pełny tekst

FOLIA UNIVERSITATIS AGRICULTURAE STETINENSIS
Folia Univ. Agric. Stetin. 2008, Agric., Aliment., Pisc., Zootech. 260 (5), 37–42
Bogusława JAŚKIEWICZ
INDEKS LAI I ODCZYTY SPAD GRUP ODMIAN JĘCZMIENIA JAREGO
W ZALEŻNOŚCI OD OBSADY ROŚLIN
INDEX LAI AND SPAD OF SPRING BARLEY VARIETIES
GROUP DEPENDING ON PLANT DENSITY
Zakład Uprawy Roślin Zbożowych
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy
ul. Czartoryskich 8, 24-100 Puławy
Abstract. Investigations were conducted on microplots located in Pulawy. Varieties of spring
barley characterizing with different requirements of plant densities were seeded. Four different
–2
plant densities 450, 300, 225, 180 plants⋅m were taking into account. Leaf area index (LAI)
and index SPAD at early growth stages were evaluated. Plants from the group of varieties
which require sparse sowing, under increasing of plant-to-plant distance produced less index
LAI and biggest index SPAD compare to varieties which require dense sowing.
Słowa kluczowe: indeks LAI, jęczmień jary, odczyty SPAD, odmiany, plon ziarna.
Key words: grain yield, index LAI, SPAD, spring barley, varieties.
WSTĘP
Gęstość siewu i związana z nią obsada kłosów należą do elementów decydujących
o warunkach świetlnych panujących w łanie. Jednym z parametrów opisujących łan zbożowy jest indeks liściowy (LAI). Charakteryzuje on wielkość powierzchni organów roślin zdolnych
do absorbowania promieniowania, od którego zależy fotosynteza (Pietkiewicz 1985; Nalborczyk i in. 1995), a więc pośrednio także przyrosty nadziemnej masy oraz plon ziarna
(Bendi 1994). Pośrednim sposobem określania stanu odżywiania roślin azotem w łanie zbożowym są odczyty SPAD. Bezduszniak (1997), Fox i in. (1994) oraz Samborski i in. (2002) stwierdzają, że odmiany różnią się odczytami SPAD. Gałka i in. (1995) uważają, że większa obsada
roślin zwiększa powierzchnię asymilacyjną w ich początkowym okresie wzrostu (do fazy strzelania w źdźbło). W późniejszych fazach rozwoju roślin wielkość LAI jest modyfikowana przez konkurencję o składniki pokarmowe i światło. W efekcie łany o mniejszej obsadzie roślin nierzadko
mają w fazie kłoszenia większy LAI niż łany gęsto siane.
Zakłada się, że obsada roślin będzie modyfikowała parametry łanu w fazach rozwojowych u badanych grup odmian.
Celem badań było określenie w fazach rozwojowych wartości indeksu liściowego (LAI) i odczytów SPAD u odmian jęczmienia jarego o odmiennych wymaganiach odnośnie do gęstości siewu.
MATERIAŁ I METODY
Badania przeprowadzono w latach 2003–2005 na mikropoletkach o powierzchni 1 m2,
metodą bloków losowanych. Uwzględniono gęstości z zakresu siewów rzadkich i gęstych:
38
B. Jaśkiewicz
450, 300, 225 i 180 szt⋅m–2. Przebadano odmiany ‘Blask’ i ‘Jersey’ wymagające siewów
rzadkich oraz ‘Atol’ i ‘Tolar’ wymagające siewów gęstych (Noworolnik i in. 2002).
Doświadczenia zakładano 15 września, w trzech powtórzeniach, na glebie kompleksu żytniego bardzo dobrego, o pH 6,5 i zawartości P2O5 – 53,5, K2O – 16,5, MgO – 5,1 mg⋅100 g–1
gleby. Siew wykonywano ręcznie, co 2, 3, 4 i 5 cm, w rozstawie rzędów co 11cm. Po
wschodach rośliny policzono i przerwano do zaplanowanej obsady roślin na 1 m2. Nawożenie mineralne wynosiło 80 kg N⋅ha–1 (w dwu dawkach – 50 + 30 kg) i 80 kg K2O⋅ha–1.
