Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологическая изменчивость урожайность зерна и генетический потенциал мягкой яровой пшеницы в Западной Сибири

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Экологическая изменчивость урожайность зерна и генетический потенциал мягкой яровой пшеницы в Западной Сибири"

Андреева Злата Валерьевна

Экологическая изменчивость урожайности зерна и генетический потенциал мягкой яровой пшеницы в Западной Сибири

03.02.08-Экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора биологических наук

Новосибирск 2011

4841862

Работа выполнена в ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет.

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Цильке Регинальд Александрович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор заслуженный деятель науки РФ Наплёкова Надежда Николаевна

доктор биологических наук, профессор Барахтенова Людмила Алексеевна

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Ильин Владимир Семенович

Ведущая организация:

ФГОУ ВПО Омский государственный аграрный университет

Защита состоится « 2011 г. в ю часов на заседании

диссертационного совета Д 220.048.03 при ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет по адресу: г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160. Тел., факс: (8-383) 264-29-34, e-mail: norge@ngs.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет.

Автореферат разослан« $ » 2011г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Маренков В.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Западная Сибирь представляет собой регион с рискованными условиями для стабильного производства зерна пшеницы. Мягкая яровая пшеница как основная продовольственная культура характеризуется повышенной требовательностью к важнейшим факторам внешней среды, которые отличаются в этом регионе исключительным разнообразием, суровостью и изменчивостью во времени и пространстве. Поэтому не только перед селекцией, но и перед государственными испытательными учреждениями стоят исключительно сложные задачи, связанные с объективной оценкой сортов в крайне сложных климатических условиях.

Одно из центральных мест в повышении производительности сибирской земли принадлежит сорту как динамической биологической системе, обладающей способностью реализовать потенциал генотипа при определенных агроклиматических и технологических условиях (Цильке P.A., 1983). Проблема стабильного производства зерна яровой пшеницы с высоким его качеством должна решаться комплексно, прежде всего, за счет сортов, хорошо приспособленных к разнообразным агроклиматическим условиям. Ориентация на сорта с высоким биологическим потенциалом продуктивности в определенной степени способствует снижению их устойчивости к неблагоприятным воздействиям среды. В этой связи важная роль отводится использованию адаптивных форм, обладающих широким диапазоном реакций на изменяющиеся экологические условия, способных стабильно реализовывать свой генетический потенциал продуктивности (Жученко A.A., 1990, 1996).

Цель и задачи исследования. Цель настоящего исследования заключается в анализе результатов государственного испытания сортов мягкой яровой пшеницы на сортоучастках Омской, Новосибирской, Томской областей и Алтайского края для выявления уровня реализации генетического потенциала сортов по урожайности зерна в разных агроклиматических зонах.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. На основе результатов государственного испытания дисперсионным анализом оценить относительный вклад генотипической и паратипической изменчивости в общее варьирование урожайности зерна.

2. Оценить вклад генотипов (сортов) и экологических факторов: сортоучастки, метеорологические условия вегетации (годы) в изменчивость урожайности зерна в разных агроэкологических зонах.

3. Оценить вклад взаимодействия трёх факторов (сорта, годы, сортоучастки) в общую изменчивость урожайности зерна.

4. Определить относительный уровень реализации потенциала урожайности зерна сортов при государственном испытании и в производственных условиях в разных агроэкологических зонах Западной Сибири.

5. Оценить влияние сроков посева, как экологический фактор, на характер изменчивости урожайности зерна и на уровень реализации генетического потенциала мягкой яровой пшеницы.

Научная новизна. Впервые на разнообразном генетическом материале многофакторным дисперсионным анализом многолетних результатов государственного испытания сортов мягкой яровой пшеницы оценен относительный вклад генотипической (сортовой) и экологической изменчивости: сортоучастков, расположенных в разных географических и агроклиматических зонах, условий вегетации (годы) и взаимодействия этих трёх факторов в общее фенотипическое варьирование урожайности зерна. Доля этой изменчивости достигает 92,7%, тогда как доля межсортовой изменчивости составляет всего 2,7% в общем варьировании основного показателя продуктивности основной продовольственной культуры.

Выявлены существенные различия в относительном уровне реализации генетического потенциала продуктивности пшеницы при государственном испытании и в производстве в зависимости от экологических условий.

Показано, что сроки посева существенно влияют на характер изменчивости урожайности зерна и на уровень реализации генетического потенциала сорта в условиях Западной Сибири.

Научная и практическая ценность работы. Научная ценность работы заключается в возможности использования результатов исследования для разработки эффективной сортовой структуры посевных площадей мягкой яровой пшеницы в разных агроэкологических зонах Западной Сибири.

В области экологии полученные результаты дают возможность объективно оценить воздействие экологических факторов на реализацию генетического потенциала сортов мягкой яровой пшеницы по продуктивности в производственных условиях в разных агроэкологических зонах Западной Сибири.

Полученные результаты позволят существенно расширить представления о вкладе генетических и средовых факторов и их взаимодействия в формирование главного количественного признака пшеничного растения - урожайности зерна, и тем самым подвести научную основу для разработки принципиально новых технологий возделывания пшеницы с целью реализации её генетического потенциала в разных агроэкологических зонах Западной Сибири.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Изменчивость урожайности зерна мягкой яровой пшеницы в разных агроэкологических зонах Западной Сибири зависит от сорта, условий вегетации (годы) при государственном испытании и в производственных условиях в разных зонах её возделывания.

2. Выявлен относительный вклад экологической и генотипической изменчивости, а также изменчивости, обусловленной взаимодействием трёх факторов (сорта, годы, сортоучастки), в общее варьирование урожайности зерна мягкой яровой пшеницы в разных агроэкологических условиях.

3. Уровень реализации генетического потенциала сортов при государственном испытании и в производственных условиях разных климатических зон Западной Сибири существенно различается.

4. Доля изменчивости, обусловленная сроками посева значительна, что свидетельствует о ее существенном влиянии на уровень реализации генетического потенциала сорта.

5. Обоснованы принципы разработки эффективной сортовой структуры посевных площадей мягкой яровой пшеницы в разных агроэкологических зонах Западной Сибири.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были вынесены на обсуждение в докладах и сообщениях: на VI, VIII, IX, X генетико-селекционных школах (Новосибирск, 19-23 апреля 1999 г.; 11-16 ноября 2001 г.; 5-9 апреля 2004 г.; 9-13 апреля 2007 г.); в материалах региональной научной конференции молодых ученых «Аграрная наука России в новом тысячелетии Сибирского федерального округа» (Новосибирск, 20-21 мая 2003 г.)»; на международных научно-практических конференциях: «Аграрная наука России в новом тысячелетии» (Омск, 20-23 мая 2003 г.), «Научное обеспечение устойчивого развития АПК в Сибири» (Улан-Удэ, 7-11 июля 2004 г.), «Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве, растениеводстве и экономике» (Томск, 2004 г.), «Инновационное развитие аграрного производства в Сибири» (Кемерово, 25-27 мая 2005 г.), «Современные тенденции развития аграрной науки в России» (Новосибирск, 28-30 марта 2006 г.), «Роль молодых ученых в реализации национального проекта «Развитие АПК» (Красноярск, 29-30 мая 2007 г.), «Роль молодых ученых в реализации национального проекта «Развитие АПК» (Москва, 29-30 мая 2007 г.), «Научное инновационное обеспечение АПК Сибири» (Барнаул, 18-21 июня 2008 г.), «Инновационный потенциал молодых ученых в развитии агропромышленного комплекса Сибири» (Новосибирск, 3-5 июня 2009 г.), «Инновационные технологии в АПК» (Иркутск, 15 -18 мая 2010 г.); на международном научно-практическом форуме «Инновации в агропромышленном комплексе» (Новосибирск, 2009 г.). Материалы диссертации используются при чтении лекций по дисциплинам «Экология», «Селекция и

семеноводство растений» в сельскохозяйственных вузах Западной и Восточной Сибири.

Публикация работ. По результатам диссертации опубликовано 47 научных работ, в т.ч. в изданиях, рекомендованных ВАК - 11 работ («Сибирский вестник сельскохозяйственной науки», «Достижения науки и техники АПК», «Вестник КрасГАУ», «Вестник НГАУ» и др.).

Автор выражает благодарность и признательность научному консультанту, доктору биологических наук, заслуженному деятелю науки РФ, почётному доктору Гумбольдтского университета г. Берлина профессору P.A. Цильке за помощь, ценные советы и критические замечания при выполнении работы. Автор также выражает благодарность заведующим комиссиями по сортоиспытанию и начальникам ГЦМС Омской, Новосибирской, Томской областей и Алтайского края за предоставленные сведения по государственному сортоиспытанию и метеорологические данные.

Автор признателен за поддержку и оказанную помощь ректору НГАУ, профессору A.C. Денисову, профессору Г.А. Ноздрину и коллегам из Новосибирского, Омского, Алтайского ГАУ и Томского СХИ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, общих выводов, предложений, списка цитируемой литературы и приложений. Работа изложена на 266 страницах машинописного текста, включая 30 таблиц, 13 рисунков, 44 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Мягкая яровая пшеница: биология, требования к факторам внешней среды

Представлен обзор отечественной и зарубежной литературы, который показывает, что проведено очень мало исследований с целью выявления основных генетических и средовых факторов на изменчивость урожайности зерна в зависимости от сортового разнообразия, метеорологических условий, складывающихся в период вегетации пшеничного растения, и комплекса факторов, определяемых как экологические на сортоучастках в разных агроклиматических зонах. Предполагается, что результаты такого анализа позволят обосновать необходимость более тщательного подбора сортов и совершенствования сортовой структуры посевов мягкой яровой пшеницы с целью реализации генетического потенциала важнейшей сельскохозяйственной культуры в Западной Сибири.

2. Система государственного сортоиспытания

Представлены структура, задачи государственной сортоиспытательной сети в Российской Федерации, система оценки сортов в государственном сортоиспытании, основные методические требования к полевым опытам на сортоучастках.

3. Климатические особенности региона

Характеризуя в целом климат Западной Сибири, можно заключить, что потенциальные ресурсы по влаге, теплу, свету и почвенному плодородию позволяют значительно повысить производительность земли. Для этого необходимо, прежде всего, снизить непроизводительные потери влаги и тепла. Эту сложную задачу можно решать путем радикального совершенствования системы ведения земледелия, которая должна быть направлена на макси-

мальное использование возделываемыми растениями природных факторов, обусловливающих продуктивность пшеницы.

Учитывая исключительное разнообразие природных факторов Западной Сибири, их суровость, изменчивость во времени и пространстве, первостепенной задачей должно стать значительное расширение набора сортов по общей длине вегетационного периода, продолжительности отдельных межфазных периодов, ритму развития на разных этапах онтогенеза, обусловливающих реакцию генотипа на комплекс экологических факторов, по реакции на водный, пищевой, световой и температурный режимы.

