Новости
09.12.2016


08.12.2016


08.12.2016


08.12.2016


07.12.2016


18.12.2015

На этапах селекции и сортоиспытания по каждому новому сорту и гибриду должен быть разработан агроэкологический паспорт, который включал бы не только оценки потенциальной продуктивности и устойчивости к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам в конкретных условиях внешней среды, но и важнейшие элементы сортовой агротехники. Необходимость такого подхода в наше время резко возросла в связи со все большим разнообразием предлагаемых производству сортов и гибридов, тенденцией к ускорению сортосмены, удорожанию селекционного процесса, специфической отзывчивостью высокоурожайных сортов и гибридов на удобрения, орошение и загущение, важностью снижения удельных затрат техногенных ресурсов, а также обеспечения экологической безопасности процессов интенсификации.
Большое значение имеет разработка для каждого сорта и гибрида агроэкологических паспортов, создание которых было предложено Н.И. Вавиловым еще в 1930-х гг. В паспортах должны быть отражены данные о продолжительности вегетационного периода, устойчивости сорта к болезням и вредителям, а также к неблагоприятным условиям внешней среды (его холодостойкость, морозо- и/или засухоустойчивость и т.д.). Селекционер должен создавать сорта со все большим числом признаков, имеющие высокий уровень отзывчивости на регулируемые факторы внешней среды, с одной стороны, и способность противостоять «капризам» погоды - с другой. В последнем, собственно, и проявляется способность «генотипа доминировать над внешней средой». Одновременно следует разрабатывать эффективные приемы возделывания сельскохозяйственных культур, позволяющие регулировать процессы роста и развития растений с учетом реально складывающихся условий внешней среды. Очевидно, что главным смыслом сортовой агротехники является управление модификационной изменчивостью растений. При этом должна быть учтена специфика реакции компонентов и субкомпонентов урожая растений на каждый из регулируемых и нерегулируемых факторов.
В агроэкологическом паспорте каждого сорта или однотипных групп сортов и гибридов должны быть определены «критические» периоды отзывчивости на определенные факторы внешней среды в процессе онтогенеза. Выявление характера изменчивости признаков, оказывающих решающее влияние на величину и качество урожая, лежит в основе разработки и принципов сортовой агротехники каждой культуры. Особое внимание следует уделить признакам с наибольшим коэффициентом агроэкологической вариабельности, поскольку именно на использовании этих показателей и базируется разработка интегрированных селекционно-агротехнических программ. В тех случаях, когда значения признаков под действием регулируемых факторов внешней среды изменить до нужного уровня не удается, его нужно обеспечить за счет селекции или поиска новых экзогенных регуляторов. В целом же анализ природы и амплитуды вариабельности, а также коррелятивных связей между хозяйственно ценными, в т.ч. адаптивными признаками, указывает на необходимость и возможность обеспечить высокую и стабильную урожайность культивируемых растений на основе оптимального сочетания адаптивного потенциала модификационной и генотипической изменчивости вида, сорта, а также регуляторных возможностей технологий возделывания.
Следует учитывать, что разные культуры по-разному отзываются на регулируемые факторы внешней среды, в т.ч. техногенной интенсификации. Так, урожайность озимой пшеницы в условиях Нечерноземья изменяется в 2 раза, тогда как различия урожайности яровой пшеницы в этих условиях минимальны. В то же время при экстенсивных технологиях наибольшую урожайность дает озимая рожь (45 ц/га), тогда как урожайность озимой пшеницы при этом не превышает 25 ц/га. Одновременно рожь является культурой и низкого экологического риска (благодаря большей зимо- и засухоустойчивости). Аналогичная ситуация складывается и в США при выращивании пшеницы и кукурузы. Если уровень экономически оправданной урожайности для озимой пшеницы здесь составляет 25 ц/га (при средней дозе азотных удобрений 76 кг/га), то кукурузы - около 90 ц/га (при внесении 380 кг/га удобрений). Такая же ситуация складывается и при определении экономически оправданных для разных культур и типов сортов уровней эксплуатационной и капитальной мелиорации.