Chwasty usuwano ręcznie, a w przypadku wystąpienia chorób i szkodników stosowano odpowiednie środki ochrony roślin, zgodnie z zaleceniami IOR. Kiedy rośliny miały 2–3 liście
(13∗), w fazach krzewienia (25∗), strzelania w źdźbło (31∗), kłoszenia (55∗), kwitnienia (61∗)
i dojrzałości mlecznej (75∗), określono stan odżywiania roślin za pomocą odczytu
SPAD, wykorzystując N-Tester HYDRO, model SPAD-502 (skala 0–800). Pomiary
wykonano na 30 w pełni rozwiniętych liściach, według metodyki zalecanej przez producenta
(Bezduszniak 1997). Począwszy od fazy strzelania w źdźbło, badano także stan rozwoju roślin,
oznaczając wartości indeksu LAI aparatem LAI-2000 (LI-COR, USA). W fazie dojrzałości pełnej
określono plon ziarna i komponenty plonowania.
Wyniki opracowano statystycznie metodą analizy wariancji. Hipotezę statystyczną weryfikowano za pomocą testu Tukeya dla P=0,95.
WYNIKI I DYSKUSJA
W 2003 i 2004 roku w okresach krzewienia, strzelania w źdźbło i kłoszenia wystąpiły
opady, które wpłynęły pozytywnie na wzrost roślin, natomiast w 2005 roku stwierdzono deficyt wody w okresie wschodów i strzelania w źdźbło. Niemniej kierunek zmian indeksu LAI
i odczytów SPAD był podobny, dlatego podano średnie z trzech lat.
Odmiany jęczmienia jarego, należące do różnych grup pod względem gęstości siewu,
wykazały odmienne indeksy LAI (rys. 1) i odczytów SPAD (rys. 2). Indeks LAI wzrastał
wraz z zagęszczeniem roślin na jednostce powierzchni, z wyjątkiem fazy dojrzałości mlecznej, w której był podobny w obydwu grupach odmian, natomiast w fazie kwitnienia – tylko
u odmian siewów gęstych. Generalnie indeks LAI był wyższy u odmian z siewów gęstych.
Największe wartości LAI stwierdzono w fazie kłoszenia – 5,05 i w fazie kwitnienia –
5,14 jednostki, przy obsadzie roślin wynoszącej 300 szt⋅m–2, w grupie odmian wymagających gęstych siewów. W fazie strzelania w źdźbło w obydwu grupach odmian, o odmiennych wymaganiach dotyczących gęstości siewu, wartości LAI były podobne i wynosiły od
1,9 do 2,29 jednostki. W fazie tej, przy największej obsadzie roślin wynoszącej 450, wartości LAI były o 18% większe aniżeli w łanach roślin z najrzadszych siewów przy 180 szt⋅m–2.
Natomiast w fazach kłoszenia i kwitnienia grupa odmian wymagająca rzadkich siewów,
przy gęstości siewu 450 szt⋅m–2, miała odpowiednio o 25 i 15% większe wartości LAI aniżeli wysiewana rzadziej. Dla tej grupy odmian LAI, przy obsadzie roślin 180 szt⋅m–2, wynosił
3,52 jednostki w fazie kłoszenia i 4,22 jednostki w fazie kwitnienia.
∗
Według skali Zadoksa i in. (1994).
LAI
Indeks LAI i odczyty SPAD grup odmian jęczmienia...
5,5
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
r.n.
0,435
0,42
39
r.n.
0,57
r.n.
0,31
0,23
2 3 4 5
2 3 4 5
strzelanie
shooting
kłoszenie
heading
Rz
2 3 4 5
kwitnienie
flowering
2 3 4 5
dojrzałość
mleczna
milkstages
G
Rys. 1. Indeks liściowy (LAI) grup odmian jęczmienia jarego w zależności od obsady roślin w fazach rozwojowych
2–450, 3–300, 4–225, 5–180 roślin⋅m–2 Rz – odmiany wymagające siewów rzadkich, G – odmiany wymagające siewów gęstych.