4. Материалы и методы исследований

Испытание сортов на государственных сортовых участках Омской, Новосибирской, Томской областей и Алтайского края, расположенных в разных агроклиматических зонах (степь, южная и северная лесостепь, тайга и подтайга), проводилось в соответствии с методикой государственного сортоиспытания сортов сельскохозяйственных культур.

Полученные многолетние данные (5-12 лет) обрабатывались при помощи одно- и многофакторного дисперсионного анализов с использованием специальных компьютерных программ «SNEDECOR», разработанных кандидатом физико-математических наук О.Д. Сорокиным при участии доктора биологических наук P.A. Цильке на основе работ Д. Снедекора и П.Ф. Ро-кицкого (Снедекор Дж.У., 1961; Сорокин О.Д., 2004; Рокицкий П.Ф., 1967).

Анализ многолетних результатов по урожайности зерна на сортоучастках показал, что все вариансы, отражающие изменчивость изученных признаков, обусловленную влиянием генотипов, условиями года, экологическими пунктами и взаимодействием этих факторов, достоверны при высоком уровне значимости.

5. Анализ результатов государственного испытания сортов мягкой яровой пшеницы 5.1. Омская область

Омская область по агроклиматическим ресурсам, своему историческому и экономическому развитию занимает в Западной Сибири особое место. Следует также отметить, что уровень технологии возделывания сельскохозяйственных культур здесь несколько выше, чем в других регионах.

За 12 лет только по 5 годам (1996, 2001, 2002, 2005, 2007) количество осадков превышало норму, причём это превышение варьировало от 8,2 до 21,2 %. Эти годы по водному режиму могут считаться благоприятными для вегетации яровой пшеницы. Неблагоприятными по этому метеорологическому фактору были 1997, 1999, 2000, 2004, 2006 гг., когда количество осадков в период вегетации пшеницы снизилось на 18,7 - 27,0 % по сравнению с нормой. По 9 годам среднемесячная температура была на 0,5 ... 1,5° С выше средней многолетней, что в целом говорит об относительно благоприятном температурном режиме для вегетации яровой пшеницы. Гидротермический коэффициент за 12 лет в период вегетации пшеницы варьировал от 0,71 в 1997 г. до 1,33 в 1996 г. По 5 годам из 12 этот показатель был больше единицы. Значительно ниже единицы ГТК был в 1997 и 1999 гг., что свидетельствует об очень засушливых условиях, сложившихся в период вегетации пшеничного растения в эти годы.

Урожайность зерна в сильной степени варьировала в зависимости от ГСУ, т.е. экологической зоны, в которой проводились испытания, и от условий вегетации, которые складывались ежегодно на протяжении 12 лет. На Тарском ГСУ (зона тайги и подтайги), самом северном сортоучастке в области, средняя урожайность за 12 лет варьировала от 8,2 в 2007 г. до 36,0 в 2001 г., Болыпереченском (зона северной лесостепи) - от 14,7 в 2006 г. до 52,1 в 2001 г., на Называевском (зона северной лесостепи) - от 14,3 в 1998 г. до 40,9 в 1997 г., на Горьковском (зона северной лесостепи) - от 25,1

в 2007 г. до 52,3 в 2001 г., на Москаленском (зона южной лесостепи) - от 23,7 в 2007 г. до 50,0 в 2004 г., на Шербакульском (зона южной лесостепи) - от 18,3 в 1998 г. до 36,0 в 1997 г., на Черлакском (степная зона) - от 21,1 в 1999 г. до 45,8 в 2001 г., на Павлоградском (степная зона) - от 7,1 в 1999 г. до 32,2 в 2001 г. и на самом южном в области Русско-Полянском ГСУ (степная зона) - от 9,7 в 2004 г. до 29,5 ц/га в 2002 г. Средняя урожайность по области варьировала от 18,0 на Русско-Полянском ГСУ до 36,7 ц/га на Больше-реченском ГСУ. Характерно, что наиболее низкий гидротермический коэффициент (0,81) получен по Русско-Полянскому району, а самый высокий по Тарскому (1,40), в то время как по Болыпереченскому району ГТК равен 1,10. Тот факт, что на Тарском ГСУ урожайность значительно ниже (21,7 ц/га), чем на Большереченском (36,7 ц/га), связан с более низким почвенным плодородием.

Доля изменчивости, вызванная условиями вегетации пшеницы в разные годы (фактор В), в общей изменчивости урожайности зерна варьировала от 73,4 на Москаленском ГСУ (2-й срок посева) до 91,7 % на Называевском и Русско-Полянском (2-й срок посева). Здесь необходимо отметить, что условия вегетации, прежде всего температурный и водный режимы, складывающиеся в разные годы и в разных экологических зонах, играют решающую роль в реализации генотипического потенциала исследуемой культуры. На фоне доминирующего вклада экологической изменчивости в общее варьирование урожайности зерна доля межсортовой изменчивости, обусловленной генотипическими различиями между сортами, незначительна и варьировала от 0,4 % на Павлоградском сортоучастке (1-й срок посева) до 15,4 на Горь-ковском.

На первый взгляд, относительно низкий вклад межсортовой изменчивости в общую изменчивость урожайности зерна как бы свидетельствует о незначительной роли сорта в реализации генетического потенциала мягкой пшеницы. Но в действительности полученные данные говорят о том, что условия вегетации играют основополагающую роль в реализации потенциала

продуктивности пшеницы, однако уровень реализации этого потенциала обусловлен генетической конституцией сорта. Роль сорта в конкретных условиях внешней среды наглядно иллюстрирует табл. 1, в которой показано, что доля генотипической изменчивости в общем варьировании урожайности зерна относительно велика и сильно варьирует в зависимости от года и срока посева.

Таблица 1. Доля генотипической изменчивости (ДГИ) в общем варьировании урожайности зерна на сортоучастках Омской области, 1996 -

2007 гг.

Сортоучасток ит по ДГИ Сортоучасток 1лтпо ДГИ

Тарский 55,9- - 92,2 Шербакульский* * 54,5 - -92,5

Большереченский 80,6- -96,7 Черлакский* 72,7- -95,5

Называевский 89.0- -95,9 Черлакский** 74,1- -93,7

Горьковский 79,8- -96,7 Павлогр адский* 50,4- -89,8

Москаленский* 63,1- -93,8 Павлоградский* * 60,5- -93,4

Москаленский** 70,8- -91,4 Русско-Полянский* 26,8- -95,3

Шербакульский* 71,1- -96,5 Ру сско-Полянский* * 66,3- -92,7

* Первый срок посева. Второй срок посева.

Результаты трехфакторного дисперсионного анализа данных по урожайности зерна представлены в табл. 2.

Вклад в общее фенотипическое варьирование, обусловленный различиями между сортоучастками, значителен и составил 23,0, доля изменчивости, обусловленная погодными условиями, - 31,7, сортовыми различиями на общем фоне варьирования урожайности - 2,6%. Обращает на себя внимание высокое взаимодействие между факторами В (годы) х С (сортоучастки) -33,2%.

Таблица 2. Результаты трехфакторного дисперсионного анализа данных по урожайности зерна сортов мягкой яровой пшеницы на ГСУ Омской области

Источник варьирования (К 5М Б Доля влияния фактора, %

Общее 799 78335,99 98,04 - 100

Сорта(фактор А) 3 2054,82 684,94 296,99*** 2,6

Годы (фактор В) 9 2483,26 2758,928 1196,28*** 31,7

Сортоучастки(фактор С) 4 18007,98 4501,99 1952,09*** 23,0

Взаимодействие А х В 27 3282,56 121,54 52,70*** 4,2

Взаимодействие А х С 12 436,72 36,39 15,78* 0,6

Взаимодействие В х С 36 25989,32 721,93 313,03*** 33,2

Взаимодействие АхВхС 108 2351,58 21,77 9 44*** 3,0

Случайные отклонения 600 1383,75 2,31 - 1.7

Критерий Фишера (Р) достоверен: при Р < 0,05; Р<0,01; Р< 0,001.

В Тарском районе средняя урожайность зерна на ГСУ варьировала от 8,2 в 2007 г. до 36,0 ц/га в 2001 г., а в условиях производства - от 9,0 в 1999 г. до 14,8 в 2001 г. и составила в среднем по району 11,7 ц/га, тогда как по водному режиму наиболее благоприятными были 1996, 2001 и 2002 гг., а по температурному режиму - 1998, 2003-2005 гг. В 2001 г. была получена наиболее высокая урожайность зерна по ГСУ и в производственных условиях и именно в этом году осадков выпало на 34,0 % больше средней многолетней нормы, а средняя температура воздуха была на 1,0°С выше средней многолетней.

В Большереченском районе средняя урожайность на ГСУ варьировала от 14,7 в 2006 г. до 52,1 в 2001 г., а в условиях производства - от 8,2 в 1998 г. до 20,4 в 2001 г. и составила в среднем по району 11,8 ц/га. В 2001 г. количество осадков по рассматриваемому району составило 352 мм за вегетационный период, что на 47,3 % больше нормы. По температурному режиму не наблюдалось существенных отклонений от нормы.

В Называевском районе средняя урожайность на ГСУ варьировала от 14,3 в 1998 г. до 40,9 в 1997 г., а в производственных условиях - от 6,1

в 1998 г. до 14,6 в 2001 г. и составила в среднем по району 11,1 ц/га. К сожалению, по рассматриваемому району не было получено данных за 2002 -2007 гг., так как на сортоучастке были прекращены государственные испытания.

В Горьковском районе средняя урожайность на ГСУ варьировала от 25,1 в 2007 г. до 52,3 в 2001 г., а в производственных условиях - от 9,5 в 1998 г. до 21,4 в 2001 г. и составила в среднем по району 14,1 ц/га.

В Москаленском районе средняя урожайность на ГСУ варьировала от 23,7 в 2007 г. до 50,0 в 2004 г., а в производственных условиях - от 12,9 в 1998 г. до 27,7 в 2003 г. и составила в среднем по району 17,1 ц/га.

В Шербакульском районе средняя урожайность на ГСУ варьировала от

18.3 в 1998 г. до 36,0 в 1997 г., а в производственных условиях - от 9,1 в 1998 г. до 18,5 в 2001 г. и составила в среднем 14,0 ц/га. Низкую урожайность на ГСУ и в производстве в 1998 г. можно объяснить тем, что количество осадков в этом году было на 38,0 % ниже нормы, однако более высокую урожайность в 2001 г. невозможно объяснить, так как осадков выпало меньше нормы на 9,0 %.

