Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Разработка агроэкологического паспорта для новых сортов озимой пшеницы

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Разработка агроэкологического паспорта для новых сортов озимой пшеницы"

На правах рукописи

Новикова Светлана Валерьевна

РАЗРАБОТКА АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПАСПОРТА ДЛЯ НОВЫХ СОРТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

Специальность 06.01.05-селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

5 ДПР Ш

Краснодар -2012

005020528

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Краснодарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им.П.П.Лукьяненко Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, Кудряшов Игорь Николаевич

Официальные оппоненты: Супрунов Анатолий Иванович,

доктор сельскохозяйственных наук, ГНУ Краснодарский НИИСХ Россельхозакадемии, заведующий отделом селекции и семеноводства кукурузы

Чухирь Ирина Николаевна кандидат сельскохозяйственных наук, ГНУ ВНИИ риса, старший научный сотрудник лаборатории исходного материала

Ведущая организация: Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский Государственный аграрный университет

Защита состоится 24 апреля 2012 года на заседании диссертационного совета Д 006.026.01 в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт риса Российская академия сельскохозяйственных наук по адресу: 350921, г.Краснодар, пос.Белозерный,3, (861) 229-49-91,229-49-85

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

Автореферат разослан «ЯЬ» марта 2012г.

Ученый секретарь 'у /-/

диссертационного совета С. С. Чижикова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Адаптивное растениеводство -основа устойчивого роста валовых сборов зерна пшеницы. О недостаточной адаптивности культуры озимой пшеницы свидетельствует огромный разрыв между урожайностью в опытных учреждениях, в системе государственных сортоиспытаний и в производственных условиях. Разработка агроэкологического паспорта, по мнению академика Жученко, один из основных путей в решении этой проблемы. Выдающиеся селекционеры П.П.Лукьяненко,

B.Н.Ремесло, И.Г.Калиненко и др. блестяще владели агротехническими приемами возделывания своих сортов. Северная зона Краснодарского края, где проводились наши исследования, имеет самые большие посевные площади пшеницы в Краснодарском крае. Эта зона характеризуется большим разнообразием экологических условий выращивания озимой пшеницы. На Северокубанской сельскохозяйственной опытной станции большой вклад в развитие исследований по паспортизации сортов пшеницы внесли

C.И.Баршадская, Н.П.Фоменко, Е.Е.Чиркина и др. Особое значение эти исследования имеют в настоящее время, характеризующееся стремительным увеличением количества сортов, возделываемых в производстве.

Цель исследований - совершенствование методики разработки агроэкологических паспортов сортов и сортовых структур озимой пшеницы на базе многофакторного полевого опыта. В соответствии с целью исследований были поставлены следующие задачи:

1. Оценить влияние важнейших агротехнических факторов и их взаимодействий на величину хозяйственных признаков;

2. Адаптировать метод Эберхарта и Рассела (1966) для оценки взаимодействия генотип х среда (ВГС) к многофакторному полевому опыту, проводимому на Северокубанской сельскохозяйственной опытной станции и оценить изучаемые сорта по экологической пластичности и стабильности хозяйственных признаков;

3

3. Провести анализ корреляционных связей между изучаемыми хозяйственными признаками. Для целенаправленного использования результатов анализа в селекции и при разработке агроэкологических паспортов, наряду с фенотипическими коэффициентами, определить генотипические и экологические коэффициенты корреляции.

4. На основании полученных данных, разработать агроэкологические паспорта семи сортов озимой мягкой пшеницы для условий северной зоны Краснодарского края.

5. Показать преимущество сортовых структур над монопольным возделыванием сортов по величине и качеству урожая, а также экономической эффективности.

6. Дать рекомендации по целенаправленному использованию изучаемых сортов в селекции, как источникам важных хозяйственных признаков.

Научная новизна работы заключается в том, что апробированы инновационные методы оценки сортов в многофакторном полевом опыте, обеспечивающем высокий уровень контролируемого варьирования изучаемых признаков, что является основным условием успешной разработки агроэкологических паспортов сортов озимой пшеницы.

Практическая значимость работы связана в первую очередь с разработкой агроэкологических паспортов семи сортов озимой мягкой пшеницы, позволяющих за счет улучшения их адаптивности, в максимальной степени реализовывать им потенциал продуктивности и качества зерна в условиях конкретных сельхозпроизводителей. Показаны особенности формирования агрономической урожайности и способы ее повышения для конкретных сортов.

Положение диссертационной работы, выносимые на защиту:

1. Влияние факторов опыта: предшественников, сроков сева, уровней минерального питания и их взаимодействий на формирование урожайности и качества зерна озимой мягкой пшеницы.

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

3. Использование значения ёмкость ценоза в селекции и при разработке технологий возделывания линий и сортов

4. Результаты взаимосвязи между количественными признаками на фенотипическом, генотипическом и экологическом уровне.

5. Агроэкологические паспорта семи сортов озимой мягкой пшеницы.

6. Преимущество сортовой структуры над монопольным использованием сортов по урожайности, качеству получаемого зерна и показателях экономической эффективности.

Апробация работы и публикация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы докладывались на заседании методического совета отдела селекции и семеноводства пшеницы и тритикале ГНУ Краснодарский НИИСХ им.П.П.Лукьяненко (2009г.), на ученом совете ГНУ СКСХОС (2008, 2009, 2010 и 2011гг.); на третьей всероссийской научно-практической конференции молодых ученных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» в Кубанском государственном аграрном университете, г. Краснодар, 2009 год, на научно практической конференции Кубанского отделения ВОГиС «Роль ВОГиС в современном научном мире» г.Краснодар 2009 г. Соискателем в соавторстве опубликовано 4 печатных работы, в том числе 2 в изданиях рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 161 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений селекционной практике. Экспериментальные данные приведены в 74 таблицах, 11 рисунках и 7 приложений. Список используемой литературы включает 203 источников, в том числе 24 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Обзор литературы. Показана закономерность перехода от монопольного использования сотов к сортовым структурам. Сделан анализ предпосылок необходимости использования в современных условиях системы генетически разнообразных сортов. Поскольку основные достоинства агроэкологического паспорта связаны с использованием положительных генотип-средовых взаимодействий, большое внимание уделено методам оценки взаимодействия генотип х среда (ВГС). Рассмотрены направления агроэкологической оценки сортов: урожайность и ее агрономическая структура, высота растений, продолжительность вегетационного периода, реакция сортов на предшественники, сроки посева, отзывчивость их на удобрения и пестициды.

2. Условия, материал и методы проведения исследований.

Экспериментальная часть работы выполнена на отдельном, специализированном минисевообороте ГНУ Северокубанская сельскохозяйственная опытная станция, расположенном на северозападной окраине ст. Ленинградской, в 2007-2011 годы.

