Новости
09.12.2016


08.12.2016


08.12.2016


08.12.2016


07.12.2016


15.12.2015

Новые сорта и гибриды оказываются наиболее централизованным, а также экономически и экологически эффективным средством повышения величины и качества урожая, а также обеспечения ресурсоэнер-гоэкономичности, экологической устойчивости, природоохранности и рентабельности сельскохозяйственного производства. Очевидно, что в XXI столетии значение сорта значительно возрастает не только в повышении продукционных, но и средоулучшающих функций агрофитоценозов, в т.ч. почвоулучшающих, фитосанитарных, биоэнергетических, дизайно-эстетических и др. Значение сорта особенно велико в странах с неблагоприятными почвенно-климатическими и погодными условиями. Чем хуже и разнообразнее естественные условия внешней среды, чем меньше возможностей их техногенной оптимизации, чем ниже пороги предельно допустимого техногенного насыщения агроэкосистем и агроландшафтов, тем выше роль генетически обусловленной способности сорта утилизировать благоприятные факторы внешней среды и противостоять действию абиотических и биотических стрессоров. Особую роль играет генетическая защищенность (в смысле «генотип доминирует над средой») доходообразующих признаков и свойств растений:
- обеспечивающих лучшую приспособленность агроценозов к специфике местных природных условий (почве, микроклимату, экспозиции склона и др.);
- отвечающих требованиям отечественного и зарубежного рынка (сроки созревания, эстетические, вкусовые и технологические свойства, транспортабельность, пригодность для длительного хранения и др.);
- позволяющих снизить затраты ископаемых ресурсов и энергии на единицу продукции, а также опасность разрушения и загрязнения окружающей среды (устойчивость к ионной токсичности почвы, поражению вредными видами и т.д.).
В определенном смысле сорт выступает в качестве важнейшего рентообразующего фактора, как бы «озвучивающего» в цене величину и качество у р о ж а я, преимущества местных почвенно-климатических и погодных условий, требования и «прихоти» рынка, отзывчивость на применение минеральных удобрений, орошения, мелиорантов, пестицидов и других химико-техногенных средств, а также использование новейших достижений науки и пр. Известно, например, что в XX столетии мировое производство пшеницы увеличилось с 105-141 млн т 1901-1910 гг. до 607 млн т в 2007 г., а урожайность возросла с 9,4 до 27,9 ц/га. В 2007 г. средняя урожайность пшеницы в Великобритании достигла 73,4 ц/га, кукурузы на зерно в США - 94,8 ц/га, ячменя и сорго во Франции - 62 ц/га, картофеля и сахарной свеклы в Германии соответственно - 372 и 577 ц/га. О высокой значимости селекции в повышении урожайности сельскохозяйственных культур свидетельствуют, например, данные о влиянии сортосмены на урожайность озимой пшеницы в Краснодарском крае (табл. 4.2) и Нечерноземной зоне (табл. 4.3).

Сорт, сортовая агротехника и экономика

В то же время при рыночной системе ценообразования и существующих методиках сортоиспытания далеко не всегда «улавливаются» преимущества нового сорта или гибрида, связанные с обеспечением экологической безопасности, т.е. их пригодностью к беспестицидным технологиям возделывания, способностью использовать труднодоступные элементы питания почвы, противостоять кислотности и засолению почвы, обогащать ее биологическим азотом и улучшать фитосанитарное состояние и т.д. То обстоятельство, что в условиях рыночной экономики цены на сельскохозяйственную продукцию практически не учитывают средоохранные, ресурсосберегающие, почвоулучшающие и многие другие важные в экологическом плане признаки и свойства новых сортов, следует считать весьма негативным явлением.
Сорт, сортовая агротехника и экономика

