Введение к работе
Введение. В системе многофакторной, всесторонней интенсификации земледелия ведущая роль, в соответствии с работой А.А. Жученко и А.Д. Урсула [1983], принадлежит наиболее рациональному использованию адаптивного потенциала культурных растений. При этом под адаптивным потенциалом в широком смысле понимается способность растений приспосабливаться к условиям окружающей среды за счет модификацией ной (филогенетической) и генотипи-ческой (онтогенетической) изменчивости. Существует взаимосвязь и взаимодействие между онтогенетической и филогенетической адаптациями, т.е. речь может идти об интеграционной природе адаптивного потенциала. В структуре онтогенетической адаптации целесообразно, но мнению авторов, различать потенциальную продуктивности т.е. способность растений утилизировать энергетические ресурсы природной среды, и экологическую устойчивость как способность растений (видов, сортов, агроценозов) обеспечить нормальный ход метаболических процессов, в том числе формирование урожая, в условиях среды, выходящих за пределы биологического оптимума.
Одной из приоритетных задач в этом плане является разработка подходов к созданию оптимального агршкотипа сорта той или иной культуры для конкретных экологических и производственных условий [П.Н. Константинов, 1952]. Для степи и южной лесостепи Приуралья эта проблема остается нерешенной.
Селекция - главный путь решения задач лучшей адаптации растений к условиям природно-сельскохозяйственных районов. Для целенаправленного создания сортов яровой мягкой и твердой пшеницы в обозначенном регионе необходимо глубокое агроэкологическое обоснование признаков будущего сорта или его теоретической модели на базе многолетних работ по селекции.
На сегодняшний день отсутствует для указанной территории анализ на основе длительных рядов наблюдений таких вопросов, как влияние факторов среды, в том числе абиотических и биотических стрессоров, на формирование урожайности, качества зерна яровой мягкой и твердой пшеницы, вероятности формирования классного зерна за длительный промежуток лет у обоих видов пшеницы, а также оптимизации структуры посевных площадей под этими культурами, с учетом экономической эффективности их возделывания. Решение этих проблем также остается актуальным.
Цель исследовании — оценить природно-ресурсный потенциал изучаемой
территории; дать агрозкологическое обоснование оптимальной модели (идио-
типа) сорта яровой мягкой и твердой пшеницы; разработать способы и пути
практической реализации признаков будущего сорта; дать сравнительную
оценку продуктивности и эффективности возделывания яровой мягкой и твер
дой пшеницы в условиях степи и южной лесостепи ГТриуралья с выдачей реко
мендаций производству, ______________„
Задачи исследований: РГАУ-МСХА
- определить основные направления селекционныееЙ<К.А.УРйТ4ПряУ6№й
адаптации выводимых сортов; Ї ЦНБ нменн Н.И. Железнова
І Фонд научный литературы
изучить влияние погодных факторов на продуктивность и качество зерна яровой твердой и мягкой пшеницы на базе длительных рядов наблюдений;
выявить потенциал качества зерна яровой твердой и мягкой пшеницы в изучаемой зоне;
изучить устойчивость яровой пшеницы обоих видов к биотическим факторам поражения;
изучить характер изменения основных морфологических и хозяйственно-биологических признаков у сортов яровой мягкой и твердой пшеницы, выявить их оптимальные параметры и взаимосвязь с урожайностью;
разработать параметры оптимального агроэкотипа сортов изучаемых культур для условий степи и южной лесостепи Приуралья;
определить способы реализации оптимальной модели сортов яровой пшеницы в обозначенном регионе;
выявить перспективные сортообразцы для селекции на продуктивность и другие хозяйственно-ценные селекционные признаки;
приступить к созданию нового перспективного селекционного материала;
дать сравнительную экономическую оценку возделывания различных видов яровой пшеницы за многолетний период.
Научная новизна. На базе изучения материалов многолетней практической селекции (1974-2004 тт.) определены основные направления селекции яровой пшеницы в условиях степи и южной лесостепи Приуралья,
Впервые разработаны многомерные регрессионные модели зависимости продуктивности яровой мягкой и твердой пшеницы, а также развития вредных организмов от факторов погоды за длительный период наблюдений. Выявлено влияние комплекса вредных организмов на урожайность зерна. Установлена роль косвенных показателей в хлебопекарной оценке качества зерна мягкой пшеницы и готовых макаронных изделий из твердой пшеницы; определен потенциал данных показателей качества для твердой и мягкой пшеницы. Разработаны параметры модели оптимального агроэкотипа сорта яровой твердой и мягкой пшеницы для изучаемой территории. Выявлена роль элементов структуры урожайности в детерминации дисперсий урожайности и ее прибавки.
Практическая значимость исследований. Научно обоснованы параметры моделей сортов яровой пшеницы для изучаемой природной зоны на современном этапе. Определены пути реатизации этих параметров в селекционном процессе на основе целенаправленного использования вклада в повышение эффективности отборов на продуктивность индексов селектируемых признаков. Дана сравнительная оценка эффективности возделывания твердой и мягкой пшеницы в южной лесостепи Предуральской провинции.
Определена вероятность формирования классного зерна для пшеницы твердой и мягкой в условиях южной лесостепи Предуральской провинции. Установлена более высокая надежность окупаемости затрат при возделывании пшеницы твердой в данном регионе.
Изучены закономерности изменчивости признаков, корреляции их с урожайностью. Выделен ценный селекционный материал по засухоустойчивости,
продуктивности и качеству зерна. Эти сорта могут быть донорами при создании новых сортов.
Научно обоснованные модели сортов, созданный новый ценный исходный материал позволяют усовершенствовать программу селекционных работ, повысить эффективность отборов на продуктивность, сократить сроки создания сортов.
