Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Изменчивость продуктивности сортов картофеля разных групп спелости в условиях горного Алтая

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Изменчивость продуктивности сортов картофеля разных групп спелости в условиях горного Алтая"

005015501

МЕНОХОВ Михаил Сергеевич

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПРОДУКТИВНОСТИ СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ РАЗНЫХ ГРУПП СПЕЛОСТИ В УСЛОВИЯХ ГОРНОГО АЛТАЯ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Барнаул-2012

1 2 [;ЗДР Ш

005015501

Работа выполнена в лаборатории экологической генетики и селекции растений Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Горно-Алтайский государственный университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РА Стрельцова Тамара Александровна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Усенко Владимир Иванович

доктор сельскохозяйственных наук Жаркова Сталина Владимировна

Ведущая организация: ГНУ Сибирский НИИ сельского хозяйства

и торфа Россельхозакадемии

Защита состоится «02» марта 2012 г. в «14-00» часов на заседании диссертационного совета ДМ.220.002.03 при ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет».

Адрес: 656099 г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98. Факс (3852) 62-83-96; e-mail: arrow64@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет».

Автореферат диссертации разослан 31 января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета v И' Н.Н. Чернышева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Экологические условия Республики Алтай имеют отчетливо выраженный экстремальный характер и предъявляют достаточно жесткие требования к биологическим особенностям возделываемых здесь культур. Картофель в Горном Алтае одна из наиболее важных продовольственных культур. Но на сегодняшний день в регионе отсутствует централизованная система картофелеводства, а основное производство концентрируется в частном секторе и достигает уровня 99 %. В то же время в личных подсобных хозяйствах в последние годы отмечено понижение урожайности и качества картофеля. Расширение ассортимента и повышение качества картофеля тесно связано с интродукцией, созданием и внедрением в производственный процесс новых высокопродуктивных сортов. Для успешного решения столь многогранной проблемы очень актуальна разработка вопросов управления экологической и генотипической изменчивостью картофеля. Существует реальная необходимость в интродукции и создании сортов с высоким уровнем адаптивности к контрастным климатическим условиям предгорных и горных территорий. При этом огромное значение имеет комплексное изучение изменчивости количественных признаков под воздействием многочисленных экологических факторов в различных по вертикальной зональности районах Республики Алтай. Это даст возможность глубже понять сущность и взаимосвязь ключевых элементов продукционного процесса картофеля в условиях предгорья, среднегорья и высокогорья в Республике Алтай (Стрельцова, 2007).

На этой основе открываются возможности для осуществления подбора ценных генотипов с целью возделывания в производственных условиях и включения их в селекционные программы по созданию новых сортов для конкретных зон этого уникального почвенно-климатического региона.

Цель и задачи исследований. Цель настоящего исследования заключается в изучении характера изменчивости элементов продуктивности картофеля и выявлении роли генотипических и средовых факторов в изменчивости основных количественных признаков. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. В полевых условиях провести сравнительное трехлетнее изучение по комплексу признаков у 15 сортов картофеля отечественной селекции, в 3-х, разных по высотной поясности, пунктах испытания.

2. Провести оценку компонентов изменчивости по пяти хозяйственно ценным количественным признакам с помощью многофакторного

/

дисперсионного анализа для определения вклада генотипической (сорт), экологической изменчивости (вертикальная зональность), условий вегетации (годы) и взаимодействия этих факторов в общее фенотипическое варьирование каждого признака.

3. Осуществить оценку и выделить перспективные сорта, адаптированные к разным районам Республики Алтай, имеющим значительные различия по экологическим и почвенно-климатическим показателям.

Научная новизна. В результате испытания разнообразных по происхождению сортов картофеля в разных по вертикальной зональности пунктах и оценки полученных данных с помощью многофакторного дисперсионного анализа впервые выявлено сильное влияние экологических факторов на экспрессию элементов продуктивности картофеля в разных по вертикальной зональности условиях Горного Алтая. В результате многолетних экспериментов показано, что исследованные признаки у сортов картофеля разных групп спелости в экстремальных условиях горных территорий существенно различаются по относительному вкладу экологической и генотипической изменчивости, метеорологических условий, а также взаимодействия этих трёх факторов в общее фенотипическое варьирование основных элементов продуктивности картофеля.

Положения, выносимые на защиту:

1. Изменчивость основных количественных признаков картофеля обусловлена экологическими факторами пунктов испытания и зависит от их расположения по вертикальной зональности Горного Алтая.

2. Относительный вклад экологической, генотипической изменчивости, метеорологических условий и взаимодействия этих трёх факторов в общее варьирование важнейших признаков картофеля изменяется в зависимости от высотной поясности пунктов испытания.

3. Возможность выявления адаптивных сортов картофеля при интродукции в суровые условия горных территорий Республики Алтай и подбор перспективных генотипов для возделывания в разных по вертикальной зональности районах.

Практическая значимость. Выявлена относительная роль отдельных факторов внешней среды в экспрессии и изменчивости количественных признаков картофеля.

Полученные результаты по относительному вкладу генотипической и средовой изменчивости в общее фенотипическое варьирование могут быть использованы при разработке и реализации селекционных и семеноводческих программ на территории Республики Алтай.

Для различных по почвенно-климатическим показателям районов Республики Алтай (предгорье, среднегорье, высокогорье) рекомен-

дованы к внедрению в производство перспективные сорта картофеля, адаптированные к условиям этих горных территорий.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на X Международной генетико-селекционной школе «Реализация идей Н.И.Вавилова на современном этапе развития генетики, селекции и семеноводства с/х культур» (Новосибирск, 2007 г.), на II Международной научно-практической конференции «Современные проблемы геоэкологии горных территорий» (Горно-Алтайск, 2008 г.), на Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2008 г.), отраслевой конференции «Алтайская -Нива Агротех, 2004» (Барнаул, 2004 г.), ХЬ научно-практической конференции студентов, аспирантов и преподавателей, посвященной 60-летию победы в Великой Отечественной войне (Горно-Алтайск, 2005 г.), ХЫ научно-практической конференции студентов, аспирантов и преподавателей посвященной 250-летию вхождения алтайского народа в состав Российского государства, (Горно-Алтайск, 2006 г.), ученых и научно-методических советах ГАГУ (2004-2007 гг.).

Публикации работ. По результатам исследования опубликовано 9 статей, в том числе одна в журнале, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 131 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 3 глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы из 217 источников, в том числе 23 на иностранных языках, приложений, содержит 29 таблиц, 13 рисунков.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору биологических наук, профессору Стрельцовой Тамаре Александровне за ценные советы, критические замечания и предложения, личное участие при проведении очень объемных работ в труднодоступных горных районах, а также аспирантам и студентам - дипломникам, оказавшим помощь в проведении очень трудоемких экспедиционных, полевых и лабораторных экспериментов.