В Черлакском районе средняя урожайность на ГСУ варьировала от 21,1 в 1999 г. до 45,8 в 2001 г., а в производственных условиях - от 7,7 в 1998 г. до 18,9 в 2001 г. и составила в среднем по району 11,5 ц/га. Низкая урожайность зерна на ГСУ в 1999 г. и в производстве в 1998 г по сравнению с другими годами связана с тем, что в эти годы выпала половинная норма осадков.

В Павлоградском районе средняя урожайность на ГСУ варьировала от

10.4 в 1998 г. до 32,2 в 2001 г., а в производственных условиях - от 12,4 в 2002 г. до 20,3 в 2001 г. и составила в среднем 16,0 ц/га. Если высокая урожайность в 2001 г. поддаётся объяснению, то низкую урожайность в 2002 г. в производственных условиях невозможно объяснить погодными условиями, которые были достаточно благоприятными.

В Русско-Полянском районе средняя урожайность на ГСУ варьировала от 9,7 в 2004 г. до 29,5 в 2002 г., а в производственных условиях - от 5,6 в 1998 г. до 13,7 в 2001 г. и составила в среднем 10,0 ц/га (табл. 3).

Обобщая полученные результаты по Омской области, следует отметить, что урожайность зерна, несмотря на относительно высокий уровень технологии её возделывания в этой области, значительно варьирует в зависимости от географического расположения района и условий вегетации (года) как на государственных сортоучастках, так и в производственных условиях.

Таблица 3. Обобщенные данные по средней урожайности зерна пше-

ницы на сортоучастках и в производственных условиях Омской области за 12 лет (1996-2007)

Район Варьирование (лимиты), ц/га Средняя урожайность, ц/га Отклонение от ГСУ, %

по ГСУ по району по ГСУ по району

Тарский 8,2-36,0 9,0- -14,8 21,7 11,7 -46,1

Болыпереченский 14,7- -52,1 8,2- -20,4 36,7 11,8 -67,8

Называевский 14,3- -40,9 6,1- -14,6 27,7 11,1 -59,9

Горьковский 25,1- -52,3 9,5- -21,4 35,0 14,1 -59,7

Москаленский 23,7- -50,0 12,9-27,7 32,9 17,1 -48,0

Шербакульский 18,3- -36,0 9,1—18,5 29,3 14,0 -52,2

Черлакский 21,1- -45,8 7,7-18,9 27,2 11,5 -57,7

Павлогр адский 10,4- -32,2 12,4-20,3 24,2 16,0 -33,9

Русско-Полянский 9,7-29,5 5,6-13,7 18,3 10,0 -45,4

Х0 - - 28,1 13,0 -53,7

Показано, что сроки посева как экологический фактор оказывают существенное влияние на уровень реализации генетического потенциала сорта, причём в общем варьировании урожайности зерна доля изменчивости, вызванная разными сроками посева, варьировала от 0,5 % на Черлакском ГСУ в 2006 г. до 72,8 на Черлакском в 2000 г. Генетический потенциал возделываемых в области сортов далеко не исчерпан, о чём свидетельствует относительный уровень снижения урожайности зерна в производственных условиях

по сравнению с данными, полученными на ГСУ. Это снижение варьировало от 33,9% в Павлоградском районе до 67,8 в Большереченском, а в среднем по области на 53,7 %, или 2,2 раза.

5.2. Новосибирская область

Область является одним из наиболее крупных в Западной Сибири сельскохозяйственных регионов, который обладает сравнительно благоприятными почвенно-климатическими ресурсами для вегетации яровой пшеницы. Неблагоприятными по метеорологическим условиям были 1997, 1998, 1999, 2003, 2006 гг., когда количество осадков в период вегетации пшеницы снизилось на 21,3-40,7 % по сравнению со среднемноголетней нормой. Причем наиболее влажным был 1996 г., а самым засушливым 1999 г. Среднемесячная температура на 0,3 ... 1,9° С выше средней многолетней. Это говорит об относительно благоприятном температурном режиме для вегетации яровой пшеницы. Гидротермический коэффициент в период вегетации варьировал от 0,77 в 2003 г. до 1,73 в 1996 г. По 7 годам из 11 этот показатель был больше единицы. Ниже единицы ГТК был в 1997, 1999, 2003 и 2006 гг., что свидетельствует об относительно засушливых условиях, сложившихся в период вегетации пшеничного растения в эти годы.

Полученные результаты свидетельствуют о значительном варьировании урожайности зерна мягкой яровой пшеницы в зависимости от года испытания и условий вегетации пшеницы на сортоучастках. Обращает на себя внимание значительное межсортовое варьирование. На самом северном в области, Северном ГСУ (зона тайги и подтайги), средняя урожайность за 11 лет варьировала от 8,7 в 2006 г. до 43,7 в 2001 г., Маслянинском (зона тайги и подтайги)- от 16,0 в 2005 г. до 43,0 в 2003 г., Венгеровском (зона северной лесостепи) - от 13,6 в 2006 г. до 41,8 в 1997 г., Новосибирском (зона северной лесостепи) - от 15,5 в 1999 г. до 45,5 в 2000 г., Мошковском (зона северной лесостепи) - от 15,4 в 1998 г. до 42,4 в 2000 г., Барабинском (зона южной

лесостепи) - от 9,0 в 2006 г. до 44,0 в 2004 г., Доволенском (зона южной лесостепи) - от 9,9 в 1999 г. до 52,8 в 1997 г., Чистоозерном (зона южной лесостепи) — от 8,1 в 1998 г. до 43,9 в 2004 г. и на самом южном в области Кара-сукском ГСУ (степная зона) - от 13,3 в 1998 г. до 38,4 в 2002 г. За рассматриваемый период наименьшая урожайность зерна получена в 1998 г. на Чистоозерном ГСУ (8,1 ц/га), а наибольшая - в 1997 г. на Доволенском (52,8 ц/га). В 1998 г. на Чистоозерном ГСУ осадков выпало около нормы, а среднемесячная температура воздуха была на 1,4° С выше нормы, в 1997 г. на Доволенском ГСУ метеоусловия соответствовали норме, т.е. оба года были благоприятными для возделывания пшеницы.

Наиболее низким гидротермическим коэффициентом характеризовался Доволенский в 1997 г. (0,77), а наиболее высоким - Чистоозерный район в 1998 г. (0,85). Тот факт, что на Чистоозерном ГСУ урожайность в 6,5 раза ниже, чем на Доволенском, связан с различиями в условиях вегетации в разных экологических зонах и, прежде всего, в почвенном плодородии. Однако при анализе урожайности зерна по отдельным сортам обращает на себя внимание, что самая высокая урожайность зерна за 11 лет испытаний получена именно на этих двух сортоучастках: на Чистоозерном в 2004 г. по сорту Омская 24 — 62,8 ц/га и на Доволенском по сорту Омская 28 дважды получена высокая урожайность: в 1997 г. - 61,5 и в 2000 г. - 53,8 ц/га. Причем в Доволенском районе в 1997 г. осадков выпало на 18,1% меньше нормы, а ГТК = 0,77, что свидетельствует о значительном генетическом потенциале испытываемых сортов мягкой яровой пшеницы.

Доля изменчивости, обусловленная сортовыми различиями в общем фенотипическом варьировании урожайности зерна, колеблется от 0,1 в 2005 г. до 9,1 % в 2004 г. Значительна доля изменчивости обусловлена различиями между сортоучастками, т.е. целым комплексом факторов внешней среды, характерных для условий вегетации пшеницы. Доля этой изменчивости в общем варьировании урожайности колеблется от 74,6 в 2004 г. до 91,0 % в 2006 г.

Особо следует сказать о доле изменчивости, обусловленной взаимодействием двух факторов - сортов и сортоучастков, она варьировала от 3,7 % в 1997 г. до 16,9 в 2001 г. Именно этот показатель играет существенную роль в оценке сортов при их испытании и в принятии решения о регистрации сорта Государственной комиссией по сортоиспытанию. Доля изменчивости, вызванная взаимодействием сортов и сортоучастков (А х В), по относительному вкладу в общую изменчивость урожайности близка к вкладу, обусловленному фактором А (сорта).

Данные о вкладе сортовой изменчивости урожайности зерна в общее фенотипическое варьирование этого важнейшего экономического показателя представлены в табл. 4.

Таблица 4. Доля генотипической изменчивости (ДГИ) в общем варьировании урожайности зерна на сортоучастках Новосибирской области,

1996-2006 гг.

Сортоучасток 1лт по ДГИ Сортоучасток Ыт по ДГИ

Северный 37,СИ- 98,6 Барабинский 67,9- -99,3

Маслянинский 63,7- -97,5 Доволенский 79,9- -98,2

Венгеровский 77.2 - -95,4 Чистоозерный 48,2- -99,4

Новосибирский 33,3- -95,8 Карасукский 24,5- -98,1

Мошковский 27,8- -97,3 - -

Как видим, этот вклад существенен и зависит от условий вегетации (года) и от комплекса природных и технологических факторов, складывающихся на разных сортоучастках. На Маслянинском, Венгеровском, Барабин-ском и Доволенском сортоучастках межсортовые различия выражены более чётко. Результаты трехфакторного дисперсионного анализа представлены в табл. 5.

Для выявления относительного уровня реализации генетического потенциала сортов мягкой яровой пшеницы по урожайности зерна сравнивали фактическую урожайность в среднем по районам Новосибирской области с урожайностью зерна на государственных сортоучастках, расположенных на

территории соответствующего района. Данные по урожайности зерна на сортоучастках и в производственных условиях представлены в табл. 6. Обращает на себя внимание значительное варьирование средней урожайности зерна в зависимости от района и года.

Таблица 5. Результаты трехфакторного дисперсионного анализа данных по урожайности зерна сортов мягкой яровой пшеницы на ГСУ Новоси-

бирской области (1996-2006 гг.).

