Адаптивні механізми водного режиму в сортів картоплі  різних груп стиглості в умовах абіотичного стресу Житомирського Полісся (Україна)

Н. В. Писаренко; М. М. Фурдига; Н. А. Захарчук; В. В. Гордієнко

doi:10.47414/np.33.2025.349612

Автор(и)

Н. В. Писаренко Поліське дослідне відділення Інституту картоплярства НААН, Україна https://orcid.org/0000-0001-6299-2170
М. М. Фурдига Інститут картоплярства НААН,Інститут картоплярства НААН, Україна https://orcid.org/0000-0002-9398-0487
Н. А. Захарчук Інститут картоплярства НААН, Україна https://orcid.org/0000-0002-8194-2491
В. В. Гордієнко Інститут картоплярства НААН, Україна https://orcid.org/0000-0003-0407-1474

DOI:

https://doi.org/10.47414/np.33.2025.349612

Ключові слова:

Solanum tuberosum, фенофази розвитку, водний дефіцит, фізіологічні показники, кореляційний аналіз, селекційна цінність

Анотація

Мета. Встановити особливості динаміки коефіцієнтів водоутримання (Кву) та водовід-новлення (Квв) у сортів картоплі різних груп стиглості протягом фенофаз, чутливих до абіотичного стресу, в умовах Житомирського Полісся для ідентифікації сортових реакцій на дефіцит вологи. Методи. У 2023–2024 рр. досліджено адаптивний водний режим 43 сортів картоплі різної стиглості в посушливих умовах Житомирського Полісся. Вперше встановлено зв’язок динаміки Кву і Квв із рівнем посухи (ГТК). Виокремлено ефективні адаптаційні стратегії у сортів‑лідерів, цінних для селекції на посухостійкість. Облік проводили в чотири фази: бутонізація, початок цвітіння, активне бульбоутворення, інтенсивне накопичення врожаю. Результати. Агрокліматичні умови (ГТК = 0,01–0,96) дали змогу оцінити сортові реакції на стрес різної інтенсивності. Адаптивні реакції сортів значною мірою залежали від тривалості вегетації та рівня посухи в період фенофази. У ранньостиглих сортів зафіксовано стрімке зниження Кву і Квв у пізні фази розвитку внаслідок поєднання водного дефіциту та вікових змін листя. Переваги проявлялись на ранніх етапах, де Кву у 2024 р. демонстрував тісну кореляцію з ГТК. Середньоранні сорти підтримували високий рівень Кву до фази активного бульбоутворення і стабільний Квв за дефіциту вологи (r = 0,749), що свідчить про ефективну регідратацію листя. Помірна позитивна кореляція Кву з ГТК (r = 0,471) вказує на стабільність водоутримання. Середньостиглі сорти характеризувалися найвищою адаптивною стабільністю, з мінімальним зниженням Кву та максимальними показниками Квв в стресових умовах. Це підтверджується помірно позитивною кореляцією Кву з ГТК (r = 0,402) і більшою кореляцією Квв (r = 0,603), що вказує на взаємопов’язане функціонування механізмів утримання та відновлення води за умов змінного зволоження. У 2024 р. від’ємна кореляція між Квв і ГТК (r = –0,859) свідчить про зростання ролі внутрішніх компенсаторних механізмів. Ідентифіковано сорти‑лідери за ефективністю адаптаційних механізмів. Ранні: ‘Слаута’, ‘Радомисль’, ‘Тирас’. Середньоранні: ‘Містерія’, ‘Фанатка’, ‘Вигода’, ‘Меланія’. Середньостиглі: ‘Мирослава’, ‘Родинна’, ‘Фотинія’, ‘Житниця’, ‘Марфуша’, ‘Сингаївка’. Висновок. Ієрархічна кластеризація виявила закономірності формування адаптивних стратегій. Високі значення Кву (≥ 70,0 %) встановлено в сортів ‘Містерія’, ‘Щедрик’, ‘Вигода’, ‘Родинна’, ‘Сингаївка’, ‘Фотинія’, ‘Марфуша’, ‘Олександрит’, ‘Меланія’, ‘Багряна’, ‘Джавеліна’, ‘Мирослава’. З вищим проявом Квв (≥ 90,0 %) виокремлено сорти: ‘Містерія’, ‘Арія’, ‘Скарбниця’, ‘Вигода’, ‘Родинна’, ‘Фотинія’, ‘Подолія’, ‘Альянс’, ‘Гурман’, ‘Авангард’, ‘Предслава’, ‘Олександрит’, ‘Мирослава’ – як джерела ефективної регідратації листя.

