Содержание к диссертации
Введение
1. ЗЕРНОВЫЕ ФУРАЖНЫЕ КУЛЬТУРЫ КАК СРЕДСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НАСЕЛЕНИЯ 10
1.1 . Адаптивный потенциал овса и ячменя 10
1.2.История возделывания и селекции пленчатых и голозерных серых хлебов в Сибири 27
1.3.Значение сортосмены в повышении урожайности
серых хлебов 33
2. УСЛОВИЯ, ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 40
2.1. Почвенно-климатические условия основных земледельческих зон Приенисейской Сибири 40
2.2. Погодные условия в годы проведения опытов 46
2.3. Материалы и методика исследования 59
3. ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ОСНОВНЫЕ ХОЗЯЙСТВЕННО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕРЫХ ХЛЕБОВ 75
3.1. Экологическая изменчивость урожайности овса и ячменя 75
3.2. Экологическая пластичность и стабильность серых хлебов 91
3.3. Элементы структуры урожая и их связь с урожайностью 106
3.4. Роль корневой системы в формировании урожайности серых хлебов 132
3.4.1 .Первичная и вторичная корневая система и ее связь с урожайностью овса 142
3.4.2. Корневая система ячменя и ее связь с урожайностью 148
3.5. Качество урожая пленчатых сортов серых хлебов 153
3.5.1. Качество урожая овса 153
3.5.2. Качество урожая ячменя 161
4. УСТОЙЧИВОСТЬ СЕРЫХ ХЛЕБОВ К БИОТИЧЕСКИМ И АБИОТИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ 167
4.1 .Устойчивость сортов овса к вредителям и болезням 171
4.2.Толерантность сортов ячменя к вредителям и болезням 182
4.3 .Устойчивость овсов к полеганию 194
4.4. Устойчивость ячменей к полеганию 204
5. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГОЛОЗЕРНЫХ СЕРЫХ ХЛЕБОВ В ПРИЕНИСЕЙСКОЙ СИБИРИ 215
5.1. Экологическая изменчивость и адаптивность урожайности голозерных овсов и ячменей во времени и в пространстве 215
5.2. Особенности формирования элементов структуры урожая и урожайности голозёрных серых хлебов 229
5.3. Корневая система голозерного овса и ячменя 241
5.4. Качество урожая голозерных сортообразцов овса и ячменя 247
5.5. Устойчивость голозерных серых хлебов к биотическим
и абиотическим факторам внешней среды 256
6. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ СЕРЫХ ХЛЕБОВ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ 270
6.1. Экономическая и биоэнергетическая эффективность возделывания пленчатых сортов серых хлебов в зависимости от сортосмены и предшественника 270
6.2. Экономическая и биоэнергетическая эффективность возделывания пленчатых серых хлебов в основных почвенно-климатических зонах региона 276
6.3. Экономическая и биоэнергетическая эффективность возделывания голозерных овсов и ячменей 282
ВЫВОДЫ 287
РЕКОМЕНДАЦИИ 290
ЛИТЕРАТУРА 291
ПРИЛОЖЕНИЯ 342
- Адаптивный потенциал овса и ячменя
- Почвенно-климатические условия основных земледельческих зон Приенисейской Сибири
- Экологическая изменчивость урожайности овса и ячменя
Введение к работе
Проблема обеспечения населения продовольствием, а животноводства кормами в настоящее время стоит особенно остро. Применение техногенных средств (мелиорантов, удобрений, пестицидов и т.д.) в сельскохозяйственных технологиях часто приводит к нарушению экологического равновесия в агроэкосистемах и агроландшафтах. Современные процессы интенсификации характеризуются весьма высокой энерго- и ресурсоемкостью. В итоге все более возрастает энергетическая «цена» каждой пищевой калории. Так, на производство пищи, имеющей энергетическую ценность 1 Дж, к началу 80- ых годов расходовалось до 10 Дж энергии. Повышение урожайности с 2 до 4 т/га обуславливает десятикратное увеличение затрат энергии ископаемого топлива. Принципиально важно придать экологическую направленность сельскохозяйственным технологиям (Черников и др., 2000).