ГЛАВА 1. ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОДУКТИВНОСТИ КАРТОФЕЛЯ И ЗАДАЧИ СЕЛЕКЦИИ

Представлен обзор отечественной и зарубежной литературы по вопросам адаптивной селекции, и проблеме экологического взаимодействия генотипа и окружающей среды при формировании хозяйственно ценных признаков картофеля. Рассмотрены генотип - средовые отношения.

ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В экологическое сортоиспытание было включено 15 сортов отечественной селекции трёх групп спелости. Представлена их подробная характеристика.

Изучение изменчивости элементов продуктивности картофеля в зависимости от вертикальной зональности проводилось путём полевых, лабораторных, стационарных и экспедиционных исследований, с использованием следующих методических указаний: Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск 4. . Картофель, овощные и бахчевые культуры (1975); Методические указания по экологическому сортоиспытанию картофеля (1982); Методические указания по оценке отличимости, однородности, стабильности сортов картофеля и отбору отечественных сортов-эталонов (2000); Исследования по защите картофеля от болезней, вредителей и сорной растительности (1991). Полученные данные подвергались дисперсионному многофакторному анализу с использованием компьютерных программ «БКЕОЕССЖ», Статистические методы в применении к исследованиям в сельском хозяйстве и биологии (1961); Прикладная статистика на компьютере (2004) и др. Отражены схема и условия проведения экспериментов (табл. 1), дана подробная характеристика почвенно-климатических условий пунктов испытания.

Таблица 1 - Сведения об экологических пунктах испытания

Показатель Майма Усть-Кокса Улаган

Удаленность от Горно-Алтайска, км 18 430 480

Высота над уровнем моря, м 350 1050 2050

Сумма активных температур >10°С /дней 2182/135 1550/107 1150/86

Число дней безморозного периода 120 95 62

Годовое количество осадков. За вегетационный период (мм) 658 382 517 280 337 242

Почвы горный луговой чернозем, оподзоленный горный луговой чернозем, вьнце-лоч. горно-бурые лесные с вых. корен, пород

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Высота растений

Это наследственный признак, но в немалой степени наблюдается его зависимость и от условий выращивания (экологические, климатические, агротехнические и др.). В целом по опыту средняя высота стеблей картофеля составила 61 см, (рис. 1), варьируя по сортам от 49 (Юбиляр) до 74 см (Накра).

В зависимости от группы спелости сортов средняя высота стеблей колебалась от 49 до 62 см у ранних, от 45 до 64см -у среднеранних, и от 50 до 74 см - у среднеспелых сортов. В зависимости от пункта испытания, высота стеблей варьировала от 41 см (Усть-Кокса) до 73 см (Ула-ган), а в зависимости от года испытания: в 2005 году - от 31 до 79 см, в 2006 - от 30 до 97 см, в 2007 - от 39 до 96 см. Анализ полученных данных показал, что метеоусловия 2007 года оказались в большей степени благоприятными для формирования высоких растений. Что касается экологического фактора, т.е. пункта возделывания, то по усредненным данным трехлетнего испытания более высокие стебли формировались в предгорном пункте Майма и высокогорном пункте Улаган, а высота растений в среднегорном пункте Усть-Кокса была на 21% ниже.

Трехфакторный дисперсионный анализ показал (табл. 2), что все вариансы, отражающие изменчивость, обусловленную влиянием генотипа, года, пункта и взаимодействием этих трех факторов, достоверны при уровне значимости Р < 0,05. Вклад генотипической изменчивости в формировании высоты растений был высоким только у среднеспелых сортов (36,6%), вклад метеорологических условий (годы), был в 3 раза выше у ранних сортов (40,2%) по сравнению со среднеспелыми (14,2), вклад экологических различий пунктов был невелик и почти одинаков у всех групп спелости (18-22%), а вклад от взаимодействия трёх факторов, достигал всего 13% (ранние сорта).

У среднеранних сортов наблюдалось увеличение доли изменчивости, от экологического фактора (пункт) до 21,7 %, и понижение доли изменчивости, от метеоусловий (годы) до 31 %. Доля генотипа составила -9,4%, а вклад от взаимодействия всех трех факторов (пункт х год х генотип) - 11,9%.

Таким образом, доля изменчивости в формировании высоты растений у среднеспелых сортов в годы испытаний зависела на 36,6% от генотипа, а у ранних (40,2%) и среднеранних (31,0%) - от метеорологических условий (годы).

юо --------------

90--------

Любава Пушкинеы Антонина Удача Юбиляр

Среднеранние сорта

Лина Елизавета Невский Тулеевский Томич

Среднеспелые сорта

Накра Аспия Никулинский Кетский Балабай

□ Майма 2005 г. И Майма2006 г. И Майма 2007г. : а Усть-Кокса 2005г. П Усть-Кокса 2006г. О Усть-Кокса 2007г. ■ ■ Улаган 2005 г. □ Улаган 2006г. [3 Улаган 2007г. '

Рис. 1- Средняя высота растений (см), у сортов различных групп спелости в зависимости от условий вегетации, и пункта испытаний

В предгорье (Майма) самые высокие показатели по высоте стеблей отмечены в группе ранних сортов (Пушкинец, Антонина), среднеранних. - Лина, Невский и среднеспелых - Накра, Кетский. В среднегорье (Усть-

Кокса) в группе ранних сортов - Любава, Антонина, среднеранних - Лина, Елизавета, среднеспелых - Накра, Аспия. В высокогорье (Улаган) в группе ранних сортов - Пушкинец, Удача, среднеранних - Лина, Елизавета и среднеспелых - Накра, Аспия.

Таблица 2 - Относительная доля влияния факторов и их взаимодействий, _на изменчивость высоты растений картофеля, %_

Источник варьирования Сила влияния факторов у разных групп спелости

ранние среднеранние среднеспелые

Пункт испытания (А) 17,6 21,7 19,0

Годы (В) 40,2 31,0 14,2

Генотипы (С) 5,1 9,4 36,6

Взаимодействие (АхВ) 8,4 7,7 15,9

Взаимодействие (АхС) 6,3 1,8 3,0

Взаимодействие (ВхС) 3,6 9,9 1,4

Взаимодействие(АхВхС) 13,1 11,9 4,0

Случайные отклонения 5,7 6,6 5,9

3.2. Число стеблей

В целом по опытам среднее число стеблей на 1 куст составляло 6 (рис. 2), варьируя по сортам от 3,2 (Любава) до 8,4 (Лина).

В зависимости от группы спелости среднее число стеблей/куст колебалось от 5,4 до 6,2 у ранних, от 4,4 до 5,8 - у среднеранних и от 3,8 до 6,4 - у среднеспелых сортов. В зависимости от пункта число стеблей варьировало от 4,7 (Усть-Кокса), до 6,4 (Улаган), а в зависимости от года испытания: в 2005 году - от 4,0 до 8,4, в 2006 - от 3,9 до 8,5, в 2007 - от 3,1 до 5,6.

