Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Краткий обзор литературы 10
1.1 Научные основы возделывания пшеницы в Таджикистане 10
1.2 Использование эколого-генетической модели продуктивности в растениеводстве 15
1.2.1 Некоторые вопросы взаимодействия генотип-среда 17
1.3 Использование эколого-генетической теории формирования полигенных признаков в современном растениеводстве 19
1.4 Физиолого-генетические системы адаптивности, аттракции и микрораспределения пластических веществ (ad., attr., mic.,) 20
ГЛАВА II. Природные условия и методика проведения исследования 22
2.1 Объекты исследования 22
2.2 Краткая климатическая характеристика Гиссарской и Зеравшанской долин Таджикистана 23
2.3 Методика проведения опытов, учеты и наблюдения 27
ГЛАВА III. Результаты исследования 30
3.1 Динамика метеофакторов и фазы развития сортов пшеницы 30
3.2 Продолжительность фазы развития сортов пшеницы в зависимости от агроклиматических условий Гиссарской долины 35
3.3 Реакции сортов пшеницы на разные агроэкологические условия возделывания 38
3.4 Оценки аддитивности работы физиолого-генетических систем 42
3.4.1 Формирование признаков продуктивности оценка лимитирующих факторов и адаптивности сортов пшеницы в условиях Гиссарской долины 49
3.5 Сравнительный анализ продуктивности интродуцированных сортов пшеницы в условиях Гиссарской долины Таджикистана.. 55
3.6 Влияние экологических условий на степень выраженности коэффициентов экологической корреляции и вариации у признаков продуктивности пшеницы 57
3.7 Экономическая эффективность возделывания сортов пшеницы в разных экологических условиях 75
ГЛАВА IV. Заключение 78
Предложения производству 83
Выводы 84
Список литературы
- Использование эколого-генетической модели продуктивности в растениеводстве
- Краткая климатическая характеристика Гиссарской и Зеравшанской долин Таджикистана
- Реакции сортов пшеницы на разные агроэкологические условия возделывания
- Влияние экологических условий на степень выраженности коэффициентов экологической корреляции и вариации у признаков продуктивности пшеницы
Введение к работе
Актуальность темы. Одним из важнейших направлений растениеводства в Республике Таджикистан является выявление адаптированных сортов, обладающих широкой агроэкологической пластичностью, которые должны заметно превышать ныне возделываемые сорта по урожаю, отличаться устойчивостью к засухе, к засолению почвы, к основным болезням и вредителям. Решающей предпосылкой коренного улучшения зерновых колосовых культур, особенно пшеницы, является радикальное обогащение их генофонда и усовершенствование технологий возделывания новых сортов.
Современное изучение формирования урожая сельскохозяйственных растений методами экологической генетики по новому рассматривает фундаментальный вопрос о взаимоотношении генотипа и фенотипа, где в качестве фенотипа выступает урожайность агрофитоценозов. В исследованиях изучается биопродуктивность сообщества в целом (групповой признак), а не отдельных растений. В генетических же опытах определяется природа изменчивости признаков продуктивности у отдельных растений, входящих в сообщество [Малецкий, 1982].
В развитых странах системы агротехники доведены почти до максимума. Дальнейший вклад в повышение урожая, например, озимой пшеницы в Англии на 95 % зависит от развития генетико-селекционных технологий, а в США прирост урожаев кукурузы определяется на 93% вкладами эффектов гетерозиса, а сои - на 94% новыми генными комбинациями [Драгавцев, 2004].
В условиях Таджикистана за счет естественных влагозапасов формируется от 71,8 до 91,8 % урожая пшеницы и тритикале и от 77,4 до - 98.9 % урожая ячменя [Набиев, 1995]. В этой связи актуальностью нашей темы является оценка продуктивности сортов пшеницы в зависимости, как от метеоусловий года, так и от нормы и сроков посева. Для сравнительной оценки продуктивности местных и интродуцированных сортов пшеницы определяли также генотипические отклонения физиолого-генетических систем адаптивности, аттракции и микрораспределения пластических веществ.
