Новости
07.12.2016


07.12.2016


07.12.2016


06.12.2016


06.12.2016


18.12.2015

Неблагоприятные почвенно-климатические и погодные условия - одна из главных причин высокой вариабельности урожайности сельскохозяйственных культур на большей части территории России. Только в XX столетии сильные засухи 14 раз поражали Европейскую ее часть и 8 раз регионы Западной Сибири. В течение последних пяти столетий эти явления проявляются здесь в среднем один раз в каждые 10 лет. Под действием засух и суховеев урожайность зерновых культур снижается на 10-60%, кормовых на 20-50%, овощных на 15-20%, плодовых на 25-55% и выше. Наибольший ущерб посевам наносят почвенные и атмосферные засухи, которые наблюдаются почти ежегодно на 70% площадей зерновых культур. Причем в южных регионах летние засухи наступают каждый второй год с вероятностью 98% и снижают урожайность зерновых культур на 10-15 ц/га и более. В целом же в зависимости от условий погоды урожайность сельскохозяйственных культур изменяется в 2-3 раза в зонах устойчивого увлажнения и в 5-6 раз в зонах неустойчивого увлажнения.
Как подчеркивает Д.Н. Иванцов, ни в одной из Европейских стран и США нет такой амплитуды изменчивости урожайности пшеницы по годам, как у нас в среднем для всех хлебов (200% отношение крайних сборов при 130-158% для пшеницы у них). При этом на 10 средних сборов в России приходится от 3,5 до 10,7 выдающихся, а также феноменальных (ничего подобного в Западной Европе и США нет). Автор считает, что для России норма урожайности - не средние сборы, а резко отклоняющиеся от нормы; сама интенсивность колебаний увеличивается с севера и запада к югу и востоку. Установлено, что в России для ликвидации недорода необходимо в 4,5 раза больше времени, чем в странах Западной Европы и США.
Именно засухи оказывались в прошлом основной причиной голода и массового переселения людей в России. А.С. Ермолов в книге «Наши неурожаи и продовольственный вопрос» приводит слова Великого князя Ярослава Мудрого: «Голод от неурожая, а неурожай от вёдра». Он упоминает и данные исследований В.И. Щенцина о том, что в период XIII-XVIII вв. в России было 44 неурожая, которые вызвали голод. С 1601 г., когда неурожаи продолжались три года подряд, в России начинается более или менее организованная работа с их бедственными последствиями, и тут мы уже видим начало тех мер по обеспечению населения продовольствием, которые предпринимались в течение последующих столетий.
Климатическая составляющая в изменчивости урожайности зерновых культур примерно на 70% посевных площадей России оценивается в 60%. Однако наименьшая погодная зависимость (30% и менее) характерна для посевов озимой пшеницы на Северном Кавказе и яровой пшеницы на Северо-Западе. В то же время составляющая изменчивости урожая, например, озимой пшеницы на Северо-Востоке и Востоке Европейской части (а всего на 50% посевных площадей) превышает 60%; вариабельность урожайности яровой пшеницы в лесостепи и степи достигает 80%. Показано, что, например, в Оренбургской области за 1880-1998 гг. было 43 засушливых года. В рекордном по засушливости 1998 г. максимальные урожаи проса составили 16 ц/га, озимой ржи - 12 ц/га, ячменя - 11 ц/га, яровой пшеницы - 6 ц/га. Большой рост индекса неустойчивости урожайности зерновых культур в 1950-1980-х гг. по сравнению с соседними Нечерноземными областями отмечался в регионах ЦЧР с богатыми гумусом почвами. Считается, что колебания урожайности на Европейской и Азиатской части России носят асинхронный характер, что положительно сказывается на стабильности зернового производства в целом.
В Нечерноземной полосе России, - писал Левицкий, - уже давно сложилась народная поговорка, что здесь «не земля родит, а небо...». Если в XVIII в. на территории России было 34 засушливых года, то в XIX в. - 40, а до 60-х гг. XX в. - 22. Межгодовая вариабельность урожайности пшеницы в ЕЧР с 1798 по 1852 гг. изображена на рис. 6.23.