Экономическая роль сорта особенно велика в снижении межгодовых колебаний величины и качества урожая. Известно, что по мере повышения урожайности за счет техногенных факторов (до уровня «порога» техногенного насыщения) и использования сортов с индексом урожая 0,5-0,8, все большая доля составляющей вариабельности величины и качества урожая приходится на «капризы» погоды, и в первую очередь, изменчивость количества осадков и/или суммы активных температур. При этом межгодовая вариабельность величины и качества урожая для разных культур, технологий и типов почв оказывается существенно разной. Так, в условиях Восточной Европы указанная изменчивость минимальна для зерновых колосовых культур (ржи, пшеницы, ячменя) - 10-20%, некоторых кормовых культур (клевер, люцерна) - 15-30% и максимальна для кукурузы на зерно - 22-46%, сахарной свеклы - 10-35%, подсолнечника - 10-37%, картофеля - 31-58% и др. Показано также, что устойчивость, например, яровых промежуточных кормовых культур на легких почвах варьирует от высокой для фацелии до низкой для клевера красного.
На современном этапе развития сельского хозяйства в России особое внимание должно быть уделено личному подсобному и дачному хозяйству, куда, собственно, в последние годы и переместилось основное производство фруктов, ягод, картофеля и овощей, сравнительно широкий ассортимент и высокие нормы потребления которых во многом и определяют «здоровье нации». В то же время очевидна специфика требований к сортам и технологиям для приусадебных и дачных участков, где, в отличие от крупного товарного производства, на первый план выступают не сокращение трудозатрат и даже не снижение себестоимости, а качество, вкус, сроки поступления и эстетичность продукта. При этом наиболее востребованными оказываются беспестицидные сорта и технологии. Увеличение производства высококачественных плодов, ягод и овощей в нашей стране важно еще и потому, что недостаток витаминов, незаменимых аминокислот, минеральных солей и других физиологически ценных веществ - одна из главных и, к сожалению, традиционных причин неполноценности пищевого рациона россиян, особенно проживающих в северных районах.
Как уже отмечалось, при биологизации и экологизации интенсификационных процессов в растениеводстве важную роль играет, например, эдафическая устойчивость, а также почвозащитные и почвоулучшающие свойства сортов. Известно, что сельскохозяйственная продукция, полученная в системе биологического и биодинамического земледелия, продается по ценам, превышающим в 2-3 и более раз обычные. Между тем доля такой продукции в большинстве стран составляет лишь 1-3% в валовом объеме ее производства.
При формировании доходообразующих свойств сорта важно учитывать отзывчивость той или иной культуры на действие техногенных факторов, включая внесение высоких доз минеральных удобрений и мелиорантов, орошение, применение современных средств механизации и пр. В этом плане особо выделяются такие культуры, как кукуруза, сахарная свекла, картофель и другие, для которых существует практически пропорциональная зависимость между количеством вносимых удобрений (на фоне оптимальной водообеспеченности) и урожайностью. Высокий уровень техногенной интенсивности сорта должен быть обеспечен также для овощных и плодовых культур, возделывание которых, как правило, связано с большими капитальными вложениями (строительство оросительных систем, капитальная планировка почвы, стоимость посадочного материала и пр.), а следовательно, и необходимостью ускорить окупаемость базовых затрат. Исключительно важную роль играет повышение устойчивости садовых и ягодных культур к экстремальным условиям внешней среды (морозам, засухе, заморозкам), которые способны не только резко снизить величину и качество урожая, но привести к гибели насаждений. «Надежность» функционирования садовых и ягодных агроэкосистем должна быть экономически оправдана, что требует адаптивного подхода к размещению культур и сортов во времени и пространстве, а также конструированию соответствующих агрофитоценозов путем подбора культур и сортов-взаимострахователей. В то же время большинство зерновых колосовых, зернобобовых, масличных и крупяных культур характеризуется непропорционально уменьшающимися прибавками урожая, что и обусловливает экспоненциальный рост затрат техногенных ресурсов на каждую дополнительную единицу урожая. Неслучайно, хотя США и Канада являются основными поставщиками пшеницы на мировом рынке зерна, средняя урожайность этой культуры в этих странах за 2001-2007 гг. составляет соответственно 27 и 23 ц/га, тогда как кукурузы - 91 и 78 ц/га.
Таким образом, об «интенсивности» сорта или гибрида следует судить как по их отзывчивости на использование тех или иных техногенных факторов (минеральных удобрений, мелиорантов, орошения, пестицидов, биологически активных веществ, техники и пр.), т.е. «техногенной интенсивности сорта», так и «биологической интенсивности» (генетически обусловленной устойчивости к вредным видам, к кислым и засоленным почвам и пр.).