Цели и задачи исследований. Целью данной работы является оценка
продуктивности местных и интродуцированных сортов мягкой и твердой
пшеницы, в зависимости от метеоусловий года, сроков посева по вкладам
физиолого-генетических систем адаптивности, аттракции и
микрораспределения пластических веществ. В задачи исследования входило:
определить фенологические фазы развития сортов пшеницы в зависимости от метеоусловий года, сроков посева;
изучить рост, развития и продуктивность местных и интродуцированных сортов пшеницы в условиях Гиссарской и Зеравшанской долин Республики Таджикистана;
- проводить анализ формирования элементов продуктивности сортов
пшеницы, в зависимости от сроков посева;
-определить степень сопряженности коэффициентов экологической
корреляции между элементами структуры урожая с целью их
использования в практике; -уточнить методы оценки аддитивности работы физиолого-генетических
систем адаптивности, аттракции и микрораспределения в разных
географических точках;
- выявить экономическую эффективность возделывания сортов мягкой и
твердой пшеницы в двух экологических зонах Республики Таджикистан:
Предмет и объект исследования. Культурные растения. Местные и интродуцированные сорта мягкой и твердой пшеницы.
Методологическая, теоретическая и эмперическая база исследования. Сравнительное изучение вклада генетических систем адаптивности, аттракции и микрораспределения в формировании продуктивности пшеницы как в зависмости от погодных условий года, так и в зависимости от экологических зонах выращивания.
Основные результаты, выносимые на защиту:
доказательство аддитивности вклада физиолого-генетических систем адаптивности, аттракции и микрораспределения пластических веществ в формировании продуктивности различных сортов пшеницы.
новый метод оценки аддитивности работы полигенов по каждой генетической системе, и их вклад в формирование продуктивности растений. Новый метод анализ экологических корреляционных плеяд.
показано, что КЭК гораздо более лабильны, чем средние величины признаков
Научная новизна результатов исследования. Впервые в условиях
Республики Таджикистан проведено сравнительное изучение продуктивности
местных и интродуцированных сортов мягкой и твердой пшеницы по вкладам
физиолого-генетических систем аттракции, адаптивности и
микрораспределения пластических веществ в зависимости от метеоусловий года, сроков посева и экологических зон выращивания растений. Определены лучшие высокопродуктивные сорта путем усовершенствование методов оценки аддитивности работы этих систем.
Впервые показаны существенные генетические различия между сортами по вкладам в продуктивность система адаптивности, аттракции и микрораспределения пластических веществ в колосе. Предложен новый метод оценки аддитивности работы полигенов по каждой генетической системе, и их вклад в формирование продуктивности растений. Предложен также новый метод анализ экологических корреляционных плеяд. Впервые установлено, что КЭК гораздо более лабильный, чем средние величины признаков.
Теоретическое и практическое значение. На основе оценки вкладов физиолого-генетических систем аттракции, адаптивности и микрораспределений пластических веществ выявлены лучшие высокопродуктивные местные и интродуцированные сорта пшеницы, которые могут быть использованы для создания устойчивых агроценозов в двух экологических условиях Республики Таджикистан. На основе сортов пшеницы, обладающее аддитивную физиолого-генетическую систему можно установить оптимальную схему посева растений, сроков посева, определить влияние метеоусловий года выращивания на состояние посева и формирования продуктивности пшеницы.
В целом по вкладу системы аттракции, адаптивности и
микрораспределений, даны оценки перспективность каждого сорта в условиях производства.
Получена достоверная научная информация о вкладе физиолого-генетических систем на продуктивность растений в зависимости от сроков посева и метеоусловий года выращивания.
В практическом плане выделены более стабильные сорта пшеницы по степени формирования продуктивности зерна в зависимости от экологических зон выращивания.