Вариабельность величины и качества урожая

На рис. 6.24 и 5.8 представлены картограммы территориального распределения изменения устойчивости урожаев зерновых колосовых культур за 1883-1915 гг. В соответствии с ними устойчивость урожаев повышается с востока на запад, с юго-востока к северо-западу и с юга на север. Определены районы проявления квазидвухлетней цикличности урожаев зерновых культур (рис. 6.25).
Согласно Чубукову, в 1883-1915 гг. наименее устойчивые урожаи ржи наблюдались на востоке, юго-востоке и крайнем юге. Устойчивость урожаев овса увеличилась к западу, северо-западу и северу. Наименее устойчивый регион производства зерновых колосовых культур расположен на крайнем востоке и юго-востоке, т.е. на территории бывших губерний: Архангельской, Уфимской, Казанской, Оренбургской, Самарской, Симбирской, Пензенской, Саратовской (рис. 6.26, 6.27). Примерно такие же закономерности характерны и для конца XX столетия (рис. 6.28). Бесспорно, важную роль в снижении погодообусловленной вариабельности урожайности зерновых культур играет и уровень агрикультуры, зависящий от квалификации земледельца, обеспеченности хозяйств современной техникой, минеральными удобрениями, пестицидами и пр. Именно об этом свидетельствуют данные, приведенные на рис. 6.28 и в соответствии с которыми при уровне агротехники 1970-х гг. разница между потенциальной и реально полученной урожайностью озимой пшеницы даже в Краснодарском крае превышала 25 ц/га. Заметим при этом, что в масштабах всего мира агротехнические приемы до середины 1960-х гг. обеспечивали сравнительно небольшой прирост урожайности. В дальнейшем за счет улучшенных технологий удалось увеличить их вклад в 2,5 раза и ежегодный прирост урожайности отмечался в начале 1970-х гг. (период «зеленой революции»). Однако затем происходило довольно стабильное снижение этого показателя, и к 1984 г. он достиг 25%. В дальнейшем (конец XX - начало XXI столетия) темпы роста урожайности и соответствующих валовых сборов важнейших зерновых культур продолжали падать.
Вариабельность величины и качества урожая
Вариабельность величины и качества урожая
Вариабельность величины и качества урожая

И все же, как показывают данные карт климатической изменчивости (Cn) урожайности яровой пшеницы и ярового ячменя на Европейской территории России (рис. 6.29), даже при высокой культуре земледелия именно климатические особенности зоны в наибольшей степени влияют на изменение урожайности этих двух культур. Причем в зонах с Cn>0,45 надежность применения NPK не гарантирована, что еще раз доказывает необходимость использования территориально дифференцированных уровней техногенной интенсификации растениеводства.
Вариабельность величины и качества урожая
Вариабельность величины и качества урожая

Проведенный анализ показал, что по степени устойчивости урожаев на Европейской территории России зерновые культуры можно расположить в убывающем порядке в следующий ряд: озимая рожь, яровой ячмень, озимая и яровая пшеница. Районы наибольшего распространения яровой пшеницы в основном расположены в зоне наименее устойчивых урожаев. Уже один этот факт является веским основанием для того, чтобы обратить самое серьезное внимание на озимую рожь и яровой ячмень, которые в ряде районов ETP могут с успехом выполнять роль страховых культур.
Вариабельность величины и качества урожая

Важно также учитывать, что за период 1980-2000 гг. в России изменилась структура и характер источников риска. При этом участилось проявление засух и заморозков, увеличились потери урожая из-за погодных (с 30 до 50%), биологических (с 10 до 15%, а по болезням в 2 раза), технологических и человеческих (в 2 раза) факторов (табл. 6.47). К числу самых опасных стихийных бедствий (СБ), как и в прошлом, относится засуха. На ее долю уже приходится от 50 до 80% общей гибели посевов и снижение валовых сборов зерна. Считается также, что потери, связанные с рыночными отношениями, также возросли до 20-40%. Заметим, что еще в 1924 г. А.Ф. Фортунатов отмечал, что «между влажностью лета и изменчивостью урожаев существует обратное отношение». Эта же закономерность представлена ранее, что указывает на большую вероятность увеличения вариабельности урожайности зерновых культур по мере глобального и локального потепления и аридизации климата. Одновременно подтверждается и положение о том, что территориальная закономерность распределения степени устойчивости урожаев в значительной мере определяется погодно-климатическими условиями.
Вариабельность величины и качества урожая