В среднем за три года испытаний наименьшее число стеблей формировалось в высокогорном пункте Улаган (5,5). Если говорить о годах, т.е. метеорологических условиях, то наиболее благоприятным для формирования стеблей был 2005 год (6,7), а менее благоприятным - 2007 (4,8).

Вклад генотипа в формирование числа стеблей на 1 куст был очень незначительным во всех группах спелости (3,2-6,5%), вклад метеоусловий (годы), был высоким у ранних и среднеспелых сортов (40,8%), в то время как у среднеранних сортов он был наполовину ниже (22,8); вклад экологических различий пунктов имел значение только для среднеранних сортов (21,4%), а вклад от взаимодействием трёх факторов, был невысоким (13,5-15,2%) у всех сортов, т.е. у сортов всех групп спелости (табл.3), наиболее существенным в изменчи-вость изучаемого признака был вклад метеорологического фактора (годы), он составил у ранних сортов - 40,8, среднеранних - 22,8 и среднеспелых - 40%.

Любава Пухикютец Аггготнздета Удача Юбилйр

Среднеранние сор-га

Лина Елизавета Невский Тулеевскии Томич

Среднеспелые сорта

Накра Аспия Никулинский Кетский Балабай

□ Майма 2005 г. М Майма2006 г. И Майма 2007г. И Усть-Кокса 2005г. П Усть-Кокса 2006г. В Усть-Кокса 2007г. И Улаган 2005 г. □ Улаган 2006г. Ы Улаган 2007г.

Рис. 2 - Среднее число стеблей на 1 куст у сортов различных групп спелости в зависимости от условий вегетации и пункта испытаний

В предгорье (Майма) самые высокие показатели по числу стеблей на 1 куст отмечены в группе ранних - у сортов Антонина и Удача, сред-неранних - у Невский и Тулеевский, среднеспелых - Никулинский и Кетский.

Таблица 3 - Относительная доля влияния факторов и их взаимодействий _на изменчивость числа стеблей на 1 куст (%)_

Источник варьирования Сила влияния факторов у разных групп спелости

ранние среднеранние среднеспелые

Пункт испытания (А) 11,2 21,4 8,0

Годы (В) 40,8 22,8 40,0

Генотипы (С) 6,4 6,5 3,2

Взаимодействие (АхВ) 6,9 8,3 6,5

Взаимодействие (АхС) 7,7 10,6 3,6

Взаимодействие (ВхС) 1,6 0,9 8,3

Взаимодействие(АхВхС) 15,2 14,3 13,5

Случайные отклонения 10,2 15,2 16,9

В среднегорье (Усть-Кокса) в группе ранних - у сортов Любава и Пушкинец, среднеранних - Лина и Елизавета, среднеспелых - Накра и Аспия.

В высокогорье (Улаган) в группе ранних - у сортов Пушкинец и Антонина, среднеранних - Тулеевский и Елизавета, среднеспелых - Никулинский и Кетский.

3.3. Число клубней

Результаты испытания коллекции показали, что выраженность данного признака значительно варьирует в зависимости от генотипа и пункта возделывания. В среднем по опытам число клубней с 1 куста составило - 7,8 , варьируя по сортам (рис.3) от 6,4 (Юбиляр) до 9,9 (Невский). В зависимости от группы спелости сортов среднее число клубней с 1 куста колебалось от 6,4 до 8,3 у ранних, от 7,4 до 9,9 - у среднеранних, и от 7,2 до 8,9 - у среднеспелых сортов. В зависимости от экологических факторов пунктов испытаний число клубней варьировало от 6,5 (Усть-Кокса), до 9,0 (Улаган), а в зависимости от метеоусловий года испытания - от 7,7 (2006) до 8,1 (2007).

Наибольшее число клубней формировалось в среднем за 3 года в высокогорье - 9, в то время как в предгорье и среднегорье их число составило - 8,1 и 6,5 соответственно.

По метеорологическим условиям наиболее благоприятным для формирования клубней был 2006 г., менее благоприятно погодные условия сложились в 2005 и 2007 годах.

□ Майма 2005 г. Ш Майма2006 г. Н Майма 2007г.

И Усть-Кокса 2005г. Ш Усть-Кокса 2006г. О Усть-Кокса 2007г.; т Улшда 2005 г» О Улаган 2006г. И У латан 2007г. I

Рис. 3 - Среднее число клубней с 1 куста у сортов различных групп спелости в зависимости от условий вегетации и пункта испытаний

Лина Елизавета Невский Тулеевский Томич

Среднеспелые сорта

Любава

Юбиляр

Накра

Еалабай

Среднеранние сорта

Аспия Никулинский ЬСехский

Удача

Пуыгкинехх Антонина

Трехфакторный дисперсионный анализ показал (табл. 4), что все вариансы, отражающие изменчивость, обусловленную влиянием генотипа, года, пунктами испытаний и взаимодействием этих трех факторов, достоверны при уровне значимости Р < 0,05. Вклад генотипа в формирование среднего числа клубней на 1 куст у среднеранних и среднеспелых

сортов составил около 20%, а у ранних был очень низким (2,3%); вклад метеоусловий (годы) у среднеранних сортов составил 16%, у ранних и среднеспелых сортов он снизился в 3 раза; вклад экологических различий пунктов имел значение только для ранних сортов (32%), а вклад от взаимодействия трёх факторов был очень незначительным (3,0-4,2%) у всех групп спелости. Наиболее существенный вклад в формирование изменчивости исследуемого признака у сортов всех групп спелости внесли факторы, обусловленные взаимодействием - пункт X год, доля их влияния составила по ранним сортам - 31,0, среднеранним - 14,4 и среднеспелым - 34,0 %, и экологическим фактором (пункт): у ранних сортов -32, среднеранних - 25,6, среднеспелых - 20,6 %.

Таблица 4 - Относительная доля влияния факторов и их взаимодействий

на изменчивость числа клубней с 1 куста _у сортов различных групп спелости, %_

Источник варьирования Сила влияния факторов у разных групп спелости

ранние среднеранние среднеспелые

Пункт испытания (А) 32,0 25,6 20,6

Годы (В) 6,1 16,0 5,2

Генотипы (С) 2,3 19,3 19,8

Взаимодействие (АхВ) 31,0 14,4 34,0

Взаимодействие (АхС) 9,0 7,7 7,2

Взаимодействие (ВхС) 10,0 4,9 2,6

Взаимодействие(АхВхС) 3,8 3,0 4,2

Случайные отклонения 5,8 9,1 6,4

В предгорье самые высокие показатели по числу клубней с 1 куста отмечены в группе ранних - у сортов Антонина и Удача, среднеранних -Невский и Тулеевский, среднеспелых - Никулинский и Кетский. В сред-негорье в группе ранних - у сортов Антонина и Любава, среднеранних -Невский и Тулеевский, среднеспелых - Кетский и Балабай. В высокогорье в группе ранних - у сортов Антонина и Любава, среднеранних -Невский и Тулеевский, среднеспелых - Накра, Кетский.

