОЗ ЛИНЕЙНОГО ТРЕНДА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ВЕГЕТАЦИИ, СУТ./ ГОД 18 Место исследованияСортФактПрогноз Климато- обусловленный прогноз, все сорта Пушкинские лаб. ВИР, СПб Ячмень Потра Белогорский Московский Криничный Рубин Овес Боррус МОВИР, Московская обл. Гамбо Немчиновский ЕОС ВИР, Тамбовская обл. Горизонт КОС ВИР, Краснодарский кр. Оттер

МОДЕЛЬ ХОЗЯЙСТВЕННО ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ СОРТОВ - СТАНДАРТОВ ОВСА И ЯЧМЕНЯ Ячмень : Δ H=0,567-0,083 ΔΣТ эф 15 R 2 =0,24 Овес : Δ H=-0,133-0,081 ΔΣТ эф 15 R 2 =0,32 Для массы 1000 зерен модель построить не удалось, что возможно связано с опосредованным характером формирования этого признака Масса зерна с 1 м 2 с (Y) зависит от эффективности прохождения растением вегетативного и генеративного этапов и коррелирует с высотой растения (H) и с массой 1000 зерен (M 1000 ): Ячмень : Δ Y=3,586+3,838 Δ H+9,164 ΔМ 1000 R 2 =0,33 Овес : Δ Y=15,526+4,527 Δ H+14,214 ΔМ 1000 R 2 =0,31 19

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА СОРТОВ ЯЧМЕНЯ И ОВСА Сорт Происхожде- ние Продолжи- тельность ±станд, откл., сут. Сумма среднесуточных температур ±станд. откл.,°С Биологи- ческий ноль ±станд, ош.,°С Сумма эффективных температур ±станд. откл., °С Ячмень, Пушкинские лаб ПотраФинляндия72,6±8,91196,5±98,38,3±1,9 594±65,3 БелогорскийРоссия 77,0±8,01265,5±84,846,3±1,6778,9±68,2 Московский 121Россия 80,2±7,81318,6±87,06,0±1,6835,4±73,28 КриничныйБеларусь80,1±8,71332,2±95,97,4±1,9739,2±70,6 РубинЧехословакия82,6±10,81367,4±138,311±2,8458,8±71,9 Овес Боррус (Пушкинские лаб.) Германия85,4±10,91408,2±100,57,2±1,2805,0±66,6 Горизонт(ЕОС ВИР)Россия 84,0±7,51537,0±120,95,4±3,31072,0±120,6 Оттер (КОС ВИР)США 86,9±6,41400,0±87,69,5±3,4573,6±62,7 20

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕМПЕРАТУР ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА 21 Боррус: T= LR 2 =0.53 Горизонт: T= LR 2 =0.20

СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СУММ ТЕМПЕРАТУР ЗА ВЕГЕТАЦИЮ Место исследованияСорт Сумма среднесуточных температур, ºС/год Сумма эффективных температур, ºС/год Пушкинские лаб. ВИР, СПб Ячмень Потра Белогорский Московский Криничный Рубин Овес Боррус ЕОС ВИР, Тамбовская обл.Горизонт КОС ВИР, Краснодарский кр.Оттер

ВЫВОДЫ : Главным фактором, вызвавшим сокращение вегетации исследованных сортов ячменя и овса на четырех станциях ВИР, явился рост температур. Факторы второго порядка, способные компенсировать рост температур : рост осадков ( Екатерининская ОС ), более ранний посев и увеличившаяся продолжительность периода с температурами от 5 до 15° С ( КОС ВИР ), изменение уровня агротехники ( МОВИР ). Климатически обусловленные прогнозы по построенным моделям для хозяйственно ценных признаков ячменя в условиях Пушкинских лаб. ВИР и овса на четырех станциях ВИР, расположенных на ЕТ РФ, предсказывают сокращение продолжительности вегетации районированных ранее сортов в случае продолжения наблюдающихся тенденций. В дальнейшем в регионах могут быть востребованы сорта с более продолжительным вегетационным периодом из более южных регионов. Суммы эффективных температур в условиях изменения климата являются более стабильной характеристикой продолжительности вегетации сортов, чем суммы среднесуточных температур. 23

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ 24