Почвы опытных полей - обыкновенный карбонатный чернозем Западного Предкавказья, который характеризуется как малогумусный, мощный с глубиной гумусного горизонта 113-116 см. Содержание гумуса в пахотном слое 4,2 - 4,5%. Содержание общего азота находится в пределах 0,23-0,24%. В пахотном слое содержание минерального азота составляет 20,0-24,0 мг на 1кг почвы, валового фосфора - 0,16-0,225 %, половина которого представлена минеральными формами. Валового калия содержится от 1,7 до 2,0 %, в том числе обменного от 200 до 300 мг на 1 кг почвы (по Мачигину). С глубиной количество подвижных форм фосфора и калия уменьшается.

Метеорологические условия в годы проведения исследований различались между собой как по температурному режиму, так и по

количеству и характеру периодичности выпадения осадков. Разнообразие погодных условий в годы исследований способствовало более всесторонней опенке сортов.

Экспериментальные данные получены при ежегодном проведении четырехфакторного полевого опыта (24 х 3 х 3 х 4), в качестве факторов изучались:

Фактор А - сорт (24 сорта ежегодно, при ежегодной ротации сортов, поэтому все четыре года (2008-2011 гг.) изучались 8 сортов, а всего в эти годы высевалось 39 сортов озимой пшеницы);

Фактор В - предшественник (горчица, подсолнечник, озимая пшеница);

Фактор С - срок посева (20 сентября, 1 октября, 10 октября);

Фактор О - фон минерального питания (нулевой - Т^РоКо, минимальный - М60РзоКзо, средний НэоРбоКбо. повышенный МпсД&К&э)-Посев проводили сеялкой СН-11-16 рядовым способом. Делянки одиннадцати рядковые, учетной площадью 20,5 м2. Повторность трехкратная. Расположение делянок систематическое и рендомизированное, сорта группировали по высоте растений и продолжительности вегетационного периода.

Норма высева - 5 млн. всхожих зерен на 1 гектар. Во время вегетации озимой пшеницы в опытах проводили биометрические измерения, и фенологические наблюдения. При этом использовались методические указания ВИР (1974, 1980), международный классификатор СЭВ, методики госсортоиспытания зерновых культур (1983, 1988), методика полевого опыта (Доспехов Б. А., 1985) и другие методические пособия.

Уборку делянок проводили комбайном Батро - 500, урожайность приводили к стандартной 14% влажности зерна. В лабораторных условиях проводили учет натуры и массы 1000 зерен. Качество зерна проверяли на приборе Ы'га1ес 1240 по следующим показателям:

7

содержание протеина, клейковины, крахмала, седиментации, влажность.

Статистическая обработка экспериментальных данных осуществлялась методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов, с помощью лицензионного статистического пакета Statgraphics plus 4.0 for Windows. Расчет доли дисперсий сортов и их взаимодействий с факторами опыта проводили по методике С.Бороевича (Бороевич С., 1984). Оценку ВГС проводили путем расчета коэффициентов пластичности b¡ и стабильности по

методике Эберхарта и Рассела (Eberhart S.A., Russe] W.A., 1966).

3. Влияние агротехнических факторов на формирование хозяйственных признаков. Основной целью при проведении полевых исследований является максимально возможное, контролируемое варьирование изучаемых хозяйственных признаков под влиянием вариантов опыта.

В проводимых нами опытах наблюдалось сильное варьирование количественных признаков. В среднем за четыре года урожайность озимой пшеницы по предшественникам составила: по горчице - 58,5; подсолнечнику - 53,8; озимой пшенице - 45,5; в среднем по опыту -52,4 ц/га, варьируя от 9,6 до 83,2 ц/га, табл.1. Сильная изменчивость была отмечена по элементам структуры урожайности. Так, количество колосьев на 1 м2 составило по предшественникам: горчице - 505, подсолнечнику - 472, озимой пшенице - 443, в среднем по опыту - 468 штук, варьируя от 169 до 1063 штук. Число зерен в колосе составило по предшественникам: горчице - 30,7; подсолнечнику - 30,4; озимой пшенице - 29,9; в среднем по опыту - 30,3, варьируя по вариантам опыта от 12,3 до 50,6 штук. Масса 1000 зерен по предшественникам составила: горчице - 38,4; подсолнечнику - 38,1; озимой пшенице -34,8; в среднем по опыту - 30,3, варьируя по вариантам опыта от 25,2

до 46,0 грамм. Высокий уровень изменчивости наблюдался и по другим изучавшимся хозяйственным признакам, пределы варьирования для них за четыре года по 144 вариантам составили: содержание клейковины в зерне - от 6,9 30,3 %, содержание белка в зерне - от 8,4 до 17,2 %, высота растений от 38 до 118 см.

Таблица 1 - Варьирование хозяйственных признаков в четырехфакторном полевом опыте, ПТУ СКСХОС, 2008-2011 гг.

Значения признаков по т эедшественникам

Признак горчица подсолнечник озимая пшеница среднее пределы изменчивости

Урожайность, ц/га 58,5 53,8 45,5 52,4 9,6... 83,2

Количество продуктивных стеблей, шт/м2 505 472 443 468 169... 1063

Число зерен в колосе, шт 30,7 30,4 29,9 30,3 12,3...50,6

Масса 1000 зерен, г 38,4 38,1 34,8 37,1 25,2... 46,0

Содержание клейковины в зерне, % 20,6 19,7 23,4 20,6 6,9... 30,3

Содержание белка в зерне, % 12,3 12,1 13,3 12,6 8,4... 17,2

Высота растений, см 87 84 79 84 38...118

Наибольшее влияние на урожайность и качество зерна в проводимых опытах оказывал фактор минерального питания. При увеличении нормы внесения минеральных удобрений наблюдалось затухание прироста урожайности с одновременным ускоренным приростом количества клейковины и белка в зерне, рисунок 1.

Внесение повышенной нормы минеральных удобрений способствовало увеличению в сравнении с контролем урожайности на 22,7 ц/га, а содержания клейковины в зерне на 9,6 %,

VpDXaftHDm.UTH С'ояфж айне шйкшшм в •

70 30

60 • 25

SO i 20

40 ' 15

30 • 4?' ^ Л „Iй Ч^ * J? £

Рисунок 1. Влияние уровня минерального питания на урожайность и качество зерна озимой пшеницы, ГНУ СКСХОС 20082011 гг.

Помимо учета влияния факторов, важна оценка их взаимодействий. В четырехфакторном опыте проводимом по полной схеме возможна оценка шести двойных, четырех тройных и одного четверного взаимодействия. По результатам дисперсионного анализа за 2008-2011 годы, эти взаимодействия имели место и были статистически значимы на 95 % уровне вероятности.