Основным фактором придания экологической направленности растениеводству является сорт. Сорт является центральным звеном в общей цепи растениеводства и земледелия (Гуляев, 1972, 1974; Ткаленко, 1986; Полонский, Сурин, 2003; Сурин, Ляхова, Пушкина и др., 2001; Сурин, Михарева, Бутковская, 2003; Едимеичев, Сурин, Романов и др. 2004). Интегрированным показателем достоинства сорта выступает урожайность. Урожайность овса в крае за последние двадцать лет колеблется от 12,8 ц/га до 24 ц/га, ячменя — от 13,1 до 24,8 ц/га. Валовый сбор зерна овса достигает 420,4-480 тыс. т, а ячменя - 280 до 335 тыс. т. В современном земледелии сорт выступает как самостоятельный и совершенно определенный фактор повышения урожайности, продуктивности пашни и сохранении почвенного плодородия.
В Сибири производится около 10 млн. т. продовольственного зерна. В Сибирском Федеральном Округе (СФО) по сравнению с 1986-1990 гг. производство пшеницы возросло на 23%, а ячменя и овса уменьшилось почти в 2 раза. Для обеспечения населения округа хлебом и мучной продукцией требуется 5,2 млн. т. Излишки составляют более 4,5 млн. т., тоесть почти половину производимого продовольственного зерна. В тоже время для развития животноводства и обеспечения населения Сибири мясом, молоком, сыром, животным маслом по медицинским нормам требуется 10,2 млн. т. фуража, фактически производится только 1,86 млн. т. овса и 1,5 млн. т. ячменя (Донченко, Каличкин, 2008).
Овес и ячмень, по сравнению с яровой пшеницей, обладают мощной корневой системой, проникающей в глубокие подпахотные горизонты. Овес способен произрастать на светло-серых, увлажненных, песчаных и заболоченных почвах, на которых урожаи ячменя и пшеницы низкие. Овес в среднем за 3 года оставляет после себя больше органических остатков по сравнению с другими зерновыми культурами, что для бедных перегноем почв имеет немаловажное значение (Ведров, Дмитриев и др. 2002, Полномочнов, 2005). В полевых севооборотах овес работает как фитосанитарная культура, ограничивая развитие корневых гнилей. Из-за многообразия использования овса посевы его в Бурятии ежегодно занимают 35-40% от общей площади посева зерновых культур (Доржиева, Бобылева, 2005).
В последние годы возрос интерес селекционеров к голозерным формам овса и ячменя. С 2004 года введен в Государственный реестр сортов сельскохозяйственных культур, допущенных для возделывания в почвенно- климатических зонах края, овес Тюменский голозерный, с 2008 года Голец. С 2007 года районирован выведенный в Восточно-Сибирском селекцентре сорт голозерного ячменя Оскар. Селекция голозерных серых хлебов начинает развиваться во многих научных учреждениях Сибири: В СибНИИСХ, Кемеровском НИИСХ, Красноярском агроуниверситете (Цандекова, 2005; Заушинцена, Чернова, Малашкина, 2007; Заушинцена, Борисова, 2007). Голозерные формы серых хлебов отличаются рядом положительных признаков, в частности повышенным содержанием белка и жира, хорошей технологичностью при производстве крупы (Аниськов и др. 2007). Наряду с отмеченными достоинствами распространение голозерного овса и ячменя ограничено из-за неустойчивой продуктивности и низкого качества посевного материала. В производственных посевах региона Приенисейской Сибири голозерных форм овса и ячменя практически нет (Ведров, Косяненко, 2005).