Наиболее губительны весенние засухи, продолжительность которых обычно составляет 3-12 дней. Согласно Зоидзе, на территории Среднего Поволжья средние сильные засухи (охватывающие весь период вегетации) за период с 1885 по 1974 г. наблюдались 32 раза. По подсчетам Прижукова и др., в Среднем и Нижнем Поволжье сильные и средние засухи проявляются с вероятностью 24-25%, причем особенно частой оказывается ранняя весенняя засуха. Так, за период с 1891 по 1970 гг. в Саратовской области такая засуха случалась 30 раз. В Западной Сибири засухи нередко бывают 3-4 года подряд. Резко осложняет земледелие в центральных и восточных районах Нечерноземья большая неравномерность выпадения осадков в течение вегетационного периода (отклонение от средней многолетней нормы достигает 50-60%). Даже в близкорасположенных хозяйствах количество выпавших осадков в отдельные годы различается в 2-3 раза.
В средний по увлажнению год из-за недостатка влаги как в течение весенне-летней вегетации, так и в осенний период в южных степях Украины и Поволжья систематический недобор урожая озимой пшеницы составляет 5-15 ц/га. В Западном Казахстане, где засухи за последние 80 лет наблюдались 22 раза (из них 19 сильных), урожайность снижалась на 50-75%. Заметим, что на долю Поволжья, Урала, Западной Сибири, Казахстана приходилось около 50% валовых сборов зерна в бывшем СССР.
Характерной особенностью динамики урожайности зерновых культур в России является всевозрастающая амплитуда ее изменений по годам и почвенно-климатическим зонам. Так, если амплитуда изменчивости урожайности озимой пшеницы в 1950 г. равнялась 2,8-12,3 ц/га, то в 1970 г. - уже 5,2-26,0 ц/га. По нашим расчетам, среднее отклонение урожайности зерновых и зернобобовых от линейного тренда возросло с 0,62 ц/га в 1950-1960 гг. до 1,13 ц/га в 1960-1970 гг. и до 1,45 ц/га в 1970-1980 гг. В целом же валовые сборы зерна в России варьировали от 140 до 237 млн т в год. «Ни одна страна в мире, - писал Тихонов, - в т.ч. и страны степного земледелия, не знают таких резких перепадов». Отмечая действительно необыкновенно высокий межгодовой размах валовых сборов зерна в России и в период после 1990 г., мы хотели бы обратить внимание читателя на ранее приведенные данные о довольно частых экстремальных годах в США и странах Западной Европы, а также синхронность и, наоборот, асинхронность экстремумов урожайности в указанных странах (табл. 6.48; рис. 6.30, 6.31).
Погодные условия оказывают большое влияние не только на величину, но и на качество урожая. Так, в прибрежных районах, имеющих влажный и избыточно-влажный климат, в зерне пшеницы и других зерновых культур отмечено повышенное содержание крахмала и пониженное содержание белка, а в континентальных, полуувлажненных и полусухих районах, где почвы богаты перегноем и азотом, - пониженное содержание крахмала и повышенное количество белка.
Вариабельность величины и качества урожая
Вариабельность величины и качества урожая