4. Оценка взаимодействия генотип-среда. Успешность разработанного агроэкологического паспорта связана в первую очередь со степенью использования положительных эффектов ВГС и возможностью избегать при возделывании сорта отрицательных эффектов ВГС. С.Бороевич (1984) показал, что эффект сорта как фактора при сортоиспытании новейших достижений селекции может значительно уступать значению агротехнических факторов. В то же время, у близких по продуктивности сортов, обычно наблюдаются взаимодействия со средовыми факторами, превышающие различия генетического потенциала продуктивности. Эта закономерность имела место и в наших исследованиях. В 2008, 2010 и 2011 годах эффект ВГС превышал различия сортов по урожайности, табл.2.

10

Таблица 2 - Вклад сортов и их взаимодействий с агротехническими факторами в дисперсию, ГНУ СКСХОС, 2008-2011 гг.

Источник изменчивости Степень свободы* Компоненты вариансы по годам, %

2008 2009 2010 2011

Сорта(А) 23 32,7 68,8 44,4 28,2

АхПредшественники (В) 46 0,0 1,3 0,0 12,4

АхФоны минерального питания (С) 69 0,0 1,5 0,0 6,0

АхСроки посева (О) 46 0,0 9,6 0,0 0,0

АхВхС 138 9,7 0,7 3,4 3,6

АхВхГ) 92 9,8 3,4 29,2 7,7

АхСхБ 138 11,1 1,5 0,8 2,2

АхВхСхО 276 21,3 10,3 14,1 8,4

Ошибка 1728 15,4 2,9 8,1 31,5

Всего - 100,0 100,0 100,0 100,0

Примечание: *в 2008 году изучалось 20 сортов, поэтому степени свободы соответственно изменились и составили: А-19; АхВ-38; АхС-57; АхБ-38; АхВхС-114; АхВхБ-76; АхСхО-114; АхВхСхБ-228; ошибка-1440

Наличие существенного эффекта ВГС делает актуальным проведение его оценки. Схема используемого нами многофакторного полевого опыта позволяет даже в условиях одного года надежно проводить оценку эффектов ВГС и вычленять из фенотипической вариансы генотипические и экологические компоненты. Оценка параметров экологической пластичности и стабильности урожайности имеет огромное значение, поскольку позволяет судить об отзывчивости сорта на улучшение условий возделывания, дает представление о предпочтительном уровне агрофона при разработке технологий его возделывания.

Высокие значения пластичности отмечены у сортов Гром, Грация и Иришка что говорит, о повышенной отзывчивости этих сортов на улучшение условий возделывания, табл.3.

11

Таблица 3 - Варьирование экологической пластичности (Ы) и стабильности (БШ) у сортов озимой пшеницы по урожайности, ГНУ СКСХОС, 2008-2011 гг.

Сорт Пределы варьирования средней урожайности по годам, ц/га Ь|

Гром 48,7...63,1 1,01...1,20 5,6...26,5

Грация 41,4...60,6 1,01...1,13 8,0...14,1

Иришка 35,9...58,9 0,95...1,14 8,2...24,5

Сила 41,3...60,6 0,94... 1,05 4,0...13,1

Лебедь 45,9...60,6 0,93... 1,03 6,5...13,4

Айвина 38,3...60,8 0,84...1,06 4,9...12,4

Юмпа 43,3...58,8 0,88...0,98 8,4...45,8

Безостая 1 38,9...52,6 0,74...0,92 6,5...16,2

Значения экологической пластичности у сортов Сила, Лебедь, Айвина были не высокие что указывает на среднюю отзывчивость их на улучшение условий выращивания. Сорта Юмпа и Безостая 1 в наших опытах имели низкие значения экологической пластичности. Это говорит о наименьшей их реакции на изменение условий возделывания.

5. Сопряженность количественных признаков. При

управлении урожайностью агротехническими методами, особый интерес представляют элементы структуры урожая, имеющие высокую модификационное варьирование, а следовательно отзывчивые на изменения условий среды. Из четырех элементов агрономической структуры урожая масса 1000 зерен относится к высоконаследуемым признакам и слабо варьирует при изменении условий возделывания. Оставшиеся три элемента структуры урожая: количество растений на единице площади, продуктивная кустистость и число зерен в колосе (ЧЗК) формируют значение числа зерен на единице площади, которое принято называть емкостью ценоза (ЕЦ). Этот признак во все годы

имел высокую связь с урожайностью. Наиболее тесной, практически функциональной была экологическая зависимость между урожайностью и ЕЦ, коэффициент корреляции варьировал в зависимости от условий года от 0,96 до 0,99; табл.4.

Таблица 4 - Фенотипическая, генотипическая и экологическая связь урожайности и емкости ценоза, ГНУ СКСХОС, 2008-2011 гг.

Годы Коэ! ¡фициенты корреляции

Гф г„

200,8 0,91*** 0,65*** 0,98***

2009 0,97*** 0,94*** 0 дд***

2010 0,87***

2011 0 ду*** 0,78*** 0,96***

Примечание: *** - уровень вероятности 99,9 %

Генотипические корреляции между ЕЦ и урожайностью были несколько ниже, варьируя по годам от 0,65 до 0,94. Следовательно, при формировании урожайности агротехническими способами, необходимо стремиться к максимальному увеличению значения ЕЦ. При разработке селекционных моделей сортов, следует учитывать, что влияние значения ЕЦ на урожайность не так однозначно, поэтому необходимо контролировать и показатель массы 1000 зерен.

Поскольку две наиболее распространенные модели высокоурожайных сортов, успешно используемые в Краснодарском НИИСХ, основаны в первом случае на повышенной кустистости, а во втором, на повышенной продуктивности колоса, показатель ЕЦ удобно рассматривать как производное двух признаков: количество колосьев на единице ппспцади и число зерен в колосе.

К первой группе относятся сорта Гром и Сила, у которых значения экологической пластичности по признаку количество колосьев на единице площади во все годы были больше единицы и значительно превышали показатели экологической пластичности по признаку ЧЗК, котрый был меньше единицы, рисунок 2.

Обратная зависимость показана у сортов Иришка, Грация и Лебедь, у которых отмечались высокие показатели экологической пластичности по ЧЗК, превышающие единицу и значения экологической пластичности по числу колосьев на единице площади, которые были меньше единицы. У сортов Юмпа и Айвина ранг экологической пластичности по этим двум признакам менялся в

зависимости от условий года, что указывает на промежуточный характер модели этих сортов по отношению к плотности колосостоя и продуктивности колоса.

Грыл,2СОЙ». Пивдщ 1011 г. 4 8 />ем, 1009».

Пмчи», 20101- 1010 >■

Грация, 260$ 1. ^ч1'6 Гром, 2011».

Л»цицЗОМ» _ 'I С|И»,2«И».

Иришка, 2011«.

г'

Ирииигцгмо.. \ / ви*яио«.

