Агроэкологическая оценка селекционных линий озимых пшениц и трикале (кандидатов в сорта) на завершающем этапе селекционного процесса

Михалко, Алексей Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Агроэкологическая оценка селекционных линий озимых пшениц и трикале (кандидатов в сорта) на завершающем этапе селекционного процесса
ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Агроэкологическая оценка селекционных линий озимых пшениц и трикале (кандидатов в сорта) на завершающем этапе селекционного процесса"

005010937

На правах рукописи

Михалко Алексей Владимирович

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СЕЛЕКЦИОННЫХ ЛИНИЙ ОЗИМЫХ ПШЕНИЦ И ТРИТИКАЛЕ (КАНДИДАТОВ В СОРТА) НА ЗАВЕРШАЮЩЕМ ЭТАПЕ СЕЛЕКЦИОННОГО ПРОЦЕССА

Специальность 06.01.05-селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

-1 І.1ДР

Краснодар -2012

005010937

Работа выполнена в ГОСУДАРСТВЕННОМ НАУЧНОМ УЧРЕЖДЕНИИ КРАСНОДАРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, Кудряшов Игорь Николаевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Кочегура Александр Васильевич

кандидат сельскохозяйственных наук, Серкин Николай Викторович

Ведущая организация - ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Защита состоится «£» МАРТУ) 2012 года на заседании диссертационного совета Д 006.026.01 в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт риса по адресу: 350921, г. Краснодар, п. Белозерный, 3 (861) 229-49-91, 22949-85.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт риса, с авторефератом - на сайте ВАК РФ www.vak.ed.gov.ru

Автореферат разослан «_2_» 2012г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Производство зерна - важнейшая отрасль мировой экономики, она является определяющим фактором благополучия сельскохозяйственного производства Российской Федерации, еще большее влияние она оказывает на экономические показатели Краснодарского края. По мнению Е.Г.Ясина, российские производители зерна могут успешно выдерживать высокую мировую конкуренцию при вступлении нашего государства в ВТО. Создание новых высокопродуктивных, адаптивных к условиям выращивания сортов зерновых культур, разработка современных технологий их возделывания с учетом биологических особенностей, является решающим фактором повышения урожайности, валовых сборов зерна и улучшения экономических показателей при его производстве. Поэтому данная работа, направлена на совершенствование и сокращение сроков оценки селекционного материла на завершающем этапе селекционного процесса, позволяющая более надежно и комплексно проводить анализ адаптивности генотипов по важнейшим хозяйственным признакам, изучать их взаимосвязи и особенности формирования урожайности, безусловно, имеет большую актуальность. Она позволяет решать вопросы повышения урожайности и сокращения затрат на производство зерна.

Цель исследований - максимальная адаптация многофакторного полевого опыта к потребностям селекции. В соответствии с целью исследований были поставлены следующие задачи:

1. Оценить надежность анализа хозяйственных признаков различающихся по норме реакции в четырехфакторном полевом опыте.

2. Провести оценку линий - кандидатов в сорта по экологической пластичности и стабильности.

3. Изучить особенности формирования урожайности линий озимой пшеницы и тритикале - кандидатов в сорта, в различных средовых условиях.

4. Провести анализ фенотипической, генотипической и экологической взаимосвязи хозяйственных признаков.

5. Рассмотреть возможности использования метода фоновых признаков для более достоверной и комплексной оценки линий -кандидатов в сорта по урожайности.

6. Отобрать лучшие селекционные линии для передачи их на ГСИ РФ.

Научная новизна работы и практическая значимость:

1. Апробированы инновационные методы оценки селекционного материала на завершающем этапе селекционного процесса. Системное объединение селекционного и агротехнологического подходов при проведении полевого эксперимента, позволили получить синергический эффект повышения качества оценки линий -кандидатов в сорта, частично снизить ограничения селекционного процесса во времени и пространстве.

2. Реализована более надежная, адаптированная к запросам селекции система оценки селекционных линий по комплексу хозяйственных признаков на завершающем этапе селекционного процесса, позволившая принять решение о передаче на Государственное сортоиспытание 47 сортов пшеницы и тритикале.

Положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

1. Повышение надежности оценки селекционных линий озимой пшеницы и тритикале - кандидатов в сорта по комплексу хозяйственных признаков, в 4-х факторном полевом опыте.

2. Анализ влияния Взаимодействия Генотип х Среда (ВГС) на формирование хозяйственных признаков.

3. Использование показателя содержания белка в зерне в качестве фонового признака при оценке урожайности линий -кандидатов в сорта.

4. Использование показателя ёмкость ценоза в селекции и при разработке технологий возделывания линий и сортов.

5. Результативность системы оценки селекционных линий по результатам возделывания новых сортов в производстве.

Апробация работы и публикация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы докладывались на заседании методического совета отдела селекции и семеноводства пшеницы и тритикале Краснодарского НИИСХ им. ПЛЛукьяненко

(2006-2009гг.); на конференции, посвященной 70-летию академика РАСХН Ю.М.Пучков, Краснодар, КНИИСХ им. П.П.Лукьяненко, 2007г.; на третей и четвертой, всероссийских научно-практических конференциях молодых ученных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» в Кубанском государственном аграрном университете, г. Краснодар, 2009 и 2010 году; всероссийской научно-практической конференции молодых ученных и специалистов «Молодые, ученные агропромышленному комплексу Поволжья» в ГНУ НИИСХ «Юго-востока», г. Саратов, 2010г. Соискателем в соавторстве опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 в изданиях рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 161 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, выводы и предложение селекционной практике. Экспериментальные данные приведены в 42 таблицах, 25 рисунках и 37 приложений. Список используемой литературы включает 204 источника, в том числе 29 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Обзор литературы. Освещена история развития и современное состояние опытного дела. Показаны отличия селекционного эксперимента от производственного, а также особенности многофакторных схем опытов. Проведен анализ важнейших агротехнических факторов, оказывающих наибольшее влияние на величины формируемых хозяйственных признаков. Обобщены результаты исследований отечественных и зарубежных исследователей по методам изучения ВГС.

2. Условия, материал и методы проведения исследований.

Исследования проводились в 2006-2009 гг. в отделе селекции и

семеноводства пшеницы и тритикале Краснодарского НИИСХ им.П.П.Лукьяненко (КНИИСХ).

Полевой эксперимент был заложен на землях института, располагающихся в центральной зоне края. Краснодарский край находится в южной части Российской Федерации, занимает западную

часть Кавказа и Предкавказья между 43° 30 и 46° 50 северной широты, и 41° - 45* восточной долготы по Гринвичу.

Почвы опытного участка представлены западно-предкавказскими выщелоченными слабогумусными сверхмощными черноземами легкоглинистого механического состава, сформированными на лессовидном суглинке.