Системы адаптивной селекции и семеноводства должны базироваться на использовании многоэшелонированного сортового и семенного потенциала, формируемого за счет подбора культур и сортов-взаимострахователей (обладающих разной скороспелостью, засухоустойчивостью, отзывчивостью на техногенные факторы, толерантностью к различным расам патогенов и вредителям) и ориентированного на биокомпенсацию «капризов» климата и погоды, конъюнктуры рынка, а также других непрогнозируемых обстоятельств. Если техногенно интенсивные сорта озимой пшеницы в условиях Северного Кавказа дают высокий урожай при благоприятных условиях погоды и на высоком агрофоне, то в стрессовых ситуациях преимущество получают сорта полуинтенсивного типа. В Донском селекцентре академиком И.Г. Калиненко и его учениками, наряду с сортами озимой пшеницы интенсивного типа, предназначенными для посева по парам (Донская полукарликовая, Зерноградская 8 и др.), были созданы сорта полуинтенсивного типа для непаровых предшественников (Колос Дона, Донской маяк и др.), а также универсальные сорта с широкой адаптацией (Ермак, Станичная и др.) для возделывания по любым предшественникам. Очевидно, что использование биокомпенсаторных наборов сортов и гибридов позволяет не только с большей эффективностью утилизировать благоприятные условия вегетации и техногенные факторы, но и повысить устойчивость агроценозов к действию абиотических и биотических стрессоров. Неслучайно в системе адаптивного растениеводства широкое распространение получила «гибкая» видовая и сортовая структура посевных площадей озимых и яровых культур, формируемая с учетом осенних запасов влаги, погодных особенностей весеннего периода, складывающейся фитосанитарной ситуации и т.д.
Адаптивная система семеноводства также характеризуется способностью адекватно реагировать изменением видового и сортового состава посевов на специфику ежегодной конъюнктуры рынка. Вследствие большого разнообразия почвенно-климатических и погодных условий в основных земледельческих зонах нашей страны, страховые фонды семян следует формировать с учетом не только территорий, где семеноводство той или иной культуры невозможно или связано с большим риском, но и за счет сортов с широкой географической и сезонной адаптивностью.
В настоящее время широко используют белковые и ДНК-маркеры для идентификации гендоноров, а также новых сортов и гибридов. Последние, согласно требованиям UPOV, должны отвечать требованиям отличимости, однородности и стабильности (генетическая целостность сорта). При идентификации и регистрации сортов в семеноводстве и семенном контроле могут быть использованы данные по электрофорезу запасных белков, что закреплено в решениях ISTA и других международных организаций. В то же время специальная рабочая группа ISTA пришла к заключению о недостаточной готовности ДНК-маркерных технологий для этих целей. Обусловлено это тем, что с помощью ДНК-маркеров не удается различать хозяйственно ценные аллели, т.е. выявлять «агрономическое содержание» сорта. Поэтому коренное изменение сложившейся системы регистрации сортов, основанной на конвенции UPOV 1991 г., считается преждевременным. В то же время ДНК-маркеры могут и должны широко использоваться как дополнительный инструмент. А.В. и В.Г. Коноревы, считают, что оценки полиморфизма запасных белков позволяют гарантированно идентифицировать генотип, гибрид, линию. Однако для этого необходимо иметь каталоги и базы данных, охватывающие генетическое разнообразие культуры и даже вида. К настоящему времени в ВИРе составлен единый эталонный спектр проламинов злаков триб пшенициевых (Triticeae), овсовых (Aveneae), тимофеевковых, мятликовых, а также бобовых и других культур. В целом, с помощью белковых маркеров можно вести отбор элитных растений, поднять уровень семеноводства, сократить сроки создания элиты. В настоящее время широко используется стандартный арбитражный метод электрофореза для идентификации сортов пшеницы и ячменя.