Поскольку неустойчивость к действию абиотических и биотических стрессоров агроценозов и агроэкосистем приводит к отрицательным последствиям по всей цепи межотраслевых связей АПК (животноводства, перерабатывающей промышленности и т.д.), повышение их адаптивности обеспечивает не только увеличение абсолютной урожайности сельскохозяйственных культур, но и надежность ее реализации в разные по погодным условиям годы и в различных агроэкологических зонах. Более того, в силу постоянного роста численности населения и увеличения его потребностей в продуктах питания, а также ограниченных возможностей освоения новых земель, достигнутая по важнейшим сельскохозяйственным культурам урожайность на каждом этапе развития общества определяет формирование в структуре продовольственного баланса качественно новых базисов урожайности и ее вариабельности, характеризующих количество и ритмичность производства продуктов питания и сельскохозяйственного сырья в расчете на душу населения.
И все же причины исключительно высокой вариабельности величины и качества урожая по годам и почвенно-климатическим зонам в России, на наш взгляд, не следует сводить лишь к неблагоприятным природным условиям, т.к. именно этот показатель в большей степени, чем какой-либо другой, характеризует эффективность реализации адаптивной стратегии интенсификации растениеводства. Причем речь идет не только о технологических, но и социально-экономических ее аспектах. Известно, что для фермеров стран Западной Европы и США считается общепризнанным девиз: «Надежный урожай более желателен, чем максимальный», правомерность которого обусловлена как конъюнктурой внутреннего и мирового рынка (в неблагоприятный по погодным условиям год цены на зерно и другие растительные продукты повышаются), так и наличием отрицательных корреляций между максимальной потенциальной продуктивностью агроценозов и их устойчивостью к действию абиотических и биотических стрессоров. Ранее уже отмечалось, что, например, загущенный посев и/или высокие дозы азотных удобрений, определяя получение наибольшего урожая в благоприятный по погодным условиям год (достаточное количество влаги и тепла), усиливают опасность резкого снижения урожайности в случае воздушной или почвенной засухи, поздних весенних или раннеосенних заморозков, недостаточной суммы активных температур в течение вегетации и т.д. Иными словами, многие агротехнические приемы, направленные на повышение урожайности в благоприятных условиях внешней среды, не только не обеспечивают повышения устойчивости агроценозов к экологическим стрессорам, а, наоборот, существенно усугубляют их негативные последствия. Зависимость величины и качества урожая от погодных флуктуаций значительно возрастает и при неадаптивном агроэкологическом макро-, мезо- и микроразмещении культивируемых видов и сортов растений, использовании «уравнительных» систем меж- и внутрихозяйственного землепользования, нарушении доз и соотношения вносимых удобрений, а также норм полива (как в сторону завышения, так и уменьшения), в случаях поражения посевов болезнями, вредителями и сорняками и т.д.
Анализ причин отмеченной выше высокой вариабельности урожайности и валовых сборов зерновых культур в бывшем СССР и России показывает, что к числу важнейших из них относятся: нарушение принципов агроэкологического макро-, мезо- и микрорайонирования сельскохозяйственных угодий, в т.ч. их размещение без должного учета специфики устойчивости каждого вида растений к нерегулируемым факторам среды; несовершенство существующей системы внутрихозяйственного землеустройства, не учитывающей в должной мере неравномерное распределение во времени и пространстве лимитирующих величину и качество урожая факторов природной среды (в т.ч. влажности, температуры и др.) и препятствующей более дифференцированному применению удобрений, мелиорантов, пестицидов, сельскохозяйственной техники; явно недостаточное внимание в селекционных программах росту устойчивости сортов и гибридов к действию абиотических и биотических стрессоров. На повышении зависимости растениеводства от погодных флуктуаций сказывается также уменьшение доли чистых паров в структуре пашни, увеличение площади зерновых культур в районах критического или рискованного земледелия, всевозрастающие масштабы водной и ветровой эрозии почв и др.
Поскольку в условиях России большинство важнейших сельскохозяйственных культур достигает гидротермических границ своего биологически возможного и экономически оправданного произрастания, важнейшим условием устойчивого роста урожайности оказывается использование механизма избежания, т.е. ухода от действия температурного и водного стрессоров за счет подбора соответствующих культур, их адаптивного агроэкологического макро- и микрорайонирования. Необходимость размещения культивируемых видов и сортов растений в соответствии с их адаптивным потенциалом относится к числу фундаментальных требований экологически устойчивого растениеводства, в основе которого лежит эволюционно обусловленное и генетически детерминированное «разделение труда» между видами культивируемых растений, а также неравномерное распределение важнейших элементов природной среды во времени и пространстве. Ранее подчеркивалось, что каждый вид растений обладает не только специфичной приспособленностью к лимитирующим величину и качество урожая факторам - гидротермическому, световому и пищевому режимам, но и весьма ограниченными возможностями в неблагоприятных для него условиях регулировать свою внутреннюю среду. Между тем поддержание ее оптимального состояния является непременным условием эффективного функционирования фотосинтетического аппарата растений, т.е. утилизации ими ресурсов окружающей среды.