Метеорологические условия в годы проведения исследований различались между собой как по температурному режиму, так и по количеству и характеру периодичности выпадению осадков. Сложившиеся погодные условия способствовали отбору селекционных линий по хозяйственно-ценным признакам.

В период исследований ежегодно изучалось 23-25 селекционных линий-кандидатов в сорта озимой пшеницы и тритикале, в качестве стандартов использовались 3 сорта, отличающиеся по группе спелости, высоте растений и качеству зерна.

При проведении конкурсного сортоиспытания (КСИ) на завершающем этапе селекции перед передачей сорта в Государственное сортоиспытание (ГСИ) за основу была взята полная схема четырехфакторного опыта - 25x3x2x2. Градации факторов позволяли провести оценку селекционного материала в максимальных (избыточных) и в минимальных значениях условий ресурсов среды, таблица 1.

Таблица 1 - Факторы и их градации в КСИ, КНИИСХ, 2006-2009 гг.

Факторы опыта Градации факторов

Генотип-А 3 сорта стандарта

20 - 22 линии кандидаты в сорта

Предшественник - В эспарцет

подсолнечник

кукуруза на зерно

Срок посева - С оптимальный (1-10 октября)

поздний (1-10 ноября)

Азотная подкормка - Б Ио+Ыо

N70+^0

Посев проводился сеялкой СН-11-16. Делянки 11-ти рядковые, учетной площадью 14,85 м2 .Повторность четырехкратная, расположение повторностей систематическое. Норма высева 5 млн. всхожих семян на 1 га. Во время вегетации селекционного материала в опытах проводили фенологические наблюдения и биометрические анализы.

Уборку делянок проводили комбайном Sampo-500, урожайность приводили к стандартной 14 % влажности зерна. Статистическую обработку и математический анализ полученных данных проводили общепринятыми методами: дисперсионным анализом

многофакторного опыта, линейным регрессионным анализом, корреляционным анализом. Статистические обработку данных проводили с помощью лицензионного статистического пакета STATGRAPHJCS PLUS 4.0. Интерпретацию полученных данных проводили по Б.А.Доспехову (1985). Анализ ВГС рассчитывался по методике Эберхарта и Рассела (Eberhart S.A., Russel W.A., 1966). Анализ структуры урожая проводился по В.А. Ильину с помощью пакета программ «статистического и биометрико-генетического анализа в растениеводстве и селекции» Agros 2.11 (Ильин В.А., 2000).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Варьирование признаков в многофакторном полевом опыте.

Большое разнообразие условий в опыте способствует повышению изменчивости признака, что улучшает возможности точной и всесторонней оценки не только селекционного материала, но и главных, определяющих элементов технологии возделывания, еще в стадии селекционного процесса.

Последовательное увеличение факторов в схеме полевого опыта обеспечивало повышение вариабельности изучаемых признаков, таблица 2. Показатели минимальной и максимальной урожайности при четырехфакторной схеме составили 10,0 и 83,7 ц с 1 га. Коэффициент

вариации имел значение 34,7 %, указывающий на сильную вариабельность признака.

Таблица 2 - Варьирование урожайности в зависимости от количества изучаемых факторов, КСИ, КНИИСХ, 2007 г., ц с 1 га

Урожайность Факторы и схема полевого опыта

АхВ,24*3 АхВхС 24x3x2 АхВхЭ, 24x3x2 АхВхСхБ, 24x3x2x2

Средняя 61,4 47,6 58,3 45,3

Минимальная 32,2 10 24,1 10

Максимальная 76,1 76,1 83,7 83,7

Разница 43,9 66,1 59,6 73,7

V, % 12,9 32,5 19,1 34,7

Снижение ошибки при проведении многофакторного опыта.

Увеличение количества факторов вело к последовательному снижению

остаточной дисперсии, повышению точности оценки, что связано с

уменьшением величины НСР при сравнении как частных средних, так

и особенно эффектов главных факторов, таблица 3.

Таблица 3 - Изменения остаточной дисперсии и величины НСР05 в зависимости от схемы опыта, КСИ, КНИИСХ, 2007 г.

Статистические показатели Значения статистических показателей в зависимости от схемы полевого опыта

АхВ,24x3 АхВхС 24x3x2 АхВхБ, 24x3x2 АхВхСхЭ, 24x3x2x2

Степени свободы, сіґ:

Общая 299 599 599 1199

Остаточная 255 450 450 900

Остаточная дисперсия 16,58 13,15 14,64 12,65

НСР05, ц/га:

частных средних 5,70 5,08 5,36 4,98

фактора А 3,29 2,07 2,19 1,44

фактора В 1,14 0,72 0,76 0,50

фактора С - 0,59 - 0,41

фактора Б - - 0,62 0,41

Взаимодействие агротехнических Факторов. В используемой четырехфакторной схеме опыта (24><3>«2х2) можно оценить

11 взаимодействий факторов: 6 двойных, 4 тройных и 1 четверное.

Оценивая взаимодействие, азотные подкормки х сроки посева'. было отмечено, что во все годы исследования азотные подкормки большей степени влияли на увеличение урожайности при посеве в оптимальный срок.

Предшественники х азотные подкормки. Во все годы азотные подкормки не способствовали увеличению урожайности по благоприятному предшественнику эспарцет. Совершенно противоположная реакция на азотные подкормки отмечалась по пропашным предшественникам, например, прибавка урожайности в

2008 году по кукурузе на зерно и подсолнечнику составила 12,1 и 13,3 цс 1 га.

Предшественники х сроки посева. Поздний срок посева в большей степени отрицательно повлиял на формирования урожайности по всем предшественникам. В 2007 и 2008 годах, урожайность была снижена от 20,7 до 33,4 и от 19,7 до 23,6 ц с 1 га. Поздний срок посева в сложившихся условиях 2006 и 2009 год, в меньшей степени отрицательно влиял на формирование урожайности по пропашным предшественникам. Обратная реакция была отмечена по предшественнику эспарцет, в позднем сроке посева по отношению к оптимальному наблюдалась прибавка урожайности 5,3 и 2,8 ц с 1 га.

Оценка ВГС в многофакторном полевом опыте. Используемая схема опыта хорошо подходит для оценки ВГС. Высокие значения экологической пластичности обычно свойственны высокоадаптивным урожайным генотипам.

Высоким коэффициентам пластичности (bi) в 2006 году обладали селекционные линии Л. 000 к 1 (Сила) и Л.172-96 к 11-1 (Гром), 1,22 и 1,17, при этом их урожайность существенно превышала среднюю продуктивность опыта на 3,0 и 7,1 ц с 1 га, таблица 4.