Биологизация интенсификационных процессов за счет селекции оказывается наиболее мощным фактором улучшения как экономической, так и экологической ситуации в растениеводстве. Так, благодаря созданию агроэкологически многоэшелонированного набора сортов озимой пшеницы, характеризующегося значительной продолжительностью оптимальных сроков посева (вплоть до весеннего), хозяйствам Краснодарского края в 1991-2005 гг. удалось удержать среднюю урожайность этой культуры на уровне 37-47 ц/га. Аналогичная ситуация сложилась и в других зонах Северного Кавказа, где благодаря возделыванию новых сортов озимой пшеницы, способных формировать нормальный урожай при задержке посева в условиях засухи на 30 дней и более (по типу двуручек), возможно значительно повысить надежность производства зерна, сведя до минимума риск затрат на семена и посев. Создание и использование скороспелых и среднеранних сортов и гибридов кукурузы, сорго и риса позволяет в этих же условиях существенно снизить затраты энергии на сушку зерна и своевременно провести подготовку полей. Академику Б.И. Сандухадзе в условиях ЦРНЗ удалось не только почти в 3 раза повысить урожайность озимой пшеницы, но и качество зерна (содержание белка и клейковины, силы муки, объемный выход хлеба и т.д.). Средняя урожайность сортов озимой пшеницы НИИСХ ЦРНЗ в период 1940-2000 гг. повышалась с 36 ц/га до 55 ц/га в 1960-е гг., до 65 - 1980-е и 80-90 ц/га в 1990-е-2000-е гг.
В целом, задачу повышения эффективности адаптивной системы селекции следует рассматривать как с позиций организации самого селекционного процесса (учет феноменологии рекомбинационной изменчивости каждого культивируемого вида; использование средств эндогенного и экзогенного индуцирования мейотической рекомбинации, особенно при межвидовой гибридизации; регулирование процессов элиминации рекомбинантов за счет гаметной селекции; обеспечение агроэкологической, технологической и биоценотической типичности селекционных и сортоиспытательных участков; создание пространственно-репрезентативной эколого-географической селекционной сети и др.), так и оптимального агроэкологического макро-, мезо- и микрорайонирования культивируемых видов и сортов растений, целенаправленного конструирования экологически устойчивых агроэкосистем и агроландшафтов, повышения агроэкологически обоснованной системы семеноводства. Другими словами, дальнейший рост эффективности селекционного процесса требует комплексного подхода к вопросам создания, оценки и использования новых сортов и гибридов.
Анализ итогов отечественной селекции за последние десятилетия, проведенный Неттевичем, показал, что на большей части посевных площадей в России возделывают сорта всего лишь нескольких институтов, хотя в этой области работает около 150 учреждений. Так, сорта озимой пшеницы Краснодарской, Зерноградской и Немчиновской селекции занимают 62%. Таким образом, по каждой культуре в стране можно выделить лишь несколько ведущих селекцентров, тогда как остальные лишь имитируют деятельность в этой области. Наиболее эффективно работают лишь крупные селекцентры (Краснодарский НИИСХ, НИИ Юго-Востока, НИИ ЦРНЗ, Сибирский НИИСХ, НИИ Северо-Востока и др.). Если у этих селекцентров «проходимость» сортов в ГСИ достигает 80-90%, то у остальных она близка к нулю. Одна из причин сложившейся ситуации - низкий уровень кооперации селекционеров страны. По этой же причине, например, 75% сортов ячменя допущены к использованию в 1-2 регионах, тогда как доля сортов с широким ареалом составляет лишь 24%. Между тем вся территория России включает 12 регионов, в 9 из которых сосредоточено от 3 до 10 млн га пашни. При этом на каждый регион приходится в среднем по 2 селекцентра зерновых культур, тогда как за рубежом в каждом регионе функционируют десятки селекционных фирм. В целом же в России 1 сорт занимает 75 тыс. га в посевах озимой мягкой пшеницы, озимой ржи и овса; 125 тыс. га - яровой пшеницы и ярового ячменя.
Одновременно для селекционной работы в России характерны низкие темпы сортосмены. Причем значительная часть сортов основных зерновых культур возделывается здесь по 20-25 лет и более. Так, в 2000 г. средние сроки сортообновления составляли по озимой пшенице 13,6 лет; яровой пшенице - 16,7; озимой ржи - 23,5, яровому ячменю - 17,3, овсу - 19,5, гречихе - 27,6, гороху - 23 года. В то же время эти показатели, например, в Германии не превышали 8 лет, т.е. были в 1,5-3 раза короче. Если в России на 1 сорт зерновых колосовых культур приходится 75-125 и даже 150 тыс. га, то в Германии максимальная нагрузка на I сорт озимой пшеницы равна 36 тыс. га, озимого ячменя, озимой ржи и ярового ячменя - 20-25, овса -11, яровой пшеницы - 3,0 тыс. га. Базовые сорта используют 10-15 и даже 20-25 лет.