Важное место в повышении агроэкологической устойчивости агроэкосистем занимает их видовое и сортовое разнообразие. Многочисленные данные свидетельствуют о том, что более гетерогенные агроэкосистемы (большой набор культивируемых видов и сортов, смешанные посевы, синтетические и многолинейные сорта) не только лучше утилизируют неравномерно распределенные во времени и пространстве природные ресурсы (влагу, тепло, свет, элементы питания), но и, как правило, более устойчивы к абиотическим и биотическим стрессорам. Характеризуя «высшие системы земледелия» как большее разнообразие культивируемых видов, А.И. Чупров писал, что при разнообразии культур в фермерских хозяйствах Германии «... погода, гибельная для одного рода растений, может быть выгодна для другого, вследствие чего никогда не случается всеобщего неурожая; напротив, у нас, где все поля бывают заняты двумя-тремя хлебами, чрезмерно засушливый или дождливый год может оставить крестьянина без всякого сбора». Ограничение числа возделываемых видов, считал он, «влечет за собой чрезвычайную зависимость от неблагоприятных влияний погоды». Как известно, переход в XIX столетии от трехпольного севооборота к плодосменному расширил ассортимент культур за счет картофеля, овощных, сахарной свеклы и других, что существенно повысило устойчивость сельского хозяйства к неблагоприятным погодным факторам.
В отечественном растениеводстве для каждой почвенно-климатической зоны и страны в целом традиционно подбирали культуры-взаимострахователи на основе оценки их биокомпенсаторных возможностей, т.е. различной (и даже противоположной) реакции на особенности почвы и климата, а также изменчивости погодных условий в течение вегетационного периода. Благодаря этому в каждой земледельческой зоне исторически складывался свой набор важнейших культур, обеспечивающих устойчивое получение сельскохозяйственной продукции в различные годы. Заметим, что нарушение принципа адаптивного подбора и размещения культивируемых видов и сортов растений, кроме значительного снижения устойчивости агроэкосистем, неизбежно приводит и к повышению энергетической «цены» каждой дополнительной единицы растениеводческой продукции.
Еще в XIX столетии в работах А.Ф. Фортунатова, Олсуфьева и других, отмечает Левицкий, было показано, что дождливое лето в средней (Нечерноземной) полосе России благоприятствует яровым хлебам и, скорее, вредит озимым, тогда как сухое лето, наоборот, губит яровые посевы, не оказывая особенно пагубного влияния на озимые. Д.Н. Прянишников считал, что тепло и влага в Самарской губернии по отношению ко ржи выполняют обратную роль в сравнении, например, с Московской губернией, где урожаи ржи обратно пропорциональны количеству тепла и прямо пропорциональны количеству осадков. В условиях же Самарской губернии наблюдается обратная связь между количеством тепла и урожайностью озимой ржи, яровой пшеницы и сена, но прямая - с урожайностью льна и проса. Предполагается, что вредное действие тепла связано с иссушением почвы. Ранее нами уже приводились данные П.И. Броунова об эффективности использования временной или агроэкологической взаимокомпенсации (разные сроки посева гречихи), которая, как и географическая, может обеспечить большую надежность получения урожая в условиях непродолжительного вегетационного периода. Роль географической взаимокомпенсации исключительно велика в нашей стране, характеризующейся громадным разнообразием почвенно-климатических и погодных условий. Именно благодаря асинхронности погодных условий, пишет А.С. Ермолов, в России повсеместного голода никогда быть не может и доселе не было. При этом 35 губерний всегда были с хлебом, 12 только в случае неурожая и только 6 (Архангельская, Астраханская, Московская, Пермская, Олонецкая, Санкт-Петербургская) требовали завоза. Вот почему Федосеев вполне справедливо предлагает использовать взаимокомпенсацию раздельно высеваемых культур и сортов, смеси сортов в одновидовых посевах, а также взаимокомпенсацию географически разобщенных районов с учетом реально складывающейся погодной ситуации. Так, в засушливых районах в зависимости от реальных агрометеорологических условий рекомендуется маневрировать в севооборотах соотношением посевных площадей трех основных групп культур: а) ранних зерновых, хорошо использующих осенне-зимние запасы почвенной влаги, а также осадки первой половины вегетационного периода и, следовательно, мало страдающих от поздней летней засухи; б) поздних культур, использующих