Личный вклад автора состоит в проведение посевов объектов исследования, фенологических наблюдений за ростом и развитием сортов пшеницы и отмечены основные фазы развития изученных сортов пшеницы. На полученных материалах в полевых и лабораторных условиях определена урожайность и отмечены основные количественные признаки сортов пшеницы. Подготовлен научный материал для статистической обработки.
Степень достоверности и апробация результатов исследования
работы. Результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены
на республиканских и международных конференциях: традиционные научные
конференции профессорско-преподавательского состава и студентов
факультета биологии Таджикского национального Университета (Душанбе,
2006-2010), II Международная вавиловская конференция, ВИР (Санкт
Петербург, 2007), Международная научная конференция, посвященная памяти
акад. Ю.С.Насырова (Душанбе, 2008); Научная конференция профессорско-
преподавательского состава биологического факультета Таджикского
Государственного Национального Университета, посвященная 60-летию
факультета биологии (Душанбе, 2009); Научно-практическая конференция
профессорско-преподавательского состава агрономического факультета
Таджикского аграрного университета (Душанбе, 2010), Апрельская
конференция биологического факультета Педагогического университета
(Душанбе, 2010). Республиканская конференция «Новые теоретические и
прикладные исследования химии в высших учебных заведениях республики
Таджикистан», Таджикский педагогический университет (Душанбе, 2010),
Международная конференция «Управление продукционным процессом в
агротехнологиях 21 века: реальность и перспективы» (Белгород, 2010), Международная конференция молодых ученных (Кишинев, 2010), XVII международный конгресс федерации Европейских обществ по биологии растений (Испания, 2010), Международная научно-практическая конференция «Продовольственная безопасность: состояние и перспективы» ТАУ, (Душанбе 2011), Республиканская научная конференция "Перспективы синтеза в области химии и технологии гетеросоединений", посвященной 20-летию кафедры высокомолекулярных соединений и химической технологии (Душанбе 2012), Всероссийская научно-практическая конференция. с международным участием «Методы и технологии в селекции растений» (Киров, 2014.)
Публикация результатов исследований. По теме диссертации
опубликованы 10 научных работ, 5 из них опубликованы в журналах,
входящих в перечень ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 102
страницах компьютерного набора А4, состоит из введения, краткого обзора
литературы, результатов исследования, заключения, предложения производству,
выводов и списка использованной литературы, включающего 146
Использование эколого-генетической модели продуктивности в растениеводстве
Научные исследования сельскохозяйственных растений, в том числе пшеницы в Таджикистане впервые были начаты в 1931 г. на Таджикской богарной опытной станции с высевом небольшой коллекции (76 образцов местного и афганского происхождения). На следующий год был включен значительный набор образцов, полученный от Всесоюзного института растениеводство им. Н.И.Вавилова. На базе станции в 1937 г. была создана Таджикская ГСС, вошедшая в 1956 г. в Таджикский НИИ земледелия [Калмакова , 1957; Максумов, 1965].
Пионером экспериментального изучения пшеницы в республике был Н.Г.Сухобрус, который только за 1932-1935 гг. собрал и изучил более 9 тыс. линии, в большинстве случаев из местного материала. Его исследования показали, что сорта и линий, выявленные им и опытными станциями Каттакурганской и Красноводопадской из местных стародавних среднеазиатских популяций, будучи скороспелыми и засухоустойчивыми, малопродуктивны вследствие неспособности полностью использовать благоприятные условия при осеннем посеве на обеспеченной богаре Таджикистана. Сорта же Европейской части и Сибири отличаются слишком медленным накоплением вегетативной массы в первую половину развития, совпадающую с благоприятным весенним периодом. Наиболее же интенсивный рост (в период колошения) совпадает с наступлением засухи и жары, когда запасы влаги в почве подходят к концу. Лишь местная группа Сурхак, предгорного типа, наиболее соответствовала таджикской богаре. На втором месте стояла группа Ироды ярового типа, более скороспелая, чем Сурхак предгорный.