3.4 Средняя масса 1 клубня (крупность) В среднем по опытам масса 1 клубня составила 93 г (рис.4), варьируя по сортам от 72 (Томич) до 109 г (Любава). В зависимости от группы спелости сортов средняя масса одного клубня находилась в пределах от 74 до 109 г у ранних и среднеранних и от 69 до 103 г - у среднеспелых сортов. Масса 1 клубня не зависела от экологического фактора, пункт, (92 г, низкогорье, Майма и 96 г высокогорье, Улаган), в то же время сильно варьировала в зависимости от года испытания: в 2005 г. -

от 88 до 104 г, в 2006 - от 87 до 104 г, в 2007 - от 88 до 98 г. Наиболее благоприятными для формирования крупных клубней сложились метеорологические условия 2006 года, средняя масса одного клубня в этот период составила 95,3 г, менее благоприятными были метеоусловия 2005 и 2007 гг.

Ранние сорта

Пушкинец Антонина Удача Юбиляр

Среднеранние сорта

Елизавета

1 "у леевский

Среднеспелые сорта

Накра

Аспня

Никулинский

Кетский Балабай

П Майма 2005 г. Ш Майма2006 г. ВЯ Майма 2007г. ; И Усть-Кокса 2005г. (Е Усть-Кокса 2006г. П Усть-Кокса 2007г.' ■ Улагак 2005 г. СГУлаган 2006г. Ю Улаган 2007г.

Рис. 4 - Средняя масса 1 клубня (г) у сортов различных групп спелости в зависимости от условий вегетации и пункта испытаний.

Что же касается пунктов испытания, то достоверно наивысшие показатели по данному признаку (НСР 0,05 = 2,1) наблюдались в средне-горном пункте Усть-Кокса (96г). Об изменчивости массы клубня можно судить по результатам дисперсионного анализа (табл.5). Вклад генотипа в формирование и изменчивость средней массы 1 клубня у сортов всех групп спелости был значительным (31,5-38,5%); вклад метеоусловий (годы) был довольно заметным (19,6-24,4%); вклад экологических различий пунктов для всех групп спелости был незначительным (2,7-6,9%), а от взаимодействия трёх факторов был очень низким у среднеспелых сортов (2,1%) и едва заметным у ранних (7,7%) и среднеранних (6,1%). В среднеспелой группе сортов обращает на себя внимание значительный вклад в изменчивость исследуемого признака, обусловленный взаимодействием факторов пункт х год, - 16,1%.

Наиболее существенный вклад в общее фенотипическое варьирование крупности был внесен генотипическим фактором (сорт) и составил по ранним сортам - 31,5, среднеранним - 38,5, среднеспелым - 37,2%, т.е., этот признак стабилен у большинства изученных сортов. Таблица 5 - Относительная доля влияния факторов и их взаимодействий

на изменчивость средней массы 1 клубня, %

Источник варьирования Сила влияния факторов у разных групп спелости

ранние среднеранние среднеспелые

Пункт испытания (А) 5,8 6,9 2,7

Годы (В) 24,4 22,5 19,6

Генотипы (С) 31,5 38,5 37,2

Взаимодействие (АхВ) 6,9 4,2 16,1

Взаимодействие (АхС) 4,6 9,8 11,7

Взаимодействие (ВхС) 8,5 7,2 6,3

Взаимодействие(АхВхС) 7,7 6,1 2,1

Случайные отклонения 10,6 4,8 4,3

Самые высокие показатели по массе 1 клубня отмечены: в предгорье: у ранних сортов Любава и Пушкинец; среднеранних сортов - Елизавета и Лина и среднеспелых сортов - Аспия и Кетский;

в среднегорье: у ранних сортов Любава и Пушкинец, среднеранних - Невский и Елизавета, среднеспелых - Никулинский и Кетский;

в высокогорье: у ранних сортов - Антонина и Любава, среднеранних - Невский и Елизавета, среднеспелых - Аспия и Никулинский.

3.5 Масса клубней с 1 куста (продуктивность) В целом по опытам средняя масса клубней картофеля с 1 куста составляла 678 г (рис. 5), варьируя по сортам от 451 (Балабай) до 939 г (Невский).

Ранние сорта

Люб ава Пушкинец Антонина Удача

Средвсрянвие сорта

Юбиляр

Елизавета

Тулеевский

Среднеспелые сорта

Накра

Никулинский Кетский

ШМайма 2005 г. Ш Майма2006 г. В Майма 2007г. а Усть-Кокса 2005г. (Е Ус-гь-Кокса 2006г. В Усть-Кокса 2007г. ■ Улаган 2005 г. □ Улаган 2006г. ЕЗ Улаган 2007г.

Рис. 5 - Средняя масса клубней с 1 куста (г), у сортов различных групп спелости в зависимости от условий вегетации и пункта испытаний

В зависимости от группы спелости сортов средняя масса клубней с 1 куста колебалась от 460 до 876 г у ранних, от 456 до 939 г - у средне-ранних, и от 451 до 712 г - у среднеспелых сортов. В зависимости от экологического фактора (пункт) масса клубней с 1 куста варьировала от 574 (среднегорье, Усть-Кокса), до 781 г (высокогорье, Улаган), а в зависимости от года испытания от 354 до 979 г (2005), от 292 до 1451 г (2006) и в 2007 г-от 350 до 1121 г.

Анализ экспериментальных данных позволяет заключить, что в среднем за 3 года испытаний наибольшая продуктивность формировалась в Улагане (высокогорье) - 778 г/куст. В Майме (предгорье) данный показатель составлял 670 г, а самую низкую продуктивность формировали растения в среднегорном пункте Усть-Кокса - 574 г/куст. Следует отметить, что наиболее благоприятно для формирования продуктивности сложились метеорологические условия 2006 года (695 г/куст), а менее благоприятными были 2005 и 2007 гг. (672 и 650 г/куст, соответственно).

В среднем за три года, в трех пунктах испытания по 15 сортам урожайность картофеля составила 26,7 т/га. При этом наибольшие средние значения по данному признаку наблюдались в высокогорье (Улаган) -31,1 т/га. Урожайность в Майме (предгорье) и Усть-Коксе (среднегорье) составила 26,8 и 22,9 т/га соответственно.