/ X

ирчш^гот,. О,« ♦ «'" I _ _ —* стеноп,

Иртча.гООг,. 1\ ' Ч «•>■*»»»«.

2010». Лйвина, 2010 а.

/ЬМъ ¡ОМ 1. «•«№ ДОИ 1.

лгЫъ,20ОЧ. юмл^гои».

ЮМ1»,2Ш>. Юмпо, 2009*.

Ютпа, 20101.

— — Колосостой ----Число зерен в колосе ■ Ь1=1

Рисунок 2. Экологическая пластичность (Ь;) сортов озимой пшеницы по количеству колосьев на единице площади и числу зерен в колосе, ГНУ СКСХОС, 2008-2011 гг.

Если рассматривать связь урожайности с элементами ее структуры, то наибольшая зависимость результирующего признака была зафиксирована для признака количество колосьев на единицу площади. Фенотипические коэффициенты корреляции варьировали в зависимости от условий года от 0,46 до 0,82; генотипические - от 0,23 до 0,77; экологические - от 0,73 до 0,95; табл.5.

Менее тесная связь была отмечена между урожайностью и 43К. Фенотипические коэффициенты корреляции варьировали в зависимости от условий года от 0,36 до 0,60; генотипические - от -0,01 до 0,68; экологические - от 0,46 до 0,82. Наименьшей была связь урожайности с массой 1000 зерен, к тому же в зависимости от условий

года могла меняться не только величина коэффициентов корреляции, но и его направление.

Таблица 5 - Сопряженность урожайности с элементами ее структуры, ГНУ СКСХОС, 2008-2011 гг.

Элемент структуры урожая Пределы варьирования коэффициентов корреляции по годам

Гф rg и

Колосостой 0,46**.. .0,82** 0,23.„0,77** 0,73**...0,95**

Число зерен в колосе 0,36**...0,60** -0,01...0,68** 0,46**...0,82**

Масса 1000 зерен -0,31**..0,55** -0,26..0,14 -0,67**. ..0,70**

Примечание: ** - уровень вероятности 99 %

Особый интерес представляют корреляционные сопряженности между признаками, у которых экологические и генотипические связи разнонаправлены. Это имеет большое значение при характеристике селекционного признака с помощью фонового, поскольку в этом случае эффективность такой оценки значительно повышается (Драгавцев В.А., Дьяков А.Б., 1984). В наших исследованиях такие зависимости были отмечены при анализе сопряженности урожайности с высотой растений, количеством белка и клейковины, табл.6.

Таблица 6 - Сопряженность урожайности с хозяйственными признаками

Признак Пределы варьирования коэффициентов корреляции по годам

Гф Г8 ге

Высота растений 0,31**...0,53** -0,61*.-0,11 0,87**...0,95**

Содержание белка 0,05...0,73** -0,78**...-0,58** 0,47**...0,89**

Содержание клейковины 0,10...0,72** -0,73**..-0,40 0,46**...0,87**

Примечание. ** - уровень вероятности 99 %

* - уровень вероятности 95 %

Во все годы генотипические корреляции между урожайностью и высотой растений, количеством белка и клейковины в зерне были отрицательными, а экологические корреляции положительными, что указывает на разную направленность влияния генотипической и средовой варианс на результирующий признак и возможность

использования этих хозяйственных характеристик в качестве фоновых при оценке урожайности. Разложение фенотипической вариансы на генотипическую и экологическую компоненты требует проведения специальных опытов, которые обычно не проводятся в селекционной работе, но используются при агроэкологической оценке сортов.

6. Агроэкологические паспорта сортов озимой пшеницы и преимущество сортовых структур. Широкое генетическое разнообразие озимой пшеницы является ведущим фактором повышения и стабилизации валовых сборов зерна. Необходимым условием такого разнообразия является постоянное расширение сортимента возделываемых сортов. Но неправильное использование сортов в широком спектре агротехнических условий, может служить причиной снижения урожайности и ухудшения качества зерна. Поэтому весьма актуальным является изучение биологических особенностей сортов озимой пшеницы, служащее основой при разработке для них агроэколошческих паспортов, позволяющих в максимальной степени использовать положительные эффекты ВГС и избегать отрицательных ситуаций.

В настоящее время в Краснодарском крае допущено к использованию около 60 сортов озимой мягкой пшеницы. Они имеют достаточно большие различия по реакции на ведущие агротехнические факторы: почвенно- климатические условия, предшественники, сроки посева, уровень минерального питания , качество обработки почвы, химические средства защиты растений. В наших исследованиях за четыре года было изучено семь сортов озимой мягкой пшеницы, которые имели существенные различия по урожайности, ее элементам, качеству зерна и другим хозяйственным признакам, табл.7.

Для них были разработаны агроэкологические паспорта, учитывающие их биологические особенности. Наибольшую отдачу сорт может дать только при его правильном использовании, особенно в системе сортовых структур, которые учитывают генетические, биологические и технологические особенности использования сортов в достаточно разнообразных средовых условиях. Для условий нашего опыта, включающего 36 агровариантов мы разработали сортовую структуру, которая имеегг преимущество над монопольным использованием каждого, даже самого высокопродуктивного сорта, табл.8.

Таблица 7 - Характеристика сортов озимой пшеницы по хозяйственным признакам, ГНУ СКСХОС, среднее по опыту за 2008-2011 гг.

Сорт Урожайность, ц/га Элементы структуры урожая Характеристика качества зерна Высота растений, см

емкость ценоза, зерен шт/м2 число колосьев, шт./м2 число зерен в колосе, шт масса 1000 зерен, г содержание белка, % содержание клейковины, % показатель седиментации по Зелени, е.11.

Юмпа 52,3 12831 455 28,2 41,0 13,5 24,4 40,9 82

Иришка 49,6 13932 430 32,4 35,0 12,8 21,5 36,0 78

Гром 59,7 16298 562 29,0 36,9 11,5 18,8 28,3 73

Грация 53,8 15559 431 36,1 34,8 11,8 18,9 31,0 88

Айвина 51,9 14384 464 31,0 36,1 11,9 19,0 31,2 84

Лебедь 54,1 14877 435 34,2 36,4 12,1 19,9 32,8 91

Сила 54,1 15143 578 26,2 35,7 12,3 22,8 33,4 80

Безостая 1 47,1 12382 447 27,7 38,7 13,0 22,8 38,6 100

Таблица 8 - Экономические показатели возделывания сортов и сортовых структур в среднем по 36

агровариантам полевого опыта, ГНУ СКСХОС, 2008-2011 гг.

