REAKCE VÝNOSŮ OZIMÉ PŠENICE NA ODCHYLKY TEPLOT A SRÁŽEK V DLOUHODOBÉM ČASOVÉM HORIZONTU Winter wheat yield reaction to deviation of temperature and rainfall in terms of long time horizon Hromádko M.1, Heřmanská A.2 1 SELTON, s.r.o., Stupice 24, 250 84 Sibřina,
[email protected] 2 SELGEN, a.s., Šlechtitelská stanice Úhřetice, 538 32 Úhřetice 11,
[email protected] Abstrakt Pšenice ozimá je dlouhodobě jedna z nejpěstovanějších plodin nejen České republiky. Na pracovišti Šlechtitelské stanice Úhřetice se pšenice systematicky šlechtí od roku 1956. Získaná meteorologická data z lokality obce Úhřetice jsou každoročně zaznamenávána již od roku 1900. Z analýzy odchylek průměrných teplot a průměrných úhrnů srážek lze od dlouhodobého normálu vysledovat určité trendy v průběhu počasí. Výnos ozimé pšenice a odchylky průměrných teplot a úhrnů srážek jsou porovnány ve sledovaném období let 1968 - 2009. Klíčová slova: pšenice ozimá, standardní odrůda, teplota, úhrn srážek, dlouhodobý normál, odchylka Abstract Winter wheat is for a long time one of the most planted crop in Czech republic. It is systematicly breed in Uhretice Plant breeding station since 1956. Also it is possible to get meteorological data from Uhretice locality, which are recorded anualy since 1900. It is possible to trace up some trends in weather process by analyse of deviation average temperature and rainfall from the mean long term. Winter wheat yield and temperature and rainfall deviation are compared in monitored period 1968 – 2009. Key words: wheat winter, standard variety, temperature, rainfall, long term average, deviation Úvod Zemědělská produkce je z velké části závislá na průběhu počasí. Možné a tolik diskutované klimatické změny ji mohou ovlivnit, ať už na ně má vliv lidská činnost nebo se jedná o přirozený proces na Zemi. Sledování odchylek v meteorologických datech oproti normálům a jejich porovnání s výnosy ozimé pšenice v dlouhodobém časovém horizontu je tématem této práce. Materiál a metody Šlechtitelská stanice Úhřetice se nachází v řepařské výrobní oblasti, v nadmořské výšce 234 - 253 m, podle Čvančary (1962) s dlouhodobou průměrnou teplotou 8,2 °C a s dlouhodobým průměrným úhrnem srážek 588 mm. Převažují půdy hlinité, středně těžké, degradovaná černozem na hluboké spraši. Šlechtění ozimé pšenice na Šlechtitelské stanici Úhřetice, dnes součást podniku SELGEN, a.s., započalo v roce 1956. Již z této doby lze získat podrobná data o výnosech jednotlivých odrůd a zároveň meteorologické záznamy. Zdrojem informací jsou výroční zprávy, které zahrnují výsledky mezistaničních pokusů s odrůdami a novošlechtěním ozimé pšenice a navíc jsou doplněny meteorologickým pozorováním, včetně komentáře průběhu počasí a jeho vlivu
na porosty. Ucelenější soubor dat vhodných pro vzájemná porovnání, především průměrných teplot, srážek a výnosů, lze získat od roku 1968. Pro posouzení změn byly ze získaných dat vypočteny odchylky průměrných teplot a odchylky průměrných úhrnů srážek od dlouhodobé průměrné teploty t50 a od dlouhodobého průměrného úhrnu srážek s50 (1901 - 1950). Získané hodnoty byly znázorněny graficky, a to za celé sledované období let 1968 - 2009. Dále byly graficky zpracovány odchylky za jednotlivé měsíce. U celého souboru dat byla provedena základní statistická analýza - průměr, směrodatná odchylka, korelační koeficient (tab. 1 a 2). Meteorologická data byla doplněna získanými průměrnými výnosy standardních odrůd ozimé pšenice z maloparcelkových