Как показали результаты исследований в зависимости от генотипа и года испытаний урожайность ранних сортов варьировала: о в предгорье от 14,0 (Юбиляр, 2007) до 33,0 т/га (Любава, 2006); о в среднегорье от 12,6 (Антонина, 2006) до 32,4 т/га (Любава, 2007); о в высокогорье (Улаган) от 19,7 (Юбиляр, 2007) до 58,0 т/га (Любава,

2006); Урожайность среднеранних сортов варьировала:

о в предгорье (Майма) от 16,9 (Томич, 2005) до 52,8 т/га (Невский, 2006);

о в среднегорье (Усть-Кокса) от 12,4 (Томич, 2005) до 44,5 т/га (Невский, 2007);

о в высокогорье (Улаган) - от 19,6 (Томич, 2007) до 41,6 т/га (Тулеев-ский, 2007);

Урожайность среднеспелых сортов варьировала: о в предгорье (Майма) от 17,5 (Балабай, 2007) до 43,5 т/га (Кетский, 2006);

о в среднегорье (Усть-Кокса) от 11,7 (Накра, 2006) до 38,3 т/га (Кетский, 2007);

о в высокогорье (Улаган) от 20,1 (Балабай, 2007) до 44,6 т/га (Аспия,

2007);

Урожайность сортов варьировала в зависимости от года и пункта испытания в раннеспелой группе:

- Любава от 18,0 т/га (Майма, 2005) до 58,0 (Улаган, 2006);

- Пушкинец от 16,8 т/га (Усть-Кокса, 2006) до 39,4 (Улаган, 2006);

- Антонина от 12,6 т/га (Усть-Кокса, 2006) до 39,8 (Улаган, 2006);

- Удача от 15,6 т/га (Усть-Кокса, 2006) до 35,3 (Улаган, 2006);

- Юбиляр от 14,0 т/га (Майма, 2007) до 27,4 (Улаган, 2006); в среднеранней группе:

- Лина от 14,8 т/га (Усть-Кокса, 2006) до 33,1 (Улаган, 2006);

- Елизавета от 21,5 т/га (Усть-Кокса, 2006) до 36,8 (Улаган, 2006);

- Невский от 27,4 т/га (Усть-Кокса, 2005) до 52,8 (Майма, 2006);

- Тулеевский от 16,8 т/га (Усть-Кокса, 2006) до 44,5 (Майма, 2006);

- Томич от 12,4 т/га (Усть-Кокса, 2005) до 22,6 (Улаган, 2006); в среднеспелой группе:

- Накра от 11,7 т/га (Усть-Кокса, 2006) до 25,8 (Улаган, 2006);

- Аспия от 14,2 т/га (Усть-Кокса, 2006) до 44,6 (Улаган, 2007);

- Никулинский от 18,5 т/га (Усть-Кокса, 2007) до 42,3 (Улаган, 2006);

- Кетский от 15,2 т/га (Усть-Кокса, 2006) до 47,0 (Улаган, 2006);

- Балабай от 14,1 т/га (Усть-Кокса, 2007) до 22,5 (Улаган, 2006).

Дисперсионный анализ показал, что все факторы достоверно, хотя и в разной степени влияют на изменчивость продуктивности (табл.6). Вклад генотипа в формировании продуктивности растений был высоким только у среднеспелых сортов (25,8%), у ранних и среднеранних он был незначительным (3,2-5%); вклад метеоусловий (годы) был у ранних и среднеранних сортов в 2 раза выше, чем у среднеспелых (11%); вклад экологических различий пунктов резко падал с увеличением длины вегетационного периода и составлял у ранних - 21,8, у среднеранних - 14,8, а у среднеспелых сортов - 5,2%, вклад от взаимодействия трёх факторов, напротив, возрастал (7; 12,7 и 17%).

Таблица 6 - Относительная доля влияния факторов и их взаимодействий

на изменчивость массы клубней с 1 куста у сортов различных групп спелости, %

Источник варьирования Сила влияния факторов у разных групп спелости

ранние среднеранние среднеспелые

Пункт испытания (А) 21,8 14,8 5,2

Годы (В) 17,3 18,0 11,0

Генотипы (С) 3,2 5,0 25,8

Взаимодействие (АхВ) 40,2 33,0 13,0

Взаимодействие (АхС) 4,7 7,3 10,8

Взаимодействие (ВхС) 2,0 8,0 15,0

Взаимодействие(АхВхС) 7,0 12,7 17,0

Случайные отклонения 4,0 2,2 2,2

Обращает на себя внимание высокая доля изменчивости, обусловленная взаимодействием факторов (пункт х год). Она составила у ранних сортов 40,2, у среднеранних - 33,0%. В среднеспелой группе наблюдалось увеличение роли генотипа в формировании и изменчивости продуктивности - 25,8%.

ВЫВОДЫ

Анализ результатов трехлетнего экологического испытания 15 сортов картофеля разных групп спелости в трех географических пунктах Горного Алтая позволил установить значительную степень влияния эколого-климатических факторов на формирование и изменчивость элементов продуктивности и сделать следующие выводы:

1. Высота стеблей в зависимости от сорта и года испытания варьировала в предгорье (Майма) - от 45 до 88 см, в среднегорье (Усть-Кокса) - от 32 до 73 см, в высокогорье (Улаган)- от 31 до 90 см. В ранней группе самые высокие растения формировал сорт Любава, в среднеран-ней - Лина, а в среднеспелой - Накра.

Вклад генотипической изменчивости в формировании высоты растений был высоким у среднеспелых сортов (36,6%), вклад метеорологических условий (годы) высоким у ранних сортов (40,2%) и средне-ранних (31,0%).

2. Число стеблей на 1 куст в зависимости от сорта и года испытания варьировало в предгорье - от 3,1 до 8,4, в среднегорье - от 3,6 до 8,5, в высокогорье - от 3,3 до 8,1. Самые высокие показатели по числу стеблей на 1 куст отмечены у сортов Антонина, Любава, Пушкинец, Тулеев-ский, Елизавета, Никулинский и Кетский.

Вклад метеоусловий (годы*) в формирование числа стеблей на 1 куст был значительным во всех группах спелости, он составил у ранних сортов - 40,8, среднеранних - 22,8 и среднеспелых - 40%.

3. Число клубней в среднем на 1 куст в зависимости от сорта и года испытания составило 7,8 и варьировало в предгорье - от 5,4 до 10,7, в среднегорье - от 4,1 до 11,8, в высокогорье - от 6,8 до 13,6. Много-клубневостью отличались сорта Любава, Тулеевский, Елизавета, Накра, Никулинский и Кетский.

Наиболее существенный вклад в формирование среднего числа клубней на 1 куст у сортов всех групп спелости внесли факторы, обусловленные взаимодействием - пункт X год, доля их влияния составила по ранним сортам - 31,0, среднеранним - 14,4 и среднеспелым - 34,0%, и

экологический фактор (пункт): у ранних сортов - 32, среднеранних -25,6, среднеспелых - 20,6%.

4. Средняя масса 1 клубня (крупность) в зависимости от сорта и года испытания варьировала в предгорье от 63 г до 121; в среднегорье -от 66 г до 131; в высокогорье - от 60 г до 133, а в среднем по всем сортам составила 93 г. Крупностью клубней отличались сорта Любава, Пушки-нец, Невский, Елизавета, Аспия, Никулинский и Кетский.

Наиболее существенный вклад в общее фенотипическое варьирование средней массы 1 клубня был внесен генотипическим фактором (сорт) и составил по ранним сортам - 31,5, среднеранним - 38,5, среднеспелым - 37,2%.

