Введение к работе
Актуальность темы. Западная Сибирь представляет собой регион с рискованными условиями для стабильного производства зерна пшеницы. Мягкая яровая пшеница как основная продовольственная культура характеризуется повышенной требовательностью к важнейшим факторам внешней среды, которые отличаются в этом регионе исключительным разнообразием, суровостью и изменчивостью во времени и пространстве. Поэтому не только перед селекцией, но и перед государственными испытательными учреждениями стоят исключительно сложные задачи, связанные с объективной оценкой сортов в крайне сложных климатических условиях.
Одно из центральных мест в повышении производительности сибирской земли принадлежит сорту как динамической биологической системе, обладающей способностью реализовать потенциал генотипа при определенных агроклиматических и технологических условиях (Цильке Р.А., 1983). Проблема стабильного производства зерна яровой пшеницы с высоким его качеством должна решаться комплексно, прежде всего, за счет сортов, хорошо приспособленных к разнообразным агроклиматическим условиям. Ориентация на сорта с высоким биологическим потенциалом продуктивности в определенной степени способствует снижению их устойчивости к неблагоприятным воздействиям среды. В этой связи важная роль отводится использованию адаптивных форм, обладающих широким диапазоном реакций на изменяющиеся экологические условия, способных стабильно реализовывать свой генетический потенциал продуктивности (Жученко А.А., 1990, 1996).
Цель и задачи исследования. Цель настоящего исследования заключается в анализе результатов государственного испытания сортов мягкой яровой пшеницы на сортоучастках Омской, Новосибирской, Томской областей и Алтайского края для выявления уровня реализации генетического потенциала сортов по урожайности зерна в разных агроклиматических зонах.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. На основе результатов государственного испытания дисперсионным анализом оценить относительный вклад генотипической и паратипической изменчивости в общее варьирование урожайности зерна.
2. Оценить вклад генотипов (сортов) и экологических факторов: сортоучастки, метеорологические условия вегетации (годы) в изменчивость урожайности зерна в разных агроэкологических зонах.
3. Оценить вклад взаимодействия трёх факторов (сорта, годы, сортоучастки) в общую изменчивость урожайности зерна.
4. Определить относительный уровень реализации потенциала урожайности зерна сортов при государственном испытании и в производственных условиях в разных агроэкологических зонах Западной Сибири.
5. Оценить влияние сроков посева, как экологический фактор, на характер изменчивости урожайности зерна и на уровень реализации генетического потенциала мягкой яровой пшеницы.
Научная новизна. Впервые на разнообразном генетическом материале многофакторным дисперсионным анализом многолетних результатов государственного испытания сортов мягкой яровой пшеницы оценен относительный вклад генотипической (сортовой) и экологической изменчивости: сортоучастков, расположенных в разных географических и агроклиматических зонах, условий вегетации (годы) и взаимодействия этих трёх факторов в общее фенотипическое варьирование урожайности зерна. Доля этой изменчивости достигает 92,7%, тогда как доля межсортовой изменчивости составляет всего 2,7% в общем варьировании основного показателя продуктивности основной продовольственной культуры.
Выявлены существенные различия в относительном уровне реализации генетического потенциала продуктивности пшеницы при государственном испытании и в производстве в зависимости от экологических условий.
Показано, что сроки посева существенно влияют на характер изменчивости урожайности зерна и на уровень реализации генетического потенциала сорта в условиях Западной Сибири.
Научная и практическая ценность работы. Научная ценность работы заключается в возможности использования результатов исследования для разработки эффективной сортовой структуры посевных площадей мягкой яровой пшеницы в разных агроэкологических зонах Западной Сибири.
В области экологии полученные результаты дают возможность объективно оценить воздействие экологических факторов на реализацию генетического потенциала сортов мягкой яровой пшеницы по продуктивности в производственных условиях в разных агроэкологических зонах Западной Сибири.