Линия Урожайность Содержание белка в зерне, %

цс 1 га ь,

Средняя, п=23 51,6 1,00 0,0 12,8

Л.94071185-39 (Краля) 49,7 0,91 36,8 13,6

Л.000к1 (Сила) *' 54,6 1,22 8,2 13,0

Л.172-9бк11-1 (Гром) 58,7 1,17 8,1 12,5

Л.1341я18 (Паллада) 52,3 1,08 12,9 12,9

98-19И22 (Макар) 57,3 0,90 30,0 12,7

НСР 05 1,43 - - 0,12

Селекционная линия тритикале 98-191122 (Макар) обладала невысокой пластичностью Ьг0,90. Она сформировала высокую урожайность 57,3 ц с 1 га, и рекомендуется для возделывания на среднем и низком агрофонах.

Хорошей отзывчивостью на высокий агрофон в 2007 году обладали селекционные линии 96-200а69-4 (Утриш), Л.182-97к1-8 (Протон), Л.115кг1 (Калым), их коэффициенты пластичности (6г) варьировали от 1,13 до 1,15. Селекционная линия Лют2173Ь69 (Творец) не обладала высокими показателями урожайности и коэффициентом пластичности, но при всем этом она сформировала высокое качество зерна, содержание белка в эндосперме составило 15,7 %. Высокая урожайность при низком коэффициенте пластичности была у селекционных линий пшеницы ПК-5-8 (Васса) и тритикале 9848171 (Дозор), что дает им преимущество при посеве на средних и низких агрофонах, таблица 5.

В 2008 году минимальный показатель коэффициента 6; при высокой урожайности 76,3 ц с 1 га был отмечен в линии тритикале 97-114Т5 (Брат), (Ьг0,79), таблица 6. Линии Л.221-97к13-2 (Бригада) и Л.363Ь117-2 (Курень) имели средний показатель коэффициента пластичности (&;), 0,94 и 1,00. Эти линии сочетают высокую урожайность и повышенное качество зерна.

Линия Урожайность Содержание белка в зерне, %

цс 1 га Ь,

Средняя, п=25 45,3 1,0 0,0 14.1

Лют276Ы43-21 (Дмитрий) 46,1 0,94 21,7 13,8

Лют2173Ь69 (Творец) 42,0 1,02 8,9 15,7

9б-200а69-4 (Утриш) 44.2 1,13 10,7 15,6

Л.182-97к1-8 (Протон) 47,3 1,13 5,8 15,9

Л.115кг 1 (Калым) 50,1 1,15 11,7 14,3

ПК-5-8 (Васса) 51.8 0,91 7,55 13,4

Леук.22421142 (Ласка) 41,1 1,07 23,6 14,2

98-48171 (Дозор) 47,9 0,79 84,1 13,3

НСР 05 1,57 - - 0,16

Таблица 6 - Оценка урожайности и параметров экологической пластичности (6*) и стабильности (У(Н), КСИ, КНИИСХ, 2008 г.

Линия Урожайность Содержание белка в зерне, %

цс 1 га ь; З’сИ

Средняя, п=23 67,0 1,00 0,0 14,0

Л.221-97к13-2 (Бригада) 70,6 0,94 3,4 14,6

Л.363Ы 17-2 (Курень) 67,9 1,00 1,7 14,5

ПК-5-8 (Васса) 78,0 1,08 18,1 13,1

97-114Т5 (Брат) 76,3 0,79 23,0 13,1

НСР05 1,73 - - 0,09

Самая высокая урожайность была получена у линии ПК-5-8 (Васса) 78,0 ц с 1 га, с высокой экологической пластичностью (£/=1,08). Такое сочетание позволяют данному генотипу формировать высокую урожайность, как в низких, так и в высоких факторах среды.

Коэффициент экологическая пластичность Ь/ изучаемых линий в

2009 году имел средние значения. Максимальный показатель Ь1 был отмечен у линии твердой пшеницы Леук.2111Ы56 (Соло), 6; = 1,05.

Урожайность ее в благоприятных условиях среды значительно превышала среднюю урожайность опыта, таблица 7.

Таблица 7 - Оценка урожайности и параметров экологической пластичности (£>/) и стабильности (^еИ), КСИ, КНИИСХ, 2009 г.

Линия Урожайность Содержание белка в зерне, %

цс 1 га ь, 5^/

Средняя, п=25 56,6 1,00 0,0 13,4

Л.48-99кГ2-37-11 (Табор) 60,0 0,97 17,7 12,5

Л.2864Ы 14 (Трио) 62,1 0,94 7,0 13,0

1-25-2 (Прасковья) 56,2 1,02 26,7 14,5

Леук.2111Ь156 (Соло) 46,8 1,05 23,7 12,9

97-65Т48-24 (Князь) 66,3 0,91 51,7 12,9

НСР05 1,16 - 0,11

Линия 1-25-2 (Прасковья) сочетала высокую урожайность с повышенным содержанием белка в зерне. Линии Л.48-99кГ2-37-11 (Табор) и Л.2864Ы14 (Трио) превысили среднюю урожайность по опыту на 3,4 и 5,5 ц с 1 га, характеризуясь средними показателями экологической пластичности, что позволяет рекомендовать их для возделывания на среднем агрофоне. Линия тритикале 97-65Т48-24 (Князь) сочетала высокую урожайность со средними показателями экологической пластичности, что дает основание рекомендовать ее для возделывания на бедном и среднем агрофонах.

Оценка Фенотипической, генотипической и средовой изменчивости и связи хозяйственных признаков. Используемая Схема КСИ, позв&ляет более качественно оценивать связи между хозяйственночленными признаками за счет возможности разложения общей фенотипической дисперсий на составные компоненты -генотипическую и экологическую вариансы.

Для экологического коэффициента корреляции (ге), рассчитываемого по 12 агровариантам, критические значения на 95 % уровне достоверности - 0,576. При изучении 25 генотипов, критическое значение генотипического коэффициента корреляции (^) - 0,396. То

есть используемая схема подходит для изучения генотипических и средовых зависимостей при высоком и среднем значениях взаимосвязи.

Анализ корреляционных связей урожайности с хозяйственными признаками выявил наиболее высокое влияние на величину продуктивности значениями количества формируемых на единице площади зерен, который принято называть емкостью ценоза (ЕЦ), озерненность агрофитоценоза. За пять лет (гф) варьировали от 0,81 до

0,95. Это указывает почти на функциональную зависимость. Еще более тесная эта функциональная зависимость была при оценке (ге) связи. Вместе с тем (/*г) связь между этими признаками имеет более низкое значение, таблица 8.

Таблица 8 - Сопряженность хозяйственных признаков с урожайностью, КСИ, КНИИСХ, 2006-2010 гг.