5. Масса клубней с 1 куста (продуктивность) в зависимости от сорта и года испытания варьировала в предгорье от 350 до 1320 г, в среднегорье - от 292 до 1113 г, в высокогорье - от 489 до 1201 г, а в среднем по опытам составила 668 г. Высокая продуктивность отмечена у сортов Любава, Тулеевский, Невский, Аспия и Кетский.

В формировании продуктивности растений высока доля изменчивости, обусловленная взаимодействием факторов (пункт х год) - она составила у ранних сортов - 40,2, у среднеранних - 33,0%. В среднеспелой группе наблюдалось увеличение роли генотипа в формировании продуктивности до 25,8%.

6. Средняя урожайность в годы испытаний у ранних сортов составила 26,5, у среднеранних - 28,3, у среднеспелых - 25,4 т/га. Самые высокие показатели по урожайности (т/га) отмечены:

в предгорье у сортов Невский (41,4), Тулеевский (34,4), Пушкинец (32,5), Кетский (31,6), Любава (29,2) и Аспия (27,1); в среднегорье - Невский (35,4), Любава (29,3), Елизавета (28,1), Кетский (26,1), Никулинский (22,3 т/га) и Пушкинец (21,8); в высокогорье - Кетский (47,0), Любава (46,6), Аспия (44,6 т/га), Невский (35,9), Тулеевский (36,0) и Антонина (33,2).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Результаты данной работы могут быть использованы при разработке селекционных и семеноводческих программ по культуре картофеля для исследуемых и схожих с ними районов Горного Алтая, Тывы, Казахстана, Китая, Монголии и других сопредельных территорий.

По результатам испытания 15 отечественных сортов, для внедрения в производство и личные подсобные хозяйства для горных районов, рекомендуются сорта картофеля с высоким потенциалом урожайности.

В предгорье: ранние сорта Любава, Пушкинец и Антонина; среднеранние - Невский, Тулеевский и Елизавета; среднеспелые - Кетский, Никулинский, Аспия и Накра.

В среднегорье: ранние сорта: Антонина, Пушкинец и Любава, среднеранние - Невский, Елизавета, Лина; среднеспелые - Кетский, Никулинский и Аспия.

В высокогорье: ранние сорта: Любава, Антонина, Удача; среднеранние - Невский, Тулеевский, Лина и Елизавета; среднеспелые Кетский, Никулинский и Аспия.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Стрельцова Т.А. Изменчивость количественных признаков у ранних сортов картофеля в Горном Алтае/ Т.А. Стрельцова, М.С. Мено-хов, В.А. Колбешкин, A.B. Майоров, И.Б. Соловьёва, С.Ю. Потапов //Экология Южной Сибири и сопредельных территорий: Материалы VI Международной научной школы-конференции студентов и молодых ученых. -Красноярск, 2002. - Т.2.- С.117-118.

2. Стрельцова Т.А. Изменчивость количественных признаков у ранних сортов картофеля при реадаптации в Горном Алтае / Т.А. Стрельцова, М.С. Менохов //Сборник научных трудов заочной юбилейной конференции биолого-химического факультета Г-АГУ "Биоразнообразие и проблемы экологии Горного Алтая: настоящее, прошлое, будущее". - Горно - Алтайск, 2005. - С. 54-61.

3. Стрельцова Т.А. Генетический мониторинг голландских сортов картофеля в Горном Алтае / Т.А. Стрельцова, В.М. Муравьёва, O.A. Сафонова, М.С. Менохов, М.П. Калмакова //Сборник научных трудов заочной юбилейной конференции биолого-химического факультета Г-АГУ "Биоразнообразие и проблемы экологии Горного Алтая: настоящее, прошлое, будущее". - Горно-Алтайск, 2005. - С. 62-66.

4. Стрельцова Т.А. Эколого-генетический мониторинг новой коллекции картофеля в Горном Алтае / Т.А. Стрельцова, М.С. Менохов, Ю.А. Адуков и др. //Геоэкология Алтае-Саянской горной страны. Ежегодный Международный сборник научных статей. - Выпуск 3. - Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2006. - С. 328-337.

5. Стрельцова Т.А. Испытания новой коллекции картофеля в различных экологических условиях горных территорий Республики Алтай и создание банка здоровых сортов /Т.А. Стрельцова, М.С. Менохов, О.М. Медведева, Л.С. Брызгалова //Докл. и сообщ. X Международной генетико-селекц. школы «Реализация идей Н.И. Вавилова на современном этапе развития генетики, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур»: НГАУ. Новосибирск, 2007. - С.286-298.

6. Менохов М.С. Сравнительная оценка испытуемых сортов разных групп спелости по изменчивости биохимических показателей /М.С.Менохов, Т.А. Стрельцова, О.В. Сафонова // Докл. и сообщ. X Международной генетико-селекц. школы «Реализация идей Н.И. Вавилова на современном этапе развития генетики, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур»:- НГАУ. Новосибирск, 2007. -С. 153-159.

7. Стрельцова Т.А., Экологическая изменчивость продуктивности ранних генотипов картофеля в высокогорье, среднегорье и низкогорье Республики Алтай/ Т.А.Стрельцова, М.С.Менохов, Л.С.Брызгалова, О.М.Медведева// Сб. материалов II Международной конференции - современные проблемы геоэкологии горных территорий. - Горно-Алтайск, 2008.-С. 314-319

8. Менохов М.С. Изучение изменчивости количественных признаков картофеля при экологическом сортоиспытании в Горном Алтае /М.С. Менохов //Сб. материалов ХЬУ1 МНСК. - Новосибирск, 2008. -С. 37-39.

9. Менохов М.С. Экологическая изменчивость продуктивности картофеля в Горном Алтае / М.С. Менохов, Т.А. Стрельцова // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки — Новосибирск, 2008. — Вып. 8. — С. 24-30.

Подписано в печать 27.01.2012 г. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная. Гарнитура «Times New Roman». Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № У.