SPAD
Fig. 1. Leaf area index (LAI) of spring barley groups varieties depending sowing rate at growth stages
2–450, 3–300, 4–225, 5–180 plant⋅m–2, Rz – cultivars sparce stand reguirements, G – cultivars densely
stand reguirements.
750
700
650
600
550
500
450
400
350
300
25,6
35,9
24,8
72,3
r.n.
32,1
r.n.
33,1
r.n.
r.n.
r.n.
r.n.
2 3 4 5
2–3 liście
leaves
2 3 4 5
krzewienie
tillering
2 3 4 5
strzelanie
shooting
2 3 4 5
kłoszenie
heading
2 3 4 5
2 3 4 5
kwitnienie dojrzałość
flowering
mleczna
milk
milkstages
Rys. 2. Odczyty SPAD dla grup odmian jęczmienia jarego w zależności od obsady roślin w fazach
rozwojowych
Objaśnienia patrz rys. 1.
Fig. 2. Index SPAD of spring barley groups varieties depending sowing rate at growth stages
Explanations see Fig. 1.
Wartość wymienionego współczynnika LAI należy uznać za wystarczającą w związku
z tym, że plon ziarna był niezależny od ilości wysiewu. A więc gęstość siewu wpływa nie
tylko na przebieg krzywej wzrostu LAI, ale także na wielkość LAI maksymalnego. Potwierdzają to badania Evans i Wardlaw (1976). Największe wartości LAI stwierdziła również w fazie
kwitnienia Nieróbca (1998).
40
B. Jaśkiewicz
W poszczególnych fazach rozwojowych stwierdzono istotną dodatnią zależność między
plonem ziarna a indeksem LAI. Najwyższą korelację (0,78) stwierdzono dla fazy strzelania
w źdźbło. Zależność pomiędzy plonem ziarna a wielkością LAI w fazie strzelania w źdźbło
opisuje równanie regresji wielokrotnej: PL=0,164463+0,458316. LAIstrzel., R2=61% (współczynnik determinacji), n=72.
Wartości SPAD w obydwu grupach odmian jęczmienia jarego wzrastały do fazy kwitnienia, natomiast w fazie dojrzałości mlecznej były znacznie mniejsze aniżeli w fazach wcześniejszych (rys. 2). Zróżnicowanie odczytów SPAD w fazach rozwojowych roślin pszenicy
ozimej stwierdzili również Fox i in (1994). Począwszy od fazy krzewienia, rośliny z grupy
odmian wymagających siewów rzadkich miały większe wartości odczytów SPAD niż rośliny
z grupy odmian wymagających siewów gęstych, u których indeks SPAD pozostawał na
względnie stałym poziomie. W łanach gęstszych w obydwu grupach odmian następowało
prawdopodobnie większe „rozcieńczenie” azotu w roślinach, co objawiało się niższymi odczytami SPAD. Potwierdzają to badania Samborskiego i in. (2002). W łanach odmian wymagających siewów rzadkich, przy obsadzie 180, 225 szt⋅m–2, stwierdzono większe wartości SPAD. Wynosiły one w fazie strzelania w źdźbło 560, w fazie kłoszenia – 655, w fazie
kwitnienia – 690 jednostek.
Podobnie Pecio (2002) w swoich badaniach z jęczmieniem browarnym stwierdziła, istotnie najwyższe odczyty SPAD przy siewach najrzadszych (200 szt⋅m–2), przy czym wzrastały one do fazy kłoszenia we wszystkich latach badań.