Анализ урожайности овса и ячменя показал отсутствие стабильного ее роста по годам, как в условиях производства, так и в системе ГСУ. Кроме того, районированные сорта в производственных условиях, как правило, дают меньшую урожайность, чем в системе государственного сортоиспытания (ГСИ). По данным О.Г. Михаревой (2004) за период 19902000 гг. урожайность по овсу на ГСУ была 25,3 в хозяйствах 19,7 ц/га; по ячменю 28 ц/га и 16,6 ц/га соответственно. За 2001-2007 гг. урожайность овса на ГСУ края составляла 32,5 ц/га, в хозяйствах края 20,2 ц/га; урожайность ячменя на ГСУ - 27,3 ц/га, в хозяйствах 21,2 ц/га (Годов, отчеты о результатах сортоиспыт., 2001-2007 гг.; Статист, бюллетень, 2001-2007 гг.).
В связи со сложившейся ситуацией целесообразно сделать агроэкологическое обоснование повышения адаптивного потенциала пленчатых и голозерных серых хлебов в агроэкосистемах Приенисейской Сибири.
Актуальность темы исследований заключается в выявлении резервов повышения урожайности пленчатого овса и ячменя, а также перспективных голозерных сортообразцов серых хлебов. В Красноярском крае ведутся работы по селекции ячменя и овса в Восточно-Сибирском селекцентре. Выявлением резервов повышения урожайности серых хлебов в Приенисейской Сибири никто не занимался. Эти вопросы мы решили в результате своих исследований.
Цель исследований — агроэкологическая оценка пленчатых и голозерных серых хлебов в Приенисейской Сибири.
Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Оценить селекционный прогресс на примере сортосмены овса и ячменя в Красноярском крае в связи с экологическими условиями.
2. Выявить устойчивость серых хлебов к биотическим и абиотическим факторам внешней среды.
3. Провести оценку на адаптивность пленчатых и голозерных серых хлебов, выявить с помощью показателей пластичности и стабильности сорта с широкой и узкой адаптивностью.
4. Выявить экологически устойчивые сорта серых хлебов по качеству продукции.
5. Показать экономическую и биоэнергетическую эффективность возделывания серых хлебов в различных агроэкосистемах.
6. Провести агроэкологическую оценку районированных и перспективных в плане включения в Государственный реестр селекционных достижений сортообразцов голозерного овса и ячменя.
Научная новизна: Впервые проведены комплексные исследования по сравнительной оценке уровня продуктивности стародавних и современных пленчатых сортов овса и ячменя, бывших в районировании на территории Красноярского края и районированных в настоящее время. Проведена оценка продуктивности перспективных голозерных сортообразцов серых хлебов. Даны рекомендации селекционерам и научно-исследовательским учреждениям для рассмотренных выше групп зерновых культур. Выявлена роль предшественника и зоны выращивания в формировании продуктивности овса и ячменя. Определено соответствие созданных для Приенисейской Сибири сортов условиям их возделывания. Практическая и теоретическая реализация полученных результатов: Материалы диссертации представлены Красноярскому ФГУ «Госсорткомиссия» (акт внедрения, 2008 г.), рекомендованы для использования специалистам Красноярского НИИСХ (акт внедрения, 2008 г.), Краевого агенства по сельскому хозяйству, руководителям и специалистам предприятий сельскохозяйственного профиля с изданием рекомендаций (2008 г). На основании представленных результатов внедрены в производство в колхозе «Победа» Ирбейскош района Красноярского края посевы овса на площади 1500 га, ячменя - 500 га, (акт внедрения, 2005 г.), в учхозе «Миндерлинское» - посевы овса на площади 800 га (акт внедрения, 2006, 2007 гг.), посевы голозерного овса сорта Тюменский голозерный (акт внедрения, 2008 г.). Используются в учебном процессе у студентов институтов агроэкологического менеджмента, прикладной биотехнологии и ветеринарной медицины (акты внедрения, 2008 г.). Защищаемые положения:
1. Изменчивость урожайности серых хлебов в условиях Приенисейской Сибири в большей степени обусловлена фактором «зона возделывания» и взаимодействием факторов «зона х годы».
2. Формирование урожайности и качественные показатели зерна зависят от группы спелости сорта и изучаемой географической зоны.