осадки второй половины вегетационного периода; в) озимых, отличающихся высокой устойчивостью к весенне-летним засухам. На основе учета агрометеорологических условий были предложены конкретные схемы оптимизации структуры посевных площадей озимых и яровых для районов Поволжья, Северного Кавказа, Украины и других территорий. Одновременно при подборе культур необходимо учитывать опасность систематического поражения той или иной из них облигатными возбудителями болезней или вредителями. Вот почему в 1980-х гг., например, в Дании, вследствие сильного поражения ярового рапса склеротиниозом, его заменили озимым рапсом и горохом. И наконец, адаптивное сельскохозяйственное районирование территорий предполагает и концентрацию возделывания важнейших сельскохозяйственных культур в наиболее соответствующих их адаптивному потенциалу почвенно-климатических зонах. Причем такая территориальная концентрация помимо зерновых важна и для культур, выращивание которых требует сравнительно высоких затрат невосполнимой энергии (сахарная свекла, рис, хлопчатник, кукуруза, овощи, плодовые, виноград и др.).
Н.И. Вавилов неоднократно подчеркивал, что для нашей континентальной страны исключительно важно коренное изменение географии земледелия за счет продвижения его в более северные, достаточно увлажненные зоны с целью повышения устойчивости и надежности сельского хозяйства. «Самым существенным фактом, - писал он, - определяющим целесообразность продвижения к северу, является устойчивость здесь урожаев в связи с увлажненностью в северных районах, меньшая зависимость северных урожаев от условий года, отсутствие засух». Так, в 1930-е гг. урожайность зерновых (особенно яровых) культур в северных районах (Московская область и др.) была на 25-30% выше, чем в южных. Причем для Северных территорий, в отличие от засушливого Юга, характерна большая устойчивость величины и качества урожая по годам. Достигается это, по мнению Н.И. Вавилова, благодаря тому, что многие виды растений при продвижении на север ускоряют свой рост и развитие. Так, колошение одних и тех же сортов ржи, пшеницы, ячменя, овса на севере наступает на 2-3 и даже 4 недели раньше, чем на юге, а некоторые сорта ячменя вызревают там в течение 60-70 дней. Более высокие широты благоприятны также для плодовых и ягодных культур (черники, голубики, брусники), льна, травосеяния. В целом продвижение земледелия на Север, наряду с орошением на юге, Н.И. Вавилов рассматривал в качестве важнейшего условия повышения устойчивости отечественного сельского хозяйства. Заметим, что если число засух в столетие в зоне южных сухих степей составляет 20-40, типичных степных черноземов - 10-30, то в зоне серых лесных почв - 10-15, а подзолистых почв - 2-4.
Наряду с указанными подходами к повышению экологической устойчивости растениеводства, важна и агротехника (приемы обработки почвы, внесение органических и минеральных удобрений, борьба с вредителями, болезнями и сорняками, правильное чередование культур в севообороте, регулирование нормы высева с учетом влагообеспеченности, широкое использование приемов так называемого «сухого земледелия» с целью накопления и сохранения влаги в почве и т.д.), разработка которой в каждой почвенно-климатической зоне и для каждого вида (сорта) растений должна проводиться с целью повышения как величины и качества урожая, так и их устойчивости в экстремальных погодных условиях. Причем на этапах агроэкологического районирования территории, формирования региональных структур посевных площадей, внутрихозяйственного землеустройства, разработки селекционно-агротехнических программ необходимо учитывать, что реализация высокой продуктивности агроэкосистем и повышение их устойчивости к погодным флуктуациям оказываются хотя и взаимосвязанными, но качественно разными задачами.
Требования к повышению устойчивости урожайности сельскохозяйственных культур возрастают по мере роста последней, а поддержание ее в различных погодных условиях становится все более сложным. Для количественной характеристики степени экологической устойчивости агроэкосистем используют параметры взаимодействия «генотип - среда» (коэффициент регрессии) и эковалентность, обозначающие относительный вклад сорта в общее взаимодействие «генотип - среда», параметры стабильности урожайности оценивают также на основе моделей, предложенных Eberhart и Russel, Perkins и Jinks, Freeman и Perkins. В то же время Luthra et al. считают, что эковалентность предпочтительна для выявления экологически стабильных сортов. Между тем на большом экспериментальном материале авторами было показано, что вклад разных компонентов урожайности зерна разный, т.е. стабильность этого показателя является свойством каждого генотипа. Так, экологическая нестабильность урожайности у высокорослых сортов пшеницы С-306 и С-281 была обусловлена большей вариабельностью в разных условиях внешней среды таких признаков, как число колосьев на растении и высота самого растения. В то же время для карликовых сортов пшеницы наибольшую роль в определении стабильности урожая имеет число зерен в одном колосе.