Доходообразующие свойства культуры и сорта зависят от государственных дотаций, основная цель которых - компенсировать производителю уменьшающуюся прибавку величины и качества урожая, в связи с использованием «худших» земель и/или все большего количества техногенных средств (удобрений, мелиорантов, пестицидов, техники и пр.), а также проведением капитальных мелиораций. И чем хуже почвенно-климатические и погодные условия, тем больше такое удорожание, требующее государственной компенсации, т.е. дотации. Например, если в странах Западной Европы при среднегодовом количестве осадков 700-800 мм на каждый килограмм NРК удается получить 6-7 кг зерна, то в земледельческих зонах России с 300-500 мм осадков - лишь 4-5 кг зерна, т.е. в 1,5 раза меньше. Если на почвах с pH = 4,5 каждый килограмм азотных удобрений обеспечивает прибавку зерна в 6 кг, то при pH = 5,6-6,0 - около 11 кг. Известно, что в России основные зернопроизводящие регионы характеризуются недостаточной влагообеспеченностью, а площадь кислых почв составляет свыше 50 млн га. Это, в свою очередь, указывает на объективную необходимость дотационности значительной части (около 70%) из 120-140 млн т зерна, необходимых для обеспечения продовольственной безопасности России.
Создание сортов и гибридов, отличающихся биологической «интенсивностью» (в смысле устойчивости к засухе, ионной токсичности, поражению возбудителями болезней и вредителями) позволяет снижать масштабы и долю дотационности при производстве востребованного государством и рынком валового производства той или иной культуры. Вот почему принимаемые в последний период в промышленно развитых странах программы отказа от дотаций в сфере непосредственно производства основных видов сельскохозяйственной продукции, а также биологизации и экологизации интенсификационных процессов в растениеводстве оказываются взаимосвязанными. При этом не только уменьшаются, а, наоборот, возрастают рентообразующие возможности культур и сортов, обеспечивающие их большую рентабельность и конкурентоспособность на местном и/или мировом рынке за счет «улавливания» ими особенностей местных почвенно-климатических и погодных условий. С учетом того, что сорт является важнейшим фактором успешной реализации программ «здоровье, питание, ресурсы» в специфических условиях каждой страны (природных, демографических, этнических, социально-экономических), особого внимания заслуживает селекция тех культур, которые могут обеспечить полноценное питание для всего населения, в т.ч. и с низкой покупательной способностью.
В целом же новый сорт должен приносить доходы как тем, кто его создает, так и тем, кто организует его семеноводство и выращивание. Эти и другие представления о доходоулучшающей и рентной роли нового сорта находятся пока лишь на стадии формирования. Однако в отечественной агрономии уже в начале XIX в. польза и самой сельскохозяйственной науки определялась доходами, приносимыми от употребления ее рекомендаций, а сама «система хозяйства» принималась как «система мер получения наибольшего дохода с данного пространства земли».
Следует подчеркнуть, что экономическая и экологическая эффективность любого сорта и гибрида зависит от сортовой агротехники, т.е. использования всех факторов экзогенной регуляции адаптивных реакций культивируемых растений, в т.ч. их потенциальной продуктивности и экологической устойчивости, за счет естественных и агротехнических факторов внешней среды. Если из первых наибольшую роль играет адаптивное, т.е. агроэкологическое макро-, мезо- и микрорайонирование культуры и сорта во времени и пространстве, то из вторых - оптимальные для особенностей каждого сорта, почвы и погодных условий сроки и нормы высева (посадки), применение макро- и микроудобрений, пестицидов, биологически активных веществ и др. При этом необходимо знать особенности адаптивных реакций сорта (гибрида) на разных этапах онтогенеза, особенно «критическим» периодам онтогенеза растений и динамике их ростовых процессов.
Очевидно, что при разработке сортовой агротехники и агроэкологических паспортов следует указывать принадлежность сорта (гибрида) к той или иной агроэкологической модели, а также основные особенности превалирующих местных типов экоресурсов. Так, по данным Кумакова, новые сорта саратовских селекционеров превосходили старый сорт Полтавка большим числом корней и максимальной глубиной их проникновения, числом узловых корней, увеличением относительной массы корней главным образом в первой половине вегетации, что обеспечивало более стабильную работу ассимиляционного аппарата в засушливые периоды, а также повышение поглотительной активности корней. У сорта степного экотипа Одесская 16 с первых фаз вегетации проявляется тенденция к размещению активных корней в более глубоких слоях почвы, тогда как у Безостой 1 отмечалось поверхностное залегание корневой системы. Показано, кстати, что при скрещивании эколого-географически отдаленных сортов наблюдается значительное (5-22%) выщепление трансгрессивных по скороспелости форм. Иными словами, надо знать существо физиологических различий между сортами разной урожайности и скороспелости, выявляя особенности растений идеального типа.