Сорт, сортовая структура Средняя урожайность, и/га Количест во полученною зерна в среднем по группам качества, ц/га Стоимость полученной продукции, руб/га

сильное, II класс ценное, III класс продовольственное, IV класс Фуражное, V класс среднее + к среднему по 7 сортам ±к сорту Гром

Юмпа 52,3 12,0 30,1 10,3 0 31780 3185 1752

Иришка 49,6 0 25,8 15,4 8,3 27584 -1010 -2443

Гром 59,7 0 15,4 23,3 21,1 30027 1433 -

Грация 53,8 0 13,9 21,8 18,5 27274 -1321 -2753

Айвина 51,9 0 15,0 20,6 16,6 26573 -2022 -3454

Лебедь 54,1 0 18,5 20,4 15,5 28236 -358 -179J

Сила 54,1 1,7 17,4 23,8 11,5 28773 178 -1255

Среднее по 7 сортам 53,9 1,9 19,5 19,4 13,0 28594 - -1433

Рекомендованная сортовая структура 56,6 2,8 19,9 19,8 14,1 30039 1445 12

Разработанная нами сортовая структура может служить примером для использования системы сортов в крупном хозяйстве, когда сортимент не всегда идеален и приходится использовать имеющиеся в наличии семена. Основным критерием при выборе сорта для каждого агроварианта служили два важнейших хозяйственных признака - урожайность и качество зерна. Другой особенностью разработанной нами сортовой структуры, было стремление использовать как можно большее количество сортов, поэтому для каждого агроварианта предлагается использовать три лучших сорта из семи. Оптимизация соотношения урожайности и качества зерна в рекомендованной сортовой структуре, позволяет получать высокие экономические показатели в случае реализации сортовой структуры в производство. Следует отметить, что включение в каждый агровариант трех приоритетных сортов, делает сортовую структуру гибкой к изменяющимся условиям рыночной экономики. В случае приоритета в ценовой политике количественных показателей над их характеристикой по качеству, или наоборот, можно изменять долю сортов в структуре, для получения наибольшей экономической эффективности. Рекомендованная сортовая структура, с учетом стоимости полученного зерна в зависимости от его качества, превышала аналогичный показатель в случае равного присутствия всех сортов на 1445 рублей с одного гектара при равных затратах на его выращивание, т.е. такой результат достигается целиком за счет использования положительных эффектов ВГС.

Выводы

1. Четырехфакторный полевой опыт, используемый на Северокубанской сельскохозяйственной опытной станции для агроэкологической оценки сортов озимой мягкой пшеницы, обеспечивает высокую контролируемую вариабельность количественных признаков. По урожайности минимальное значение в зависимости от условий года варьировало от 9,6 до 39,7 ц/га,

максимальное от 58,3 до 83,2 ц/га. Пределы варьирования изменялись от 32,9 до 73,5 ц/га. Минимальное содержание клейковины в зерне варьировало от 6,9 до 15,0 %, максимальное от 27,6 до 30,3 %. Пределы варьирования изменялись от 13,6 до 23,4 %. Существенное варьирование отмечено для элементов структуры урожая и других количественных признаков.

2. Высокую вариабельность изучавшихся в опыте хозяйственных признаков обеспечивали включенные в его схему факторы и уровни их градации. Наибольшая урожайность озимой пшеницы в среднем за четыре года отмечена по предшественнику горчица - 58,5 ц/га. На 4,7 ц меньше был сформирован урожай по подсолнечнику, и на 13, ц меньше по колосовому предшественнику. Максимальную урожайность озимой пшеницы в среднем за четыре года обеспечивал срок посева 10 октября - 54,2 ц/га, на 2,3 ц уступал урожай при посеве 1 октября и на 2,5 ц при посеве 20 сентября. Наибольшее влияние на величину изучаемых признаков оказывал уровень минерального питания. Минимальная урожайность зафиксирована на нулевом фоне минерального питания СН)РоКо) - 38,8 ц/га. При увеличении норм внесения минеральных удобрений отмечался затухающий эффект прироста урожайности, минимальная норма (ТЧ60РзоКз0) повысила урожайность на 12,7 ц/га, средняя (ЫдоРбоКбо) на 19,7 ц/га, а повышенная О^аР^К«,) на 22,7 ц/га.

3. Фоны минерального питания оказывали значительное влияние на формирование количества клейковины в зерне. Если на нулевом фоне минерального питания (Ы0Р0Ко) в среднем за четыре года было сформировано 16,7 % клейковины в зерне, то на минимальном ^боРзоКзо) 18,4 %, среднем (Ы<»РбаК«о) - 21,2% и повышенном (НпоРроКбо) 26,3 %.

4. Большое влияние на формирование хозяйственных признаков оказывали двойные взаимодействия факторов: предшественник х срок посева, предшественник х уровень минерального питания, срок посева х уровень минерального питания, величина и характер проявления

которых в значительной степени зависели от условий года и биологических особенностей сорта.

5. За три года из четырех, при дисперсионном анализе урожайности, эффект взаимодействия сортов со средовыми факторами превышал эффект сортов, обусловленный их межгенотипическими различиями. Так в 2008 году на долю сорта приходилось 32,7 % дисперсии, а на долю взаимодействий 51,9; в 2010 году соответственно 44,4 и 47,5 %, в 2011 году 28,2 и 40,3 %. Это указывает на перспективность разработки агроэкологического паспорта для каждого сорта озимой пшеницы.

6. Многофакторный полевой опыт, включающий в свою схему 24 сорта и 36 агротехнических вариантов их выращивания, позволяет с высокой достоверностью ежегодно проводить оценку сортов по экологической пластичности и стабильности. В результате статистического анализа по урожайности к высокопластичным сортам относятся Гром, Иришка и Грация, к среднепластичным Юмпа, Айвина и Сила. Экологическая пластичность ниже среднего уровня отмечена в сорте Лебедь и низкая в сорте Безостая 1. По экологической пластичности признака содержание клейковины в зерне от среднего до высокого значения этот показатель по годам отмечен у сортов Грация. Сила и Лебедь, средний у сорта Айвина, низкий у сортов Юмпа, Гром и Иришка. У сорта Безостая 1 в зависимости от условий года показатели экологической пластичности варьировали от низкого до высокого.

7. Из всех изученных признаков, наибольшая взаимосвязь с урожайностью отмечена для признака емкость ценоза. В 2008-2011 годах фенотипические коэффициенты корреляции между этими признаками варьировали от 0,91 до 0,97; генотипические от 0,65 до 0,94; экологические от 0,96 до 0,99 и имели вероятность более 99,9 %.

8. Функциональная зависимость урожайности от емкости ценоза, позволяет использовать этот признак при разработке агроэкологических паспортов сортов. У сортов Гром и Сила ведущая

роль в формировании этого признака принадлежит плотности колосостоя, экологическая пластичность которого доминирует над показателями озерненности колоса. У сортов Иришка, Грация и Лебедь ведущая роль в формировании емкости ценоза напротив принадлежит озерненности колоса, а для сортов Юмпа и Айвина в равной степени важен вклад обоих признаков, поскольку они имеют сопоставимые величины экологической пластичности по обоим признакам.