3. Пластичность и стабильность определяется генотипом сорта и экологическими условиями зоны исследований.
4. В агроэкосистемах Приенисейской Сибири голозерные овсы и ячмени превосходят пленчатые по содержанию белка и крахмала и имеют более развитую корневую систему.
5. Экономическая и биоэнергетическая эффективность возделывания пленчатых и голозерных серых хлебов в различных экологических условиях региона.
Апробация работы: Материалы диссертации докладывались на региональной научной конференции «Методические аспекты экспериментальной работы в исследованиях агрономического профиля» (Красноярск, 1995), на научной конференции «Почвенные ресурсы, рационализация землепользования и экологическая оптимизация агроландшафтов в Приенисейской Сибири» (Красноярске, 1997), на Всероссийских научных конференциях профессорско-преподавательского состава в КрасГАУ (Красноярск, 1997, 1998, 1999, 2005, 2006, 2007, 2008), на юбилейной Международной научно-практической конференции «Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве» (Барнаул, 2003), на Всероссийской научно-методической конференции «Повышение качества непрерывного образования» (Красноярск, 2005), на X Международной селекционно-генетической школе- семинаре, «Реализация идей Н. И. Вавилова на современном этапе развития генетики, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур» (Новосибирск, 2007).
Публикации: По теме исследований опубликовано 35 работ, в том числе 9 работ в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, а также монография «Серые хлеба в Восточной Сибири», рекомендации для слушателей ФПК «Биологические основы получения высоких урожаев зерновых культур в лесостепи Красноярского края», рекомендации для студентов, слушателей РЦЦПО «Повышение экономической эффективности использования кормов в условиях рыночных отношений», рекомендации для руководителей и специалистов сельскохозяйственных организаций, крестьянско-фермерских хозяйств и индивидуальных предпринимателей «Организационно- технологические мероприятия проведения весенних полевых работ в Красноярском крае».
Объем и структура диссертации: Диссертация изложена на 341 странице печатного текста и состоит из введения, 6 глав, приложений. Список литературы включает 525 источников, в том числе 60 иностранных авторов. Личный вклад автора: Выбор направления научного поиска, сбор и обработка исходной информации. Работа является обобщением результатов 15-ти летних исследований, выполненных лично автором, а также результатов опытов в рамках договора о творческом сотрудничестве с ФГУ «Госсорткомиссия».
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность д. с.-х. н., профессору, заведующему кафедрой растениеводства КрасГАУ Ведрову Н. Г., заведующей методическим кабинетом землеустроительного факультета КрасГАУ Кожуховой Е. В., начальнику и агрономам филиала ФГУ «Госсорткомиссия» по Красноярскому краю Количенко А. А., Останину Б. H. , Елсуковой А. И., Михаревой О. Г., коллективу кафедры растениеводства за помощь и поддержку, оказанную при подготовке и написании диссертации.
Адаптивный потенциал овса и ячменя
Обусловлено это тем, что структура расходуемого зернофуража не соответствуют научно обоснованным нормам кормления животных, поскольку на 60% представлена только пшеницей, ячменем и овсом. Доля пшеницы в рационе кормления в полтора раза превышает нормативную потребность. Причем на фураж в большом количестве используется неполноценное в кормовом отношении зерно яровой пшеницы, которая к тому же почти в два раза менее урожайная, чем зернофуражные культуры. Сложившаяся структура зернофуражного баланса при дефиците белка в 2530% предопределяет высокую зерноемкость животноводства и вызывает необходимость дополнительного наращивания производства зерна. В результате его расход на 1 кг мяса в 2 раза выше, чем в ЕС, а общий перерасход в России достигает 15-20 млн. т/год.
В настоящее время овса и ячменя в Сибири производится в 3 раза меньше потребности в них, потенциал урожайности серых хлебов в Сибири реализуется на 30-50%. Существующий в настоящее время экспериментальный материал не позволяет в полной мере выявить резервы повышения урожайности и расширить ареал распространения культур с учетом их взаимодействия с экологическими факторами окружающей среды.
