Соотношение светлого и темного времени суток сильно влияет на рост и развитие сельскохозяйственных культур. Реакция растений на него называется фотопериодизмом. В статье рассказываем об особенностях фотопериодической реакции у разных культур и влиянии длины светового дня на урожайность.

Фотопериодическая реакция растений основана на системе восприятия и передачи светового сигнала. По типу фотопериодической реакции культуры делятся на:

У зерновых культур и сои фотопериодическая чувствительность может различаться не только на видовом, но и на сортовом уровне. Это учитывают селекционеры.

Например, уникальный слабочувствительный к фотопериоду сорт овса из Турции (CAV 2700) стал основой для селекции ряда слабочувствительных сортов в Канаде. Такие сорта не сильно зависят от продолжительности светового дня. Благодаря этому их можно гибко адаптировать к разным климатическим зонам и срокам посева.

Кукуруза — растение короткого дня, хотя у современных сортов разная чувствительность к фотопериоду. Исторически кукуруза происходит из тропических регионов Центральной Америки, где продолжительность дня — около 12 часов и относительно постоянна.

Если сеять кукурузу в условиях длинного дня (свыше 14 часов), задерживается цветение и увеличивается продолжительность вегетативной фазы. Растения из-за этого выше, больше листьев и больше биомасса. При увеличении светового дня с 12 до 16 часов могут увеличиваться высота растений и количество листьев.

Фотопериод влияет на группы спелости кукурузы. У раннеспелых гибридов (ФАО 100-200) реакция на продолжительность дня слабее, их можно сеять в северных регионах с длинным световым днем летом.

Лен — растение длинного дня. Увеличение продолжительности светового периода с 12 до 16-18 часов сокращает вегетацию и способствует более раннему цветению. Длинный день благоприятно влияет на качество льна-долгунца (на волокно) — стебель длиннее. Но при превышении оптимального фотопериода (более 18 часов) может снижаться выход волокна.

У подсолнечника слабая фотопериодическая чувствительность, он относится к растениям короткого дня.

При этом культура может хорошо развиваться при увеличении продолжительности светового дня. Отмечается увеличение урожайности и уменьшение продолжительности фаз развития растений.

Промышленная конопля — растение короткого дня. Формирование соцветий начинается при продолжительности светового дня менее 12-14 часов. Но промышленные сорта конопли для получения волокна специально адаптированы к длинному световому дню — дольше вегетативная фаза, выше стебли с качественным волокном.

В условиях длинного дня (16-18 часов) высота конопли увеличивается на 15-20%, кроме того, увеличивается урожайность.

Фотопериод влияет на биохимический состав конопли. При коротком световом дне (12 часов и менее) выше содержание каннабиноидов. Разница между растениями, выращенными при коротком и длинном дне, может достигать 7-11%. Это свойство используется в производстве технической конопли для медицинских целей.

Яровой рапс — растение длинного дня. Если продолжительность светового периода увеличивается до 16 часов:

Сахарное сорго — растение короткого дня. Для выращивания в регионах с умеренным климатом потребовалось получить растения, способные быстро цвести в длинные летние дни. В условиях длинного дня (16 часов и более) период вегетации увеличивался, следовательно, больше биомасса.

В условиях короткого светового дня длина и ширина листьев сорго уменьшаются в 2-4 раза, а высота растения, длина междоузлий и толщина стебля уменьшаются в 2-5 раз, что в итоге дает пониженное накопление биомассы.

Горох посевной — растение длинного дня, хотя фотопериодическая чувствительность варьируется у разных сортов. При увеличении продолжительности светового периода с 12 до 13-14 часов:

У гороха среднеспелых сортов при уменьшении светового дня до 10-12 часов соцветия образуются с запозданием.

Соя — растение короткого дня (12 часов). При продолжительности светового периода более 14-16 часов наблюдается задержка цветения и созревания. Поэтому так медленно идет интродукция сои в северные регионы.

Выращивание сои в условиях длинного дня (15-17 часов) приводит к негативному влиянию на продолжительность фаз роста и развития, высоту растений, ширину междоузлий, и как итог, на семенную продуктивность культурных растений. При этом число бобов на растении оказывается больше. Масса 1000 семян меньше при ранних посевах — и больше при более позднем севе.

Чечевица — растение длинного дня. Весь вегетационный период составляет от 80 до 110 дней. Увеличение продолжительности светового периода с 12 до 16 часов:

Нут — растение длинного дня с умеренной чувствительностью к фотопериоду. Увеличение светового периода с 12 до 16 часов:

При недостаточной освещенности медленнее созревают бобы, изреживаются листья, снижается урожайность.

От продолжительности светового дня зависит и качество зерна. В условиях длинного дня в зерне увеличивается содержание белка и клейковины.

Пшеница — растение длинного дня. Увеличение светового периода с 10-12 до 16-18 часов ускоряет переход от вегетативной фазы к генеративной. При коротком дне (менее 12 часов) многие сорта пшеницы формируют большее количество вегетативных органов и позже переходят к колошению.

Ячмень — растение длинного дня, но его фотопериодическая чувствительность зависит от сорта: яровые сорта обычно более чувствительны к фотопериоду, чем озимые. Увеличение продолжительности светового дня с 12 до 18 часов ускоряет переход к колошению на 8-12 дней.

Длина светового дня отражается и на качестве ячменя пивоваренного направления. В условиях длинного дня (16-18 часов) снижается содержание белка в зерне, что положительно влияет на пивоваренные качества.

Овес также относится к растениям длинного дня. При увеличении продолжительности светового периода с 12 до 16-18 часов период от всходов до выметывания сокращается на 10-15 дней.

В условиях короткого дня происходит удлинение стебля и метелки, а также увеличение количества зерен и вегетативной массы растений. Однако зерно не успевает вызреть и формируется щуплым, поэтому снижается зерновая продуктивность.

Рис — растение короткого дня, из-за этого его сложно сеять в средних и высоких широтах. Рисоводство в России сосредоточено, в основном, в южных регионах страны, на 43-48° северной широты, где продолжительность светового дня в летний период 15-16 часов, что превышает оптимальную для риса продолжительность — 12-13 часов.

В таких условиях у риса увеличиваются:

Из-за этого снижаются озерненность метелки, масса 1000 зерен, урожайность и технологические качества зерна.

Теплообеспеченность существующих зон возделывания риса в России позволяет выращивать раннеспелые, среднеспелые и средне-позднеспелые сорта с вегетационным периодом от 100 до 125 дней.

В России разработана система агроклиматического районирования, которая учитывает фотопериодические особенности культур. Территория страны разделена на 7 световых зон, отличающихся по продолжительности светового дня в различные периоды вегетации. При этом используется географический градиент — оценка изменения продуктивности и качества продукции при перемещении сорта из одного региона в другой.

У большинства зерновых культур перемещение сорта на 100 км к северу требует изменения фотопериодической чувствительности на 5-10% для сохранения оптимальной продолжительности вегетативной фазы.

При сортообновлении важно сверяться с ежегодным реестром Госсорткомиссии.

Эффективный инструмент для руководителей хозяйств и агрономов — цифровая система ExactFarming, в которой в одном окне отслеживаются погода и индекс вегетации. Сопоставляя климатические данные с особенностями сорта и фотопериодом региона, можно получить более точные прогнозы фаз роста и заранее скорректировать агротехнику — от выбора подходящих сортов до сроков посева. Понимание, как культура реагирует на продолжительность светового периода, превращается в практический инструмент управления урожайностью, если использовать единую цифровую платформу.