В итоге 1936-1937 гг. были выделены из местного сорта Сурхак предгорного типа Кулябской группы районов 7 сортов, из сорта Ироды в Гармской группе районов - 3 сорта. Из афганского образца коллекции ВИРа выделился сорт Ирода 1006. В 1939 г. были районированы Сурхак 194, в 1940 г. – Ироды 1006, в 1942 г. – Сурхак 5688. Последний оказался настоящим шедевром среднеазиатской селекции и до настоящего времени занимает одно из ведущих мест по посевным площадям в Средней Азии [Пшеницы мира, 1985].
А.П. Ермоленко путем многократных отборов из сорта Сурхак 5688 создал сорт Сурхак Юбилейный, который был районирован в 1956 г.
В 1936-1937 гг. были осуществлены скрещивания географически отдаленных форм. Из комбинации Сурхак 257 Х Qween Fan (Австрия). В.С.Колмикова выделила два сорта: Сурхак 262 и Таджикская 16, которые были районированы в 1953 и 1962 гг.
А.Ф. Лашкарева и И.Л. Карамхудоев (1983) путем скрещивания Таджикская 16 х Ироды 1006 создали сорт двуручку Ферругинеум 67, от скрещивания Fortunato х Ироды 1006 получили Таджикистан 13, а путем отбора из сорта Мироновская 808 получили сорт Навруз.
Следует отметить, что в начале 30-х годов на Памире было создано Памирское опытное поле Таджикской опытной станции, где А.А Масляным были развернуты селекционные работы по пшенице. Из местных популяций были выделены сорта Сафедак 1440, Сурхак 1414, Руштрога 114 и др.
Из народных селекционеров Таджикистана следует назвать Алидода Саидмирзо из кишлака Сидж, который создал сорт Бобило путем размножения сохранившегося после губительного летнего заморозка в конце XIX века колоса. Об этом сорте, называя его Бабелабод, писал Н.И.Вавилов [Вавилов, 1965].
Серьезных научных генетических и селекционных исследований пшеницы в Таджикистане не проводилось до начала 30-х годов прошлого столетия.
Первое научно-исследовательское учреждение по вопросам сельского хозяйства в Таджикистане было организовано в 1927 году. В 1931 г. была организована республиканская станция богарного земледелия с административным подчинением всесоюзному Институту засухи (Саратов). В 1934 г она стала республиканской опытной станцией по растениеводству (под методическим руководством ВАСХНИЛ).
В 1937 году станция была реорганизована в Государственную селекционно-опытную, а в 1956 году она вошла в состав вновь организованного Таджикского научно-исследовательского института земледелия.
В последние несколько лет селекционные работы по зерновым, зернобобовым, масличным культурам и по хлопчатнику проводятся в Институте земледелия Министерства сельского хозяйства республики Таджикистан. Научно-исследовательские работы по зерновым культурам в Таджикистане, как указывает Карамхудоев и др, можно разделить на 3 периода:
Первый период – с 1932 по 1937 годы, когда станция была растениеводческой. Этот период характеризовался началом изучения простейших элементов агрокомплекса богарных полевых культур. На фоне примитивного и отсталого сельского хозяйства республики, где основными сельскохозяйственными орудиями были омач и чапар, на изучение ставились простейшие вопросы: способы основной и предпосевной обработки почвы, расширение ассортимента возделываемых на богаре культур и оценка их как предшественников под зерновые; изучались сроки, нормы и способы посева. Предпринимались меры к созданию чистосортного посевного материала путем массовых отборов из местных популяций
Краткая климатическая характеристика Гиссарской и Зеравшанской долин Таджикистана
Таджикистан – страна снежных вершин и цветущих долин. Несмотря на то, что 93% его территории составляют горы, он является аграрной страной с древнейшей историей земледельческой цивилизации. Среди долин Таджикистана Гиссарская является одним из крупнейших земледельческих районов. Сюда входит и Гиссарский агроклиматический район. Она характеризуется большим потенциалом тепла, солнечной радиации и влаги [Таджикистан. Природа и природные ресурсы, 1982]. Климат Гиссарской долины отличается резкими сезонными колебаниями температуры, обильными осадками в зимне-весенний период, сухим безоблачным летом и неустойчивой погодой в зимний период [Агроклиматические ресурсы Таджикской ССР, 1976].