Источник варьирования М МЭ Б Доля влияния фактора, %

Общее 659 74627,90 113,24 . 100

Сорта (фактор А) 2 125,51 62,76 12,27* 0,2

Годы (фактор В) 10 35665,54 3566,55 697,12*** 47,8

Сортоучастки(фактор С) 4 5890,04 1472,51 287.82*** 7,9

Взаимодействие А х В 20 1421,16 71,06 13,89** 1,9

Взаимодействие А х С 8 251,12 31,39 6,14* 0,3

Взаимодействие В х С 40 26214,16 655,35 128,10*** 35,1

Взаимодействие АхВхС 80 2527,88 31,60 6,18*** 3,4

Случайные отклонения 495 2532,50 5,321 - 3.4

Так, в производственных условиях средняя урожайность по годам варьировала от 9,8 в 2005 г. до 16,6 в 2001 г., а на сортоучастках - от 19,1 в 2006 г. до 36,7 ц/га в 2001 г. Снижение урожайности в производственных условиях по сравнению с сортоучастками варьировало от 37,2 в 1999 г. до 63,4% в 2003 г. Если в целом рассматривать полученные данные, то видно, что урожайность зерна в производственных условиях в среднем за 11 лет составила 15,3, а на сортоучастках 28,9 ц/га, т.е. в производстве урожайность в целом на 47,1 % ниже, чем на сортоучастках. Причём наблюдаются значительные различия по районам, где этот показатель варьирует от 46,8 (Масля-нинский) до 65,7 % (Доволенский район). Однако не обнаружено прямой связи между уровнем урожайности в районе и процентом его снижения в сравнении с сортоучастками. В среднем за 11 лет самая высокая урожайность в производственных условиях получена в Новосибирском районе (17,4 ц/га), а

самая низкая в Мошковском (10,4 ц/га), что вполне объяснимо условиями вегетации, в первую очередь, количеством осадков. Однако трудно объяснить то, что на Доволенском ГСУ получена в среднем за 11 лет самая высокая урожайность (35,0 ц/га), а в производственных условиях района 12,0 ц/га, т.е. на 65,7 % ниже, чем на сортоучастке. Трудно предположить, чтобы метеоусловия в производственных условиях существенно отличались от тех, которые складывались на сортоучастке.

Таблица 6. Обобщенные данные по средней урожайности зерна пше-

ницы на сортоучастках и в производственных условиях Новосибирской области, 1996-2006 гг.

Район Варьирование (лимиты), ц/га Средняя урожайность, ц/га Отклонение от ГСУ, %

по ГСУ по району по ГСУ по району

Северный 8,7-43,7 5,5-21,0 28,5 10,6 -62,8

Маслянинский 16,0- -43,0 7,4-25,4 30,1 16,0 -46,8

Венгеровский 13,6- -41,8 7,1—15,2 27,1 11Д -59,0

Новосибирский 15,5- -45,5 11,0-20,5 34,1 17,4 -49,0

Мошковский 15,4- -42,4 7,8-17,1 28,1 10,4 -63,0

Барабинский 9,0- -4,0 6,5-19,5 31,8 12,4 -61,0

Доволенский 9,9- -2,8 8,9-16,1 35,0 12,0 -65,7

Чистоозерный 8,1" -3,9 5,0-14,8 23,0 10,7 -53,5

Карасукский 13,3- -38,4 6,7-25,3 22,6 11,7 -48,2

Х0 - - 28,9 12,5 -56,7

В то же время средняя урожайность за 11 лет на Мошковском сортоучастке составила 28,1 ц/га, а в производственных условиях района -10,4 ц/га, что на 63,0 % ниже, чем на сортоучастке, тогда как в самом засушливом Карасукском районе урожайность в среднем за 11 лет на сортоучастке составила 22,6, а в производственных условиях - 11,7 ц/га, что на 48,2 % ниже, чем на сортоучастке.

Естественно, что в силу ряда объективных причин на сортоучастках при равных метеорологических условиях по району технологические условия, несомненно, выше, чем в производстве. Поэтому столь резкие различия,

когда в производственных условиях в 1,9-2,9 раза урожайность ниже, чем на сортоучастках, могут быть объяснены только тем, что технология возделывания пшеницы в первом случае намного ниже, чем во втором. Тогда возникает закономерный вопрос: а нужно ли возделывать сорта с высоким потенциалом продуктивности, если используемые технологии их возделывания на таком низком уровне?

Вероятнее всего, селекционерам необходимо обратить внимание на то, чтобы вновь создаваемые сорта отличались высокой адаптивностью не только к экологическим, но и к применяемым технологическим условиям.

Обобщая полученные результаты по Новосибирской области, можно заключить, что урожайность зерна в производственных условиях в среднем за 11 лет на 56,7 %, т.е. в 2,3 раза, ниже, чем на сортоучастках. Эти данные свидетельствуют о значительном варьировании урожайности зерна мягкой яровой пшеницы в зависимости от года испытания и условий вегетации пшеницы на сортоучастках и в производственных условиях. Доля изменчивости, обусловленная сортовыми различиями на общем фоне варьирования урожайности, колеблется на сортоучастках от 0,0 на Венгеровском до 13,1 % на Маслянинском. Высока доля изменчивости, обусловленная различиями между факторами внешней среды (годы), которая колеблется от 76,7 (Маслянин-ский ГСУ) до 92,3 % (Венгеровский ГСУ). Доля изменчивости, обусловленная взаимодействием сорта х годы, колеблется от 4,0 (Барабинский ГСУ) до 12,3% (Чистоозерный). Доля изменчивости, обусловленная взаимодействием двух факторов - сортов и сортоучастков — варьировала от 3,7 % в 1997 г. до 16,9 в 2001 г.

5.3. Томская область

Область по общей площади земель занимает второе место в Западной Сибири. За 5 лет только в 1996 г. количество выпавших осадков превышало норму на 45,6 %. Этот год был благоприятным по водному режиму для веге-

тации яровой пшеницы. Неблагоприятными по количеству выпавших осадков были 1997, 1998, 1999 и 2000 гг., когда количество осадков в период вегетации пшеницы снизилось на 5,6-38,1 % по сравнению с нормой. Таким образом, наиболее влажным был 1996 г., а самым засушливым 1999 г. Среднемесячная температура в период вегетации яровой пшеницы (май-сентябрь) по 3 годам из 5 была на 0,7 ... 1,1° С выше средней многолетней. Гидротермические коэффициенты за 5 лет в период вегетации пшеницы варьировали от 1,50 в 1999 г. до 1,75 в 1996 г. По всем анализируемым годам этот показатель был существенно больше единицы.

На Томском ГСУ (зона тайги и подтайги) средняя урожайность за 5 лет варьировала от 17,5 в 1997 г. до 43,2 в 1998, 1999 и 2000 гг., на Асиновском (зона тайги и подтайги) - от 11,8 в 1998 г. до 23,9 в 1999 г., на Шегарском (зона северной лесостепи) - от 21,8 в 1999 г. до 41,8 в 1998 г., на Парабель-ском (зона тайги и подтайги) - от 53,3 в 1999 г. до 55,6 ц/га в 1998г.

В зависимости от года испытания средняя урожайность зерна варьировала от 21,6 в 1997 г. до 38,1 ц/га в 1998 и 2000 гг. Однако в 1997,1998 и 2000 гг. среднее количество осадков на всех сортоучастках было примерно одинаковым (253,0, 259,0 и 276,0 мм соответственно). Обращает на себя внимание прямая зависимость между общим количеством выпавших осадков в период вегетации пшеницы и урожайностью зерна. За рассматриваемый период самая низкая урожайность зерна получена на Асиновском ГСУ в 1998 г. (11,8 ц/га), самая высокая - на Парабельском в том же году (55,6 ц/га). Это можно объяснить тем, что в Парабельском районе в 1998 г. осадков выпало в 1,5 раза больше, чем в Асиновском.

В период с 1998 по 2000 гг. на Парабельском ГСУ получена наиболее высокая урожайность по сорту СКЭНТ - более 60 ц/га (сорт зарегистрирован в 2003 г.). Высокая урожайность, полученная по отдельным сортам, свидетельствует о значительном генетическом потенциале испытываемых сортов.

Результаты двухфакторного дисперсионного анализа показали, что доля изменчивости, обусловленная сортовыми различиями, в общем варьиро-

вании урожайности колебалась от 0,9 в 1998 г. до 17,2 % в 1996 г. Значительно выше доля изменчивости, обусловленная различиями между сортоучастками, т.е. целым комплексом факторов внешней среды, характерных для условий вегетации пшеницы. Доля этой изменчивости в общем варьировании урожайности колебалась от 56,6 в 1996 г. до 92,8 в 1998 г. Доля изменчивости, обусловленная взаимодействием сорта х сортоучастки варьировала от 1,4 в 1998 г. до 12,4 в 1996 г. Этот показатель играет существенную роль при оценке испытываемых сортов, так как он связан с реакцией генотипов на условия внешней среды. Обратим внимание, что в 1998-2000 гг. доля изменчивости, вызванная взаимодействием генотипы х сортоучастки (А х В), по относительному вкладу в общую изменчивость урожайности больше, чем вклад, обусловленный фактором А (сорта). И только в 1996-1997 гг. эти показатели почти равны.

Следует отметить, что доля изменчивости, обусловленная сортовыми различиями, значительно ниже доли изменчивости, вызванной условиями вегетации на сортоучастках. Это подтверждает, то, что в реализации генетического потенциала пшеницы решающую роль играют условия внешней среды.

Результаты трехфакторного дисперсионного анализа представлены в табл. 7. Вклад в общее фенотипическое варьирование, обусловленный различиями между сортоучастками, значителен и составил 37,7, доля изменчивости, обусловленная погодными условиями, - 19,1, а взаимодействием годы х сортоучастки (В х С) - 36,5 %.

Очевидно, что различия в зависимости от года и географии сортоучастков существенно влияют на урожайность пшеницы. Доля изменчивости, обусловленная взаимодействием сорта х годы, очень низкая и составила 0,6%, а доля изменчивости, вызванная взаимодействием сорта х сортоучастки, - всего 0,4%. По результатам двух- и трехфакторного дисперсионного анализов видно, что доля изменчивости, обусловленная сортовыми разли-

чиями, значительно ниже доли изменчивости, вызванной условиями вегетации на сортоучастках.

Таблица 7. Результаты трехфакторного дисперсионного анализа дан-

ных по урожайности зерна в Томской области (1996-2000 гг.)

Источник варьирования Мв Р Доля влияния фактора, %

Общее 179 23911,64 133,58 - 100

Сорта(фактор А) 2 55,14 27,57 3,38* 0.2

Годы (фактор В) 4 4556,31 1139,08 139,67* 19,1

Сортоучастки(фактор С) 2 9017,01 4508,50 552,81* 37,7

Взаимодействие А х В 8 138,20 17,27 2,12* 0,6

Взаимодействие А х С 4 85,89 21,47 2,63* 0,4

Взаимодействие В х С 8 8734,32 1091,79 133,87* 36,5

Взаимодействие АхВхС 16 223,78 13,99 1,72* 0,9

Случайные отклонения 135 1101,00 8,16 - 4,6

Данные о вкладе генотипической (сортовой) изменчивости урожайности зерна в общее фенотипическое варьирование урожайности зерна представлены в табл. 8.

Такой важный экономический показатель, как урожайность зерна, зависит не только от условий вегетации (годы), но и от комплекса природных и технологических факторов, складывающихся на разных сортоучастках. Анализ данных табл. 8 показывает, что на Томском (кроме 2000 г.), Асиновском (кроме 1996 г.) и Шегарском (кроме 2000 г.) сортоучастках генотипическое разнообразие выражено менее четко, чем на Парабельском ГСУ. Однако нельзя говорить однозначно о роли погодных условий в реакции испытанных сортов на разных сортоучастках.