pokusů vedených na Šlechtitelské stanici Úhřetice. Tyto pokusy slouží pro předvýběr pšenice do státních zkoušek. Odrůdy jsou vysety na ploše 10 m², ve 4 opakováních ve znáhodněných blocích. Takto jsou získána poměrně přesná data o výnose dané odrůdy za jednotlivé roky. Průměrné výnosy standardních-kontrolních odrůd slouží pro porovnání výkonu ostatních novošlechtění a v pokuse bývají zařazeny několik let. Jejich průměrný výnos nejlépe reprezentuje spektrum běžně pěstovaných odrůd ozimé pšenice. V prvopočátku šlechtění ozimé pšenice na Šlechtitelské stanici Úhřetice roku 1957 byly standardními odrůdami Kaštická osinatka, Pyšelka, Pavlovická 198 a Chlumecká 12. Od roku 1968 nastupuje odrůda Mironovská 808, doplněna o odrůdu Kavkaz a Jubilar, která zůstala standardní odrůdou deset let. V letech 1978 - 1981 je zastoupení odrůd Slavia, Vala, Jubilenaja 50. V roce 1983 je zařazena jako standardní odrůda ozimá pšenice Regina, později rozšířena o odrůdu Sparta, kterou po 18 letech v roce 2001 nahradila odrůda Samanta a Alana. Podle dostupných informací z výročních zpráv a dalších záznamů Šlechtitelské stanice, byl využíván šestihonný osevní postup se zastoupením pícnin (vojtěška) a okopanin. Orba a předseťová příprava byla prováděna tehdy s dostupnými mechanizačními prostředky. Výživa a hnojení probíhala podle tehdejších normativů, například v roce 1973 byla dávka čistých živin dodána formou minerálních hnojiv na 1 ha 75 kg N, 81,4 kg P a 131,2 kg K. Dále byla využívána i chlévská mrva. Výsledky a diskuze Získané výsledky jsou uvedeny v tabulkách a grafech. V grafu 1 jsou znázorněny hodnoty odchylek teplot za rok od teplotního normálu (červená křivka – hodnoty na vedlejší ose Y vpravo) a odchylky úhrnu srážek od srážkového normálu (modrá křivka – hodnoty na hlavní ose Y vlevo) za období 1968 - 2009. Hodnoty jsou proloženy polynomickou křivkou trendu. (polynomický trend -
- umožňuje najít trendovou funkci, která má extrém)
Graf doplňují data průměrných výnosů standardních odrůd ozimé pšenice z mezistaničních nebo odrůdových pokusů sklizených na Šlechtitelské stanici Úhřetice (žlutá křivka). Na první pohled je patrné, že od roku 1968 až do roku 1993 byly zaznamenány spíše záporné odchylky srážek, lze tak toto období charakterizovat jako aridní. To dokládá i citace průběhu počasí z Výroční zprávy za rok 1973, kde je zmiňován trend zvýšené aridnosti a srážkového deficitu. V roce 1990, kdy dosáhl průměrný výnos odrůd Regina a Sparta v odrůdovém pokuse 11,40 kg/10m2, byla zaznamenána jedna z nejvyšších záporných odchylek ročního úhrnu srážek od dlouhodobého normálu (-215,70 mm). Výjimku tvořil měsíc duben, kdy naopak byl úhrn srážek překročen o 21,40 mm oproti normálu, jak uvádí graf 2. Rozložení srážek v tomto roce ovlivnilo výnos výrazněji než celkový srážkový deficit. V letech 1992 – 1993 nastává zlom a trend odchylek srážek od normálu nabývá kladných hodnot, a to po celé sledované období až do roku 2009 (graf 1).
Průměrné výnosy od roku 1968 mají stoupající tendenci, to je dáno mnoha faktory, agrotechnikou, výživou a v neposlední řadě pěstovanou odrůdou. Za sledovaných 42 let byl průměrný výnos standardních odrůd ozimé pšenice 8,47 kg/10m2. Jak již bylo popsáno v metodice, v průběhu let se odrůdová skladba měnila. Tab. 1: Statistické vyhodnocení odchylek teplot od normálu za období let 1968 – 2009 na ŠS Úhřetice (°C)
Rok 1968 - 2009
Měsíc I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
Průměr Průměr XII rok IV - IX