По температурному режиму эта зона характеризуется непродолжительной зимой и жарким летом. Наиболее холодным месяцем является январь (многолетняя средняя температура воздуха +1,4 С), абсолютный минимум не опускается ниже -30 С. Самый жаркий - июль, когда среднемесячная температура воздуха достигает +28 С, а в отдельные дни до +46 С, в то время, относительная влажность снижается до 18%. Годовое количество осадков в районах поливного земледелия составляет около 600 мм, которые выпадают главным образом в осенне-зимний и весенний периоды. Максимум приходится на март-апрель, когда выпадает почти половина их годового количества.
В течение лета осадки почти не выпадают, а потребность растений во влаге, как и в других земледельческих зонах республики, обеспечивается только за счет поливов. Продолжительность безморозного периода составляет более 235 дней.
Первые осенние заморозки на почве бывают в конце октября, в воздухе - в середине ноября, а последние весенние - на почве - в конце марта - начале апреля, в воздухе - в начале марта.
В Гиссарской долине период с активной температурой воздуха выше +10С составляет около 125-200 дней, сумма которой за год достигает 2500С.
По уровню выпадения осадков Гиссарская долина среди других зон Таджикистана занимает первое место. Здесь среднегодовое количество осадков составляет 750-800 мм, основное количество которых (до 90%) приходится на зимне-весенний период. При этом зимние осадки в основном выпадают в виде продолжительных дождей малой интенсивности. Исключением являются отдельные годы (например, зима 2008 г.), когда выпало большое количество снега. Весенние осадки отличаются меньшей продолжительностью, но большей интенсивностью и составляют около 60% от годового количества. Максимальное выпадение осадков за месяц наблюдается в марте-апреле, а наибольшее суточное количество (72-80 мм) выпадает в апреле и в мае. В среднем общее количество дней с дождем - 77, а со снегом - 34. Снежный покров сохраняется недолго и исчезает при наступлении оттепели. средняя многолетняя температура средняя многолетняя сумма осадков 10 X X месяцы X I II IIмес I яцы V V среднемесячная температура за 10 лет (1998-2008 гг.) сумма осадки за 10 лет (1998-2008 гг.)
Почвенный покров представлен темными и обыкновенными сероземами и сероземно-луговыми почвами, в крайней восточной части горно-коричневыми карбонатными [Мочигин и др., 1984]. Воздух Гиссарской долины относительно сухой. В январе относительная влажность воздуха достигает 70-80%, а в летние месяцы она понижается до 30% и менее.
Зона характеризуется большим приходом солнечной радиации.
Суммарный приход солнечной радиации составляет 7600 МДж/м2 в год, а фотосинтетически активной радиации (ФАР) - 3200 МДж/м2, продолжительность солнечного сияния составляет 2700 часов в год.
Бассейн реки Зеравшан относится к Зеравшанскому агроклиматическому району. По условиям увлажнения в нем выделяют два подрайона: восточный и западный.
Восточный подрайон расположен в верхней части бассейна р.Зеравшан, очень сухой, там имеются отдельные небольшие ровные участки, используемые для посева культурных растений. Зеравшанская долина находится на высоте 990-950 м над ур.м., предгорная зона на высоте до 1800 м над ур. м. и горная зона до высоты 2500 м над ур. м.
Несмотря на значительные абсолютные высоты, климат в основном сухой и резко континентальный, зима отличается малой и средней снежностью. Это связано с тем, что мощные горные возвышенности (особенно с севера и юга) являются преградой для проникновения во внутрь области влажных воздушных масс. В западной, наиболее пониженной части области (980-1400 м над уровнем моря), годовое количество атмосферных осадков достигает 320-360 мм. Однако по мере продвижения на восток количество осадков несколько уменьшается. Основная масса их выпадает весной. Область относится к поясу семиаридного климата с умеренно теплым летом и умеренно суровой снежной зимой. Характерные черты климата - большие суточные и сезонные колебания температур, сухость воздуха, большое число дней солнечного сияния, неравномерное распределение осадков в течение года и т. д. Летом средняя температура воздуха (июль) в долине составляет +25-30С, в горах +5-10С. В январе средняя температура воздуха в долине составляет от 0С до -5С, в горах -15 -20С. Количество выпадающих осадков в долине составляет 200-300 мм, в горах 500-700 мм.