Известно, что стратегия в селекции растений базируется на основе предсказуемых долговременных изменений внешней среды, т.е. почвенно-климатических особенностей конкретного региона. Однако погодные флуктуации (в т.ч. кратковременные экологические колебания) в конкретном году (вегетационном периоде) оказываются непредсказуемыми (см. отличия от животноводства, где условия животноводческих комплексов не только предсказуемы, но и могут быть в экономичности оправданных пределах приспособлены к особенностям генотипов).
Между тем если нельзя предсказать погоду конкретного года, то можно (на основе исследований) прогнозировать поведение генотипов-сортов (высокая или низкая экологическая вариабельность) и ранжировать их по результатам соответствующего взаимодействия. По существу, агроэкологический паспорт сорта и направлен на оценку в разных средах его адаптивных реакций, включая использование возможностей их экзогенной регуляции. Поэтому изучение взаимодействия «генотип - среда» (GxE) важно в обеспечении экологической устойчивости урожайности сельскохозяйственных культур, в т.ч. в определении задач и методов селекционно-агротехнических программ.
Ранее нами уже отмечалось противоречие между селекцией на адаптацию широкую (взаимодействие в системе GхE минимально) и специфическую (взаимодействие GxE максимально, причем отбираются генотипы с максимальным благоприятным взаимодействием). Поскольку число возможных вариантов взаимодействия GxE огромно, в решении практических задач необходим дискретный подход, т.е. выявление конкретных, имеющих адаптивно значащую или хозяйственную ценность взаимодействий. Заметим, что первые попытки понимания взаимодействия «генотип - среда» уходят к работам Bateson и Johannsen. В дальнейшем Fisher (1926) и другие исследователи использовали статистические методы для выявления доли генотипической и экологической вариабельности при взаимодействии GxE (VФ = VG+VE+VGxE). Было показано, что компоненты экологического взаимодействия (VЕ) обычно оказываются большими относительно компоненты генетической вариансы (VG). Однако статистические оценки общего взаимодействия GxE были мало полезными для селекционеров, т.к. не характеризовали индивидуальные особенности генотипов, лежащих в основе селекционного отбора. Малоинформативными относительно отдельных линий были и методы оценки индивидуальных генотипов в сумме квадратов GxE взаимодействий. В дальнейшем были разработаны разные методы оценки генотипов во многих средах. В их основу была положена гипотеза о том, что существует систематическая вариация в изменчивости, которая частично отражает наследуемые различия между генотипами и может быть использована для отбора. Доля этой систематической вариации в общей вариации взаимодействия и определяет эффективность данного метода. В то же время в опытах Byth et al. и других была доказана относительно низкая степень линейной зависимости для разных культур и признаков при взаимодействии «генотип - среда». Поэтому оценки, полученные на основе выявления линейной регрессии, по мнению Byth, сверхупрощены и неприемлемы во многих ситуациях. Очевидно, что генотипические реакции на сложные условия абиотической среды могут включать разные одновременные и раздельные реакции на ряд факторов среды. В их числе не только компенсационные, кумулятивные, синергические и другие эффекты взаимодействия как факторов внешней среды, так и самих растений.
Для оценки взаимодействия «генотип - среда» (GxE) используются также методы многомерного анализа, позволяющие как бы интерпретировать соответствующие данные с точки зрения связей (сходств и различий) между разными схемами генотипической реакции (групповой анализ). При этом реакции могут быть предсказуемыми (сорт х почвенно-климатические условия; агротехника и пр.) и непредсказуемыми (сорт х год, погода). Безусловно, желательно, чтобы сорт (гибрид) был адаптирован как к предсказуемым, так и непредсказуемым условиям внешней среды. Однако если агроэкологическое районирование культуры и сорта наиболее предсказуемо, то экологическая устойчивость их урожайности зависит от микрозон и конкретной погоды. В настоящее время рост урожайности важнейших сельскохозяйственных культур обеспечивается за счет оптимизации в системе «растение - среда». К предсказуемым относятся не только почвенно-климатические условия, но и уровень запасов минерального питания, степени засоления и кислотности почвы, орошение и другие искусственно регулируемые условия в «цехе под открытым небом». Между тем по мере роста урожайности экологическая стабильность, а следовательно, и величина межгодовой вариабельности все в большей мере зависит от непредсказуемых условий (эпифитотийное развитие болезней, погодные флуктуации и пр. в течение вегетационного периода, и особенно на «критических» этапах онтогенеза растений). Вот почему создание эколого-географической селекционной, госсортоиспытательной и агротехнологической сети играет решающую роль в отборе сортов и гибридов, сочетающих высокую потенциальную урожайность с устойчивостью к непредсказуемым неблагоприятным условиям внешней среды.