Таблица 8. Доля геиотипической изменчивости (ДГИ) в общем варьировании урожайности зерна на сортоучастках Томской области, 1996-2000 гг.

Сортоучасток 1996 г. 1997 г. 1998 г. 1999 г. 2000 г. 1лт по ДГИ

Томский 61,1 45,7 51,3 43,8 74,5 43,8- 74,5

Асиновский 97,2 19,2 11,1 27.0 33,0 11,1- -97,2

Шегарский 62,1 60,7 51,4 43,8 78,4 43,8- -78,4

Парабельский - - 67,2 80,0 78,3 67,2- -80,0

Данные по урожайности зерна на сортоучастках и в производственных условиях Томской области представлены в табл. 9. Так, в производственных условиях средняя урожайность варьировала от 8,8 в 1996 г. до 13,6 в 1997 г., а в среднем по сортоучасткам - от 21,6 в 1997 г. до 38,1 ц/га в 1998 и 2000 гг. Снижение урожайности в производственных условиях по сравнению с сортоучастками варьировало от 37,0 в 1997 г. до 66,1 % в 1998 г. Следует отметить, что в 1997 и 1998 гг. на Асиновском ГСУ урожайность зерна была ниже соответственно на 6,1 и 13,6%, чем в производственных условиях. Наибольший разрыв между урожайностью зерна на сортоучастках и в производственных условиях наблюдался в 2000 г. в Парабельском районе, когда в производственных условиях урожайность снизилась на 84,3% по сравнению с данными по ГСУ. При этом следует подчеркнуть, что именно в этом году была получена максимальная урожайность зерна по Парабельскому ГСУ-54,1 ц/га.

При рассмотрении полученных данных в среднем за 5 лет видно, что урожайность зерна в производственных условиях составила 12,1, а на сортоучастках - 34,9 ц/га, т.е. в производственных условиях урожайность в целом на 65,3 % ниже, чем на ГСУ. Этот показатель сильно варьирует по годам: от 37,0 в 1997 г. до 66,4% в 1998 г. в производственных условиях, а по госсортоучасткам от 30,0 (Асиновский) до 80,8% (Парабельский).

В среднем за 5 лет самая высокая урожайность в производственных условиях получена в Томском районе (13,3 ц/га), а самая низкая в Парабель-

ском (10,4 ц/га), причём в том и другом районе осадков выпало больше нормы. На Парабельском ГСУ средняя урожайность на сортоучастках составила 54,3 ц/га, что на 44,0 ц/га (80,8%) больше, чем в производственных условиях (10,4 ц/га) при равных условиях вегетации.

Таблица. 9. Обобщенные данные по средней урожайности зерна мягкой яровой пшеницы на сортоучастках и в производственных условиях Томской области (1996-2000 гг.)

Район Варьирование (лимиты), ц/га Средняя урожайность, ц/га Отклонение от ГСУ, %

по ГСУ по району по ГСУ по району

Томский 17,5- -43,2 8,6- -15,0 36,0 13,3 -66,0

Асиновский 11,8 -23,9 8,6- -14,7 18,3 12,8 -30,0

Шегарский 21,8- -41,8 9,1- -13,5 31,0 11,7 -62,3

Парабельский 53,3- -55,6 8,5- -12,9 54,3 10,4 -80,8

х„ - - 34,9 12,1 -65,3

Анализ данных свидетельствует о том, что в производственных условиях необходимо совершенствовать технологии возделывания пшеницы с тем, чтобы существенно повысить реальную урожайность зерна.

5.4. Алтайский край

Алтайский край является самым крупным сельскохозяйственным регионом в азиатской части России. Располагаясь в южной части Западной Сибири, край характеризуется наиболее благоприятными природно-климатическими условиями для возделывания большинства наиболее распространенных сельскохозяйственных растений. Основное место здесь занимают яровые зерновые культуры, главным образом яровая мягкая пшеница.

Яровая пшеница занимает 1,6 млн га, а валовой сбор зерна колеблется от 3,5 до 4,0 млн т. Алтайский край по своим почвенно-климатическим условиям является уникальным для испытания сортов сельскохозяйственных

культур. Пашня площадью более 5 млн га располагается в сухой степи на каштановых почвах, в засушливой степи на черноземах южных, в умеренно засушливой и колочной степи — на черноземах обыкновенных и выщелоченных, в лесостепи - на черноземах выщелоченных и серых лесных почвах, в луговой степи предгорий и низкогорий Алтая - на черноземах обыкновенных и типичных. Все природно-климатические зоны различаются не только по почвенному покрову, но и по продолжительности безморозного периода, по гидротермическим условиям и по интенсивности снеготаяния. Такое разнообразие позволяет выявить положительные качества сорта и его адаптивные реакции к условиям возделывания.

За 5 лет только в 1996 г. и 2000 г. количество выпавших осадков превышало среднюю многолетнюю норму на 36,9 и 44,3% соответственно. В 1998 г. и 1999 г. осадков выпало около нормы. Эти годы были благоприятными по водному режиму для вегетации яровой пшеницы. Неблагоприятным был 1997 г., когда количество осадков в период вегетации пшеницы снизилось на 29,3% по сравнению со средней многолетней. Таким образом, наиболее влажным был 2000 г., а самым засушливым 1997 г. Гидротермические коэффициенты за 5 лет в период вегетации пшеницы варьировали от 0,50 в 1997 г. до 1,14 в 1996 г. В 1996 и 2000 гг. этот коэффициент был выше единицы. Обобщённые данные по урожайности зерна при государственном испытании показывают, что на Смоленском ГСУ (зона тайги и подтайги) средняя урожайность за 5 лет варьировала от 13,0 в 1999 г. до 28,9 в 2000 гг., на Михайловском (степная зона) - от 3,5 в 1997 г. до 15,0 в 2000 г., на Кытма-новском (зона северной лесостепи) - от 7,4 в 1996 г. до 19,6 в 1997 г., на Краснощековском (зона тайги и подтайги) - от 6,0 в 1999 г. до 24,4 в 2000 г., на Егорьевском (степная зона) - от 12,5 в 1997 г. до 30,4 в 1999 г., на Каменском (степная зона) - от 5,1 в 1997 г. до 24,4 ц/га в 2000 г. В зависимости от года испытания средняя урожайность по ГСУ варьировала от 1,3 в 1997 г. до 36,8 ц/га в 2000 г. Самая высокая урожайность в период с 1996 по 2000 гг. была получена на Смоленском ГСУ по сорту Зоя (36,8 ц/га), наименьшая в

1997 г по сорту Росинка 2 (сорт зарегистрирован в 1999 г.) на Михайловском ГСУ (1,3 ц/га). 1997 г. был засушливым, а 2000 г. был более благоприятным для роста и развития яровой пшеницы. Наблюдается прямая зависимость между урожайностью зерна и общим количеством выпавших осадков в период вегетации пшеницы.

Доля изменчивости, обусловленная сортовыми различиями, в общем варьировании урожайности зерна колебалась по годам от 0,1 в 1997 г. до 5,9% в 2000 г. Доля изменчивости, обусловленная различиями между сортоучастками, в общем варьировании урожайности зерна колебалась от 80,0 в 2000 г. до 96,1% в 1997 и 1999 гг. Доля изменчивости, обусловленная взаимодействием сорта х сортоучастки, варьировала от 1,1 в 1999 г. до 6,5% в 2000 г. Во все годы исследования (кроме 1999 г.) доля изменчивости, вызванная взаимодействием сорта х сортоучастки (А х В), по относительному вкладу в общую изменчивость урожайности зерна была больше, чем вклад, обусловленный фактором А (сорта).

Результаты трехфакторного дисперсионного анализа по сортам, испытанным на ГСУ Алтайского края, представлены в табл. 10. Вклад изменчивости, обусловленный различиями между сортоучастками, в общее фенотипи-ческое варьирование урожайности зерна значителен и составил 46,2%, доля изменчивости, обусловленная условиями внешней среды (годы), - 12,3, а сортовыми различиями на общем фоне варьирования урожайности только 1,3%, а взаимодействием сорта и сортоучастка - 2,1%. Доля взаимодействия годы х сортоучастки (В х С) в общем фенотипическом варьировании составила 30,9%. Очевидно, что различия погодных условий в зависимости от года и географического месторасположения сортоучастков существенно влияют на урожайность культуры. Доля изменчивости, вызванная взаимодействием сорта х годы, составила 2,4%, что связано с некоррелированной реакцией генотипов на условия внешней среды.

Таблица 10. Результаты трехфакторного дисперсионного анализа данных по урожайности зерна на ГСУ в Алтайском крае

Источник варьирования с1Г 88 МБ Р Доля влияния фактора, %

Общее 143 7701,75 53,86 - 100

Сорта (фактор А) 1 96,69 96,69 60,02*** 1,3

Годы (фактор В) 2 944,54 472,27 293,13*** 12,3

Сортоучастки(фактор С) 5 3635,75 724,15 451,33*** 46,2

Взаимодействие А х В 27 1048,44 38,83 2,50*** 2,4

Взаимодействие А х С 5 160,97 32,19 19,98*** 2,1

Взаимодействие В х С 10 2459,71 245,97 152,67*** 30,9

Взаимодействие АхВхС 10 189,57 18,96 11,77*** 2,5

Случайные отклонения 108 174,00 1,61 - 2,3

Из результатов двух- и трехфакторного дисперсионного анализов видно, что доля изменчивости, обусловленная сортовыми различиями, значительно ниже доли изменчивости, вызванной условиями вегетации на сортоучастках. Однако нельзя однозначно говорить об определенной роли условий вегетации в реакции испытанных сортов на разных сортоучастках, тем не менее, на Каменском и Кытмановском сортоучастках генотипическое разнообразие выражено в большей степени (табл. 11). В то же время на Смоленском и Егорьевском сортоучастках межсортовые различия выражены менее четко. На других сортоучастках также наблюдаются различия по доле генотипиче-ской изменчивости в общем фенотипическом варьировании рассматриваемого признака.

Таблица 11. Доля генотипической изменчивости (ДГИ) в общем варьировании урожайности зерна на сортоучастках Алтайского края, %

Сортоучасток 1996 г. 1997 г. 1998 г. 1999 г. 2000 г. 1лт по ДГИ

Смоленский 96,0 98,6 90,4 92,6 98,7 90,4- 98,7

Михайловский 80,0 75,0 83,6 72,7 48,3 48,3 - 83,6

Кыгмановский 46,4 31,3 53,3 76,9 52,0 31,3-76,9

Краснощековский 83,0 75,7 62,6 65,7 67.4 62,6 + 83,0

Егорьевский 91,4 95,7 93,9 87,4 80,1 80,1 - 95,7

Каменский 64,8 69,2 96,5 84,7 86,0 64,8 н- 96,5

Для выявления относительного уровня реализации генетического потенциала сортов мягкой яровой пшеницы по урожайности зерна сравнивали фактическую урожайность зерна в среднем по административным районам Алтайского края с урожайностью зерна на государственных сортоучастках, расположенных на территории соответствующего района (табл. 12).