На высоте 1800-2800 м над ур. м. характерен пояс горных светло-коричневых почв и почв арчёвых лесов. Продолжительность тёплого периода в горной зоне составляет 140 дней.
Полевые опыты проводились в 2005-2009 гг. на экспериментальном участке Института физиологии растений и генетики АН Республики Таджикистан (высота 750 м над уровнем моря) и в верховье бассейна реки Зеравшан (населенный пункт Вешаб, высота 1850 м над уровнем моря). В 2009 г. производственные посевы проводились в дехканском хозяйстве «Самара» Гиссарской долины. Посевы проводились качественным семенным материалом из расчета 5 млн. всхожих семян на 1 га. Агротехнические мероприятия использовали по общепринятым рекомендациям [Каюмова, 1989]. В качестве предшественника использовали многолетние кормовые культуры. Повторность опытов 4-х кратная с рендомизацию. Посевная площадь каждого сорта 5 м2 , учетная площадь 1 м2 в трехкратной повторности.
Во всех пунктах посева в период вегетации растений вели фенологические наблюдения и отмечали основные фазы развития растений. На сноповом образце проводили пересчет числа общих и продуктивных стеблей, а также их массы на 1 м2. Лабораторный анализ количественных признаков растений: масса главного стебля, высота растения, длина колоса, масса колоса, масса соломы, число зерен с колоса, масса зерен с колоса, масса мякины, массу 1000 зерен определяли на сноповых образцах для каждого сорта.
Реакции сортов пшеницы на разные агроэкологические условия возделывания
Посев сортов пшеницы проводился в зависимости от выпадения атмосферных осадков в годы исследования. Результаты фенологических наблюдений показывают, что в зависимости от сроков посева дата наступления отдельных фаз и продолжительность межфазного периода отличаются по годам (табл. 1). Так, при посеве 31 октября появление всходов у сортов мягкой пшеницы Навруз и Сомони наблюдается 15 ноября, а у сортов твердой пшеницы Шамъ и Ватан соответственно на 3 и 4 дней позже. Таким образом, продолжительность дней от посева до всхода составляет 15-19 дней.
Начало фазы кущение у сортов пшеницы в первый год наблюдается во второй и третьей (сорт Шамъ) декаде февраля. Продолжительность фазы кущения сортов пшеницы составляет 20-32 дней, начало фазы выхода в трубку наблюдается во второй декады марта, а начало колошения во второй половине апреля. Таким образом число дней от всходов до колошения составляет 135-150 дней, а вегетационный период составляет 197-205 дней.
Посев пшеницы на второй год исследования проводился 5-го ноября. Начало появления всходов наблюдается в третьей декаде ноября. При сравнение с динамикой метеофакторов (рис.3) в этот период наблюдаются благоприятные климатические факторы для появление всходов. Как видно из таблицы 1 и рисунка 3 начало фазы кущения (1-3 февраля) имеет прямую зависимость от количества атмосферных осадков и температуры воздуха в этот период. Продолжительность фазы кущения в 2006 году составляет 25-31 дней, а число дней от всходов до колошения 113-124 дней.
Как видно из данных таблицы 1, независимо от сроков посева, дата созревания семян в первый и второй годы наступила почти одновременно, то есть, 15-20 июня, что, по-видимому, связано, прежде всего, с биологическими особенностями сортов пшеницы и сравнительно одинаковыми температурами воздуха в эти годы.