Годы Коэффициенты корреляции с урожайностью

гк ге

ЕЦ

2006 0,94** 0,54* 0,99**

2007 0,95** 0,78 ** 0,99**

2008 0,81** 0,65 * 0,99 **

2009 0,86** 0,77** 0,94**

2010 0,87** 0,74 ** 0,99 **

Высота растений

2006 0,62 ** 0,22 0,81 **

2007 0,73 ** 0,02 0,98**

2008 0,63 ** 0,27 0,96 **

2009 0,55** 0,23 0,86**

2010 0,37 ** 0,33 0,81 **

Содержание белка в зерне

2006 0,53** -0,60 * 0,75 **

2007 -0,12* -0,72 ** 0,74 **

2008 -0,15* 0,01 -0,05

2009 0,23** -0,38 0,52*

2010 0,10* -0,35 0,49*

Примечание: * - достоверно на 5%-ном уровне значимости ** - достоверно на 1%-ном уровне значимости

Нами установлено, что урожайность тесно связана с высотой растений и содержанием белка в зерне. Это объясняется тем, что генотипический и экологический коэффициенты корреляции отличались по величине, а во втором случае и по знаку. Это позволяет использовать эти признаки в качестве фоновых при оценке величины урожайности, в системе уравнений регрессии, рисунок 1.

Содержание белка. %

Рисунок 1 - Теоретические линии регрессии и распределение сортов по фенотипической, генотипической и средовой взаимосвязям в зависимости от урожайности и содержания белка в зерне, КСИ, КНИИСХ, 2010 г.

Оценка урожайности с помощью показателей ЕЦ и массы 1000 зерен. Отмеченная выше высокая зависимость урожайности от показателя ЕЦ, дает основание для анализа прибавок урожайности за счет показателей ЕЦ и массы 1000 зерен, поскольку произведение их между собой отражает реальную величину урожайности. Показатели ЕЦ и массы 1000 зерен имели в зависимости от сорта специфическое влияние на урожайность. Линия Л.172-96к1Ы (Гром) в 2006 году по предшественнику эспарцет в среднем по четырем вариантам сформировала урожайность 65,5 ц зерна с 1 га, что на 8,5 ц выше

среднего значения по всем генотипам, таблица 10. Эта прибавка сформировалась за счет вклада компоненты ЕЦ - +12,2 ц зерна с 1 га. Она была уменьшена на 3,7 ц за счет более мелкого у анализируемой линии зерна. Крупнозерная линия ПК-5-8 (Васса) сформировав в 2008 году по предшественнику эспарцет урожайность 77,4 ц зерна с 1 га, что на 19,1 ц выше среднего показателя по всем генотипам, формировала эту прибавку как за счет ЕЦ (+8,9 ц) так и за счет более крупной массы 1000 зерен (+10,2 ц). Анализ закономерностей формирования урожайности позволяет более целенаправленно вести селекционную работу на повышение продуктивности и облегчает разработку агротехнологических приемов, направленных на ее повышение.

Таблица 10 - Результаты анализа формирования урожайности селекционных линий по В. А.Ильину (2000 г.), КСИ, Краснодар, 2006 и 2008 гг.

Варианты Урожайность, цс 1 га ЕЦ, зерен на 1 м кв. Масса 1000 зерен Прибавка урожайности к контролю, за счет

ЕЦ массы 1000 зерен об- щая

2006 г., среднее по эспарцету

Среднее, контроль 57,0 14074 40,5 - - - ■

Л. 172- 96к11-1 (Гром) 65,5 17086 38,4 +12,2 -3,7 +8,5

НСР05 2,47 - - - -

2008 г., среднее по эспарцету

Среднее, контроль 58,3 12927 45,1 - - -

ПК-5-8 (Васса) 77,4 14900 51,9 8,9 10,2 19,1

НСР05 2,99 - - - - -

Результативность КСИ. Изучаемая в работе схема четырехфакторного полевого опыта позволяет существенно интенсифицировать оценку селекционного материала, повысить ее надежность и вносит существенный вклад в возрастании результативности селекционного конвейера. Так, за 8 лет (2002-

2009гг.) в КСИ высевались 163 селекционные линии озимой пшеницы и тритикале, таблица 11. По результатам их изучения на Государственное сортоиспытание передано 47 сортов. По его результатам принято решение о включении 25 сортов в Государственный реестр сортов, допущенных к использованию в производстве. Продолжается испытание 21 сорта и только один был снят с испытания.

Таблица 11 - Объем и результативность конкурсного

сортоиспытания в 2002-2009 гг. (Беспалова Л.А., Кудряшов И.Н., Михалко А.В., 2010 г.)

Годы Количество линий пшеницы и тритикале

изучаемых в КСИ переданных в ГСИ снятых с ГСИ без включения в Г осреестр продолжающих изучение в ГСИ включенных в Госре-естр

2002 20 7 0 0 6

2003 19 6 1 1 4

2004 20 5 0 0 5

2005 20 6 0 1 5

2006 20 5 0 1 4

2007 22 9 0 9 0

2008 21 4 0 4 0

2009 21 5 0 5 0

итого 163 47 1 21 25

Результаты производственных испытаний. В Краснодарском НИИСХ им.П.ПЛукьяненко практикуется предварительное размножение семян сортов проходящих Государственное сортоиспытание. В последующем сорт положительно прошедший испытание высевается уже на больших площадях в производственных условиях, где присутствует разнообразие предшествующих культур, агротехники и различных других факторов. В предварительном

размножении новые сорта высеваются на небольших площадях, как в хозяйствах Краснодарского края, так и в других регионах. Например, в 2008 году в ОАО "АгроХолдинг" Кубань" Усть-Лабинского района Краснодарского края сорт Васса высевался на площади 18 га, его урожайность составила 76,4 цс 1 га, таблица12.

Таблица 12 - Результаты производственного испытания новых сортов озимой пшеницы, 2008-2009 гг.

Хозяйство Сорт Пло- щадь, га Урожайность, ц с 1 га

2008 год

ОАО "АгроХолдинг" Кубань" Усть-Лабинского района, Краснодарского края Васса 18 76,4

ЗАО "Агропромышленная корпорация" Юность" Должанского района, Орловской области Гром 10 78,4

Сила 10 63

2009 год

ЗАО "Родина" Новокубанского района, Краснодарского края Сила 11 62,1

СПК к-з "Казьминский" Кочубеевского района, Ставропольского края Сила 10 63,0

ЗАО "Кировский конный завод’1 Целинского района, Ростовской области Сила 12 58,0

Хорошие результаты при размножении были получены в более северных регионах. Урожайность сортов Гром и Сила посеянных в ЗАО «Агропромышленная Корпорация «Юность» Должанского района Орловской области составила по данным хозяйства 78,4 и 63,0 ц с 1 га. Неблагоприятные погодные условия в 2009 году характеризовались весенними заморозками. В конце апреля в ночное время суток температура опускалась в отдельных районах края до -11 °С, в связи с этим отмечалось повреждение главных побегов пшеничных растений. С учетом сложившихся погодных обстоятельств многие сорта

проявляли высокую способность восстанавливаться за счет формирования дополнительных побегов. Активное восстановление отмечалось в сорте Сила, его урожайность с площади 11 га, в ОАО «Родина» Новокубанского района Краснодарского края составила 62,1 ц с га. В условиях Ставропольского края Кочубеевского района в СПК колхоз «Казьминский» где также имело место повреждение растений, с площади 10 га, была получена урожайность 63,0 ц с 1 га. В предварительном размножении в условиях Ростовской области в ЗАО «Кировский конный завод» Целинского района сорт Сила на площади

12 га, сформировал урожайность 58,0 ц с 1 га.