Tabela 1. Plon ziarna i komponenty plonu grup odmian jęczmienia jarego w zależności od obsady roślin
Table 1. Grain yield and yield components of spring barley groups varieties depending sowing rate
Odmiany wymagające siewów rzadkich – Cultivars sparce stand reguirements
Badane cechy – Trais
Plon ziarna
Grain yield [kg⋅m–2]
Procent roślin przy zbiorze
Percent of plants in harvest
date
Liczba kłosów [szt⋅m–2]
Heads number [pcs⋅m–2]
Rozkrzewienie produkcyjne
Productive tillering
Masa 1000 ziaren
Weight of 1000 grains [g]
Masa ziarna rośliny
Grain weight plant [g]
Masa ziarna kłosa
Grain weight head [g]
Liczba ziarn z rośliny [szt.]
Grain number per plant [pcs.]
Liczba ziarn z kłosa [szt.]
Grain number per head [pcs.]
Odmiany wymagające siewów
gęstych – Cultivars densely stand
reguirements
Obsada roślin [szt.⋅m–2] – Sowing rate [pcs.⋅m–2]
450
300
225
180
1,10
NIR
LSD
r.n.
1,32
1,18
1,10
1,03
NIR
LSD
0,191
95
9,6
88
92
95
97
8,5
1086
984
958
214,5
3,1
3,9
4,5
5,5
1,31
3,18
52,4
53,5
54,1
54,3
r.n.
6,5
0,92
3,3
4,3
5,1
5,9
1,16
1,04
1,06
0,15
1,06
1,10
1,13
1,07
r.n.
88
102
126
25,4
63
80
95
109
28,4
21
20
21
r.n.
20
21
21
20
r.n.
450
300
225
180
1,17
1,14
1,09
83
87
93
1332
1181
3,5
4,6
5,0
6,1
1,29
47,9
50,2
51,0
51,4
3,1
4,4
5,2
0,89
0,96
65
19
1065 1036 190,4 1246
Indeks LAI i odczyty SPAD grup odmian jęczmienia...
41
Plon ziarna z grupy odmian jęczmienia jarego wymagających rzadkich siewów był podobny przy uwzględnionej obsadzie roślin, co potwierdza celowość rzadkiego wysiewu tych
odmian (tab.1). Odmiany wymagające siewów gęstych istotnie obficiej plonowały przy obsadzie roślin 450 szt⋅m–2, w odniesieniu do 180 szt⋅m–2, co zgodne jest z badaniami Noworolnika i in. (2002). Stwierdzono dodatnią zależność regresyjną między plonem ziarna obu
grup odmian o odmiennych wymaganiach odnośnie do gęstości siewu a obsadą roślin na
jednostce powierzchni (rys. 3).
-2
[kg·m ]
1,35
G
1,30
2
y = 0,0175x - 0,2175x + 1,6825
2
R = 0,9973
1,25
1,20
1,15
Rz
1,10
2
y = 0,01x - 0,096x + 1,326
2
R = 0,922
1,05
1,00
2
3
4
Obsada
Obsada roślin – Sowing rateroślin – Sowing rate
5
Rys. 3. Plon ziarna (y) grup odmian jęczmienia jarego w zależności od obsady roślin (n=32)
G, Rz – patrz rys. 1.
Fig. 3. Grain yield (y) of spring barley groups varieties depending sowing rate (n=32)
G, Rz – see Fig. 1.
Przy obsadzie roślin wynoszącej 450 szt⋅m–2 w okresie wegetacji wypadło 6% więcej roślin
odmian wymagających rzadkich siewów niż roślin odmian wymagających siewów gęstych.
W grupach odmian o odmiennych wymaganiach odnośnie do gęstości siewu wraz z zagęszczeniem siewu wzrastała liczba kłosów na jednostce powierzchni, ale malały rozkrzewienie produkcyjne, masa i liczba ziaren z rośliny.
U grupy odmian wymagającej siewów rzadkich pod wpływem wzrostu obsady roślin na
jednostce powierzchni zmniejszały się masa ziaren kłosa oraz masa 1000 ziaren.
Liczba ziaren z kłosa była podobna przy uwzględnionych obsadach roślin w obydwu
grupach odmian o odmiennych wymaganiach dotyczących gęstości siewu.