Посев пшеницы в 2007 году проводили 15-го ноября, в связи с чем всходы появились во второй декаде декабря. Начало фазы кущения у сортов Навруз, Сомони и Шамъ наблюдается в начале марта, а у сорта Ватан 10 марта. Это связанно с более продолжительным периодом покоя растений в зависимости от резкого снижения среднедекадной температуры воздуха в январе и начале февраля до -80С. Продолжительность фазы кущения в этом году по сравнению с другими годами исследования была короткой, и составляла 20-26 дней. Как видно у сортов мягкой пшеницы во все годы исследования продолжительность фазы кущения значительно дольше, чем у сортов твердой пшеницы.
Посев пшеницы в 2008 году проводился 1-го ноября, всходы появились в конце ноября, начало фазы кущения наблюдается в середине февраля. Продолжительность фазы кущения составляет 24-30 дней, начало фазы колошение наступило в конце апреля. Таким образом, число дней от всходов до колошения составляет 138-145 дней.
Продолжительность вегетационного периода у сортов пшеницы в 2007 году в целом составляет 184-188 дней, а в 2008 году 197-199 дней.
Результаты фенологических наблюдений показывают, что в условиях Гиссарской долины продолжительность вегетационного периода сортов пшеницы непосредственно связано со сроками посева и агроклиматическими условиями. Чем раньше проводится посев и появляются всходы, тем продолжительность вегетационного периода удлиняется. На наступление и продолжительность отдельных фаз развития пшеницы большое влияние оказывают агроклиматические условия зоны.
На основе многолетних экспериментов можно заключить, что в условиях Гиссарской долины в зависимости от атмосферных осадков благоприятные условия для проведения осенних посевов мягкой и твердой пшеницы формируются в ноябре. При этом фаза кущения начинается в конце осени и продолжается до начало весны, что благоприятно влияет на формирование элементов продуктивности колоса.
Как известно, при смене лимитирующих факторов внешней среды меняется спектр действия генов, детерминирующих генотипическую дисперсию количественных признаков, определяющих продуктивность растений [Кочерина, Драгавцев, 2009]. Экспериментальная часть данного раздела проведена в двух экологических условиях: Гиссарская долина (высота 750 м над ур. м) и Зеравшанская долина (горная зона, высота 1850 м над ур. м) Таджикистана. Структурный анализ количественных признаков продуктивности показал, что сорта Ватан и Сомони в обоих пунктах посева по высоте главного стебля оказались стабильными, т.е. эти сорта не реагировали на агрометеорологические условия возделывания (Рис. 5А). У сорта Ватан высота главного стебля составила 102-104 см, у сорта Сомони - 66-69 см. У сортов Навруз и Шамъ высота главного стебля составила 79-88 и 73-90 см. Разница между пунктами посева составила 9-17 см. Для роста главного стебля у сортов Навруз и Шамъ более благоприятной оказалась Гиссарская долина Республики Таджикистан. По массе главного стебля стабильным сортом оказался сорт Шамъ (Рис. 5Б). Масса главного стебля у других сортов пшеницы оказалась достоверно выше в горной зоне и составила от 3,8 до 5,5 г. У сортов Навруз, Сомони и Шамъ масса соломины оказалась больше в условиях Гиссарской долины, а у сорта Ватан, наоборот, в горной зоне (Рис. 5В).
Влияние экологических условий на степень выраженности коэффициентов экологической корреляции и вариации у признаков продуктивности пшеницы
Применение эколого-генетической теории формировании признаков продуктивности растений , разработанной В.А. Даргавцевым ( 1984 модель и 2013- теория) позволило нам оценить вклад физиолого-генетических систем в общую продуктивность у местных сортов пшеницы, прогнозировать знаки и величины генетических параметров каждого сорта при различных условиях возделывания.
Предложенный новый метод быстрой оценки аддитивности работы физиолого-генетических систем у изученных сортов пшеницы позволяет дать полноценную оценку механизму формирования хозяйственно-ценных признаков растений в зависимости от агроклиматических условий.