В 2010 году в ГНУ ОПХ им. Калинина урожайность сорта Сила с площади 112 га составила 72,6 ц с I га, а в СПК колхоз «Казьминский» Кочубеевского района Ставропольского края с площади 170 га урожайность этого сорта составила 58,9 д с 1 га. В этом же хозяйстве с площади 45 га у сорта Гром была получена урожайность 65,0 ц. с 1 га, таблица 13.

Таблица 13 - Результаты производственного испытания новых сортов озимой пшеницы, 2010 г.

Хозяйство Сорт Пло- щадь, га. Урожайность, цс 1 га

ГНУ ОПХ "им. Калинина", Павловского района, Краснодарского края Сила 112 72,6

ОАО "АгроХолдинг" Кубань", Усть-Лабинского района, Краснодарского края Васса 125 63,6

ЗАО "Агро-Гард" Выселковского района, Краснодарского края Гром 130 61,9

СПК к-з "Казьминский", Кочубеевского района, Ставропольского края Сила 170 58,9

Гром 45 65,0

В условиях Выселковского района в ЗАО «Агро-Гард», с площади 130 га сорт Гром сформировал 61,9 центнеров зерна с одного гектара. В производственных условиях сорт Васса с площади 125 га в ОАО «Агро-Холдинг» Кубань» Усть-Лабинского района сорт сформировал высокую урожайность 63,6 ц с 1 га.

Сорта озимой пшеницы Гром, Сила районированные и допущенные к производству в 2010 году, к этому моменту по данным департамента сельского хозяйства Краснодарского края уже занимали площади 1387 и 2043 га, полученная урожайность значительно превышала средне-краевую и составляла 59,9 и 56,8 ц с 1 га.

Выводы

1. Используемая схема четырехфакторного полевого опыта (25x3x2x2), позволяет значительно расширить пределы варьирования хозяйственных признаков. Коэффициент вариации урожайности (>30%) указывает на сильную изменчивость признака по сравнению с двухфакторной схемой. Это создает хорошие предпосылки для дифференциации селекционных линий по изучаемым хозяйственным признакам.

2. В селекционной практике наибольшее применение имеет схема двухфакторного полевого опыта, в которой селекционные линии изучаются по нескольким предшественникам. Включение двух дополнительных факторов на двух уровнях градации позволяет в четыре раза увеличить количество повторностей для изучаемых линий, почти в четыре раза увеличивается число степеней свободы (с 255 до 900) для оценки остаточной дисперсии, которая при добавления дополнительных факторов последовательно уменьшается. В четырехфакторном опыте по сравнению с двухфакторным, снижается величина НСР, для оценки как частных средних, так и особенно для эффектов главных факторов и их взаимодейстзий.

3. Повышение величины контролируемой дисперсии главных факторов и их взаимодействий в четырехфакторной схеме, наряду с уменьшением остаточной дисперсии, позволяет надежно оценивать слабо наследуемые признаки, такие как количество колосьев на единице площади, уборочный индекс. В двухфакторной схеме возможно изучение высоконаследуемых признаков, таких как: масса 1000 зерен, и высота растений. Не всегда удается оценка средненаследуемых признаков, таких как урожайность и количество зерен в колосе.

4. Во все годы изучения были достоверны эффекты взаимодействия изучаемых факторов. Наиболее значимые эффекты были двойных взаимодействий, снижая свой эффект по мере увеличения порядка взаимодействия.

5. Схема четырехфакторного опыта позволяет формировать матрицы хозяйственных признаков, включающие в себя 20-25 генотипов и 12 условий среды, что является необходимым и достаточным условием для оценки взаимодействия генотип-среда по результатам однолетних исследований. Наиболее высокие значения пластичности (Ь,) показали сорта пшеницы озимой Гром (1,17), Сила (1,22), Васса (1,08), Калым (1,15). Показатели высокой экологической пластичности и урожайности, являются надежными критериями дальнейшего успешного внедрения сортов в производство. Высокую урожайность и низкую экологическую пластичность имели сорта пшеницы озимой Бригада (0,94), Трио (0,94); сорта тритикале озимой Макар (0,90), Брат (0,79). Они имеют преимущество, в первую очередь на среднем и низком агрофонах.

6. Используемая схема многофакторного опыта позволяет оценить не только фенотипические взаимосвязи изучаемых признаков, но и вычленить генотипические и экологические связи. Количество степеней свободы сформированных матриц признаков позволяет

достоверно оценить корреляционные связи при высоком уровне зависимости для средовых условий (г крит- 0,576) и на среднем и высоком уровне для генотипических зависимостей (г крит- 0,413).

7. Наибольшую связь с урожайностью за все годы проведения исследований имел показатель емкость ценоза. Фенотипические коэффициенты корреляции между этими признаками варьировали в 2006-2010 гг. от 0,81 до 0,95; генотипические от 0,54 до 0,78. Наиболее высокими значениями были экологические коэффициенты корреляции между этими признаками, от 0,94 до 0,99. Это говорит о высокой, практически функциональной, связи между этими признаками. Поэтому, при разработке технологий выращивания сортов, необходимо особое внимание обращать на агроприемы, способные повышать значение признаков количество колосьев на единице площади и число зерен в колосе, определяющие показатель емкость ценоза.

8. Несовпадение генотипических и экологических коэффициентов корреляции по величине и особенно, по знаку, создаёт предпосылки для оценки двух хозяйственных признаков в системе регрессионного анализа. Для оценки урожайности с помощью регрессионного анализа, в наибольшей степени пригодны значения признаков: высота растений, количество белха в эндосперме, количество клейковины в зерне.

9. Апробированная нами схема конкурсного сортоиспытания для оценки селекционных линий - кандидатов в сорта показала свою эффективность. Так, за восемь лет (2002-2009 гг.) было изучено 163 линии озимой пшеницы и тритикале, 47 из них передано в Государственное сортоиспытание, включено в Госреестр РФ 25 сортов,

22 линии продолжают Государственное испытание.