Созданные при непосредственном участии автора (авторские свидетельства №3178, 1982; № 4937, 1989;Л6154,1994;№27714,1997; №30872,2001; № 33364, 2003) и включенные в Госреестр сорта яровой пшеницы: Оренбургская 2, Оренбургская 10, Оренбургская 13, Варяг, Учитель и Оренбургская 21 в 2004-2005 гг. в Оренбургской области занимали более 450 тыс. гектаров.
Основные положения, выносимые иа защиту.
-
Многофакторные регрессионные модели зависимости урожайности зерна от абиотических факторов в изучаемом регионе. Построенные на 50...60-летних рядах наблюдений они для обоих видов пшеницы имеют на входе значительное количество переменных, что предопределяет исключительные трудности в реализации селекционных и технологических задач; влияние зимних (твердых) осадков возрастает от лесостепной зоны к сухостепной.
-
В условиях южного Приуралья золя влияния элементов структуры урожая на дисперсию самой урожайности сортов яровой пшеницы (в рамках модели множественной регрессии) не отражает закономерностей формирования прибавки урожайности в селекционном процессе. Фактически она (прибавка) детерминируется долей влияния так называемого индекса селектируемого признака (отношение элемента структуры более урожайного сорта к тому же элементу менее урожайного сорта).
-
Для совершенствования агроэкотипа сорта яровой пшеницы в условиях степной и лесостепной зон Урала необходимо использовать индексы селектируемых признаков всех элементов структуры урожайности.
-
За последние 40 лет в южной лесостепи Предуральской провинции пшеница твердая более урожайна, чем мягкая; превышение в урожайности обусловлено индексами селектируемых признаков всех компонентов ее структуры.
-
В условиях южного Приуралья наибольшую селекционную значимость (информативность) среди косвенных показателей качества зерна яровой мягкой пшеницы имеет сила муки по альвеофафу. Но при отборе новых сортов оценка качества зерна по объемному выходу хлеба обязательна.
-
Количество клейковины, стекловидиость и натура зерна на изучаемой территории в слабой степени характеризуют хлебопекарные качества мягкой пшеницы и кулинарные свойства готовых макаронных изделий твердой пшеницы.
-
В южной лесостепи Оренбургского Предуралья пшеница твердая за длительный период наблюдений (20 лет) формирует зерно с содержанием белка в среднем на 1,4% выше, чем мягкая.
8. В этом регионе из косвенных методов оценки качества заготовляемого зерна районированного сорта мягкой пшеницы наиболее информативными являются валориметрическая оценка, упругость теста и водопоглотителышя спо-
собность муки; в многолетнем ряду наблюдений они в 93,9% случаев определяют дисперсию величины объемного выхода хлеба.
9. Патогены, объеденные в консортные патологические системы, характеризуются значениями вредоносности, отличными от вредоносности отдельных видов патогенов. Основные вредные организмы в южной лесостепи из числа изученных: для пшеницы мягкой мучнистая роса и шведская муха, для твердой -гессенская и шведская мухи с экономическим порогом вредоносности 18...20% и 14.,,16% поражающего воздействия соответственно видам пшеницы. В совокупности они определяют около 40% варьирования величины урожайности зерна изучавшейся культуры (за 40 лет наблюдений). Графическая форма этой связи представляет собой параболу. Основные факторы погоды для развития мучнистой росы - осадки семи декад от начала всходов яровой пшеницы, для шведской мухи - температура и дефицит влажности воздуха в эти же декады.
-
Районированные сорта яровой пшеницы оренбургской селекции, их продуктивность, адаптивный потенциал и экономическая эффективность возделывания.
-
Основные параметры оптимального агроэкотипа (модели) сорта яровой мягкой и твердой пшеницы для степного Предуралья.
Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях Ученого совета Оренбургского НИИ сельского хозяйства в 1974-2005 гг., в отделе пшениц Всероссийского НИИ растениеводства имени Н.И.Вавилова 1977-1981 гг.; на Международной конференции, посвященной 50-летию начала освоения целинных и залежных земель (Оренбург, 2004), региональных научных конференциях: г. Санкт-Петербург, ВИР (1978); г. Москва, ВДНХ (1986, 2001-2005); г. Немчиновка, Московская область, институт ЦРНЗ (1995); г. Саратов, НИИСХ Юго-Востока (1996, 1997); г. Оренбург (1991-2004); на областных и районных агрономических совещаниях — г. Оренбург, (1974-2004 гг.).
Личный вклад соискателя. Работа является обобщением результатов исследований, выполненных в течение 30 лет лично автором, совместно с другими исследователями и под руководством автора диссертации.
Автор непосредственно принимал участие в создании сортов, составлении планов гибридизации, проводил отборы, размножение семян и внедрение в производство. Был ответственным исполнителем всех питомников селекционного процесса яровой пшеницы. Экспериментальные исследования, анализ данных и моделирование, а также оформление диссертации выполнено лично автором.
Исследования проводились в соответствии с государственным тематическим планом отдела селекции пшениц Оренбургского НИИ сельского хозяйства. Работа выполнена в соответствии с планом НИР ГНУ "Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства РАСХН" по проблеме 01.05.01, теме; "Создать, провести комплексную оценку и передать на государственное испытание новые сорта яровой пшеницы, отличающиеся устойчивостью к стрессовым факторам среды и наиболее опасным болезням, обеспечивающие формирование устойчивых по годам урожаев зерна, с высокими качествами" (Да госрегистрации 01.960.0.10121). Автор был ответственным исполнителем по данной теме в период 1983-2005 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 50 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация написана на 343 страницах компьютерного текста, включает 7 глав, 77 таблиц, 18 рисунков и 17 приложений. Список литературы содержит 350 источников, в том числе 23 на иностранных языках.