WNIOSKI
1. Większe wartości indeksu LAI stwierdzono w łanach odmian wymagających siewów gęstych – wynosiły one w fazie kłoszenia 5,05, w fazie kwitnienia – 5,14 jednostki, natomiast
odpowiednio 3,52 i 4,22 jednostki w grupach odmian wymagających rzadkich siewów.
Wartości LAI należałoby uznać za wystarczające ze względu na wymagania odnośnie do
obsady i wielkości uzyskiwanego plonu.
42
B. Jaśkiewicz
2. Kształtowanie wielkości plonu ziarna, w zależności od wartości LAI w fazie strzelania
w źdźbło, opisuje równanie regresji wielokrotnej: PL=0,1644+0,4583⋅LAI, R2 = 61%
3. Rośliny z grupy odmian wymagających siewów rzadkich miały większe wartości odczytów SPAD niż rośliny odmian wymagających siewów gęstych, u których indeks SPAD
pozostawał na względnie stałym poziomie.
4. U odmian wymagających siewów rzadkich, przy obsadzie roślin 180 i 225 szt⋅m–2, stwierdzono większe wartości SPAD aniżeli w warunkach siewów gęstych. Wartości SPAD
w fazie strzelania w źdźbło wynosiły 560, w fazie kłoszenia – 655, w fazie kwitnienia –
690 jednostek; przy rzadkich siewach zapewniły one podobny poziom plonowania, niezależnie od obsady roślin.
PIŚMIENNICTWO
Bendi D.K. 1994. Prediction of leaf area indices and yields of wheat. J. Agric. Sci. C 122, 13–20.
Bezduszniak D.1997. Ocena odżywiania pszenicy ozimej azotem na podstawie pomiaru zawartości chlorofilu metodą optyczną (SPAD). Praca doktorska (maszynopis). IUNG, Puławy, 78.
Evans L.T., Wardlaw I.F. 1976. Aspects of the comparative physiology of grain yield in cereals.
Adv. Agron. 28, 301–361.
Fox R.H., Piekielek W.P., Macneal K.M. 1994. Using a chlorophyll meter to predict nitrogen
fertilizer needs of winter wheat. Commun. Soil Sci. Anal. 25 (3/4), 171–181.
Gałka A., Szmigiel A. 1995. Warunki meteorologiczne a produkcja zbóż. Wpływ przedsiewnych zabiegów uprawowych na wilgotność gleby, powierzchnię asymilacyjną liści i plon ziarna pszenicy ozimej [w: Produkcyjne, przyrodnicze i ekonomiczne skutki różnej intensywności
uprawy roślin]. Materiały konferencyjne, Poznań 3–7 lipca 1995. Inst. Meteorol. i Gosp.
Wod., Warszawa, 163–165.
Nalborczyk E., Łoboda T., Pietkiewicz S. 1995. Photosynthetic indices of the canopy and grain yield. Fragm. Agron. 2 (46), 98–99.
Nieróbca A. 1998. Analiza biometryczna wzrostu i plonowania pszenicy ozimej odmiany Almari.
Praca doktorska. Puławy, IUNG (maszynopis).
Noworolnik K., Najewski A., Leszczyńska D. 2002. Charakterystyka i technologia uprawy
odmian jęczmienia jarego. IHAR, Puławy.
Pecio A. 2002. Zróżnicowanie odczytów SPAD u browarnej odmiany jęczmienia jarego Rudzik.
Nawoz. Nawoż. 2, 106–116.
Pietkiewicz S. 1985. Wskaźnikowa analiza wzrostu. Wiad. Bot. 29, 29–42.
Samborski S., Rozbicki J. 2002. Przegląd badań nad wykorzystaniem chlorofilometru SPAD-502
do oceny stanu odżywiania roślin azotem. Nawoz. Nawoż. 2, 123–136.
Zadoks J.C., Changt T.T., Konzak G.F. 1974. A decimal code for growth stages of cereals.
Weed Res. 14, 415–421.