Посилання

Karki, S., Burton, P., & Mackey, B. (2019). The experiences and perceptions of farmers about the impacts of climate change and variability on crop production: a review. Climate and Development, 12(1), 80–95. https://doi.org/10.1080/17565529.2019.1603096

Annie, M., Pal, R. Kumar, Gawai, A. S., & Sharma, A. (2023). Assessing the impact of climate change on agricultural production using crop simulation model. International Journal of Environment and Climate Change, 13(7), 538–550. https://doi.org/10.9734/ijecc/2023/v13i71906

Wu, Y., Meng, S., Liu, C., Gao, W., & Liang, X.-Z. (2023). A bibliometric analysis of research for climate impact on agriculture. Frontiers in Sustainable Food Systems, 7, Article 1191305. https://doi.org/10.3389/fsufs.2023.1191305

Monteleone, B., Borzí, I., Bonaccorso, B., & Martina, M. (2023). Quantifying crop vulnerability to weather-related extreme events and climate change through vulnerability curves. Natural Hazards, 116, 2761–2796. https://doi.org/10.1007/s11069-022-05791-0

Yang, Q., Du, T., Li, N., Liang, J., Javed, T., Wang, H., Guo, J., & Liu, Y. (2023). Bibliometric analysis on the impact of climate change on crop pest and disease. Agronomy, 13(3), Article 920. https://doi.org/10.3390/agronomy13030920

Polovyi, A., Bozhko, L., & Barsukova, E. (2021). The influence of weather conditions on the formation of potato yields in the Western Ukraine. Ecological Sciences, 3, 104–109. https://doi.org/10.32846/2306-9716/2021.eco.3-36.16 [In Ukrainian]

Tolmachova, A., Barsukova, O., Kuryshyna, V., & Chernyakov, M. (2024). The influence of natural and climate factors on the formation of potato productivity in the Forest-Steppe zone of Ukraine. Ecological Sciences, 5, 80–86. https://doi.org/10.32846/2306-9716/2024.eco.5-56.11 [In Ukrainian]

Pysarenko, N., Furdyha, M., Zakharchuk, N., & Oliinyk, T. (2024). Assessment of potato varieties' resistance to drought in the early stages of crop accumulation in Polissia of Ukraine. Agronomy and Practice, 3(3), 10–23. https://doi.org/10.32636/agroscience.2024-(3)-3-2 [In Ukrainian]

Pogorilyy, S. P., & Prysyazhnyi, V. G. (2024). Rational schemes of potato planting under the conditions of climate change. Proceedings of the Tavria State Agrotechnological University n.a. Dmytro Motornyi, 24(1), 211–217. https://doi.org/10.32782/2078-0877-2024-24-1-16 [In Ukrainian]

Pysarenko, N., Zakharchuk, N., Furdyha, M., & Oliinyk, T. (2024). Influence of weather conditions in Central Polissia, Ukraine, on the expression of quality indicators in potato cultivars of different maturity groups. Scientific Horizons, 27(6), 51–62. https://doi.org/10.48077/scihor6.2024.51

Nasir, M. W., & Toth, Z. (2022). Effect of drought stress on potato production: A review. Agronomy, 12(3), Article 635. https://doi.org/10.3390/agronomy12030635

Singh, B., Kukreja, S., & Goutam, U. (2019). Impact of heat stress on potato (Solanum tuberosum L.): present scenario and future opportunities. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 95(4), 407–424. https://doi.org/10.1080/14620316.2019.1700173

IPCC. (2023). Summary for policymakers. In Climate Change 2023: Synthesis Report. A report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Contribution of Working Groups I, II, and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (pp. 36). IPCC, Geneva, Switzerland. https://mepr.gov.ua/diyalnist/napryamky/zmina-klimatu/doslidzhennya-shhodo-zminy-klimatu/

Ivanchuk, N. (2023). Climate change and agriculture: How to adapt? Agricultural Practices (EOS Data Analytics Blog). October 13. https://eos.com/uk/blog/zmina-klimatu-ta-silske-hospodarstvo/ [In Ukrainian]

How climate change affects agriculture in Ukraine. FAO, Kurkul.com. (2018). https://uga.ua/meanings/yak-vplivaye-zmina-klimatu-na-vedennyasilskogo-gospodarstva-v-ukrayini [In Ukrainian]

Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). (2023). Potato production statistics: Production volumes (tonnes) – Ukraine, 2023. FAOSTAT. https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL

Vos, J., & Groenwold, J. (1988). Water relations of potato leaves, I. Diurnal changes, gradients in the canopy, and effects of leaf-inserting number, cultivar, and drought. Annals of Botany, 62(4), 363–371. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a087668

Luitel, B. P., Khatri, B. B., Choudhary, D., Paudel, B. P., Jung-Sook, S., Hur, O.-S., Baek, H. J., Cheol, K. H., & Yul, R. K. (2015). Growth and yield characters of potato genotypes grown in drought and irrigated conditions of Nepal. International Journal of Applied Science and Biotechnology, 3(3), 513–519. https://doi.org/10.3126/ijasbt.v3i3.13347