Предложение селекционной практике и производству

1. Для системной оценки селекционных линий озимой пшеницы и тритикале - кандидатов в сорта, рекомендуем использовать четырехфакторный полевой опыт, включающий значимые для формирования хозяйственных признаков факторы: предшественники (3), сроки посева, (2) и азотные подкормки (2). Целесообразно использовать контрастные градации факторов.

2. Для повышения урожайности озимой пшеницы и тритикале, вести селекцию на повышение признака емкость ценоза. Этот показатель является ключевым при формировании урожайности агротехническими методами. Необходимо ранжировать сорта по способности формировать этот показатель за счет кустистости или числа зерен в колосе.

3. Дня повышения эффективности селекции на урожайность, использовать в качестве фоновых признаков высоту растений и количество белка в зерне, имеющие разный характер генотипических и экологических связей с урожайностью.

4. Селекционные линии (Л.000 к 1) Сила, (Л.172-96 к 11-1) Гром, (Л. 182-97 к 1-8) Протон, (Л.115 к Г1) Калым, (Л.48-99 кГ2-37-11) Табор, (ПК-5-8) Васса рекомендуем использовать в качестве исходного материала при селекции на продуктивность. Селекционные линии (96-200а69-4) Утриш, (Л.94071185-39) Краля, (Л.182-97к1-8) Протон рекомендуем вовлекать в селекционный процесс при создании высокоадаптивных форм с повышенным качеством зерна. В качестве линий-источников повышенной зимостойкости рекомендуется использовать линии (Л.9407 Ь 85-39) Краля, (Лют 276Ы43-21) Дмитрий, (Лют 2173Ь69) Творец.

Список опубликованных работ по теме диссертации

Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Михалко, А.В. Повышения надежности конкурсного сортоиспытания на основе многофакторного полевого опыта / Л.А. Беспалова, И.Н. Кудряшов, А.В. Михалко и др. // Земледелие. -

2010,- Вып.№4,- С.43-44.

2. Михалко, А.В. Использования показателя «емкосги ценоза» при формировании уровня урожайности озимой пшеницы / И.Н. Кудряшов, А.В. Михалко, Д.С. Раков и др. // Вестник РАСХН.-

2011.-Вып.№4.- С.30-32.

3. Михалко, А.В. Эффективность нового сорта пшеницы озимой мягкой Гром и его агроэкологический адрес Л.А. Беспалова, И.Н. Кудряшов, С.И. Баршадская, А.В. Михалко и др. // Земледелие.-2011.- Вып.№5.- С.12-13.

Работы, опубликованные в других изданиях

4. Михалко, А.В. Оценка взаимодействия генотип-среда на завершающем этапе селекционного процесса / Н.И. Лысак, Л.А. Беспалова, И.Н. Кудряшов, А.В. Васильев, А.В. Михалко Н V съезд вавиловского общества генетиков и селекционеров. «Съезд генетиков и селекционеров, посвященный 200-летию со дня рождения Чарльза Дарвина» Москва, 2009.-С. 237.

5. Михалко, А.В. Интенсификация конкурсного сортоиспытания в Краснодарском НИИСХ ми. П.П. Лукьяненко / А.В. Михалко, И.Н. Кудряшов // Материалы III всероссийской научно-практической конференции молодых ученных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» Краснодар: КубГАУ, 2009.-С.52-53.

6. Михалко, А.В. Повышение надежности оценки селекционного материала в конкурсном сортоиспытании / А.В. Михалко, И.Н. Кудряшов, Н.И. Лысак // Материалы всероссийской научнопрактической конференции молодых ученных и специалистов

«Молодые ученные - агропромышленному комплексу Поволжья» Саратов: НИИСХ Юго-Востока, 2010.-С.104-108.

7. Михалко, А.В. Повышения надежности оценки селекционного материала в конкурсном сортоиспытании / А.В. Михалко, И.Н. Кудряшов, Л.А. Беспалова // Материалы IV всероссийской научно-практической конференции молодых ученных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» Краснодар: КубГАУ, 2010.-С.69-71.

Подписано в печать 30.01.2012 г. Формат 60*84 1/16

Бумага офсетная Офсетная печать

Леч. л. 1 Заказ № 60

Тираж 150 экз.

Отпечатано в типографии КубГАУ 350044, г. Краснодар, ул. Калинина,13

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Михалко, Алексей Владимирович, Краснодар

61 12-6/308

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КРАСНОДАРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ИМЕНИ П.П. ЛУКЬЯНЕНКО РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ

на правах ру^едписи МИХАЛКО АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

Специальность 06.01.05-селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук

И.Н. Кудряшов

Краснодар-2012

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 4 1. ПОЛЕВОЙ ОПЫТ КАК ИНСТРУМЕНТ ОЦЕНКИ

СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 8

1.1. Развитие опытного дела. 9

1.2. Агротехнические факторы, имеющие наибольшее влияние на формирование хозяйственных признаков зерновых

культур. 21

1.2.1. Севообороты и предшественники. 21

1.2.2. Уровень минерального питания. 23

1.2.3. Сроки посева. 25 1.3. Изучение взаимодействия генотип х среда (ВГС). 27

2. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ,

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИСЛЕДОВАНИЯ 32

2.1. Почвенно-климатические условия 32

2.2. Материалы и методика исследований 41

3. ПРЕИМУЩЕСТВО МНОГОФАКТОРНОГО ПОЛЕВОГО ОПЫТА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ КСИ

3.1. Варьирование признаков в многофакторном полевом

опыте 47

3.2. Варьирование урожайности 52

3.3. Снижение ошибки при проведении многофакторного опыта 56

3.4. Оценка фенотипической, генотипической и средовой изменчивости и связи хозяйственных признаков 58

3.5. Оценка урожайности селекционных линий с помощью

фоновых признаков 62

4. ФАКТОРЫ ОПЫТА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ИЗУЧАЕМЫЕ ПРИЗНАКИ

4.1. Фактор предшественники 70

4.2. Фактор сроки посева 78

4.3. Фактор азотные подкормки 84

4.4. Взаимодействие агротехнических факторов в опыте 91

4.5. Оценка ВГС в многофакторном полевом опыте 101

5. УПРАВЛЕНИЕ ПРИЗНАКОМ УРОЖАЙНОСТИ С ПОМОЩЬЮ ЗНАЧЕНИЙ «ЕМКОСТЬ ЦЕНОЗА» 118

6. ИНТЕНСИВНОСТЬ СЕЛЕКЦИОННОГО «КОНВЕЙЕРА»

И РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ИСПЫТАНИЯ 125

6.1. Результаты КСИ 126

6.2. Результаты производственных испытаний 132 ВЫВОДЫ 135 ПРЕДЛОЖЕНИЕ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ И ПРОИЗВОДСТВУ 137 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 139 ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК УПОТРЕБЛЯЕМЫХ В РАБОТЕ ТЕРМИНОВ И

СОКРАЩЕНИЙ

Термин, Полное название сокращение

ВГС Взаимодействие генотип х среда

КСИ Конкурсное сортоиспытание

ЕЦ Емкость ценоза (количество формируемых зерен на единице площади, чаще всего на 1 м кв.)