Известно, что урожайность сельскохозяйственных культур зависит не от средних климатических показателей, а от коротких периодов воздействия неблагоприятных метеорологических факторов, влияние которых на различных этапах онтогенеза растений неодинаково. Так, многочисленные данные свидетельствуют о том, что «критическим» в онтогенезе растений является период формирования репродуктивных органов, особенно пыльцы. Одновременно приемы сортовой агротехники должны все в большей мере совершенствоваться на основе глубокого изучения генетических особенностей онтогенеза культивируемых растений.
Особенности сортовой агротехники в значительной мере зависят от действия и скорости нарастания неблагоприятных условий внешней среды, а следовательно, и возможности адаптации ростовых процессов и фаз развития растений к этим факторам. Особую ценность представляют сорта и гибриды с высокой экологической устойчивостью, способные не приостанавливать рост и накопление сухих веществ при значительных отклонениях условий внешней среды от оптимума, быстро восстанавливать нормальный уровень метаболических процессов, а также своевременно регулировать переход ассимилятов в хозяйственно ценную часть урожая. Так, в работе Шелеста показано, что разные генотипы существенно отличаются по скорости протекания физиолого-биохимических процессов, а значит, их реакция к складывающимся условиям питания дифференцирована, что проявляется в ростовых и формообразовательных процессах, интенсивности и направленности водного и других режимов обмена веществ, влияющих на величину и качества урожая. Причем уровень стресс-устойчивости (высокий или низкий), генетически присущий сорту, сохраняется в течение всего онтогенеза, что следует учитывать при подборе родительских форм для гибридизации растений.
Особое внимание должно быть также уделено экономической и экологической эффективности сорта. В этой связи необходимо определить общую стратегию, в т.ч. реальные возможности в техногенной и/или биологической интенсификации возделывания той или иной культуры. Известно, например, что даже в США большая часть пшеницы возделывается как экстенсивная культура. При этом азотное удобрение является наиболее распространенным и зачастую единственным видом техногенных расходов на ее производство. Для 86% озимой пшеницы, производимой в основных районах возделывания - штатах Колорадо, Иллинойс, Канзас, Миссури, Монтана, Небраска, Огайо, Оклахома, Техас и Вашингтон, - среднее количество азота, вносимого в течение одного зернового сезона, составляет 76 кг/га. В 2002 г. азот здесь применяли на 86% площадей, занятых под яровой пшеницей, и на 88% - под твердой. Фосфаты и углекислый калий вносили гораздо меньше, соответственно на половине и одной пятой части всех площадей под пшеницей. Более 90% посевов яровой пшеницы, включая сорта твердой, обрабатывали гербицидами против широколистных сорняков, в то время как для озимой пшеницы они применялись лишь на 38% посевов. Инсектициды также использовали в ограниченном количестве.
Если до 1990-х гг. в производстве пшеницы в Венгрии вносили высокие дозы минеральных удобрений, то в связи с резким ростом цен на энергию за последнее десятилетие количество используемых удобрений снизилось почти на 70%, и во многих регионах произошел переход от технологий высокого агрофона к низкому. У новых сортов средняя высота растений увеличилась, урожайность не повысилась, а технологические показатели зерна стали больше зависеть от генотипа, нежели от высоких доз удобрений. Поэтому наряду с созданием сортов с широкой экологической пластичностью, приоритетным оказалось и направление селекции на получение сортов со специфической приспособленностью к низкому агрофону.
Согласно данным Всероссийского НИИ защиты растений, в начале 1990-х гг. сорт Спартанка, а позже и Юна заняли больше, чем половину общей площади пшеницы в Краснодарском крае. При этом наблюдалось доминирование и быстрое репродуцирование агрессивных рас ржавчинных популяций. С целью избежания эпифитотий на посевах озимой пшеницы краснодарские селекционеры отказались от макросортов или сортов-монополистов. В результате ни один из используемых сортов не занимает более 15% от общей площади озимой пшеницы, что позволяет в случае необходимости быстро внести коррективы в схему размещения сортов и произвести их замену. Постепенный переход к гетерогенной сортовой структуре («мозаике сортов») привел к стабилизации в популяции бурой ржавчины, что позволило с 2000 г. существенно улучшить фитосанитарную ситуацию (рис. 4.2 и 4.3).
Сорт, сортовая агротехника и экономика