Для производства серых хлебов характерен декомпесационный эффект (Раунер, 1981), т.е. превышение снижения валовых сборов в неблагоприятный год, по сравнению с прибавкой урожая в год благоприятный. В число «страхующих» должны быть включены в первую очередь культуры и сорта с минимальным декомпесационным эффектом. Более того, нужен поиск сортов, а также мезо- и микрозон, обеспечивающих нейтрализующий и даже компенсационный эффект.
Сибирь считается зоной рискованного земледелия, однако ее природный потенциал позволяет в полной мере производить высокочественное зерно овса и ячменя. Если взять биопотенциал России за единицу, то в Восточной Сибири он составит 0,53-0,54%, в Хакасии, Якутии и Читинской области — 0,34%, в Краснодаре — 1,25-1,40% (Сурин, 2006).
Оценка современного сортимента зерновых культур свидетельствует о том, что потенциал их продуктивности составляет 7,0-8,0 т/га. По данным
Р. Б. Кондратьева, И. М. Шиндина (1992) он достаточно высокий у районированных в регионе сортов по овсу 5,5-6,0 т/га, по ячменю - 5,0-5,5 т/га. Однако в варьирующих условиях производства сбор зерна в благоприятные годы составляет 40-45%, в экстремальные 15-20% возможного.
Нестабильная урожайность объясняется низкой приспособленностью сортов к местным почвенно-климатическим условиям, возделыванию в производстве малого количества сортов, что не позволяет в полной мере использовать все природно-климатические ресурсы территорий (Куличенко, 1986; Кондратьев, Гусев, 1988; Кондратьев, Фролов, 1992; Ведров, Косяненко, 1996; Косяненко, 2002).
Н. И. Вавилов (1940) неоднократно подчеркивал важность приспособленности вида к конкретным условиям среды, а также различное их поведение в агроклиматических зонах. Способность живых систем к адаптациям — их основное отличительное свойство, поэтому не случайно проблема адаптации занимала центральное место в сельском хозяйстве.
Для свойства адаптивности (приспособленности), отражающей все многообразие отношений с окружающей средой, характерно единство таких противоположностей, как пластичность (изменчивость) и стабильность (устойчивость). В связи с этим термины «адаптивность», «экологическая пластичность», «экологическая устойчивость» могут заменять, а чаще дополнять друг друга.
Механизмы и структуры, обусловливающие состояние адаптивности и процессы адаптации, находятся под генетическим контролем, а свойство адаптироваться обладает универсальностью, поскольку присуще любой саморегулирующейся системе (Comstock, Moll, 1963; Allard, Bradshan, 1964; Жученко, 2001). Под адаптивным потенциалом высших растений понимается их способность к выживанию, воспроизведению и саморазвитию в постоянно изменяющихся условиях внешней среды (Бутковская, 2005).
Проблемой учета экологической пластичности при создании сортов занималось множество исследователей: В. П. Кузьмин (1965); Э. Г. Иванченко, В. Г. Вольф, П. П. Литун (1978); П. Н. Константинов (1930, 1978); В. А. Зыкин, В. В. Мешков, В. А. Сапега (1984); А. А. Наумов (1986); Н. И. Вавилов (1987); Н. М. Федулова, Н. И. Аниськов (1988), Л. П. Косяненко (2006), Н. А. Сурин, О. Г. Михарева (2003). Пластичность часто отождествляется с понятием адаптивность. Адаптация отражает все связи и отношения, которые устанавливаются между растением, фитоценозом в целом и окружающей средой (Сурин, Ляхова, 1993).
