doi: 10.15389/agrobiology.2015.5.550rus
УДК 633.11:631.52:575.167
АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И СЕЛЕКЦИОННЫЕ РЕЗЕРВЫ
ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЕВ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В РОССИИ
В.П. ЯКУШЕВ, И.М. МИХАЙЛЕНКО, В.А. ДРАГАВЦЕВ
Рассматриваются новые подходы к решению задач повышения урожаев зерновых культур с помощью современных методов агротехнологий и селекционных технологий. Ранее было показано, что урожай агрофитоценоза детерминируется семью генетико-физологиче-скими системами — ГФС (А.Б. Дьяков с соавт., 1994), с которыми де факто работает селекционер, повышая продуктивность и урожай будущего сорта. В указанной работе А.Б. Дьяковым и В.А. Драгавцевым выполнено первое генотипирование каждой ГФС, способной поднять урожаи, что позволило определить направления для оптимальных стратегий управления семью ГФС. В настоящей статье впервые показано, что эффективность работы некоторых систем может быть повышена как агротехнологическими, так и генетико-селекционными методами. В будущем улучшение агротехнологий пойдет в сторону совершенствования точного земледелия. Это предполагает мониторинг фитоценоза в его развитии, регистрацию стрессовых воздействий лим-факторов на признак, который закладывается на той или иной стадии онтогенеза, создание агроприемов, которые точно влияют на фитоценоз в конкретную фазу его развития за счет воздействия биопрепаратами для снятия негативного влияния лим-фактора. Следовательно, для защиты чувствительных фаз онтогенеза должны быть разработаны специальные «фазовые» агротехнологии. Максимальный эффект от точных селекционных технологий можно получить при создании математических моделей, которые позволяют строго количественно описать вклады каждой из семи ГФС в повышение урожая для каждой фазы онтогенеза, и реализации таких моделей как при классической полевой селекции, так и (с максимальной эффективностью) в специальном селекционном фитотроне при контролируемых изменениях лим-факторов среды, воспроизводящих условия в типичные годы для конкретной зоны селекции. Авторами были созданы первые модели и важные количественные алгоритмы для селекционеров, обеспечивающие быструю идентификацию индивидуальных генотипов по их фенотипам и оптимальный подбор родительских пар при скрещивании с предсказанием и дальнейшим получением трансгрессий (для самоопыляющихся растений). В настоящей статье отмечается, что эффективность некоторых важных систем может быть повышена только селекционными методами. Анализ уникальных селекционных достижений академиков В.С. Пустовойта и П.П. Лукьяненко и лауреата Нобелевской премии Нормана Борлоуга (Norman E. Borlauge) обнаружил те ГФС, которые были улучшены великими селекционерами, и те, которые еще не подвергались селекционному улучшению. Организация селекционных и агротехнических работ с ГФС (отдельно с каждой) должна дать большой прирост урожаев в будущем. В статье показаны перспективы использования гормонов в разные фазы онтогенеза для заглубления корневых систем, для повышения аттракции и адаптивности к лим-факторам (стрессорам). Агротехнологии и селекционные технологии должны формировать единую систему, потому что высокий генетический потенциал новых сортов нуждается в точно соответствующей ему агротехнологии, и наоборот, лучшая агротехнология может быть ограничена недостаточными возможностями конкретного сорта. В современном сельском хозяйстве главный фактор оптимальной командной работы агротехнологов и селекционеров — это агрофизическое оборудование и агрегаты, селекционный фитотрон, информационные технологии, надлежащее математическое моделирование и алгоритмы управления урожаями при их совместном взаимосвязанном практическом применении.
Ключевые слова: агротехнологии, селекция, резервы повышения урожаев в России.
RESERVES OF AGRO-TECHNOLOGIES AND BREEDING FOR CEREAL
YIELD INCREASING IN THE RUSSIAN FEDERATION
V.P. Yakushev, I.M. Mikhailenko, V.A. Dragavtsev
The authors consider new approaches to cereal yield increasing by relevant agro-techno-logies and breeding methods. Earlier it was shown that the yield of agrophytocenosis is determined by seven genetic and physiological systems, the GPS (A.B. Dyakov and V.A. Dragavtsev, 1994), the breeders are de facto faced to increase the crop yield. There was the first genotyping of each GPS of productivity which showed the ways to optimal strategy of yield management via GPS. In this paper for the first time it is shown that effect of some systems can be increased both by agro-technological and breeding methods. In the future the agro-technologies should be improved by the development of precise agriculture. In this, it is necessary to provide i) monitoring of phytocenoses, ii) indication of limiting factors for each stage of ontogenesis which impact the traits starting their development, iii) development of new agro-methods precisely influencing the phytocenosis by biologicals which can level the negative effects of specific limiting factors. In other words, «phase-specific agro-techno-logies» must be developed to protect sensitive phases of plant ontogenesis. To obtain maximal effect from precise breeding technologies, it is necessary to create mathematic models allowing to estimate quantitatively haw each GPS contributes to yield increasing at each stage of ontogenesis. Moreover, these models should be further used both in classical field breeding and, most effectively, in special phytotron where the dynamics of environment limiting factors typical for the territory of interest can be simulated. On the base of first created models the important quantitative algorithms for breeders were suggested which provide rapid identification of individual genotypes by their phenotypes and optimal selection of the parents to predict and obtain the transgressions (for self-pollinated plants). In this paper it is shown that, though certain GPSs can be improved both by agro-technologies and breeding, there are some traits which can be changed only by breeding. Analysis of unique breeding results of V.S. Pustovoyt, P.P. Lukyanenko and Norman E. Borlaug showed the GPSs improved by these great breeders and those ones unimproved. Breeding and agro-technology programs for each GPS must result in further yield increase. The paper summarizes the perspectiveness of hormones used during different phases of ontogenesis to deepen roots into soil, to increase attraction and to improve stress tolerance. Agro-technologies and breeding technologies must work together, because the high genetic potential of newly bred varieties can not be realized with improper agro-technology, and, in contrary, the best agro-technology will be limited by low potency of the variety. Modern agro-physical equipment (in particular, special phytotron accelerating breeding process), IT-techno-logies, mathematical modeling used to control crop yields are the main factors for optimal team-work of agro-technologists and breeders with the view of effective agriculture in Russia.
Keywords: agro-technologies, breeding, reserves of cereal yield increase in Russia.
ФГБНУ Агрофизический институт, |
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