Průměr odchylek teplot ± °C
-1,19 0,33 4,11 9,14 14,61 17,80 19,64 19,48 14,58 9,27 3,98 0,42
9,35
15,87
Směrodatná odchylka
3,11 2,68 1,87 1,79 1,84 1,77 2,15 1,75 1,73 1,68 1,66 1,96
0,80
1,14
Variační koeficient (%)
-260,17 822,14 45,42 19,62 12,57 9,93 10,94 9,01 11,86 18,11 41,62 466,38
8,52
7,20
Korelační koeficient odchylky/výnos
0,15 0,03 -0,11 0,54 0,46 0,53 0,44 0,51 0,23 0,27 0,06 -0,11 0,59 0,73
Teplotní normál (1901-1950)
-1,90 -0,90 3,20 8,00 13,40 16,30 18,00 17,30 13,70 8,50 3,70 -0,30
8,20
14,40
Tab. 2: Statistické vyhodnocení odchylek úhrnu srážek od normálu za období let 1968 – 2009 na ŠS Úhřetice (mm)
Rok 1968 - 2009
Měsíc I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
Průměr Průměr XII rok IV - IX
Průměr odchylek srážek ± mm
36,12 31,68 43,56 43,26 68,12 82,71 90,08 92,58 52,93 40,38 46,61 43,40 671,43 429,69
Směrodatná odchylka
19,22 21,88 36,08 20,78 40,38 43,49 61,90 55,86 37,73 28,39 22,50 22,86 187,00 138,41
Variační koeficient (%)
53,20 69,06 82,82 48,05 59,28 52,58 68,72 60,33 71,27 70,31 48,27 52,67
Korelační koeficient odchylky/výnos
0,43 0,22 0,43 0,07 0,25 0,25 0,26 0,16 0,35 0,03 0,20 0,28 0,54 0,44
Srážkový normál (1901-1950)
34,00 28,00 33,00 44,00 60,00 65,00 81,00 72,00 49,00 47,00 39,00 36,00 588,00 371,00
27,85
32,21
Ve Výroční zprávě za rok 1993 je uvedeno: „Při hodnocení srážkové činnosti za posledních 36 let (od r. 1958) lze charakterizovat rok 1993 jako srážkově nejbohatší“. Také rozdělení srážek nebylo v tomto roce příznivé. Úhrn srážek byl v prvním čtvrtletí pod dlouhodobým normálem a působil negativně na regeneraci ozimů. Nejvyšší úhrn srážek byl v měsíci červnu, a to 116,70 mm, tj. 79,5 % nad normálem. V tomto roce dosáhl průměr odrůd Regina a Sparta 9,48 kg/10m2 v mezistaničním pokusu. K výraznějšímu poklesu výnosu na 6,99 t/ha došlo v roce 1995. Rok je charakterizován vyšší odchylkou úhrnu srážek od dlouhodobého normálu. Z Výroční zprávy za rok 1995 lze vyčíst, že byl opět překročen úhrn srážek od roku 1956. To zapříčinilo abnormální úhrn srážek v měsíci srpnu, a to v jeho třetí dekádě (134,70 mm). Ačkoliv byl tento rok srážkově nadprůměrný, dostatek vláhy v jarních měsících výrazně neovlivnil stav porostů. Pokles výnosů zapříčinily srážky v průběhu žní. Přestože v dalších letech celkový úhrn srážek neklesá, nedochází ani k poklesu výnosu a tak nejsou rozdíly ve výnosech velké.
-300,00
-250,00
-200,00
-150,00
-100,00
-50,00
0,00
50,00
5,14
9,02
1984
8,47
8,50
1982
9,71 5,58
6,77
1978
8,32
7,21
1976
5,07
4,43
5,25
4,72
Odchylky srážek za rok Průměrný výnos pšenice ozimé na ŠS Úhřetice Polynomický trend (odchylky teplot za rok)
1972
5,03
1970
5,78 5,53
1968
100,00
6,16
1974
150,00 5,65
1980
200,00 7,15
1986
odchylky srážek v mm
250,00
10,00
1988
9,47
rok
8,41
12,25
12,05 10,90
10,69 10,04
2000
10,23
1998
9,76
9,33
10,90
1996
6,99
10,86
1994
9,48
Odchylky teplot za rok Polynomický trend (odchylky srážek za rok) Polynomický trend (průměrný výnos pšenice)
1992
300,00
9,10
2002
350,00
10,80
2004
11,40
1990
400,00
11,33
2006
450,00
12,15 11,30
2008
500,00
-2,00
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
Graf 1: Porovnání odchylek teplot a srážek s průměrnými výnosy pšenice ozimé v letech 1968 – 2009 v pokusech na ŠS Úhřetice odchylky teplot v C a výnosy pšenice v kg/10m² (t/ha)
7,26
7,50
V následujících třech grafech jsou znázorněny odchylky teplot a srážek v měsících dubnu, květnu a červnu. Tyto měsíce mají zpravidla zásadní vliv na tvorbu výnosu.
