Введение к работе
Актуальность проблемы. В решении проблемы продовольственной безопасности Российской Федерации самообеспечение зерном занимает главенствующее положение. Согласно Доктрине продовольственной безопасности РФ, Россия должна обеспечивать себя зерном на 95 %. Особая роль в получении качественного питательного зерна принадлежит пшенице. Она почти на одну треть обеспечивает суточную потребность организма человека в энергетическом материале и почти на одну четверть – в белковых веществах. Среди всех пшениц, озимая – важнейшая продовольственная культура, занимающая значительный удельный вес в структуре посевов, обладающая наиболее высоким биологическим потенциалом продуктивности, более полно, по сравнению с яровой, использующая биоклиматический потенциал регионов выращивания, обеспечивающая гарантированное производство зерна при благоприятной перезимовке, засушливых условиях вегетационного периода, более урожайная. В этой связи, при очевидной ведущей роли культуры пшеницы, в решении проблемы продовольственной безопасности, с ее преобладанием более 60 % в общем валовом сборе зерна, становится первостепенным значение именно озимой формы пшеницы, особенно в изменившихся природно-климатических условиях.
В России возделывание озимой пшеницы, традиционно было приурочено к южным регионам, в соответствии с почвенно-климатическими условиями, однако с появлением принципиально новых сортов, зимостойких, короткостебельных, устойчивых к спектру биотических и абиотических факторов, и по мере улучшения условий выращивания, в Центре Нечерноземья возник еще один регион, где стало возможным ее производство. Вместе с тем, Нечерноземная зона характеризуется агроэкологическими факторами лимитирующими эффективность возделывания озимой пшеницы, одним из которых (наиболее значимым) является содержание азота в почве. Азотное питание озимой пшеницы в этом регионе изучалось многими исследователями, однако совокупность экономической ситуации в стране, новых сортов и проблемы решения продовольственной безопасности, а также новый вектор в науке, в том числе сельскохозяйственной, направленный на модернизацию и инновацию, делает чрезвычайно важной задачу решения оптимизации производства зерна с максимальным использованием особенностей сорта и минимизацией затрат.
Н. И. Вавилов, еще в начале развития химической промышленности по производству удобрений, в ряде своих работ (1932, 1934, 1935 гг.) поднимает вопрос о селекции хлебных злаков на отзывчивость к химическим удобрениям и "...дифференциальному изучению отдельных выдающихся сортов на условия среды, на урожай и его качество", что должно привести "...к специфической сортовой агротехнике и удобрению применительно к определенному сорту", т. е. была обоснована стратегия селекции на отзывчивость к удобрениям. До начала 90-х годов в Нечерноземье, в основном, возделывались сорта Мироновская 808 и Заря, которые за счет высокостебельности, полегаемости и поражаемости болезнями не могли реализовывать продуктивность и качество при подкормках азотом выше 30 кг/га и только с созданием сортов нового морфотипа – короткостебельных, устойчивых к полеганию и болезням стало возможным впервые использование высоких доз азота, наиболее полно раскрывающих потенциал сорта и встал вопрос изучения различных вариантов азотных подкормок.
Цель и задачи исследований
Цель данной работы - совершенствование комплексной оценки продуктивности, качества сортов озимой пшеницы и особенностей их реализации на фоне азотной подкормки с учетом экономической эффективности в условиях Нечерноземной зоны Российской Федерации.
В задачи исследования входило:
- комплексная оценка эффективности отзывчивости сортов озимой пшеницы на азотную подкормку в связи с созданием нового региона в центре Нечерноземья для производства продовольственного зерна пшеницы;
- выявление закономерностей взаимосвязи комплекса показателей качественных и количественных признаков, их корреляционной связи в различных условиях применения азотной подкормкой для различных сортов озимой пшеницы;
- раскрытие генетической детерминации отзывчивости сортов на азотную подкормку;
- установление критериев реализации свойств и признаков конкретного генотипа в изменяющихся условиях азотного питания озимой пшеницы;
- определение характера зависимости экономической и биоэнергетической эффективности азотной подкормки различных сортов от изменений экономических отношений;
- обоснование целесообразности сочетания селекционной практики и исследований азотного питания в селекционных лабораториях для реализации оценки отзывчивости сортов озимой пшеницы на азотную подкормку.
Научная новизна.
Впервые в центре Нечерноземья определена отзывчивость новых сортов озимой пшеницы на азотную подкормку.
В многолетних агротехнических опытах получены новые данные об особенностях отзывчивости озимой пшеницы разных периодов селекции на азотную подкормку, проявившиеся в: 1) содержании и потреблении азота растениями по фазам развития – наилучшее у современных сортов Немчиновская 24 и Памяти Федина; 2) продуктивности наибольшее число показателей максимальной урожайностей на вариантах N 60 и N 120 у сортов VI группы (прибавка 101% от контроля); 3) качестве - с внесением азота содержание белка в зерне и клейковины в муке увеличивалось у всех сортов, но в различной степени, наибольшее содержание у сорта Московская 39 (16, 7 % и 40,4 %, соответственно), наименьшее – у Памяти Федина (9,4 % и 15,8 %, соответственно). Кроме того, по структурным элементам, экологической устойчивости и экономической эффективности.