Таблица 12. Обобщенные данные по средней урожайности зерна мягкой яровой пшеницы на сортоучастках и в производственных условиях Алтайского края за 1996-2000 гг.

Варьирование Средняя Откло-

Район (лимиты), ц/га урожайность, ц/га нение от

по ГСУ по району по ГСУ по району ГСУ, %

Смоленский 13,0-28,9 9,4- 18,4 21,0 12,7 -39,5

Михайловский 3,5- 15,0 4,8- 10,3 10,9 7,4 -32,1

Кытмаковский 7,4- 19,6 5,3- 9,9 14,9 7,5 -49,7

Краснощековский 6,0- 24,4 5,5- 17,3 14,0 10,5 -25,0

Егорьевский 12,5- 30,4 2,8- 12,9 20,9 8,2 -60,8

Каменский 5,1- 24,4 5,5- 13,0 16,7 9,6 -42,5

х„ - • 16,4 9,3 -43,3

При анализе полученных данных видно, что урожайность зерна пшеницы в производственных условиях в среднем за 5 лет составила 9,3 ц/га и варьировала от 7,4 в Михайловском районе до 12,7 в Смоленском, а на государственных сортоучастках - 16,4 ц/ra и варьировала от 10,9 на Михайловском ГСУ до 21,0 на Смоленском, т.е. в производственных условиях в целом она на 43,3% ниже, т. е. 1,8 раза, чем на сортоучастках.

5.5. Агроклиматические зоны Западной Сибири

Данные по урожайности зерна на сортоучастках и в производственных условиях Омской, Новосибирской, Томской областей и Алтайского края,

расположенных в разных агроклиматических зонах Западной Сибири, представлены в табл. 13.

Таблица 13. Обобщенные данные по средней урожайности зерна пшеницы на сортоучастках и в производственных условиях в разных агроклиматических зонах

Агроклиматическая зона Варьирование (лимиты), ц/га Средняя урожайность, ц/га Отклонение от ГСУ, %

по ГСУ по району по ГСУ по району

Степь 3,5-45,8 2,8-25,3 20,1 10,6 -47,3

Южная лесостепь 8,1 - 52,8 5,0-27,7 30,4 13,3 -56.6

Северная лесостепь 7,4 - 52,3 5,3-21,4 29,3 11,9 -59,4

Тайга и подтайга 6,0 - 55,6 5,5-25,4 28,0 12,3 -56,1

В степной зоне в производственных условиях средняя урожайность варьировала от 2,8 (Егорьевский район, Алтайский край) до 25,3 (Карасук-ский район, Новосибирская область), а на сортоучастках - от 3,5 (Михайловский ГСУ, Алтайский край) до 45,8 ц/га (Черлакский ГСУ, Омская область). Снижение урожайности в производственных условиях по сравнению с сортоучастками варьировало от 32,1 (Михайловский ГСУ) до 60,8% (Егорьевский ГСУ).

В южной лесостепи в производственных условиях средняя урожайность варьировала от 5,0 (Чистоозерный район, Новосибирская область) до 27,7 (Москаленский район, Омская область), а на сортоучастках - от 8,1 (Чистоозерный ГСУ) до 52,8 ц/га (Доволенский ГСУ, Новосибирская область). Снижение урожайности в производственных условиях по сравнению с сортоучастками варьировало от 48,0 (Москаленский ГСУ, Омская область) до 65,7% (Доволенский ГСУ).

В северной лесостепи в производственных условиях средняя урожайность варьировала от 5,3 (Кытмановский район, Алтайский край) до 21,4 (Горьковский район, Омская область), а на сортоучастках - от 7,4 (Кытмановский ГСУ) до 52,3 ц/га (Горьковский ГСУ). Снижение урожайности в производственных условиях по сравнению с сортоучастками варьировало от 49,0 (Новосибирский ГСУ, Новосибирская область) до 67,8% (Большеречен-ский ГСУ, Омская область).

В зоне тайги и подтайги в производственных условиях средняя урожайность варьировала от 5,5 (Краснощековский район, Алтайский край) до 25,4 (Маслянинский район, Новосибирская область), а на сортоучастках - от 6,0 (Краснощековский ГСУ, Алтайский край) до 55,6 ц/га (Парабельский ГСУ, Томская область). Снижение урожайности в производственных условиях по сравнению с сортоучастками варьировало от 25,0 (Краснощековский ГСУ) до 80,8% (Парабельский ГСУ).

выводы

1. Самая низкая урожайность зерна в производственных условиях и на ГСУ получена в степной зоне и составила 10,6 и 20,1 ц/га, самая высокая в южной лесостепи - 13,3 и 30,4 ц/га соответственно.

2. В производственных условиях снижение урожайности составило в степной зоне 47,3% , т.е. в 1,9 раза; в южной лесостепи - 56,6%, в 2,3 раза; в северной лесостепи - 59,4% ниже, 2,5 раза; в зоне тайги и подтайги - 56,1%, 2,3 раза, по сравнению с сортоучастками.

3. В Омской области средняя урожайность зерна варьировала на ГСУ от 18,3 ц/га (степная зона) до 36,7 (зона северной лесостепи), а в производственных условиях от 10,0 (степная зона) до 17,1 ц/га (зона южной лесостепи). В общем варьировании урожайности зерна доля межсортовой изменчивости составляет 2,6, доля изменчивости, обусловленная условиями вегетации (годы), - 31,7, комплексом экологических факторов (сортоучастки) - 23,0, а доля изменчивости, вызванная взаимодействием между условиями вегетации и экологическим факторами (годы х сортоучастки), - 33,2 %.

4. В Новосибирской области средняя урожайность зерна варьировала на ГСУ от 22,6 ц/га (степная зона) до 35,0 (зона южной лесостепи), а в производственных условиях от 10,4 до 17,4 ц/га (зона северной лесостепи). В общем варьировании урожайности зерна доля межсортовой изменчивости составляет 0,2, доля изменчивости, обусловленная условиями вегетации (годы) - 47,8, комплексом экологических факторов (сортоучастки) - 7,9, а доля изменчивости, вызванная взаимодействием между условиями вегетации и экологическими факторами (годы х сортоучастки), - 35,1 %.

5. В Томской области средняя урожайность зерна варьировала на ГСУ от 18,3 ц/га до 54,3, в производственных условиях от 10,4 до 13,3 ц/га (зона тайги и подтайги). В общем варьировании урожайности зерна доля межсортовой изменчивости составляет 0,2, доля изменчивости, обусловленная условиями вегетации (годы), — 19,1, комплексом экологических факторов (сорто-

участки) - 37,1, а доля изменчивости, вызванная взаимодействием между условиями вегетации и экологическими факторами (годы х сортоучастки), -36,5 %.

6. В Алтайском крае средняя урожайность зерна варьировала на ГСУ от 10,9 ц/га (степная зона) до 21,0 (зона тайги и подтайги), в производственных условиях - соответственно от 7,4 до 12,7 ц/га. В общем варьировании урожайности зерна доля межсортовой изменчивости составляет 1,3, доля изменчивости, обусловленная условиями вегетации (годы), - 12,3, комплексом экологических факторов (сортоучастки) - 46,2, а доля изменчивости, вызванная взаимодействием между условиями вегетации и экологическими факторами (годы х сортоучастки), - 30,9 %.

7. Относительный вклад генотипической (фактор А) и экологической (факторы В и С) изменчивости, а также изменчивости, обусловленной взаимодействием трёх факторов (сорта, годы, сортоучастки), в общее варьирование урожайности зерна мягкой яровой пшеницы в разных агроэкологических условиях колеблется от 0,2 до 2,6% (фактор А), от 12,3 до 47,8 (фактор В), от 7,9 до 46,2 (фактор С), от 0,9 до 3,4% (А х В х С).

8. На госсортоучастках доля межсортовой изменчивости от общего варьирования урожайности зерна варьировала в Омской области от 26,8 до 96,7, в Новосибирской - от 24,5 до 99,4, в Томской - от 43,8 до 97,2, в Алтайском крае - от 31,3 до 98,7 %.

9. Уровень снижения урожайности в производственных условиях по сравнению с сортоучастками варьировал в Омской области от 33,9 до 67,8, в Новосибирской - от 46,8 до 65,7, в Томской - от 30,0 до 80,8, в Алтайском крае - от 25,0 до 60,8 %.

10. Результаты испытания сортов при двух сроках посева в Омской области показали, что доля изменчивости, обусловленная этим экологическим фактором, колеблется от 3,5 до 43,1 %, что свидетельствует о его существенном влиянии на уровень реализации генетического потенциала мягкой яровой пшеницы.

11. Удельный вес районированных сортов, участвовавших в госсортоиспытании, за анализируемый период сравнительно высок и варьирует по областям от 45,8% (Томская область) до 73,0 (Новосибирская область) и в среднем составил 55,3%.

Предложения

1. В каждой агроклиматической зоне необходимо тщательно проанализировать результаты испытания сортов на сортоучастках, характер изменчивости и распределения в период вегетации основных метеорологических факторов, прежде всего, температурного и водного режимов.

2. Разработать сортовую структуру посевных площадей на основе подбора зарегистрированных сортов с учётом продолжительности их вегетационного периода с тем, чтобы каждым сортом наиболее благоприятно использовались метеорологические факторы в процессе развития пшеничного растения, что позволит существенно повысить реализацию генетического потенциала основной продовольственной культуры Западной Сибири.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Андреева З.В. Изменчивость урожайности зерна мягкой яровой пшеницы на сортоучастках Новосибирской области/ З.В. Андреева, P.A. Циль-кеН Сиб. вестн. с.-х. науки. - 2005. - № 6. - С. 20-26.

2. Андреева З.В. Изменчивость урожайности зерна мягкой яровой пшеницы на сортоучастках Томской области/ З.В. Андреева, P.A. Цильке // Сиб. вестн. с.-х. науки. - 2006. - № 2. - С. 14-21.

3. Андреева З.В. О нереализованном потенциале урожайности зерна мягкой яровой пшеницы в Новосибирской области/ З.В. Андреева, P.A. Цильке // Сиб. вестн. с.-х. науки. -2006. -№ 4. - С. 13-17.