Так, в агроэкологической «мозаике» сортов и гибридов разнообразие по длине вегетационного периода оказывается одним из главных показателей потенциальных возможностей агроэкологической адаптации соответствующей культуры. Диапазон по скороспелости сортов является мерой адаптивных возможностей соответствующего сортового потенциала. Сама же «мозаика» сортов и гибридов в сочетании с соответствующей сортовой агротехникой должна, в конечном счете, обеспечить наибольшую адаптивность к местным почвенно-климатическим и постоянно варьирующим погодным условиям. Об этом свидетельствуют выдающиеся результаты, достигнутые в США, при выращивании кукурузы и сои. Именно благодаря разнообразному сортименту кукурузы, каждый штат, возделывающий эту культуру, имеет свои самоопыляемые линии и гибриды, приспособленные к специфическим условиям зоны. Учитывая большие различия почвенно-климатических и погодных условий, селекционеры различных штатов ведут селекцию по разным направлениям. Так, в северных штатах главное внимание уделяют созданию скороспелых сортов и гибридов, в южных штатах, где климатические условия наиболее благоприятны для развития грибных и бактериальных заболеваний, селекция направлена на создание гибридов, характеризующихся групповым иммунитетом к ряду вредителей, болезней и особенно к южному гельминтоспориозу. Особое значение также придается увеличению содержания белка в зерне кукурузы (на основе использования генов Орадие-2 и Floury-2). Важнейшим условием роста урожайности кукурузы стало применение повышенных доз удобрений, а также увеличение плотности растений на единицу площади (до 100 тыс/га). Большие дозы удобрений позволяют фермерам США бессменно возделывать кукурузу на одних и тех же полях десятки лет и непрерывно повышать ее урожайность.
Второй, наиболее экономически и экологически важной культурой в США является соя - главный источник высококачественного биологически ценного белка. На площади 30 млн га в настоящее время здесь возделывают большое число ее сортов. Характерно, что в каждой опытной станции проводится оценка перспективных линий сразу во многих географических пунктах штата на одной географической широте. Так, Иллинойская опытная станция, занимающаяся селекцией сои, имеет 105 пунктов в различных зонах США. Такая оценка дает возможность выявить реакцию по хозяйственно ценным признакам этой исключительно чувствительной по фотопериодической реакции культуры в различных почвенно-климатических условиях. При этом сорта должны быть хорошо приспособлены к определенным почвенно-климатическим и погодным условиям небольшой зоны страны и весьма ограниченному по широте поясу (в среднем на 160 км широте приходится один сорт). В связи с тем что цветение сои в значительной степени зависит от продолжительности дня и ночи (светового периода), возделываемые сорта оказываются приспособленными к довольно узкому поясу, протянувшемуся с запада на восток (в США сою возделывают в 3 штатах из 50). По продолжительности вегетационного периода сорта сои в США разделяют на 10 групп - от 90 дней до 160-180 дней.
В связи с обсуждаемым вопросом заметим, что утверждения о том, что в США и в странах Западной Европы экономически эффективной оказывается только селекция частных фирм, не соответствует действительности. Так, по имеющимся сведениям около 60% американских селекционеров пшеницы работают в государственном секторе, тогда как около 93% селекционеров кукурузы заняты в частных фирмах. Государственные вложения в селекцию пшеницы в течение последнего столетия привели к созданию большей части сортов, выращиваемых местными фермерами. Из всех районированных в XX столетии в США сортов этой культуры около 60% были выведены в государственных сельскохозяйственных колледжах и опытных станциях, а также Международном Центре по улучшению кукурузы и пшеницы (CIMMYT). К концу 1990-х гг. примерно половина всех сельскохозяйственных исследований в США проводилась за счет государственного сектора, а вторая половина - за счет частного. Возврат вложений в государственный сектор составил 27%, а в частный - 6%.
О важной роли сочетания государственного и предпринимательского регулирования селекции свидетельствуют результаты важнейших селекционных центров мира, внесших выдающийся вклад в увеличение продуктивности сельскохозяйственных растений. Так, Международный центр по улучшению кукурузы и пшеницы (CIMMYT) был создан в Мексике в 1943 г. Здесь же удалось впервые получить линии фасоли, не поражаемые ржавчиной. В результате валовые сборы этой культуры, например, в Мексике увеличились в 4 раза (до 600 тыс. т). Там же были получены и фитофтороустойчивые сорта картофеля, урожайность которых, по сравнению с местными сортами, возросла в 5 раз. В короткий срок за счет новых сортов урожайность зерновых в Мексике повысилась с 7,84 ц/га до 47,5 ц/га. Если в 1943 г. Мексика завозила 432,0 тыс. т зерна пшеницы и кукурузы, то уже в 1968 г. она экспортировала его. В 1962 г. на Филиппинах был организован Международный институт риса (рис основная пища 60% населения земного шара), где был выведен сорт IRS, отличающийся отзывчивостью на высокие дозы удобрений и слабой фотопериодической реакцией на длину дня. Последнее свойство обеспечило широкую приспособляемость аналогичных сортов риса к большому разнообразию почвенных и климатических условий.
Следует со всей определенностью подчеркнуть, что повышение потенциальной продуктивности и экологической устойчивости новых сортов и гибридов растений явилось главным фактором прогресса мирового сельского хозяйства во второй половине XX столетия. Бесспорно, важнейшую роль при этом сыграли и химико-техногенные факторы - средства механизации, минеральные удобрения, пестициды и пр. Однако очевидно, что их эффективность могла проявиться только при использовании сортов и гибридов, отзывчивых на средства интенсификации.
О роли биологизации и экологизации интенсификационных процессов, и прежде всего селекции, убедительно свидетельствуют данные, приведенные на рис. 4.4; 4.5; 4.6; 4.7; 4.8; 4.9; 4.10; 4.11.
Сорт, сортовая агротехника и экономика
Сорт, сортовая агротехника и экономика
Сорт, сортовая агротехника и экономика
Сорт, сортовая агротехника и экономика