Издательство АГАУ 656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98 62-84-26

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Менохов, Михаил Сергеевич, Горно-Алтайск

61 12-6/282

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Горно-Алтайский государственный университет»

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПРОДУКТИВНОСТИ СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ РАЗНЫХ ГРУПП СПЕЛОСТИ В УСЛОВИЯХ ГОРНОГО АЛТАЯ

06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РА Стрельцова Тамара Александровна

Горно-Алтайск - 2012

На правах рукописи

Менохов Михаил Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ

Введение..........................................................................3

Глава 1. Изменчивость элементов продуктивности картофеля и задачи

селекции (обзор литературы)......................................................... 9

Г лава 2. Почвенно-климатические условия проведения опытов,

материал и методы исследований...................................................32

2.1. Почвенно-климатические условия проведения опытов.........32

2.2 Методы исследований.......................................................40

2.3. Исходный материал.......................................................41

Глава 3. Изменчивость продуктивности сортов картофеля разных

групп спелости в условиях Горного Алтая (экспериментальные результаты и их обсуждение)...........................................................................47

3.1. Высота растений...........................................................47

3.2. Число стеблей.............................................................53

3.3.Число клубней с 1 куста..................................................60

3.4. Средняя масса 1 клубня....................................................66

3.5. Масса клубней с 1 куста (продуктивность)..........................73

Заключение........................................................................82

Выводы............................................................................-.84

Практические рекомендации....................................................86

Список литературы..............................................................88

Приложения......................................................................108

ВВЕДЕНИИ

В условиях постоянного роста затрат кардинальное изменение положения в картофелеводстве возможно за счёт освоения адаптивной системы земледелия, базирующейся на использовании энергосберегающих, экологически безопасных, биологизированных технологиях. Наиболее эффективным звеном в структуре технологических приёмов, направленных на повышение продуктивности картофеля является создание и использование перспективных сортов, биологические особенности которых в наибольшей степени соответствуют конкретным условиям выращивания.

Однако имеющийся на сегодня сортимент не в полной мере удовлетворяет требования и запросы товаропроизводителей, а в существующей селекционной практике недостаточно проводится агроэкологическая оценка перспективных сортов. В свою очередь селекция как наука, опирающаяся на законы эволюции, носит строго зональный характер, так как сорт способен максимально реализовать свой генетический потенциал продуктивности в определённой экологической нише, характеризующейся ограниченными почвенно-климатическими ресурсами (Цильке, 1983).

Для роста и стабилизации урожайности сортов картофеля, необходимо усиление селекционной работы, направленной на увеличение, как продуктивного, так и адаптивного потенциалов культуры.

Для повышения эффективности селекционной работы важно знать относительную роль генотипа и средовых факторов в детерминации изменчивости количественных признаков, а также определить адаптивные и продуктивные возможности различных генотипов в процессе их взаимодействия со средой. Фенотипическая выраженность признаков, на основании которых селекционер оценивает генотипы, формируются как результат влияния наследственности и среды на их развитие.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Экологические условия Республики Алтай имеют отчетливо выраженный экстремальный характер и предъявляют достаточно жесткие требования к биологическим особенностям возделываемых здесь культур. Картофель в Горном Алтае одна из наиболее важных продовольственных культур. Но на сегодняшний день в регионе отсутствует централизованная система картофелеводства, а основное производство концентрируется в частном секторе и достигает уровня 99 %. В, то, же время в личных подсобных хозяйствах в последние годы отмечено понижение урожайности и качества картофеля. Расширение ассортимента и повышение качества картофеля тесно связано с интродукцией, созданием и внедрением в производственный процесс новых высокопродуктивных сортов. Для успешного решения столь многогранной проблемы очень актуальна разработка вопросов управления экологической и генотипической изменчивостью картофеля. Существует реальная необходимость в интродукции и создании сортов с высоким уровнем адаптивности к контрастным климатическим условиям предгорных и горных территорий. При этом огромное значение имеет комплексное изучение изменчивости количественных признаков под воздействием многочисленных экологических факторов в различных по вертикальной зональности районах Республики Алтай. Это даст возможность глубже понять сущность и взаимосвязь ключевых элементов продукционного процесса картофеля в условиях предгорья, среднегорья и высокогорья в Республике Алтай (Стрельцова, 2007).

На этой основе открываются возможности для осуществления подбора ценных генотипов с целью возделывания в производственных условиях и включения их в селекционные программы по созданию новых сортов для конкретных зон этого уникального почвенно-климатического региона.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель настоящего исследования заключается в изучении характера изменчивости элементов продуктивности картофеля и выявлении роли генотипических и средовых факторов в изменчивости основных количественных признаков. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. В полевых условиях провести сравнительное трехлетнее изучение но комплексу признаков у 15 сортов картофеля отечественной селекции, в 3-х, разных по высотной поясности, пунктах испытания.

2. Провести оценку компонентов изменчивости по пяти хозяйственно -ценным количественным признакам с помощью многофакторного дисперсионного анализа для определения вклада генотипической (сорт), экологической изменчивости (вертикальная зональность), условий вегетации (годы), и взаимодействия этих факторов в общее фенотипическое варьирование каждого признака.

3. Осуществить оценку и выделить перспективные сорта, адаптированные к разным районам Республики Алтай, имеющим значительные различия по экологическим и почвенно-климатическим показателям.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В результате испытания разнообразных по происхождению сортов картофеля в разных по вертикальной зональности пунктах и оценки полученных данных с помощью многофакторного дисперсионного анализа впервые выявлено сильное влияние экологических факторов на экспрессию элементов продуктивности картофеля в разных по вертикальной зональности условиях Горного Алтая. В результате многолетних экспериментов показано, что исследованные признаки у сортов картофеля разных групп спелости в экстремальных условиях горных территорий существенно различаются по относительному вкладу

экологической и генотипической изменчивости, метеорологических условий, а также взаимодействия этих трёх факторов в общее

фенотипическое варьирование основных элементов продуктивности картофеля.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

Е Изменчивость основных количественных признаков картофеля обусловлена экологическими факторами пунктов испытания и зависит от их расположения по вертикальной зональности Торного Алтая.

2. Относительный вклад экологической, генотипической изменчивости, метеорологических условий и взаимодействия этих трёх факторов в общее варьирование важнейших признаков картофеля изменяется в зависимости от высотной поясности пунктов испытания.

3. Возможность выявления адаптивных сортов картофеля при интродукции в суровые условия горных территорий Республики Алтай и подбор перспективных генотипов для возделывания в разных по вертикальной зональности районах.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Объектами исследования были: коллекция отечественных перспективных сортов картофеля разных групп спелости, испытанная в разные годы в условиях горных территорий Республики Алтай. Испытания проводились в зоне предгорья (пункт Майма, 350м над уровнем моря, экосистема вблизи наиболее густо населенного центра Республики - г. Еорно-Алтайска), среднегорья (Усть-Кокса - 1100м над уровнем моря, с контрастным климатом) и высокогорья (Улаган - 2050м над уровнем моря, с суровыми климатическими показателями).

Изучение экологической и генотипической изменчивости проводилось путём полевых, лабораторных, стационарных и экспедиционных исследований. Методы исследований: экологическое сортоиспытание по вертикальной зональности, мониторинг экологической изменчивости хозяйственно ценных количественных признаков на основании многофакторного дисперсионного анализа с использованием компьютерных программ 5М-ЮЕСОЯ. При проведении экспериментов использовали отечественные и зарубежные методики исследования экологической и

генотииической изменчивости количественных и других признаков.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Выявлена относительная роль отдельных факторов внешней среды в экспрессии и изменчивости количественных признаков картофеля.

Полученные результаты по относительному вкладу генотииической и средовой изменчивости в общее фенотипическое варьирование могут быть использованы при разработке и реализации селекционных и семеноводческих программ на территории Республики Алтай.