Ь, Экологическая пластичность по Эберхарту и Расселю

8(11 Экологическая пластичность по Эберхарту и Расселю

г Коэффициент корреляции

К2 Коэффициент детерминации

Гф Фенотипический коэффициент корреляции

гё Генотипический коэффициент корреляции

ге Экологический (средовой) коэффициент корреляции

ВВЕДЕНИЕ

Пшеница - уникальная зерновая культура как с точки зрения ее происхождения, так и использования в качестве источника пищи для человека и животных. Пшеница - древнейшее культурное растение, возделываемое еще в доисторические времена - за 15-10 тысяч лет до н.э. (Pernes А., 1983). По выражению Н.И.Вавилова (1987) «человек уже в то время выращивал различные виды и группы сортов, многие из которых возделывались тысячелетиями». >

Ареал пшениц огромен и охватывает 5 континентов земного шара. Ультраскороспелые сорта возделываются даже на полюсе холода (Верхоянск, Россия) и южных континентах. П.М.Жуковский (1964) отмечает что, «всюду ...куда только в умеренные и холодные широты и высокогорные зоны двигался земледелец, он старался приучить к этим местам пшеницу, обеспечивающую его хлебом».

Огромный вклад в увеличение валовых сборов зерна вносит селекция. Наблюдаемый за 50 лет рост урожайности всех культур, в том числе пшеницы, на 55-70 % обусловлен использованием в производстве новых высокопродуктивных сортов (Райли Р., 1981; Austin R.B., et al., 1989; Шелепов В.В., 1998). Селекционеры, используя богатейший материал мировой коллекции, достижения генетики, молекулярной биологии, физиологии растений и разнообразные методы создания исходного материала, значительно расширили сортимент, который насчитывает многие тысячи сортов.

Большой вклад в зерновое производство в РФ и за ее пределами вносят сорта тритикале. Одним из крупнейших достижений XX века является создание этой культуры. Новый вид сельскохозяйственного злака имеет ряд выдающихся свойств. Менее чем за пол века пшенично ржаной амфидиплоид из ботанического курьеза превратился в практически ценную зерновую культуру.

Настоящая работа посвящена совершенствованию методов оценки и отбора генотипов по комплексу хозяйственно-ценных признаков на завершающем этапе селекционного процесса. Профессор Ю.Б.Коновалов (1991) показал, что селекционный опыт, в силу своей специфичности существенно отличается от классического полевого. Кроме того, результативность селекции, безусловно, повысилась бы при преодолении противоречия между стремлением отбора на высокую потенциальную продуктивность и необходимость внедрения в производство адаптивных сортов, не обязательно с высоким потенциалом продуктивности, но гарантирующих нижний уровень урожайности на достаточно высоком его значении. Отбор на высокий потенциал продуктивности при постановке селекционного опыта требует создание высокого агрофона, который, в свою очередь, обеспечивает наибольшую степень дифференциации селекционного материала. Оценка на адаптивность к неблагоприятным условиям требует включения в схему опыта возможно большего количества лимитирующих факторов среды (недостаток минерального питания и влаги, болезни, экстремальные условия по срокам посева, обработке почвы и т.д.). Однако при низкой реализации потенциала продуктивности, усложняется задача достоверной дифференциации генотипов по оцениваемым признакам. Данная работа посвящена повышению надежности КСИ за счет использования преимуществ многофакторного полевого опыта.

Задачи исследования:

1. Оценить надежность анализа хозяйственных признаков, различающихся по норме реакции в четырехфакторном полевом опыте.

2. Дать оценку линий-кандидатов в сорта по экологической пластичности и стабильности.

4. Провести анализ фенотипической, генотипической и экологической взаимосвязи хозяйственных признаков.

5. Рассмотреть возможности использования метода фоновых признаков для более достоверной и комплексной оценки линий - кандидатов в сорта по урожайности.

6. Отобрать лучшие селекционные линии для передачи их на ГСИ РФ.

Научная новизна и практическая значимость.

Апробированы инновационные методы оценки селекционного материала на завершающем этапе селекционного процесса. Системное объединение селекционного и агротехнологического подхода при проведении полевого эксперимента позволили получить синергический эффект повышения качества оценки линий - кандидатов в сорта, частично снизить ограничения селекционного процесса во времени и пространстве.

Реализована более надежная, адаптированная к запросам селекции, система оценки селекционных линий по комплексу хозяйственных признаков на завершающем этапе селекционного процесса, позволившая принять решение о передаче на ГСИ 47 сортов пшеницы и тритикале. Положения - выносимые на защиту:

1. Повышение надежности оценки селекционных линий - кандидатов в сорта по комплексу хозяйственных признаков в 4-х факторном полевом опыте.

2. Анализ влияния Взаимодействия Генотип х Среда на формирование хозяйственных признаков.

4. Применение показателя ёмкость ценоза в селекции и при разработке технологий возделывания линий и сортов.

5. Использование системы оценки селекционных линий по результатам возделывания новых сортов в производстве.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы

докладывались: на методических советах отдела селекции и семеноводства

пшеницы и тритикале Краснодарского НИИСХ им.П.П.Лукьяненко (2006,

2007, 2008, 2009 гг.); на конференции, посвященной 70-летию академика

РАСХН Ю.М.Пучков, Краснодар, КНИИСХ им.П.П. Лукьяненко, 2007г.; на третьей и четвертой всероссийских научно-практических конференциях молодых ученных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» в Кубанском государственном аграрном университете, г.Краснодар, 2009, 2010 гг.; всероссийской научно-практической конференции молодых ученных и специалистов «Молодые ученые агропромышленному комплексу Поволжья» в ГНУ НИИСХ «Юго-востока», г.Саратов, 2010г.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе три в рекомендованных изданиях ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 161 страницах машинописного текста; состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений селекционной практике. Экспериментальные данные приведены в 42 таблицах, 25 рисунках и 37 приложениях. Список используемой литературы включает 204 источника, в том числе 29 на иностранных языках.

1. ПОЛЕВОЙ ОПЫТ КАК ИНСТРУМЕНТ ОЦЕНКИ СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

Повышение зерновой продуктивности - основная цель селекции пшеницы. По оценке А.А.Созинова (1987) вклад селекции в прирост урожайности во второй половине XX века превышает 50 %. За последние 30 лет ежегодный прирост урожайности оценивается в 0,5-2,5 % (Бороевич С.М., 1984; Балла Л. и др. 1987; Беспалова Л.А., 1998; Нетевич Э.Д., 2002). Ни одна другая культура не может сравниться с пшеницей по приросту урожайности (Жученко A.A., 2004).