Показано наличие связи генеалогического происхождения сортов с их отзывчивостью на азотную подкормку, определяющую адаптивность.
На новых сортах озимой пшеницы проведена оценка влияния однократной азотной подкормки разного уровня – низкого - 30 кг/га N, среднего - 60 кг/га N, выше среднего - 90 кг/га N и высокого - 120 кг/га N в сравнении с вариантами без внесения и дробного внесения азота на продуктивность и качество. Установлено, что сорта последних этапов селекции – короткостебельные и устойчивые к болезням более эффективно реагируют на подкормки повышенными дозами азота, чем сорта первых этапов селекции.
Впервые в условиях региона Нечерноземной зоны РФ получены данные, подтверждающие экологическую и энергетическую эффективность азотной подкормки новых сортов озимой пшеницы селекции Московского НИИСХ «Немчиновка» с их генетическим потенциалом, что дает основание считать этот регион пригодным для получения продовольственного зерна озимой пшеницы.
Практическая ценность работы.
В современных экономических и политических условиях в Центре Нечерноземья производителям рекомендовано при выборе современного сорта для полнейшего раскрытия его потенциала ориентироваться на наличие питательных веществ в почве (и, в первую очередь - азота) и возможности использования азотной подкормки. Внесение повышенных доз азота N 90, N 120 экономически выгодно у сортов нового морфотипа короткостебельных, с высоким потенциалом урожайности, качества зерна, устойчивых к полеганию и болезням - Московская 39, Инна, Памяти Федина и, особенно, Галина и Немчиновская 24. Для сортов, типа Мироновская 808 и Заря, целесообразно применять дозы азота не более 60 кг/га.
В селекционной практике целесообразно проводить оценку сортов озимой пшеницы на внесение азотной подкормки в различных дозах по отзывчивости по качественным и количественным показателям, а также по окупаемости затрат на ее применение, что позволяет уточнять технологические рекомендации производителям для реализации потенциала сортов.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на заседании СНО в МСХА им. К. А. Тимирязева (1999 г.), научном совете НИИСХ ЦРНЗ (2000 г.), конференции, посвященной 100 - летию работ Г. Менделя (2000 г.), научной конференции в МСХА им. К. А. Тимирязева (2001 г.), научной Генетической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения А. Р. Жебрака и 70-летию образования кафедр генетики в Московской с.х. академии им. К. А. Тимирязева (2002 г.), Всероссийском симпозиуме (НИИСХ ЦРНЗ, ВНИПТИХИМ) (2002 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Пути мобилизации биологических ресурсов повышения продуктивности пашни, энергоресурсосбережения и производства конкурентоспособной сельскохозяйственной продукции», посвященной 85-летию ТатНИИСХ и 1000-летию Казани (2005 г.), Международной конференции, посвященной 50-летию создания сорта озимой мягкой пшеницы Безостая 1 (Краснодар, 2005 г.), научно-практической конференции «Современные достижения и проблемы АПК в Центральном районе Нечерноземной зоны» (Немчиновка, 2006 г.), Всероссийской научно-практической конференции (г. Рязань, 2008 г.), научной конференции в НИИСХ ЦРНЗ (2008 г.).
Публикации.
Основные положения диссертации изложены в 39 печатных работах, в том числе 12 работ опубликовано в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК, 1 монография. Кроме этого, имеется 4 патента и авторских свидетельства на сорта озимой пшеницы.
Объём работы. Диссертация изложена на 238 стр. машинного текста, включает …таблицы, …рисунков, …графика, …фотографию; состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству, приложения изложены на 17 страницах. Список литературы включает 251наименований, в том числе 41 на иностранном языке.
Основные положения, выносимые на защиту:
- благодаря целенаправленной селекции озимой пшеницы на продуктивность, качество, высокую отзывчивость сортов на лимитирующий фактор – азотное питание, в Центральном Нечерноземье создан новый регион производства продовольственного зерна озимой пшеницы;
- отзывчивость на азотную подкормку – генетически детерминированный признак и частный случай селекции на продуктивность;
- урожайность сортов находится в зависимости от их генетических особенностей, дозы азотной подкормки и условий года;
- качественная характеристика сортов имеет положительную корреляцию с уровнем азотной подкормки;
- стрессо- и экологическая устойчивость сортов на фоне различного уровня азотной подкормки определяется их сортоспецифичностью;
- адаптивность и пластичность на фоне азотной подкормки наилучшая у сортов современного периода селекции – Галина, Немчиновская 24, Немчиновская 57, Московская 56;
- экономическая оценка показывает, что использование азотной подкормки рентабельно на всех сортах, однако оно значительно эффективнее у современных сортов. Это и обусловливает их возделывание в производственных условиях.
Автор выражает глубокую благодарность своему научному консультанту и учителю Академику Россельхозакадемии, доктору с.х. наук, профессору Сандухадзе Б. И., доктору биол. наук, профессору Рыбаковой М. И., коллективу лаборатории селекции озимой пшеницы Московского НИИСХ «Немчиновка», а так же коллективам лабораторий семеноведения, технологии зерна, аналитической и других за оказанную помощь.
Результаты исследований.