50,00
14,00
40,00
12,00
30,00
10,00
20,00
6,00
2008
2006
2004
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
1976
1974
1972
1970
0,00
1968
odchylky srážek v mm
8,00 10,00
4,00
-10,00 2,00 -20,00 0,00
-30,00
odchylky teplot v C a výnosy pšenice v kg/10m²
Graf 2: Porovnání odchylek teplot a srážek s průměrnými výnosy pšenice ozimé pro měsíc duben v letech 1968 – 2009 v pokusech ŠS Úhřetice
-2,00
-40,00
-50,00
-4,00 rok Odchylky srážek v dubnu Odchylky teplot v dubnu Polynomický trend (odchylky teplot v dubnu)
Průměrný výnos pšenice ozimé na ŠS Úhřetice Polynomický trend (odchylky srážek v dubnu)
Graf 3: Porovnání odchylek teplot a srážek s průměrnými výnosy pšenice ozimé pro měsíc květen v letech 1968 – 2009 v pokusech ŠS Úhřetice 140,00
14,00
120,00 100,00
10,00 80,00
40,00
6,00
20,00
4,00
2008
2006
2004
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
1976
1974
1972
1970
0,00 1968
odchylky srážek v mm
8,00 60,00
2,00
-20,00 0,00 -40,00 -2,00
-60,00 -80,00
-4,00 rok
Odchylky srážek v květnu Průměrný výnos pšenice ozimé na ŠS Úhřetice Polynomický trend (odchylky teplot v květnu)
Odchylky teplot v květnu Polynomický trend (odchylky srážek v květnu)
odchylky teplot v C a výnosy pšenice v kg/10m²
12,00
Graf 4: Porovnání odchylek teplot a srážek s průměrnými výnosy pšenice ozimé pro měsíc červen v letech 1968 – 2009 v pokusech ŠS Úhřetice 160,00
14,00
140,00 120,00
10,00 100,00
odchylky srážek v mm
8,00 80,00 60,00
6,00
40,00
4,00
20,00 2,00 2008
2006
2004
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
1976
1974
1972
1970
1968
0,00 0,00
-20,00
odchylky teplot v C a výnosy pšenice v kg/10m²
12,00
-2,00
-40,00 -60,00
-4,00 rok Odchylky srážek v červnu Průměrný výnos pšenice ozimé na ŠS Úhřetice Polynomický trend (odchylky teplot v červnu)
Odchylky teplot v červnu Polynomický trend (odchylky srážek v červnu)
Při výpočtu korelačních koeficientů mezi odchylkami teplot a výnosem pšenice, viz tabulka 1., vychází vyšší korelační koeficient 0,44 - 0,54 v měsících duben až srpen. Naproti tomu u odchylek srážek a výnosů pšenice (tab. 2) je korelace mezi odchylkami a výnosem nízká ve vegetačním období a vyšší (0,43, 0,22, 0,43) v období vegetačního klidu v měsících leden až březen. Závěr Cílem této práce bylo zpracování řady meteorologických dat v dané oblasti formou porovnání odchylek od dlouhodobého normálu (1901 – 1950) a jejich srovnání s výnosem nejpěstovanější obilniny České republiky pšenice ozimé. Uvedené výsledky ukazují na trend zvyšujících se teplot ve vegetačním období a zároveň k celkovému zvýšení úhrnu srážek přibližně od poloviny devadesátých let minulého století. Vyšší úhrny srážek mají často souvislost s přívalovými srážkami v letních měsících. Průběh počasí v daném roce je jedním, nikoliv však jediným faktorem ovlivňující výnos. V průběhu let 1968 - 2009 docházelo kromě změn v odrůdové skladbě, také ke změnám agrotechniky, používaných pesticidů, úrovně hnojení a pěstované předplodiny. Výnos ozimé pšenice má stoupající tendenci po celé sledované období. Od poloviny let devadesátých nejsou výkyvy výnosů tak výrazné jako v aridnějším období let 1968 - 1990. Zvýšená srážková činnost má často formu přívalových srážek, které působí i značné škody na porostech. Ať už je změna v trendu teplot nebo úhrnu srážek způsobena čímkoliv, v procesu šlechtění dochází k selekci vhodných adaptabilních genotypů. Pěstování odrůd pšenice vyšlechtěných v domácích klimatických podmínkách dává větší jistotu zachování stability výnosu i kvality produkce.
V práci jsou okomentovány pouze některé roky, a to s výraznějšími odchylkami od normálu a jejich vlivem na výnosy. Domníváme se, že tato data získávána od počátku šlechtění obilnin na Šlechtitelské stanici Úhřetice budou zasluhovat daleko podrobnější zpracování. Použitá literatura Čvančara F.: Zemědělská výroba v číslech. SZN, Praha, 1962, 1172 s. Meteorologická pozorování Šlechtitelské stanice Úhřetice Výroční zprávy Šlechtitelské stanice Úhřetice Kontaktní adresa 1. autora: Ing. Martin Hromádko, SELTON, s.r.o., Stupice 24, 250 84 Sibřina,
[email protected].