Изучая прогресс в урожайности зерна кукурузы инбредных линий и гибридных сортов, Schnell использовал данные 17 экспериментов, опубликованных в период между 1916 и 1969 гг. Было установлено, что степень гетерозиса, измеренная как разница между средней урожайностью гибридов простых скрещиваний и их родительских инбредных линий, оставалась почти постоянной. При этом был достигнут значительный прирост в средней урожайности линий (рис. 4.9). Данные исследования показали, что повысить уровень урожайности инбредных линий до уровня гибридов невозможно. В то же время полученные результаты свидетельствуют о том, что гетерозисный эффект обусловлен действием многих генов (локусов, аллелей). В противном случае удалось бы обнаружить инбредные линии, которые по своей урожайности приближались бы к гибридам F1.
Считается, что за период с 2000 до 2020 г. в развивающихся странах потребность в зерне злаковых культур увеличится на 80%. В целом же потребность в пшенице возрастет на 40%, из которых 67% будет приходиться на развивающиеся страны. В результате объем производства этой культуры повысится с 590-600 млн до 840 млн т год. Если средняя урожайность пшеницы в 2001-2007 гг. составляла около 28 ц/га, то к 2020 г. этот показатель должен достичь 42 ц/га, т.е. повышаться на 85 кг/га в год. При этом предполагают, что мировое потребление, например, продовольственной пшеницы к 2010 г. в расчете на одного человека снизится до 77 кг (см. рис. 4.10), а соответствующая площадь пашни под зерновыми культурами к этому периоду уменьшится до 0,12 га (см. рис. 4.11). Все это еще раз подтверждает первостепенную роль повышения потенциальной продуктивности и экологической устойчивости новых сортов и гибридов - главного фактора обеспечения продовольствием всего населения Земли.