Почвенно-климатические условия основных земледельческих зон Приенисейской Сибири
Многообразие климата Приенисейской Сибири определяется ее географическим положением: значительная разница территорий в широтном отношении влияет на количество тепла, получаемого различными зонами. Удаленность от основных водных бассейнов обуславливает континентальный режим климата. Вследствие сильного нагревания поверхности летом и быстрой потери тепла зимой основная территория характеризуется резко выраженной континентальностью: зима суровая и длительная, весна сухая и ветреная, лето короткое и жаркое, вегетационный период укороченный, годовое количество осадков недостаточное (Вазингер,1959; Ведров и др., 1998; Пешкова, 1985). При сопоставлении средних климатических показателей характеризуемой территории с соответствующими зонами европейской части страны четко видна большая суровость сибирского климата.
Основываясь на специфике данной работы, основной упор в характеристике природно-климатических условий будем делать на земледельческую территорию Приенисейской Сибири.
Вегетационный период - число дней со среднесуточной температурой выше 5С - в большей части земледельческой зоны продолжается 165 дней. Безморозный период равен 120 дням, к востоку он уменьшается до 110-115 дней, а в Минусинский котловине — до 100 дней. Весенние заморозки в среднем заканчиваются в первой половине мая. Осенние заморозки начинаются со второй половины сентября. В отдельные годы продолжительность безморозного периода сокращается на 15-20 дней. Крайняя дата последнего весеннего заморозка в Минусинске 19 июня, первые заморозки могут быть в конце августа.
Средняя температура января понижается с юго-запада на северо- восток с 16-20С. Абсолютные минимальные температуры могут опускаться до -45С. Континентальность климата усиливается с запада на восток.
Годовая сумма осадков от 360 мм уменьшается к югу и востоку до 240 мм. Зимние осадки незначительны, снег легко перемещается ветрами. К декабрю слой снега не превышает 5-10 см. Небольшая толщина снега в феврале — 20—30 см.
Почвы земледельческой территории зоны представлены обыкновенными черноземами, выщелоченными и среднемощными, с реакцией почвенного раствора, близкой к нейтральной. Среди черноземов встречаются солонцовые виды, у которых под верхним равномерно гумусированным горизонтом залегает иллювиальный горизонт. Наряду с черноземами имеются каштановые почвы, иногда с вкраплением солонцеватых пятен со щелочной реакцией почвенного раствора, а также почвы засоленного ряда - солончаки, солонцы, солоди. Располагаются почвы засоленного ряда либо вокруг усыхающих в настоящее время озер кольцами и пятнами, либо в обширных понижениях между отрезками плато. В этих понижениях встречаются и болотистые почвы, формирование которых связано с образованием при осолонцевании и осолодении плотных водонепроницаемых иллювиальных горизонтов (Горшенин, 1955).
Континентальность климата данной зоны выражена менее резко, чем в степной зоне. Средняя температура самого теплого месяца июля 18-20С. Продолжительность вегетационного периода постепенно уменьшается при продвижении на восток. Средняя продолжительность безморозного периода в западной части зоны 125 дней, в центральной — 120, в восточной — 100. Последние заморозки весной в западных и центральных районах зоны отмечаются около 20 мая, в восточных 25-30 мая. Иногда возврат холодов наблюдается и в первой декаде июня.
Зона Красноярской лесостепи, где проводились основные полевые исследования, входит в центральную сельскохозяйственную территорию края, расположенную преимущественно по левобережью Енисея, к северу от Красноярска. Большая удаленность от океана накладывает определенный отпечаток на климат зоны, который является континентальным.
Осенние заморозки начинаются в большей части зоны 15-20 сентября, а в восточных районах 10-15 сентября. Нередко для всей зоны наступление осенних заморозков бывает в первых числах сентября. Средняя температура января 17-20С.
Минимальная годовая сумма осадков составляет около 300 мм. В Красноярске количество осадков составляет около 380 мм. Максимальное количество осадков приходится на июль и составляет в среднем 50-70 мм. В западной и центральной части зоны засуха и суховеи столь же часты, как и в степной зоне, но менее интенсивны.
Зимой выпадает от 5 до 25% годового количества осадков, а в результате бесснежья — длительная сезонная мерзлота, почвы промерзают в глубину до 3 м и полностью оттаивают лишь в конце июля — начале августа (Агроклиматические ресурсы, 1974).