9. Из компонентов структуры урожая наибольшую связь с конечным признаком имело количество колосьев на единице площади, коэффициенты гф между этими признаками варьировали в зависимости от условий года от 0,46 до 0,82; rg от 0,23 до 0,77; ге от 0,73 до 0,95. Несколько меньшую связь с урожайностью имела озерненность колоса, Гф между этими признаками варьировали в от 0,36 до 0,60; rg от -0,01 до 0,68; ге от 0,46 до 0,82. Самая слабая связь с урожайностью отмечена у признака масса 1000 зерен, гф между этими признаками варьировали в от -0,04 до 0,55, rg от -0,26 до 0,14; ге от -0,67 до 0,70.

10. Отмечен во все годы исследований разнонаправленный характер генотипической и экологической корреляционных связей с урожайностью для признаков содержание белка в зерне (rg от -0,58 до -0,78; ге от 0,47 до 0,89), содержание клейковины в зерне (rg от -0,40 до -0,73; ге от 0,46 до 0,87) и высота растений (rg от -0,11 до -0,61; ге от 0,87 до 0,95). Это позволяет использовать эти признаки в качестве фоновых для оценки селекционного материала на продуктивность в системе регрессионного анализа.

11. Разработаны агроэкологические паспорта для семи сортов озимой мягкой пшеницы, использование которых позволяет в максимальной степени учитывать положительные эффекты взаимодействия генотип-среда. Они служат основой при разработке сортовых структур, которые за счет повышения адаптивности озимой пшеницы, позволяют увеличить и стабилизировать урожайность, качество и валовой сбор зерна. Сортовые системы расширяют границы оптимальных агротехнических сроков проведения уходных работ,

способствует снижению пиковых нагрузок на сельскохозяйственную технику, снижают издержки и повышают экономические показатели производства зерна озимой пшеницы.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ И ПРОИЗВОДСТВУ 1. Учитывая высокую сопряженность признака емкость ценоза с урожайностью, использовать его в селекционных программах на продуктивность. При разработке технологии возделывания сорта, с целью управления урожайностью через показатель емкости ценоза, классифицировать сорта по экологической пластичности и отзывчивости на улучшение условий возделывания составляющих этот признак компонентов: плотности колосостоя и озерненности колоса.

3. Показатели содержания белка, клейковины, а также высоты растений рекомендуется использовать в качестве фоновых признаков при браковке селекционного материала на урожайность, как имеющих разную направленность генотипических и экологических связей с результирующим признаком.

4. При посеве сортов Юмпа, Иришка, Гром, Айвина, Грация, Сила, Лебедь, с целью увеличения урожайности и качества зерна, улучшения экономических показателей при его производстве, за счет повышения адаптивности озимой мягкой пшеницы, использовать разработанные агроэкологические паспорта.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК 1. Новикова;C.B. Использования показателя «емкости ценоза» при формировании уровня урожайности озимой пшеницы / И.Н. Кудряшов, C.B. Новикова, Д.С. Раков // Вестник РАСХН.-2011,-Вып.№4,- С.30-32.

2. Новикова,С.В. Эффективность нового сорта пшеницы озимой мягкой Гром и его агроэкологический адрес / Л.А. Беспалова, И.Н. Кудряшов, С И. Баршадская, C.B. Новикова // Земледелие.-2011-Вып.№4,- С. 12-13.

Работы, опубликованные в других изданиях

3. Новикова,C.B. Перспективы прецизионного использования сортов озимой пшеницы / Л.АБеспалова, И.Н.Кудряшов, С.В.Новикова // «Роль ВОГиС в современном научном мире»: материалы научно-практической конференции Кубанского отделения ВОГиС (18-19 марта 2009 г.)/КубГАУ. - Краснодар, 2009. - С. 10-15.

4. Новикова,С.В. Разработка агроэкологического паспорта сортов озимой пшеницы / C.B. Новикова, А.Н. Нехай, И.Н. Кудряшов // «Научное обеспечение агропромышленного комплекса»: материалы III всероссийской научно-практической конференции молодых ученых (18-20 ноября 2009 г.) / КубГАУ. - Краснодар, 2009. - С.55-56.

Подписано в печать 22.03.2012 г. Бумага офсетная Печ. л. 1 Тираж 100 экз.

Формат 60x84 1/16 Офсетная печать Заказ N° 23 ]

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

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Новикова, Светлана Валерьевна, Краснодар

61 12-6/503

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КРАСНОДАРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ИМ.П.П.ЛУКЬЯНЕНКО

РАЗРАБОТКА АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПАСПОРТА ДЛЯ НОВЫХ

СОРТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ.

На правах рукописи

/

Новикова Светлана Валерьевна

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор с.-х. наук, И.Н.Кудряшов

Краснодар - 2012

СПИСОК УПОТРЕБЛЯЕМЫХ В РАБОТЕ ТЕРМИНОВ И СОКРАЩЕНИЙ

Термин, сокращение Полное название

ВГС Взаимодействие генотип х среда

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

кси Конкурсное сортоиспытание

мзк Масса зерна с колоса

М1000 Масса 1000 зерен

чзк Число зерен в колосе

чкм Число колосьев на единице площади

Ь| Экологическая пластичность по Эберхарту и Расселю

8(И Экологическая стабильность по Эберхарту и Расселю

г Коэффициент корреляции

Я2 Коэффициент детерминации

Гф Фенотипический коэффициент корреляции

% Генотипический коэффициент корреляции

Ге Экологический (средовой) коэффициент корреляции

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 5

1. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОРТОВ И ЕЕ РОЛЬ В ПОВЫШЕНИИ АДАПТИВНОСТИ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9

1.1. Переход от монопольного использования сортов к сортовым структурам 9

1.2. Предпосылки использования системы генетически разнообразных сортов И

1.3. Оценка взаимодействия генотип х среда 20

1.4. Агроэкологическая оценка сортов 25

1.4.1. Урожайность и элементы ее структуры. Модели идеального сорта озимой пшеницы 26

1.4.2. Высота растений и ее связь с хозяйственными признаками озимой пшеницы 27

1.4.3. Отзывчивость сортов озимой пшеницы на удобрения. 28

1.4.4. Продолжительность вегетационного периода озимой пшеницы и ее связь с урожайностью 30

2. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИСЛЕДОВАНИЯ 32

2.1. Почвенно-климатические условия 32

2.2. Материал и методика проведения опытов 38

3. ВЛИЯНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ И КАЧЕСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ 42

3.1. Варьирование хозяйственных признаков в многофакторном полевом опыте 42

3.2. Предшественники 49

3.3. Сроки посева 55

3.4. Уровень минерального питания 61

3.5. Взаимодействие агротехнических факторов в полевом опыте 67

4. ОЦЕНКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГЕНОТИП х СРЕДА 76

4.1. Оценка урожайности сортов озимой пшеницы по экологической пластичности и стабильности 76

