Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЮИ. Комплексно в решение проблемы создания сортов, сочетающих высокую потенциальную продуктивность с устойчивостью к неблагоприятным фактора» среди требует формирования эколого-генетических основ адаптивной системи растениеводства /А.А.Жученко,1980Л С практической точки зрения, для оффея-тивного использования естественных ресурсов каждого региона возникает необходимость установить параметры и динамические свойства популяции растений, которые е большой вероятностью давали бы стабильные высокие урожаи о единица площади. Решение такой задачи предлологает разработку оптимальной модели сорта для рассматриваемой зон» выращивания и исследование естественных хлкыатн ческих ресурсов средн.
В зависимости от числа переменных, включаемых в модель, учета факторов среды и способа построения можно выделить модели различного уровня сложности в степени адекватности изучаемому объекту.Одни из них имеют достаточно простую структуру и строятся на основе обобщения опыта многолетней селекционной работы, другие основывается на применении различных уравнений регрессии либо системи дифференциальных уравнений, описывающих поведение всего агрофитоценоза. В статистических моделях не учитываются генотипи-ческие различия при взаимодействии с факторами среды* В свою очередь/ для построения динамической модели требуется большое количество показателей, характеризующих состояние растений и среды в короткие промежутки времени, и её реализация в селекционном процессе представляет в настоящее время значительные трудности. Это обусловливает необходимость, проведения специальных исследований для формирования оптимальной модели сорта применительно к задачам практической селекция.
ЦЕПЬ ИССЛЕДОВАНИЯ! разработка и обоснование еколого-генети-ческой модели формирования урожая ярового ячменя для условий степной зоны юга Украины; установление наиболее типичной динамики изменения факторов среды и оценка её ресурсов;
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ» .'.'. '/ ' Л
I.Провести объективную классификацию динамического ряда изме
нения факторов среды и выделить наиболее типичную динамику для
данных условий выращивания. ' - '
ІЗ.Разработать индекс среды для оценки условий роста и раэ'ви- /
тия растений в течение выделенного интервала времени. ' J
3.Разработать метод сравнительной оценки.роокцик генотипов, "—
'і;ііч. L.J-.- . ..;.,. .-і
Ucu, с", . ::.:" *: . :эл. ааід, :.~. ;...'.. (.:;;. :. .:«
2 на изменение условия средн.
4.Построить зколого-генетическую модель формирования основных елемектов структуры урожая ярового ячменя,
5.Разработать метод оценки относительного вклада различных вдементов структуры в формирование конечного урожая.
НАУЧНАЯ НОШЗНА РАБОТЫ. Показана принципиальная возможность определения наиболее типичной динамики изменения факторов среды для рассматриваемых условий выращивания» Выделены графики изменения среднесуточной температуры воздуха и содержания продуктивной, влаги в единице объёма корнеобитаемой зоны, вероятность появления которых максимальна.
Предложен индекс среды для оценки условий роста и развития растений на основе принципа оптимальности и общих положений физиологии продукционного процесса. При его использовании одновременно могут быть учтены несколько факторов. Соответствующие параметры индекса позволяют учитывать индивидуальные свойства генотипа. ,
Предложен метод сравнительной оценки нормы реакции различных < генотипов на улучшение условий выращивания и сформулировано необ- \ ходимое условие для возможности его применения. Показана целесе- > образность выделения на основе межсортового-среднего значения соответствующих зон плодородия и сравнение генотипов в выделенных зонах методом сопряжённых пар. Вводится определение,экологической г стабильности к рассматривается формула для ее расчёта;
Предложена простая структура модели форыирования урожая ярового ячменя, в которой величина любого последующего елемента етрук-; туры зависит как от условий среды аа соответствующий межфазный период так и от величины предыдущего елемента* Построены модели формирования всходов, продуктивного стеблестоя, числа зёрен на единице площади и массы 1000 зёрен. На основе анализа модели ус- . тановлено, что при увеличении количества продуктивных стеблей на 10* по сравнению со средним значением урожайность исходных семи генотипов в среднем увеличивается на 8,7?*, хотя масса 1000 зёрен _ при етоы уменьшается на 1,039*.
Предложен метод для оценки относительного вклада различных вдементов структуры в величину конечного урожая. На основе анализа многолетних данных установлено, что независимо от знаков при* . ращени числа зёрен в колосе а массы1000 зёрен, при положительных приращениях количества колосьев на единице площади достигается максимум приращения урожайности.
3 ПРАКІИЧВСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ, Обоснованы параметра оптимальное модели сорта, которые могут быть рекомендованы для практики селекционной работы* Установлено, что одним из наиболее перспективных путей создания высокоурожайных сортов ярового ячменя для рассматриваемой зоны выращивания является увеличение в первую очередь продуктивного стеблестоя наряду с определенным сдвигом в повышении числа зёрен в колосе. Масса 1000 зёрен при «том должна быть сохранена на достигнутом высоком уровне.