Tymko, L. V., Furdyga, M. M., & Vermenko, Y. Ya. (2018). Adaptive capacity of different potato cultivars under the conditions of the Right-bank Polissia of Ukraine. Study and Protection of Plant Varieties, 14(2), 224–229. https://doi.org/10.21498/2518-1017.14.2.2018.134774 [In Ukrainian]

Furdyga, M. M. (2022). Adaptive ability and potential properties of potato varieties selected by the Institute for Potato Research NAAS. Agrarian Innovations, 12, 103–109. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.12.16 [In Ukrainian]

Yatsenko, N. V., Myalkovsky, R. O., Yatsenko, V. V., Feshchenko, V. V., Yatsenko, O. V. (2024). Adaptability of early-ripening potato varieties of domestic and foreign selection in the Forest Steppe of Ukraine. Podilian Bulletin Agriculture Engineering Economics, 44, 68–75. https://doi.org/10.37406/2706-9052-2024-3.11 [In Ukrainian]

Kozhushko, N. S., Piskun, G. I., Kolyadko, I. I., Sakhazhko, M. M., Savchenko, P. V. (2014). Effectiveness of potato breeding as for drought-resistance. Visnyk of Sumy National Agrarian University. Agronomy and Biology Series, 3, 227–233. https://repo.snau.edu.ua:8080/xmlui/handle/123456789/2034 [In Ukrainian]

Oliynyk, T. M., Sidakova, O. V., Zakharchuk, N. A., & Symonenko, N. V. (2017). Studying the potential of the initial potato material with the aim of breeding for drought resistance. Plant Varieties Studying and Protection, 13(4), 361–366. https://doi.org/10.21498/2518-1017.13.4.2017.117733 [In Ukrainian]

Tito, R., Vasconcelos, H. L., & Feeley, K. J. (2018). Global climate change increases risk of crop yield losses and food insecurity in the tropical Andes. Global Change Biology, 24(2), e592–e602. https://doi.org/10.1111/gcb.13959

Rinza, J., Ramírez, D. A., Ninanya, J., de Mendiburu, F., García, J., & Quiroz, R. (2022). Water saving using thermal imagery-based thresholds for timing irrigation in potatoes under drip and furrow irrigation systems. Agronomy, 12(12), Article 2921. https://doi.org/10.3390/agronomy12122921

Muruganantham, P., Samrat, N. H., Islam, N., Johnson, J., Wibowo, S., & Grandhi, S. (2023). Rapid estimation of moisture content in unpeeled potato tubers using hyperspectral imaging. Applied Sciences, 13(1), Article 53. https://doi.org/10.3390/app13010053

Hoelle, J., Asch, F., Khan, A., & Bonierbale, M. (2023). Suitability of the stress severity index combined with remote-sensing data as a tool to evaluate drought resistance traits in potato. Journal of Agronomy and Crop Science, 210(1), Article e12671. https://doi.org/10.1111/jac.12671

Pysarenko, N. V., Sydorchuk, V. I., & Zakharchuk, N. A. (2024). Evaluation of potato varieties for drought tolerance, ecological plasticity, adaptability, and consumer qualities at early stages of cultivation. Vegetable and Melon Growing, 74, 19–32. https://doi.org/10.32717/0131-0062-2023-74-19-32 [In Ukrainian]

Taktaev, B. A., Furdyga, M. M., Podberezko, I. M., & Sidakova, O. V. (2022). New high-product potato varieties resistant to abiotic factors. Potato Research, 47, 3–14. https://doi.org/10.52087/0130-2094.2022.47.01 [In Ukrainian]

Bondarchuk, A. A., & Koltunov, V. A. (Eds.). (2019). Potato growing: Methodology of experimental work. TVORY. https://www.ikar.org.ua/_files/ugd/69bb4c_77462c9ea8804515b090c3254bffeada.pdf [In Ukrainian]

Polevoy, A., Barsukova, O., Husieva, K., Zhygailo, O., Volvach, O., Kyrnasivska, N., Tolmachova, A., Zhygailo, T., Danilova, N., & Kostiukievych, T. (2024). The Climate Change Impact on the Development of Droughts in Ukraine. Journal of Ecological Engineering, 25(6), 194–205. https://doi.org/10.12911/22998993/187276

Hryhoriuk, I. P., Tkachov, V. I., Nyzhnyk, T. P., Mytsko, V. M., & Voitsekhina, N. I. (2002). Method for assessing drought resistance of potato varieties [Patent No. 45055 A]. Institute of Plant Physiology and Genetics of the National Academy of Sciences of Ukraine. Published in Bulletin No. 3, 2002. [In Ukrainian]