Полученные результаты позволят существенно расширить представления о вкладе генетических и средовых факторов и их взаимодействия в формирование главного количественного признака пшеничного растения – урожайности зерна, и тем самым подвести научную основу для разработки принципиально новых технологий возделывания пшеницы с целью реализации её генетического потенциала в разных агроэкологических зонах Западной Сибири.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Изменчивость урожайности зерна мягкой яровой пшеницы в разных агроэкологических зонах Западной Сибири зависит от сорта, условий вегетации (годы) при государственном испытании и в производственных условиях в разных зонах её возделывания.
2. Выявлен относительный вклад экологической и генотипической изменчивости, а также изменчивости, обусловленной взаимодействием трёх факторов (сорта, годы, сортоучастки), в общее варьирование урожайности зерна мягкой яровой пшеницы в разных агроэкологических условиях.
3. Уровень реализации генетического потенциала сортов при государственном испытании и в производственных условиях разных климатических зон Западной Сибири существенно различается.
4. Доля изменчивости, обусловленная сроками посева значительна, что свидетельствует о ее существенном влиянии на уровень реализации генетического потенциала сорта.
5. Обоснованы принципы разработки эффективной сортовой структуры посевных площадей мягкой яровой пшеницы в разных агроэкологических зонах Западной Сибири.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были вынесены на обсуждение в докладах и сообщениях: на VI, VIII, IХ, Х генетико-селекционных школах (Новосибирск, 19-23 апреля 1999 г.; 11-16 ноября 2001 г.; 5-9 апреля 2004 г.; 9-13 апреля 2007 г.); в материалах региональной научной конференции молодых ученых «Аграрная наука России в новом тысячелетии Сибирского федерального округа» (Новосибирск, 20-21 мая 2003 г.)»; на международных научно-практических конференциях: «Аграрная наука России в новом тысячелетии» (Омск, 20-23 мая 2003 г.), «Научное обеспечение устойчивого развития АПК в Сибири» (Улан-Удэ, 7-11 июля 2004 г.), «Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве, растениеводстве и экономике» (Томск, 2004 г.), «Инновационное развитие аграрного производства в Сибири» (Кемерово, 25-27 мая 2005 г.), «Современные тенденции развития аграрной науки в России» (Новосибирск, 28-30 марта 2006 г.), «Роль молодых ученых в реализации национального проекта «Развитие АПК» (Красноярск, 29-30 мая 2007 г.), «Роль молодых ученых в реализации национального проекта «Развитие АПК» (Москва, 29-30 мая 2007 г.), «Научное инновационное обеспечение АПК Сибири» (Барнаул, 18-21 июня 2008 г.), «Инновационный потенциал молодых ученых в развитии агропромышленного комплекса Сибири» (Новосибирск, 3-5 июня 2009 г.), «Инновационные технологии в АПК» (Иркутск, 15 -18 мая 2010 г.); на международном научно-практическом форуме «Инновации в агропромышленном комплексе» (Новосибирск, 2009 г.). Материалы диссертации используются при чтении лекций по дисциплинам «Экология», «Селекция и семеноводство растений» в сельскохозяйственных вузах Западной и Восточной Сибири.
Публикация работ. По результатам диссертации опубликовано 47 научных работ, в т.ч. в изданиях, рекомендованных ВАК – 11 работ («Сибирский вестник сельскохозяйственной науки», «Достижения науки и техники АПК», «Вестник КрасГАУ», «Вестник НГАУ» и др.).
Автор выражает благодарность и признательность научному консультанту, доктору биологических наук, заслуженному деятелю науки РФ, почётному доктору Гумбольдтского университета г. Берлина профессору Р.А. Цильке за помощь, ценные советы и критические замечания при выполнении работы. Автор также выражает благодарность заведующим комиссиями по сортоиспытанию и начальникам ГЦМС Омской, Новосибирской, Томской областей и Алтайского края за предоставленные сведения по государственному сортоиспытанию и метеорологические данные.
Автор признателен за поддержку и оказанную помощь ректору НГАУ, профессору А.С. Денисову, профессору Г.А. Ноздрину и коллегам из Новосибирского, Омского, Алтайского ГАУ и Томского СХИ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, общих выводов, предложений, списка цитируемой литературы и приложений. Работа изложена на 266 страницах машинописного текста, включая 30 таблиц, 13 рисунков, 44 приложения.