В основе производства любой сельскохозяйственной продукции лежит сорт (гибрид). Эффективность его использования в качестве средства производства в большой степени зависит от надежности выявления особенностей экологической адаптивности генотипов и правильности агроклиматического районирования сортов на этой основе (Жученко A.A., 1980, с. 28). По мнению А.А.Жученко (1994, с.100) одной из причин увеличения за последние десятилетия разрыва между урожайностью основных культур на сортоучастках и в производстве является низкая надежность оценок агроэкологической адаптивности сортов и гибридов по результатам их сортоиспытаний. Э.Л.Климашевский отмечает (цит. по Кудряшов И. Н., 2006): «Анализ опыта сортоиспытания показывает, что энергетически рациональные перспективные сорта из-за незнания их генетически обусловленных признаков нередко снимают с районирования или исключают из сферы дальнейшего изучения, так как на чаше весов «быть или не быть» перевешивают часто изнеженные, которые в оптимальных условиях внешней среды оказываются действительно более продуктивными. Однако в неблагоприятных условиях в силу малой устойчивости к абиотическим стресс-факторам такие сорта значительно снижают урожайность» (Климашевский Э.Л., Токарев Б.И., 1988).

При организации зернового производства, планирования величины урожайности и качества получаемой продукции сорт является одним из ведущих факторов получения высоких и стабильных валовых сборов зерна, параметров его качества (цит. по Кудряшов И.Н., 2006). Наряду с прямым вкладом сорта в величины валовых сборов зерна, которые связаны, в первую очередь, с потенциалом продуктивности, неуклонно повышается в результате селекции, а также адаптивности сорта к неблагоприятным условиям, важную роль играет взаимодействия фактора сорта со всеми другими факторами организации зернового производства, которые в конкретном итоге являются факторами среды. Ни один из них не может полноценно, а, следовательно, эффективно использоваться без учета биологических особенностей применяемых сортов. По оценке С.Бороевича (1984) величина ВГС превышает в конкретных средовых условиях эффект сорта, что указывает на исключительную важность изучения этого взаимодействия. Основой изучения различных взаимодействий генотип * среда является многофакторный полевой опыт.

1.1. Развитие опытного дела

История опытного дела во многом связана с именем французского ученного Ж.Б.Буссенго (цит. по Доспехов Б.А., 1965).Он впервые в Западной Европе привел агрономию к оформлению в экспериментальную науку. Им в 1834-1836 гг. в имении Бехельбронне были заложены полевые и вегетационные опыты по количественному учету баланса азота и других веществ в различных севооборотах. Его исследования всегда относили к классическим образцам точной работы. В своих работах он впервые показал огромное познавательное значение вегетационного и полевого опыта для научной и практической агрономии.

Позднее на Ротамстедской опытной станции в Англии Д.Лоозом и

Д.Гильбертом (цит. по Доспехов Б.А., 1965), в период 1843-1852 гг., были

заложены опыты с удобрениями бессменных культур (озимая пшеница,

ячмень, корнеплоды). Первая немецкая опытная станция основана в 1852 году в Менкерне. В 1878 году на опытном поле сельскохозяйственного университета в Галле заложены длительные опыты с удобрением бессменной ржи, которые продолжаются и в настоящее время. В последующие годы XIX столетия возникают опытные станции и в других странах Западной Европы, а также в США, (цит. по Доспехов Б.А., 1965).

В нашей стране еще в крепостной России значение эксперимента в земледелии, как и в других отраслях материального производства, глубоко осознавал М.В.Ломоносов. Он говорил замечательные слова (цит. по Доспехов Б.А., 1965): «... один опыт стоит выше тысячи мнений, рожденных только воображением, является призывом к экспериментальной работе». Позднее многие ученые страны: Д.И.Менделеев., К.А.Тимирязев., А.Н.Энгельгардт., П.А.Костычев., И.А.Стебут., Д.Н.Прянишников,

A.Г.Дояренко и др. - при изучении вопросов земледелия широко использовали полевой опыт и вносили свою долю участия в его улучшении (Доспехов Б.А., 1965).

Полевой опыт является основным методом изучения различных вопросов земледелия: севооборотов, приемов обработки почв, применения удобрений, способов посева, а также в сортоиспытании (Арсентьев К.И., 1918; Молостов A.C., 1966; Найдин П.Г., 1968; Годунов К.Н., Мартынов

B.М., 1968; Зеленский H.A., Зеленская Г.М. и др. 2001).

Результаты полевых опытов используются при обосновании

важнейших агротехнических мероприятий, дифференцируется агротехника

по зонам и районам страны, разрабатывается конкретная агротехника

отдельных колхозов и совхозов. Академик П.Н.Константинов (1935) для

ускорения оценки новых сортов предлагал ввести в нашей стране два вида

сортоиспытания: малое и большое. В малом сортоиспытании на небольших

делянках предлагалось давать главным образом экологическую

характеристику сортов, а в большом - на более крупных делянках оценивать

отобранные в малом испытании лучшие для данного района сорта. Позднее

П.П.Лукьяненко (1973) отмечал, что изучение новых сортов необходимо проводить одновременно в некоторых пунктах, расположенных в разнообразных экологических условиях. В этом случае сроки изучения сортов в конкурсном сортоиспытании сократятся на один два года, а оценка их будет более надежная. По мнению П.П.Литуна и В.Г.Вольфа (1975) введение таких опытов позволит повысить точность оценки при сокращении длительности селекционного процесса.

Полевой опыт, как и всякий другой полевой эксперимент, строится на основе принципа единственного различия. Этот принцип требует, чтобы варианты опыта различались между собою только в отношении изучаемого фактора или в случае многофакторного опыта в отношении сочетаний градаций или доз изучаемых факторов. В этих случаях обычно говорят о возможности вычисления того или иного фактора (Перегудов В.Н., 1948; 1978).

При закладке полевого опыта требуется повышенная точность, так как

это связано с достоверностью полученных данных. Многие исследователи

(Константинов П.А., 1939; Сандерс Г., 1958; Щерба C.B., 1968; Соколов A.B.,

1968; Балабол Н.К., 1968; Доспехов Б.А., 1979; Лавриченко В.Г., Мазур Т.Г. и

др. 1986; Lin C.S., Binns M.R., 1986; Учшарт Д.Ж., Васильева Д.В., 1990)

считают, что размещение, формы, размеры, а также повторность делянок

являются приемами повышенной точности. Размеры учетных делянок

определяются в зависимости от конкретных условий сортоучастка и

количество повторностей. В опытах конкурсного сортоиспытания на

сортоучастках основной сети площадь делянки принята в 100 м2. Такой

размер делянки дает возможность в условиях земельной обеспеченности

сортоучастков и конкретных заданий по сортоиспытаниям многочисленных