В богарных условиях Гиссарской долины в зависимости от выпадения атмосферных осадков осенний посев сортов мягкой и твердой пшеницы можно проводить в ноябре месяце. При этом фаза кущение начинается в конце осени и продолжается до начала весны, что благоприятно влияет на формирование элементов продуктивности колоса.
Для оценки структуры продуктивности местных и интродуцированных сортов мягкой и твердой пшеницы, эффективным методом является анализ физиолого-генетических систем адаптивности, аттракции и микрораспределений пластических веществ. Сорт Сомони имеет высокую пластичность общей сухой биомассы в разные годы. Он может быт донором гомеостаза общей биомассы, но уровень общей биомассы у него низок. Сорта Шамъ и Ватан имеют хорошую среднюю адаптивность в Гиссарской долине, но очень сильным разброс по годам (слабая специфическая адаптивность). Они нуждаются у уменьшении разброса общей биомассы растений по годам. Сорт Сомони имеет самый высокий средний уровень аттракции и слабый разброс аттракции по годам. Он, как и сорт Сомони имеет высокую стабильность работы систем адаптивности, но низкий средний уровень адаптивности.
Для сортов Шамъ и Ватан (твердая пшеница) условия Гиссарской долины более благоприятны. Сорт мягкой пшеницы Навруз, Сомони и Сомони –менее адаптивны в той же долине. Однако их пластичность много выше, чем у сортов Шамъ и Ватан.
Систем аттракции, наиболее устойчивые к условиям Гиссарской долины (по сравнению с Зеравшанской) несут сорта Шамъ и Ватан.
Наиболее адаптивный сорт к Гиссарской долине –Шамъ, однако по системе микрораспределений самый лучший сорт Сомони. Показано, что системы аддитивности сортов и системы, стабилизирующие аттракцию в ряду лет совершенно автономны (rg=-0,10). Системы микрораспределений больше связаны с системами адаптивности, чем системы аттракции (rg=0,29).
Можно видеть, что каждый из изученных сортов несет какую-либо одну наиболее ценную генетическую систему. Эта значит, что в будущем можно создать одни сорт с самыми активными и стабильными системами аттракции, адаптивности и микрораспределения. Для того, чтобы эффективно и целенаправленно организовать селекционный процесс, обеспечить надежный подбор родительских пар для гибридизации, необходимо изучать не только закономерности продукционного процесса и оптимальную структуру агроценоза, но и надо понять причины и механизмы изменчивости генетических параметров элементов продуктивности растений в разных средах и научиться прогнозировать сдвиги этих параметров в других средах. Такую информацию дает эколого-генетическая модель (ныне теория) контроля количественных полигенных признаков растений, разработанная В.А.Драгавцевым с соав. (1983, 1984, 1990, 1998, 2000, 2002, 2003, 2005, 2009). В трудах В.А.Драгавцева и его учеников показала, что механизм эффекта взаимодействия генотип-среда (ВГС) есть переопределение генетических формул при смене лимитирующего экологического фактора. Следовательно, оценка различных сортов пшеницы на высокую продуктивность и адаптивность на фоне колеблющихся экологических факторов по годам и зонам, является высокоэффективным подходом для их использования в производстве.
На основе эколого–генетического подхода к селекции пшеницы в условиях Таджикистана разработаны пути и методы не только рационального использования уже созданных сортов, но и получения новых генотипов, устойчивых к неблагоприятным условиям внешней среды, выявления соответствия генотипа условиям конкретной зоны выращивания [Бободжанов и др., 1987, 1995, 1997; Исмоилов, Драгавцев и др. 1989; Исмоилов, 2005].
На растениях пшеницы изучены сдвиги средних величин одного и того же признака в разных экологических точках и установлены причины (механизмы) этих сдвигов. Кроме того, определяли донорские качества сортов пшеницы в разные годы для разных точек Таджикистана. Анализировали динамику средних величин признаков, всей совокупности генотипов пшеницы по динамике метеофакторов по фазам развития в которые формировались признаки и подвергались разным экологическим стрессам в разные фазы в разных точках.