4. Андреева З.В. Изменчивость урожайности зерна мягкой яровой пшеницы на государственных сортоучастках Алтайского края/ З.В. Андреева, P.A. Цильке // Деятельность академика И.И. Синягина в становлении и развитии сибирской аграрной науки: материалы междунар. науч. конф., посвящ. 95-летию со дня рожд. акад. И.И. Синягина (Новосибирск, 2022 марта 2006 г.). - Новосибирск, 2007. - С. 258- 267.

5. Андреева З.В. О реализации генетического потенциала по урожайности зерна мягкой яровой пшеницы по районам и на государственных сортоучастках Томской области /З.В. Андреева // Научное обеспечение АПК Сибири, Монголии и Казахстана: материалы X Междунар. конф. по науч. обеспечению азиат, территорий (Улан-Батор, 3-6 июля 2007 г.). -Новосибирск, 2007. - С. 123 - 124.

6. Андреева З.В. Изменчивость урожайности зерна мягкой яровой пшеницы на сортоучастках Новосибирской и Томской областей/ З.В. Андреева // Реализация идей Н.И. Вавилова на современном этапе развития генетики, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур: докл. и сообщ. X генетико-селекц. школы, посвящ. 120-летию Н.И. Вавилова (913 апреля 2007 г.). - Новосибирск, 2007. - С. 23 - 32.

7. Андреева З.В. Обоснование регистрации сортов мягкой яровой пшеницы по урожайности зерна на госсортоучастке «Северный» Новосибирской области/ З.В. Андреева// Материалы междунар. науч.- практ. конф. «Роль молодых ученых в реализации национального проекта «Развитие АПК» (29-30 мая 2007 г.). - М., 2007. - С. 9 - 11.

8. Андреева З.В. О нереализованном потенциале урожайности зерна мягкой яровой пшеницы на госсортоучастках и в производственных условиях Томской области/ З.В. Андреева// Сиб. вестн. с.-х. науки. - 2007. -№8.-С. 19-23.

9. Андреева З.В. Обоснование регистрации сортов мягкой яровой пшеницы по урожайности зерна на госсортоучастке «Мошковский» Новосибирской области/ З.В. Андреева // Вестн. НГАУ. - Новосибирск, 2007. -№ 6. - С. 5 - 9.

10. Андреева З.В. Обоснование регистрации сортов мягкой яровой пшеницы по урожайности зерна на госсортоучастке «Венгеровский» Новосибирской области/ З.В. Андреева// Научное инновационное обеспечение АПК Сибири: материалы VI межрегион, конф. молодых ученых и специалистов аграр. вузов Сиб. федерал, округа (18-21 июня 2008 г.). -Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. - С. 12 -14.

11. Андреева З.В. Обоснование регистрации сортов мягкой яровой пшеницы по урожайности зерна на госсортоучастке «Маслянинский» Новосибирской области/ З.В. Андреева// Вестн. НГАУ. - Новосибирск, 2008. -№7.-С. 38-42.

12. Андреева З.В. О нереализованном потенциале урожайности зерна мягкой яровой пшеницы на государственных сортоучастках и в производственных условиях Алтайского края/ З.В. Андреева// Сиб. вестн. с.-х. науки. - 2008. -№ 7. - С. 16-22.

13. Андреева З.В. Влияние экологических факторов на реализацию генетического потенциала сортов мягкой яровой пшеницы в Западной Сибири/ З.В. Андреева, P.A. Цильке // Вестн. КрасГАУ, Красноярск. - 2008. -№ 6. - С. 27 - 32.

14. Андреева З.В. Сроки посева как экологический фактор изменчивости урожайности зерна мягкой яровой пшеницы/ З.В. Андреева, P.A. Цильке //Достижения науки и техники АПК. - М., 2009. - № 5. - С. 19-21.

15. Андреева З.В. Урожайность зерна мягкой яровой пшеницы на госсортоучастках Омской области / З.В. Андреева, P.A. Цильке // Сиб. вестн. с.-х. науки,-2009.-№ 12.-С. 18-22.

16. Андреева З.В. Обоснование регистрации сортов мягкой яровой пшеницы по урожайности зерна на государственном сортовом участке «Тар-

ский» Омской области/ З.В. Андреева // Инновации в агропромышленном комплексе: материалы междунар. науч. - практ. форума (3-4 июня 2009 г.) / Новосиб. гос. аграр. ун-т. - Новосибирск, 2009. - С.103-108.

17. Андреева З.В. Обоснование регистрации сортов мягкой яровой пшеницы по урожайности зерна на государственном сортоучастке «Черлак-ский» Омской области/ З.В. Андреева// Инновационный потенциал молодых ученых в развитии агропромышленного комплекса Сибири: материалы У11 межрегион, конф. молодых ученых и специалистов аграр. вузов Сиб. федер. округа (3-5 июня 2009 г.). - Новосибирск, 2009. -С. 15-19.

18. Андреева З.В. О нереализованном потенциале урожайности зерна мягкой яровой пшеницы на государственных сортоучастках Омской области/ З.В. Андреева, P.A. Цильке // Сиб. вестн. с.-х. науки. - 2010. - №1. -С. 19-26.

19. Андреева З.В. Экологическая изменчивость и нереализованный потенциал мягкой яровой пшеницы по урожайности зерна в Западной Сибири /З.В. Андреева, P.A. Цильке // Вестн. НГАУ. - 2010. - № 2 (14). -С. 7-10.

20. Андреева З.В. Доля генотипической и паратипической изменчивости урожайности зерна при испытании мягкой яровой пшеницы в условиях Омской, Новосибирской, Томской областей и Алтайского края / З.В. Андреева// Вестн. НГАУ.-2010.-№3 (15). - С. 7-10.

Подписано к печати 15.02.2011 г. Формат 60x84 1/16. Объем 2,0 уч.-изд.л., Тираж 150 экз. Заказ № 220

Отпечатано в издательстве ФГОУ ВПО НГАУ «Золотой колос» 630039, РФ, г. Новосибирск, ул. Добролюбова 160, офис 106 Тел. Факс (383) 267-09-10. E-mail: 2134539@mail.ru

Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора биологических наук, Андреева, Злата Валерьевна, Новосибирск

ФГОУ ВПО «НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

л 5 Л А 4 Л Л л Л /

Андреева Злата Валерьевна

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ УРОЖАЙНОСТИ ЗЕРНА И ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ МЯГКОЙ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ

В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

03.02.08 - Экология

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук

Научный консультант доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ

Цильке Регинальд Александрович Новосибирск - 2011

о

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5 ГЛАВА 1. Мягкая яровая пшеница: биология, экологические факторы изменчивости и генотип-средовые

отношения 18 1.1. Ботанические и физиологические особенности,

систематика и происхождение 18

1.1.1. Основные морфологические и анатомические особенности пшеницы 20

1.1.2. Физиологические признаки пшеницы 24

1.1.3. Отношение пшеницы к температуре

(жароустойчивость и холодоустойчивость) 37

1.1.4. Отношение пшеницы к влагообеспеченности 40

1.1.5. Отношение пшеницы к свету (фотопериодическая

реакция) 49

1.1.6. Сорт, как важнейший фактор реализации

генетического потенциала мягкой яровой пшеницы 56

ГЛАВА 2. Система государственного сортоиспытания 74 ГЛАВА 3. Материал, условия и методика проведения

исследования 85

3.1. Исходный материал 8 5

3.2. Методы исследования 85

3.3. Условия проведения государственного сортоиспытания

на государственных сортовых участках 86

Омская область 86

Новосибирская область 87

Томская область 88

Алтайский край 88

ГЛАВА 4. Почвенно-климатические особенности

в зависимости от пунктов сортоиспытания и

возделывания пшеницы (Омская, Новосибирская,

Томская области и Алтайский край) 90

4.1. Почвенно-климатическая характеристика

Западной Сибири 90

4.1.1. Почвенно-климатическая характеристика

Омской области 94

4.1.2. Метеорологические условия Омской области

в годы испытания сортов 99

4.1.3. Почвенно-климатическая характеристика

Новосибирской области 107

4.1.4. Метеорологические условия Новосибирской

области в годы испытания сортов 111

4.1.5. Почвенно-климатическая характеристика

Томской области 119

4.1.6. Метеорологические условия Томской области

в годы испытания сортов 122

4.1.7. Почвенно-климатическая характеристика

Алтайского края 124 1

4.1.8. Метеорологические условия Алтайского края

в годы испытания сортов 126

ГЛАВА 5. Изменчивость урожайности зерна мягкой яровой пшеницы на государственных сортовых

участках и в производственных условиях 129

5.1. Омская область 136

5.2. Новосибирская область 164

5.3. Томская область 185

5.4. Алтайский край 199

5.5. Агроклиматические зоны Западной Сибири 215

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 218

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 223

ПРЕДЛОЖЕНИЯ 225

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 226

ПРИЛОЖЕНИЕ 266

ВВЕДЕНИЕ

Индустриально развитые страны постоянно уделяют большое внимание увеличению производства зерна пшеницы, так как пшеница является не только ценным пищевым продуктом, но и источником высокого дохода.

Сибирь занимает 9,6 млн км — это более 57% площади России. Здесь проживает почти 18% населения страны, а в сельском хозяйстве занято лишь 5,7% от общего количества. Западная Сибирь — одна из наиболее крупных житниц страны. Ведущая культура здесь — мягкая яровая пшеница. В Сибири производят 18-20% зерна от общего его производства. Посевная площадь пшеницы по Сибирскому Федеральному округу составляет около 10,2 млн га (данные на 2006 г.) (Регионы России, 2006 — официальное издание). Основные посевы сосредоточены в степной и южной лесостепной зоне, которые характеризуются значительной контрастностью климата и резкими колебаниями метеорологических факторов.

Практика развития сельского хозяйства во всех странах мира показала, что рост производства продуктов питания обеспечивается постоянно возрастающими затратами на выведение сортов с высоким потенциалом урожайности, разработку новых технологий возделывания, создание и внедрение новых машин и увеличение объемов применения удобрений и других химических средств.

Основными экспортерами зерна пшеницы являются Канада, США, Аргентина, Австралия, Франция и Германия, частично Китай и Россия. Россия завозит фуражное зерно пшеницы, но нередко и продовольственное.

По данным ФАО (1988), зерна, особенно продовольственного, производится недостаточно, и от голода и недоедания на земле страдают более 500 млн человек. Спрос на зерно на мировых рынках постоянно возрастает. По оценке ФАО, тенденция к увеличению спроса сохранится и в буду-

щем, так как к концу 2010 г. численность населения земного шара достигнет 6,5 млрд человек.

Несмотря на важное народно-хозяйственное значение пшеницы, в настоящее время производство высококачественного зерна остается на низком уровне. Причинами этого являются недостаток новых высокоурожайных, с хорошим качеством зерна сортов, недостаточная изученность биологических особенностей их в конкретных почвенно-климатических условиях, а также нарушение технологии возделывания, в том числе таких агротехнических приемов как, сроки и нормы посева. Это особенно важно-для получения высококачественного зерна продовольственной пшеницы. Решение проблемы зависит от приспособленности сортов к различным почвенно-климатическим зонам региона (области), а также от характера агроклиматических условий.