5. СОПРЯЖЕННОСТЬ ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ 91

5.1. Фенотипические связи хозяйственных признаков 92

5.2. Генотипические и экологические связи хозяйственных

признаков 95

5.2.1. Зависимость урожайности от емкости ценоза 95

5.2.2. Сопряженность урожайности с хозяйственными признаками 100

5.2.3. Сопряженность показателя ЕЦ с хозяйственными

признаками 107

5.2.4 Особенности формирования признака масса зерна с колоса 112

5.2.5 Взаимосвязь между содержанием белка и клейковины в зерне

озимой пшеницы ИЗ

6. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПАСПОРТА СОРТОВ ОЗИМОИ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ 116

6.1. Агроэкологический паспорт сорта Юмпа 116

6.2. Агроэкологический паспорт сорта Гром 118

6.3. Агроэкологический паспорт сорта Иришка 120

6.4. Агроэкологический паспорт сорта Айвина 123

6.5. Агроэкологический паспорт сорта Грация 124

6.6. Агроэкологический паспорт сорта Лебедь 126

6.7. Агроэкологический паспорт сорта Сила 128

6.8. Преимущество сортовых структур 130

ВЫВОДЫ 137

ПРЕДЛОЖЕНИЕ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ И

ПРОИЗВОДСТВУ 140

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 141

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Озимая пшеница является важнейшей культурой в мировом растениеводстве. Устойчивое производство зерна пшеницы является показательным элементом политической и экономической стабильности, продовольственной независимости. Поэтому повышение и стабилизация валовых сборов зерна озимой пшеницы являются задачами первостепенной важности. Решению этих задач может помочь выведение и внедрение в производство высокопродуктивных и качественных сортов, разработка новых и совершенствование существующих технологий возделывания и приведение генетического разнообразия сортов широкому спектру условий возделывания озимой пшеницы. Большой вклад в решение этой проблемы внесли выдающиеся учёные: Н.И.Вавилов; П.П.Лукьяненко; Н.Борлауг; И.Г.Калиненко; В.Н.Ремесло; С.Бороевич; А.А.Жученко, Ю.М.Пучков, Л.А.Беспалова и другие. Однако на практике это направление используется не в полной мере.

А.А.Жученко (2010) отмечает: «Реальная эффективность сорта или гибрида определяется своевременным и адаптивным его районированием. Одной из причин того, что в нашей стране в течение последних 20-25 лет все более увеличивается разрыв между урожайностью основных культур в условиях сортоучастков и в производстве, является существенная непрезентативность, т.е. недостоверность (пространственная и временная) сложившейся системы государственного сортоиспытания. В результате преимущество получают культуры и сорта с высокой потенциальной продуктивностью, реализация которой в большинстве регионов страны оказывается невозможной... На этапах селекции и сортоиспытания по каждому новому сорту и гибриду должен быть разработан агроэкологический паспорт, который включал бы не только оценки потенциальной продуктивности и устойчивости к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам в конкретных условиях внешней среды, но и важнейшие элементы сортовой агротехники. Необходимость такого подхода в наше время резко возросла в связи со все большим

разнообразием предлагаемых производству сортов и гибридов, тенденцией к ускорению сортосмены, удорожанию селекционного процесса, специфической отзывчивостью высокоурожайных сортов и гибридов на удобрения, орошение и загущение, важностью снижения удельных затрат техногенных ресурсов, а также обеспечения экологической безопасности процессов интенсификации».

Разработка агроэкологических паспортов сортов, ставящая целью адресное использование генетически разнообразных сортов в широком спектре условий среды, обусловленное действием почвенно-климатических условий и различными агротехническими факторами, подразумевает системное использование сортов в системе сортовых структур, оптимизированных для конкретных зернопроизводителей. Несмотря на достаточно объемные опыты по изучению сортов в различных агротехнических условиях, как на Северокубанской сельскохозяйственной опытной станции, так и в Краснодарском НИИСХ им.П.П.Лукьяненко, полученные данные пока еще не в полной мере находят использование, поскольку сложные по организации и схеме опыты могут дать гораздо больше информации и соответственно пользы для производства.

Именно решению проблем по разработке агроэкологических паспортов сортов озимой пшеницы, оптимизации сортовых структур, позволяющих в максимальной степени реализовать потенциал сорта за счет максимальной его агроэкологической адаптации, посвящена данная работа.

Цель и задачи исследования: Основная цель работы -совершенствование методики разработки агроэкологических паспортов сортов и сортовых структур озимой пшеницы на базе многофакторного полевого опыта. В соответствии с целью исследований были поставлены следующие задачи:

1. Оценить влияние важнейших агротехнических факторов и их взаимодействий на величину хозяйственных признаков;

2. Адаптировать метод Эберхарта и Расселя (1966) для оценки взаимодействия генотип х среда (ВГС) к многофакторному полевому опыту, проводимому на Северокубанской сельскохозяйственной станции и оценить

6

изучаемые сорта по экологической пластичности и стабильности хозяйственных признаков;

3. Провести анализ корреляционных связей изучаемых хозяйственных признаков. Для целенаправленного использования результатов анализа в селекции и при разработке агроэкологических паспортов, наряду с фенотипическими коэффициентами, определить генотипические и экологические коэффициенты корреляции.

4. На основании полученных данных, разработать агроэкологические

V/ к-»

паспорта семи сортов озимои мягкой пшеницы для условии северной зоны Краснодарского края.

5. Показать преимущество сортовых структур над монопольным возделыванием сортов по величине и качеству урожая, а также экономической эффективности.

6. Дать рекомендации по целенаправленному использованию изучаемых сортов в селекции, как источникам важных хозяйственных признаков.

Научная новизна работы заключается в том, что апробированы инновационные методы оценки сортов в многофакторном полевом опыте, обеспечивающем высокий уровень контролируемого варьирования изучаемых признаков, что является основой разработки агроэкологических паспортов сортов озимой пшеницы.

Практическая значимость работы связана в первую очередь с разработкой агроэкологических паспортов семи сортов озимой мягкой пшеницы, позволяющих за счет улучшения их адаптивности, в максимальной степени реализовывать им потенциал продуктивности и качества зерна в условиях конкретных сельхозпроизводителей. Показаны особенности формирования агрономической урожайности и способы ее повышения для конкретных сортов.

Положения - выносимые на защиту:

1. Влияние факторов опыта: предшественников, сроков сева, уровней минерального питания и их взаимодействий на формирование урожайности и качества зерна озимой мягкой пшеницы.

7

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

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

4. Взаимосвязь хозяйственных признаков на фенотипическом, генотипическом и экологическом уровне.

5. Агроэкологические паспорта семи сортов озимой мягкой пшеницы.