За 10 лет (1991-2000 гг.) по 12 регионам России сортимент был обновлен по озимой мягкой пшенице на 76%; яровой мягкой пшенице - 63; яровому ячменю - 56; овсу - 49; гречихе - 36; гороху - на 65%. Во многих регионах и особенно по некоторым культурам (озимая рожь, овес, гречиха) темпы сортосмены в этот период снизились в 2-3 и более раз. Резко сократилось (почти в 2 раза) число сортов, ежегодно передаваемых в Госсортоиспытание. Посевы сорта достигают максимальной площади лишь на 5-10-й и более поздние годы после внесения его в Госреестр. Так, сорт Московская 35 занял максимальную площадь (более 3 млн га) лишь через много лет после районирования. Заметим, что при распространении нового сорта или гибрида высокая потенциальная урожайность часто уже не является главным лимитирующим фактором (реализуется лишь 30-40%), тогда как основными показателями становятся экологическая устойчивость, качество зерна, толерантность к болезням и вредителям.
Таким образом, селекция, сортоиспытание и семеноводство - наиболее эффективные, централизованные и широко доступные средства повышения величины и качества урожая, обеспечивающие экологическую безопасность и надежность функционирования агроэкосистем, рост их ресурсоэнергоэкономичности и рентабельности. При этом селекция - ведущий фактор биологизации и экологизации интенсификационных процессов в растениеводстве, которому принадлежит главная роль в расширении ареала не только биологически возможного, но и экономически оправданного возделывания важнейших сельскохозяйственных культур. Кроме того, сорт (гибрид) выступает в качестве важнейшего рентообразующего фактора, «озвучивающего» в цене величину, качество и сроки поступления урожая (позволяя наилучшим образом «улавливать» рентные различия между почвой, климатом, месторасположением участка и уровнем агрокультуры).
Сорт - решающее средство ресурсо- и энергоэкономичности, т.е. повышения соответствующих коэффициентов (Крэ, Кээ). Причем Kээ характеризует не только отзывчивость урожайности растений на каждый кг дополнительного NPK, но и величину и качество урожая при одном и том же уровне естественного плодородия. Так, в контроле (без внесения азота) урожайность пшеницы сорта Мироновская 808 составила 51,4 ц/га, Московской 39 - 69,0 ц/га, а Лютесценс 248 - 75,0 ц/га. А это, в свою очередь, означает что вся система высокоточного (прецизионного) земледелия и сортовой агротехники должна базироваться на адаптивных (приспособительных), продукционных и средоулучшающих свойствах нового сорта (гибрида). Причем чем хуже и разнообразнее почвенно-климатические и погодные условия, чем ниже уровень техногенной оснащенности и дотационности сельскохозяйственного производства, тем выше роль сорта (гибрида).
Несмотря на тяжелое экономическое положение селекцентров России, они продолжают работать с наибольшей отдачей, обеспечивая мировой уровень исследований, поддерживая лучшие традиции отечественной агрономии. В числе таковых разработанные только в 2001-2005 гг.:
- биогеоценотическая концепция селекции кормовых культур;
- технология получения оздоровленного посадочного материала картофеля;
- первая в мире генетическая карта клевера лугового, в которую включено 1500 маркеров;
- сортомикробные системы со штаммом Rhizobium вики и клевера лугового;
- определение зон предпочтительного семеноводства важнейших зернобобовых и кормовых;
- сортовая технология производства зерна озимой пшеницы, обеспечивающая получение гарантированной урожайности до 8 т/га;
- сорта и гибриды озимой, яровой пшеницы урожайностью 7-10 т/га и выше; озимой пшеницы с высокими показателями зимостойкости и качества зерна (урожайность свыше 10 т/га); озимого ячменя (урожайность 9 т/га), скороспелые гибриды кукурузы, позволившие расширить зону возделывания этой культуры на зерно до 54 параллели северной широты; сорта аридных кормовых растений для реставрации деградированных земель юга России и др.
Громадное, не сравнимое ни с одной другой страной разнообразие почвенно-климатических, погодных и социально-экономических условий в России требует громадных масштабов адаптивной селекции и богатейшего сортимента сортов и гибридов, максимально приспособленных к местным условиям и требованиям рынка. Очевидно, что состояние и перспективы развития селекции растений в XXI в. должны обсуждаться в контексте общих изменений парадигм в системе сельскохозяйственного природопользования.