Исключительные пищевые достоинства зерна пшеницы делают ее важнейшей, продовольственной культурой в мире. Наряду с этим обширное географическое распространение обусловлено ее высокой общей онтогенетической адаптивностью. Приспособленность многих сортов пшеницы к широкому диапазону варьирования экологических факторов обеспечивает возможность их возделывания в различных природно-климатических зонах, зачастую с жесткими условиями в.период вегетации. Однако изменчивость факторов внешней среды вызывает значительную вариабельность урожайности и качественных показателей зерна.

Уже давно стало очевидным, что простым увеличением затрат на единицу площади невозможно совместить решение задач постоянного роста производства сельскохозяйственной- продукции и повышения его стабильности. В рамках современных энергоёмких технологий возделывания сельскохозяйственных культур решающее значение для обеспечения стабильности урожайности сельскохозяйственных культур приобрела генетическая защита урожая, решаемая путем выведения сортов и гибридов^ устойчивых к неблагоприятным факторам среды, к вредителям и болезням.

Поэтому одно из центральных мест в повышении производительности сибирской земли принадлежит сорту как динамической биологической системе, обладающей способностью реализовать потенциал генотипа при определенных агроклиматических и технологических условиях (Цильке P.A., 1983а).

Очевидно, что проблемы повышения устойчивости производства зерна яровой пшеницы и стабилизации его качества должны решаться комплексно и, прежде всего, за счет сортов, хорошо приспособленных к местным условиям. Ориентация на сорта с высоким биологическим потенциалом продуктивности какого-либо из хозяйственно-ценных признаков в, определенной степени способствует снижению их устойчивости к неблагоприятным воздействиям среды. В этой связи важная роль отводится использованию адаптивных сортов, обладающих широким диапазоном> реакций на изменяющиеся экологические условия, способных стабильно реализовать свой потенциал продуктивности (Жученко A.A., 1990, 1996а). Такой подход предполагает поиск исходных форм, обладающих не максимальной, а оптимальной' степенью выраженности признаков и свойств и благоприятным сочетанием их в одном генотипе.

Оптимальный набор сортов в тех или иных условиях возделывания* культуры — одно из важнейших средств повышения уровня урожайности и качества. Вместе с тем, широко распространено- мнение о- том, что чем большую площадь посева занимает сорт, тем выше его пластичность и тем выгоднее его возделывать в производстве. В частности, эволюционный принцип предполагает, что генотип максимально реализует свой потенциал продуктивности в определенной экологической нише, которая обычно ограничена территориально (Цильке P.A., 1985).

Проблему повышения урожайности зерна и его качества невозможно успешно решать- ограниченным числом сортов, какими бы ценными свойствами они ни обладали. В связи с этим возникла необходимость оптимизировать сортовую структуру, ориентируясь на конкретные регионы и

зоны. Проблема подбора взаимодополняющих сортов приобретает большую остроту в связи с возрастающей дифференциацией условий выращивания (Зерфус В.М. и др., 1987; Неттевич Э.Д., 1987).

Как известно, совокупность природных и организационно- технологических различий приводит к большой пестроте урожайности зерновых культур практически во всех зонах страны. Даже в областях, получающих относительно высокую урожайность, по отдельным районам она разнится в 1,5-2,5, а по хозяйствам - в 5-6 раз и более. Понятно, что хозяйствам с урожайностью 15,0 — 20,0 и 50,0 — 60,0 ц/га нужны разные сорта. Сортов, которые бы одинаково эффективно проявляли себя в таком широком диапазоне, нет. Даже наиболее пластичные из них обладают генетически запрограммированными границами приспособляемости к варьирующим факторам внешней среды. Высокопродуктивные сорта характеризуются, соответственно, повышенными требованиями к условиям возделывания. Для формирования каждого лишнего центнера зерна такие сорта требуют дополнительный строительный материал в виде элементов минерального питания, расходуют больше воды. Если такой дополнительной «порции» в почве не окажется, то более продуктивный сорт не только не даст прибавки, но может и уступить по урожайности другому, менее продуктивному и менее требовательному к условиям возделывания, сорту (Неттевич Э.Д., 1987).

В практической работе специалисты не всегда учитывают реальные условия возделывания сорта. После регистрации нового сорта его начинают внедрять во все хозяйства: и в те, которые достигли уровня урожайности 40 ц/га, и в те, у которых такой уровень составляет 10-15 ц/га. Первичное семеноводство ранее регистрированных сортов при этом, как правило, прекращают. Начинается повсеместный переход на новые сорта. Однако такой переход, без учета реальной производственной ситуации, когда потенциал сорта и технология совпадают далеко не во всех хозяйствах,

приводит к тому, что роста урожайности от такой сортосмены не получают.

Отчасти это связано с длительным возделыванием некоторых сортов зерновых культур. В связи с этим можно привести ряд примеров, когда массовый переход в ряде областей страны на сорта интенсивного типа не принес ожидаемых результатов. Так, например, было с районированием зарубежных сортов ярового ячменя в ряде областей Нечерноземной зоны Российской Федерации, Белоруссии и в других регионах. Повышение значения сортосмены связано и с тем, что необходимо иметь иммунные и адаптированные к почвенно-климатическим стрессам сорта, чтобы уменьшить затраты на использование химических средств защиты растений (Нетгевич Э:Д., 1985;1987) .

Разнообразие природно-климатических условий Сибири, их суровость и изменчивость во времени и пространстве ставят исключительно; сложные проблемы перед сибирским земледелием. Западная Сибирь относится к районам критического земледелия. Для региона характерна' широтная зональность по основным природным факторам, обусловливающим уровень продуктивности сельскохозяйственных растений: Особенность» резко- континентального климата заключается еще и в том; что по характеру распределения1 и интенсивности проявления метеорологических факторов по годам и в течение вегетационного периода наблюдается значительная нестабильность, а почвенный покров характеризуется разнообразием и выраженной комплексностью.

В условиях Сибири в посевах яровой пшеницы выгодно сочетать сорта, различающиеся по продолжительности вегетационного периода, в первую очередь в связи с неустойчивым гидротермическим• режимом. Кроме того, ярко выраженная зональность этого региона требует создавать и внедрять в производство сорта от раннеспелых и среднеранних для таежной, подтаежной, предгорной и горной зоны до среднеспелых и средне-

поздних — для степной (Зыкин В.А., 1975; Азиев К.Г., Сусляков B.C., 1984).

Проблема адаптации в системе «растение - среда», в том числе использование механизмов саморегуляции продукционного и средообра-зующего процессов, до сих пор занимает центральное место в сельском хозяйстве. Значительное повышение урожайности сельскохозяйственных культур в ряде стран за счет применения техники, минеральных удобрений, пестицидов и внедрения новых сортов уже в начале XX в. создало иллюзию о возможности замены «даровых сил природы» техногенными факторами. В дальнейшем традиционное для сельского хозяйства «сотрудничество с природой» было подменено тезисом о возможности и необходимости «покорения природы» (Жученко A.A., 1994).

С повышением потенциальной продуктивности сортов и агроцено-зов, в том^числе за счет техногенных факторов, значение их экологической устойчивости к неблагоприятным почвенно-климатическим факторам и погодным условиям не только не снижается, а, наоборот, возрастает, что связано с ростом зависимости величины и качества урожая от нерегулируемых факторов внешней среды, а также необходимостью снижения затрат техногенной энергии на каждую дополнительную единицу урожая.

Адаптивное районирование культивируемых видов*и сортов растений, а также формирование соответствующей структуры посевных площадей имеют особенно большое значение в неблагоприятных почвенно-климатических и погодных условиях, так как позволяют с наибольшей'эффективностью использовать благоприятные факторы внешней среды и одновременно избежать влияния абиотических, а в ряде случаев и биотических стрессов. Например, при переходе от лучших биотипов к худшим увеличивается, количество энергии, расходуемой растениями на поглощение воды корнями, а также синтез органических веществ. Однако для-разных видов растений с ухудшением почвенно-климатических и погодных условий затраты антропогенной и солнечной энергии на каждую допол-

нительную единицу ассимилянтов возрастают в разной степени. Поэтому адаптивный подбор и районирование культивируемых видов растений оказывают решающее влияние на биоэнергетическую производительность аг-роэкосистем, следовательно, и на ресурсо-энергоэкономичность и приро-доохранность (Жученко A.A., 1994).

Актуальность темы. Западная Сибирь представляет собой регион с рискованными условиями для стабильного производства зерна пшеницы. Яровая мягкая пшеница как основная продовольственная культура характеризуется повышенной требовательностью к важнейшим факторам внешней среды, которые отличаются в этом регионе исключительным разнообразием, суровостью и изменчивостью во времени и пространстве. Поэтому не только перед селекцией, но и перед государственными испытательными учреждениями стоят исключительно сложные задачи, связанные с объективной оценкой сортов в крайне сложных климатических условиях. Северная граница возделывания мягкой яровой пшеницы в Западной Сибири совпадает со средней многолетней суммой активных температур 1500, южная граница - 2500°С. Средняя продолжительность периода с активными температурами, в зависимости от агроклиматического, района колеблется от 100 в Омской области до 145 дней в Алтайском, крае, а продолжительность безморозного периода от 65 в Томской области до 135 дней в Алтайском крае. Теплом обеспечиваются* на 90 - 100 % в таёжных и подтаёжных районах раннеспелые сорта с длиной вегетационного1 периода 75 -90 дней, в лесостепных — среднеспелые сорта с длиной вегетационного периода 90 - 105 дней, в степных — среднепоздние и позднеспелые сорта с длиной вегетационного периода 105 - 120 дней. Наиболее варьирующим фактором является влагообеспеченность, которая достигает в таёжной, и подтаёжной зонах 80 - 120, в центральной лесостепной 60 - 80, а в степной-30 - 60 % к оптимальной влагообеспеченности.

Основной бич сибирского земледелия — часто повторяющаяся засуха, которая проявляется с разной интенсивностью, охватывая в одни годы отдельные районы или зоны, а в другие — несколько областей или регион в целом. Климатические условия Западной Сибири для продуктивного возделывания мягкой яровой пшеницы очень сложные. Однако, как показывают практический опыт земледельцев и научные исследования, генетический потенциал этой уникальной культуры далеко не исчерпан. Одна из важнейших задач в реализации генетического потенциала пшеницы заключается в создании и внедрении в производство сортов, характеризующихся не только высоким генетическим потенциалом продуктивности, но и комплексом признаков, позволяющим эффективно использовать ресурсы климата в разных экологических зонах региона. Этой