Для различных по почвенно-климатическим показателям районов Республики Алтай (предгорье, среднегорье, высокогорье) рекомендованы к внедрению в производство перспективные сорта картофеля адаптированные к условиям горных территорий.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований докладывались на X Международной генетико-селекционной школе «Реализация идей Н.И.Вавилова на современном этапе развития генетики, селекции и семеноводства с/х культур» (Новосибирск, 2007 г.), на II международной научно-практической конференции «Современные проблемы геоэкологии горных территорий» (Горно-Алтайск, 2008 г.), на международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2008 г.), отраслевой конференции «Алтайская - Нива Агротех, 2004» (Барнаул, 2004 г.), XL научно-практической конференции студентов, аспирантов и преподавателей, посвященной 60-летию победы в Великой Отечественной войне (Горно-Алтайск, 2005 г.), XLI научно-практической конференции студентов, аспирантов и преподавателей посвященной 250-летию вхождения алтайского народа в состав Российского государства, (Горно-Алтайск, 2006 г.), ученых и научно-методических советах ГАГУ (2004-2007 гг.).

ПУБЛИКАЦИЯ РАБОТ. По результатам исследования опубликовано 9 статей, в том числе одна в журнале, рекомендованном ВАК РФ.

ДОСТОВЕРНОСТЬ результатов подтверждается выполнением всех количественных анализов в научно-исследовательской лаборатории экологической генетики и селекции Горно-Алтайского государственного университета (Аттестат аккредитации № ROCC.RU ООО Е510063) современными методами с применением ГОСТов и методик, утвержденных для целей государственного экологического контроля и мониторинга с надежным обеспечением всех биометрических измерений и классических методов математических доказательств.

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ РАБОТЫ. Диссертация изложена на 131 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 3 глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы из 217 источников, в том числе 23 на иностранных языках, приложений, содержит 29 таблиц, 13 рисунков.

Автор выражает благодарность и признательность за оказанную помощь, и всестороннюю поддержку научному руководителю доктору биологических наук, профессору Т.А. Стрельцовой, а также студентам -дипломникам, оказавшим помощь в проведении трудоемких экспедиционных, полевых и лабораторных экспериментов.

ГЛАВА 1. ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОДУКТИВНОСТИ КАРТОФЕЛЯ И ЗАДАЧИ СЕЛЕКЦИИ (обзор литературы).

Среди продуктов питания, составляющих основу продовольственного рынка России, картофель занимает особое место, оказывая существенное влияние, как на формирование структуры рынка, так и на обеспечение продовольственной безопасности страны (Анисимов, 2006). Он занимает одну из ключевых позиций среди самых потребляемых продуктов растениеводства, находится на втором месте после хлеба и хлебопродуктов и в среднем потребление его составляет 120-125 кг на человека в год. Далее идут овощи и бахчевые культуры (86-94 кг), затем сахар (35-36 кг) и масло растительное (10-11 кг). Роль картофеля в качестве одного из основных продуктов питания особенно заметно возросла в период перехода от регулируемой плановой экономики к свободному рынку.

Картофель даёт с гектара столько же белковых веществ, сколько озимая рожь, но в три раза больше углеводов. Он содержит углеводы в виде крахмала, а углеводы один из важнейших источников энергии человека. В картофеле также много белка, идущего на построение клеток, из которых состоят все ткани человеческого тела. Кроме того, в картофеле имеется различные минеральные соли и витамины. Белок картофеля имеет высокую биологическую ценность, т. к. содержит много незаменимых аминокислот (Прянишников 1952; Лорх 1948, 1955, 1968). В своих работах K.M. Swiezynskik и S. Drangland (1978) отмечают, что для населения многих стран картофель является основным поставщиком витамина С. В Великобритании, например, более 30 % потребляемого количества витамина С поступает за счет картофеля. Это больше, чем дают все овощи, и почти столько же, сколько фрукты. В среднем на юге Европы картофель обеспечивает до 50 % годовой потребности в витамине С.

В России данную культуру возделывают с незапамятных времён. В начале 18 века картофель был в основном распространён в крестьянских

хозяйствах и в огородах у горожан (Ковальчук 1970; Карманов, 1982). Вопрос о том, когда впервые появился картофель в Сибири и в целом в России, вызывает немало споров. Несомненно, лишь то, что культура эта исключительно давняя для России.

При переходе от регулируемой плановой экономики к свободному рынку значительная часть производства картофеля переместилась в сектор личных подсобных хозяйств (ЛПХ) населения, которые выращивают сейчас 85% всего картофеля. Большинство из них имеют небольшие картофельные поля (менее 2 га) и возделывают эту культуру на основе простейших технологий с относительно низким уровнем механизации работ. Доля крупных сельскохозяйственных предприятий и крестьянских (фермерских) хозяйств, которые выращивают картофель с применением промышленных технологий, составляет 15% в валовом сборе. Вместе с тем в последние годы (обозначилась устойчивая положительная тенденция значительного повышения урожайности и валовых сборов картофеля в этих категориях хозяйств (Анисимов, 2005).

Наиболее крупные объемы производства картофеля, (млн. т) сосредоточены в Центральном Федеральном округе (11), Приволжском (9,5) и Сибирском (6,3). Значительные объемы картофеля выращивают также в Уральском (3,2), Южном (3,3), Северо-Западном (2,5) и Дальневосточном (1,6) федеральных округах.

Картофель относится к семейству пасленовых (Solanaceae), к роду Solarium. В состав этого рода входит около 200 культурных и диких видов картофеля. Полное ботаническое название выращиваемого у нас картофеля Solarium tuberosum. К этому виду относится большинство возделываемых сортов.

В настоящее время известно свыше 170 видов картофеля, произрастающих преимущественно в Северной и Южной Америке. Согласно системе С.М. Букасова (1971) они объединены в 32 серии по наличию некоторых общих признаков и ареалов распространения. Среди них

различают культурные и дикие виды. IIo числу хромосом в клетках все виды картофеля делятся на диплоиды, триплоиды и тетраплоиды и образуют полиплоидный ряд с основным числом хромосом 12. Обычный картофель S. tuberosum является тетраплоидом, в соматических клетках которого содержится 48 хромосом. А дикие виды картофеля - это диплоиды, у них по 24 хромосомы. Поэтому именно но хромосомному набору культурные виды картофеля отличаются от диких.

Заслуга в открытии и использовании многих диких и культурных видов картофеля принадлежит российским учёным. Прежде всего, С.М. Букасову, (1959,1971, 1972,1978), С.В. Юзепчуку (1929,1937) и А.Я. (Камеразу, 1969, 1973, 1968).

Одной из важнейших биологических особенностей картофеля является способность к вегетативному размножению - воспроизведение потомства из отдельных вегетативных органов материнского растения. У картофеля оно основано на способности к регенерации растений из клубней, стеблей, почек, пазушных побегов и отводок. При данном способе разм