Экологическая изменчивость урожайности овса и ячменя
Для характеристики взаимодействия генотип - среда, кроме адаптивности, в настоящее время используются разные термины: например, приспособляемость, гомеостатичность, пластичность, стабильность и др. Наиболее распространенным методом учета взаимодействия генотип«- среда, по мнению М. А. Федина, Д. Я. Силиса (1973), О. Д. Сорокина (2004) является дисперсионный анализ, позволяющий оценить меру вклада отдельных факторов комплекса в общую величину изменчивости. Д. У. Снедекором (1961), А. Афифи, С. Айзеном (1982), Л. А. Животовским (1982), В. П. Томиловым (1987), В. М. Ефимовым (1988), А. И. Южаковым, О. Д. Сорокиным (2000) были развиты направления прикладной статистики в биологических и сельскохозяйственных исследованиях.
Для определения пластичности и стабильности предложено несколько методик, так Р. А. Удачин, А. П. Головаченко (1990) предлагают методику для испытания как минимум на двух агрофонах, использующую показатели интенсивности и устойчивости индекса стабильности. Реакция сортов на неблагоприятный фон может быть оценена через показатель интенсивности. Всякий сорт в благоприятных условиях проявляет наивысшую генетически обусловленную урожайность. Размах её может быть увеличен как за счет резкого снижения в экстремальных условиях, так и резкого повышения в оптимальных условиях. Поэтому можно говорить об интенсивности реакции сорта по верхним и нижним пределам.
Н. А. Соболевым (1972, 1978) предложен интегральный параметр, характеризующий и урожайность и экологическую стабильность сорта,
- показатель относительной стабильности. Он зависит от разности квадрата средней величины (X ) и дисперсии (8 ) урожайности. Этот параметр отличается простотой при расчете и интерпретации.
Недостатком его является возможность нередко проявляющегося на практике отрицательного значения разности X2 - S2, при этом критерий средней стабильной становится мнимой величиной (Р. А. Удачин, А. П. Головаченко, 1990).
Для характеристики экологической пластичности сортов наиболее часто используют метод Эберхарта - Рассела (S.A. Eberhart, W.A. Russell, 1996). Они рассматривают экологическую пластичность как реакцию генотипа на внешние условия и стабильность его признаков в определённом диапазоне средовых ситуаций. Этот метод, основанный на вычислении двух параметров: коэффициента линейной регрессии, который характеризует пластичность сорта, и индекса дисперсии, который характеризует стабильность сорта в различных условиях выращивания. Коэффициент линейной регрессии Bi показывает реакцию сортов на изменение условий выращивания.
По расчётам В. А. Сапеги (1992) имеется определённая зависимость между величиной коэффициента регрессии и показателем стабильности, чем он выше, тем ниже стабильность. По данным А. К. Лещенко и В. Г. Михайлова (1975), урожайность со стабильностью и коэффициентом регрессии находятся в слабо отрицательной связи. Коэффициент регрессии может быть , , или = 1. Чем выше значение коэффициента, тем большей отзывчивостью обладает данный сорт.
В случае, когда коэффициент Bi 1 сорт слабее реагирует на изменение условий среды. Такие сорта лучше использовать на экстенсивном фоне, где они дают максимум отдачи при минимуме затрат. При Bi равном, или близком к 1 изменение урожайности соответствует изменению условий выращивания.
Мера стабильности сорта D di показывает отклонение фактических урожаев от теоретических, рассчитанных на основе средней урожайности сорта и индекса среды. Чем меньше отклонение, тем стабильней сорт. Депрессия D2di стремится к нулю (Михарева, 2004).
Для учёта уровня урожайности и одновременно стабильности сорта Э. Д. Неттевич, А. И. Моргунов, М. И. Максименко (1985) предлагают комплексный показатель ПУСС. Его можно рассчитать, располагая данными средней урожайности сорта за годы испытаний, коэффициентом вариации и относительной урожайностью, выраженной в % к стандарту.