Сопоставление динамики изменения среднесуточной температуры, воздуха, в условиях которого проводился експеримент в гранками, характеризующими данную среду, позволяет установить насколько быяк типичными эти условия и провести качественную аппроксимацию поведения сортов при других условиях выращивания.
Применение метода сравнительного анализа реакции генотипов для обработки результатов государственного сортоиспытания позволяет более точно характеризовать поведение сорта и область их эффективного использования* Соответствующие графики, полученные при , втом, дают наглядную информацию для установления вони приоритета того или иного сорта по отношению к стандарту.
Установлена зависимость продолжительности периода посев-всходы от среднесуточной температуры воздуха за этот период в - аТ5, где айв- параметры. При этом,. необходимую норму высева всхожих семян, для получения соответствующей густоты всходов ярового ячменя можно определить по формуле Хр '» Xj/ ^0,727 ± 0,018) .
В результате анализа модели получены оптимальные значения среднесуточной температуры воздуха /Т0 * 12,8 і 0,4 С/ и содержания продуктивной влаги-в единице объема корнеобитаемого слоя почвы /Ф0 » 25,7 ± 0,5 им/ при котором формирование продуктивного стеблестоя происходит наилучшим образом; последнее может быть использовано при совместном выращивании произвольного набора генотипов ярового ячменя в условиях искусственного климата в течение мёжфазкого периода всходы-выход в трубку. '
Установлено, что в среднем 17,85* изменчивости продуктивного стеблестоя объясняется густотой стояния растений, остальное варьирование обусловлено неконтролируемыми факторами среда. Аналогично, в среднем только 9,2# изменчивости массы 1000 зерен объясняется числом зёрен на единице площади, остальное варьирование также об- ' условлено условиями среды. *
Разнообразие действия факторов среды в течение межфазного пе-
4 риода всходн-выход в трубку интегрально отражается в распределении индекса среды, поэтому, достаточно определить тренд зависимости продуктивной кустистости от густота стояния растений, чтобы на основе распределения индекса оценить реальные возможности формирования продуктивного стеблестоя для любого изучаемого генотипа.
I.Предложена простая структура модели формирования урожая ярового ячменя, в которой величина любого последующего элемента структуры зависит как от условий среды за соответствующий межфаз-ный период так и от величины предыдущего элемента,
2.Разработан индекс среды для оценки условий роста к развития растений на основе принципа оптимальности в реакции генотипов на изменение факторов среды и общих положений физиологии продукционного процесса,Соответствующие параметры индекса позволяют учитывать индивидуальную норму реакции каждого генотипа.
3,Построены модели формирования всходов, продуктивного стеблестоя» числа зерен на единице площади и массы 1000 зёрен. Проверка их на многолетних данных показала хорощее качество описания, достоверное при уровне значимости 0,01.
4.Предложен метод сравнительной оценки нормы реакции различных генотипов на улучшение условий выращивания и сформулировано необходимое условие для возможности его применения.Показана целесообразность выделения на основе межсортового среднего значения соответствующих зон плодородия и сравнение генотипов в выделенных зонах методом сопряжённых пар. Вводится определение экологической стабильности и рассматривается формула для ее расчёта.
б,Показана принципиальная возможность определения наиболее типичной динамики изменения факторов среды для рассматриваемых условий выращивания,Выделены графики изменения среднесуточной температуры воздуха и содержания продуктивной влаги в единице объёма корнеобитаемой зоны, вероятность появления которых максимальна,
6.Предложен метод для оценки относительного вклада различных елементов структуры в величину конечного урожая. Установлено, что независимо от знаков приращения числа зёрен в колосе и массы 1000 зёрен, при положительных приращениях количества колосьев на единице площади достигается в среднем максимум лриращенн урожайности. ,
7.Установлено, что одним из наиболее перспективных путей создания высокоурожайных сортов ярового ячменя для рассматриваемой зоны является увеличение 8 первую очередь продуктивного стеблестоя,
наряду с некоторым увеличением числа зёрен в колосе. Масса 1000 зёрен должна быть сохранена на достигнутом высоком уровне.
АППРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы опубликованы в печати и доложены на УІІ Всесоюзной школе по теоретической биологии 718 -25 февраля, I960 г.,г.Гродно, БССР/, на совместном семинаре секция генетики и математических методов в би-, ологии ШШ1 /5 ноября 1980 г.,г.Москва/; на конференции молодых учёных по проблеме "Биологические аспекты изучения и рационального использования животного и растительного мира /25-27 марта, 1981 г., ИБ АН Латв. ССР, г.Саласпилс/, на Всесоюзной конференции по экологической генетике растений и животных /8-Ю июня, 1981 г., отдел генетики, растений АН МССР, г.Кишинёв/.
ПУБЛИКАЦИЙ. По теме диссертации опубликовано 7 работ,
ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИЙ. Диссертация изложена на 162 страницах машинописного текста и содержит в хачестве иллюстраций 35 таблиц я 32 рисунка; состоит из введения, обзора литературы, четырёх глав собственных исследований, выводов, практических рекомендаций и ' указателя литературы, включающего 191 источников / 138 отечествен- . дах и 53 зарубежных /.