6. Преимущество сортовой структуры над монопольным использованием сортов по урожайности, качеству получаемого зерна и показателях экономической эффективности.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на заседании методического совета отдела селекции и семеноводства пшеницы и тритикале ГНУ Краснодарский НИИСХ им.П.П.Лукьяненко (2009г.), на ученом совете ГНУ СКСХОС (2008, 2009, 2010 и 2011гг.); на третьей всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» в Кубанском государственном аграрном университете, г.Краснодар, 2009 г.; на научно практической конференции Кубанского отделения ВОГиС «Роль ВОГиС в современном научном мире» г.Краснодар 2009 г. Соискателем в соавторстве опубликовано 4 печатных работы, в том числе 2 в изданиях рекомендованных ВАК РФ.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 4 печатных работы, в том числе две в рекомендованных изданиях ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 161 странице компьютерного текста и состоит из введения, шести глав, выводов и предложений селекционной практике и производству, списка литературы. Включает 74 таблицы, 11 рисунков и 7 приложений. Список используемой литературы насчитывает 203 наименований, в том числе 24-иностранных авторов.

1. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОРТОВ И ЕЕ РОЛЬ В ПОВЫШЕНИИ АДАПТИВНОСТИ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ

(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

Ускоренное развитие исследований по агроэкологической оценке сортов связано со стремительным ростом количества генетически разнообразных сортов в сельскохозяйственном производстве. Селекция играет ведущую роль в приросте урожайности озимой пшеницы, по данным А.А.Созинова (1987), ее вклад во второй половине XX века превышает 50 %. Наряду с этим большие изменения происходят в совершенствовании технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Вместе с тем, степень реализации потенциала сортов в производственных условиях недостаточна, о чем свидетельствует большой разрыв урожайности полученной в научных учреждениях, сортоучастках и хозяйствах. Поэтому первостепенной задачей является повышение адаптивности озимой пшеницы. А.А.Жученко (2010) отмечает: «Важнейшей особенностью адаптивной системы селекции является тесная взаимосвязь этапов мобилизации генофонда растений, селекции, сортоиспытания и семеноводства, а также разработка сортовой агротехники».

1.1. Переход от монопольного использования сортов к сортовым структурам

Сорт является основополагающим фактором формирования урожайности, которая является результатом степени реализации его генетического потенциала. Поэтому в системе производства зерна сорту принадлежит ведущая роль (Пучков Ю.М. и др., 1989; Шевелуха B.C. и др., 1989; Калиненко И.Г. и др., 1989; Дорофеев В.Ф. и др., 1989; Лыфенко С.Ф., 1989; Кириченко Ф.Г. и др., 1989).

Важнейшим фактором стабилизации урожайности и валовых сборов зерна является вопрос своевременного проведения сортосмены, оптимизации количественных и качественных показателей возделываемых сортов в производстве. Считается, что наибольшую отдачу сорта дают в первые годы их жизни. Этот эффект обусловлен не только новизной сорта, но и тем, что в первые годы его возделывания, он, как правило, обладает максимумом

9

генетического потенциала, так как возникающие и накапливающиеся в процессе репродуцирования отрицательные признаки не достигают максимальных величин (Неттевич Э.Д., 2001).

В недалеком прошлом созданные сорта шедевры озимой пшеницы (Новоукраинка 83, Безостая 1, Мироновская 808, Одесская 53, Аврора, Кавказ, Спартанка, Юна и др.) монопольно высевались в сельскохозяйственном производстве на больших площадях. Это было во многом связано с Государственной политикой в области селекции, сортоиспытания и семеноводства. Вопросам сортосмены и сортообновления всегда уделялось огромное внимание (Лукьяненко П.П., 1956, 1990; Вавилов Н.И., 1966; Гуляев Г.В., 1971; Пучков Ю.М., 1975; Калиненко И.Г. и др., 1989; Ведров Н.Г., Халипский А.Н., 1990; Комаров Н.М., Дубина В.В., 1996; Беспалова Л.А. и др., 1997; Грабовец А.И., 2001; Неттевич Э.Д., 2001; Туланов Р., 2001; Романенко A.A. и др., 2010)

В послевоенные годы доминирующим был сорт озимой пшеницы Новоукраинка 83 (Терпугова Н.И., 2001). В 1959 году был районирован сорт шедевр Безостая 1, возделывавшийся на Кубани почти 30 лет, и до сих пор имеющий спрос в некоторых странах мира, прежде всего в Турции. В начале 70-х годов ведущими на территории края становятся более продуктивные сорта Аврора и Кавказ. Но после эпифитотии бурой ржавчины в 1973 году, Безостая 1 снова становится ведущим сортом в структуре посевных площадей озимой пшеницы Краснодарского края.

В 90-е годы прошлого века в Краснодарском крае начинается переход от сортов монополистов к использованию сортовых комплексов, в основу которых положено «мозаичное» размещение сортов. Принцип «мозаичного» размещения сортов основан на использовании в производственных условиях максимально возможного количества адаптивных генов, которые трудно сочетать в одном генотипе, поскольку многие из них отрицательно связаны с урожайностью и качеством зерна. Широкое генетическое разнообразие научно обоснованных сортовых систем позволяет обеспечить превалирование генотипа над средой, что обеспечивает повышение урожайности и качества, стабилизировать валовые сборы зерна.

ю

Основные принципы мозаичного размещения сортов были реализованы в производственных условиях Краснодарского края к началу XXI века. В 2001 году 14 сортов озимой мягкой пшеницы занимали посевные площади от 1,0 до 13,5 % (Романенко A.A. и др., 2005).

1.2. Предпосылки использования системы генетически разнообразных

сортов

В основу адаптивной интенсификации сельского хозяйства, по мнению академика А.А.Жученко (1994) должна быть положена многофакторность, многовариантность, широкое использование качественно новых факторов и их интегративных эффектов. В этой связи дальнейший рост урожайности, помимо селекции и совершенствования агротехники возделывания озимой пшеницы, должен осуществляться за счет оптимизации соответствия генетических особенностей сортов условиям их выращивания. Поэтому контроль и использование ВГС является важным аспектом повышения урожайности озимой пшеницы (В.С.Шевелуха, А.В.Морозова, 1986).

Агроэкологический паспорт - конечный продукт, исследований по сортовой агротехнике. Он должен способствовать максимальной степени использования положительные эффекты ВГС и полному выключению отрицательных эффектов. Поэтому основной задачей при изучении сортов в опытах по паспортизации является оценка эффектов ВГС. По оценке С.Бороевича (1984) величина ВГС превышает в контрастных средовых условиях эффект сорта, что указывает на исключительную важность изучения этого взаимодействия. Источниками воспроизводства ВГС, наряду с генетическим разнообразием возделываемых сортов, является широкий спектр условий их воздел