Что понимать под этим термином?
Тупицын Н.В.
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
ООО НПЦ «Селекция», Ульяновск
В этой кажущейся простоте вопроса скрыта суть жизни растений. Об этой сути, на примере основного хлебного злака пшеницы, и пойдет речь в настоящей статье. Основным мотивом к ее написанию стал наблюдаемый отрыв современного агрономического образования в России, и как следствие соответствующей земледельческой практики, от фундаментальных знаний биологии культуры.
Под урожайностью мы будем понимать количество продукции (зерновой) собираемой с единицы уборочной площади в целях сравнительного анализа или по-другому – количество семян (потомства материнских растений) сформировавшихся на единице площади.
Урожайность состоит из относительно независимых элементов и теоретически может выражаться через произведение: масса одной зерновки умноженная на их количество в колосе и на количество колосьев на единице площади.
В свою очередь масса отдельной зерновки зависит от ее крупности (длины, ширины, толщины, выполненности), соотношения белок: крахмал и др.
Количество зерен в колосе зависит от его длины, количества колосков, общего количества цветков в колосках, количества ферментных цветков.
Количество колосьев на единице площади зависит от нормы высева семян, общей и продуктивной кустистости, нормы саморегуляции численности колосоносного стеблестоя в агроценозе.
Все перечисленные элементы, за исключением нормы высева семян (технологический показатель) наследуются относительно независимо, могут рекомбенировать в определенных пределах и селектироваться.
Одинаковая урожайность у разных сортов может реализовываться в результате доминирования разных элементов структуры: крупности колоса, зерна, кущения, числа зерен.
В этой связи довольно часто производственники ошибочно считают основными критериями косвенной оценки урожайности крупный колос, крупное зерно.
Вполне может быть и наоборот.
В решающей степени урожайность зависит от способности материнских растений синтезировать углеводы, белки, а в чем их накапливать, хранить – вторично и определяется природно-климатическими условиями земледельческой зоны. Например, при дефиците влаги, воздействии стрессовых температур материнскому растению «неподсилу» (не хватает ресурсов) формировать полноценный крупный колос и зерно. Прежде всего, естественный отбор, а на фоне его и искусственный будут «отсекать» все крупное и сохранять генетически средние и даже мелкие колосья и соответствующих размеров зерно. Именно так формируется степной экологический тип растений.
Для других природно-климатических зон будет формироваться иная, наиболее адаптивная для них комбинация элементов структуры урожайности.
Поэтому потенциально крупноколосые пшеницы с высокой массой 1000 зерен, получены ли они местными селекционерами или завезены из Западной Европы, в степных районах России, в зонах рискованного земледелия, не будут оправдывать надежд ни селекционеров, ни производственников.
В агробиологии выделяют несколько видов урожайности, в том числе генетически потенциальную, закладываемую и реальную (ту, что складывается в поле перед уборкой). Эти виды урожайности имеют свои характеристики и взаимозависимости:
-
Генетически потенциальная урожайность – постоянная величина, которая индивидуальна для каждого генотипа (сорта).
-
Закладываемая урожайность – переменная величина, зависящая как от уровня генетического потенциала, так и от условий выращивания растений.
-
Генетически потенциальная урожайность – всегда выше закладываемой, а закладываемая – выше реальной. В идеальных условиях реальная урожайность может равняться закладываемой, но в практике такого не бывает (идеальные условия для разных генотипов разные, они динамичны и не известны в принципе).
-
Генетически потенциальная урожайность – величина условно определяемая (больше, меньше). Абсолютное ее значение (т/га) неизвестно ни по культурам, ни по сортам (ее часто путают с максимально полученной урожайностью, или рекордной).
-
Закладываемая урожайность – количественно определяемая величина для конкретного генотипа и года (количество цветков, колосков и др.).
-
Чем выше генетически потенциальная урожайность, тем выше закладываемая, а чем выше закладываемая, тем выше реальная урожайность (это положение выполнимо при одинаковых темпах снижения генетических потенциалов у разных сортов в процессе их реализации).
-
В силу неодинаковой устойчивости разных сортов к неблагоприятным условиям внешней среды темпы снижения их генетических потенциалов урожайности бывают разные, и в этой связи при сравнении сортов может наблюдаться несоответствие уровня реальной урожайности уровню закладываемой, а уровня закладываемой – генетическому потенциалу.
-
Между генетически потенциальной урожайностью и устойчивостью сортов к стрессам (в первую очередь к водным, температурным, пищевым) существует обратная зависимость, природа которой кроется в перераспределении биоэнергетических ресурсов. Если генетика биоэнергетических процессов организма сориентирована на количественное увеличение его семенной продуктивности, то это будет происходить в ущерб чему-то другому. И это другое – защитные механизмы.
Увеличение реальной урожайности в разных странах, регионах России, достигнутое в ходе сортосмен пшеницы, основано на увеличении их генетического потенциала урожайности [1-3]. Как следствие, это привело к снижению адаптивных свойств. Поэтому-то современные сорта и могут реализовать свои урожайные возможности в определенных, достаточно комфортных условиях.
Для них, с целью оптимизации условий выращивания, разработаны и применяются специальные технологии: интенсивные, химические (no—till –одна из них). Для таких технологий характерен ряд особенностей [4, 5]:
— на создание одной пищевой калории тратится до 10 калорий искусственной энергии;
— ускоряется эволюция патогенов, возникают новые все более и более агрессивные расы;
— химически загрязняются пищевые продукты, воздух, вода. Например, для технологии no-till, основанной на применении гербицидов сплошного действия, установлено, что глифосат – канцероген, вызывающий раковые и другие заболевания [2].
В России наращивается применение таких гербицидов, частные компании планируют строительство новых заводов по их выпуску. Поэтому неудивительно, что наследственные, аллергические заболевания, рак становятся «чумой» нашего времени.
9. Чем благоприятнее условия в период прорастания семян, всходов, функционирования зародышевых листьев, тем полнее реализуется генетический потенциал сортов пшеницы вследствие закладываемой урожайности (все происходит на ранних, стартовых процессах развития растений). Уровень закладываемой в этот период урожайности создает предпосылку к получению реальной урожайности. В этой связи в агрономической практике следует уделять особое внимание подготовке семян (сортировке, обработке биостимуляторами, при необходимости протравливанию), обработке почвы, посеву в оптимальные сроки на глубину 3-5 см (чем быстрее появятся всходы, тем лучше), режиму раннего питания и влагообеспеченности. Технологические недоработки в этот период впоследствии ничем невозможно компенсировать.
Литература.
1. Тупицын Н.В. Создание исходного материала и метода отбора пшеницы на урожайность и устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды: Дис…д-ра с/х наук,- М: ТСХА, 1992. 418 с.
2. Тупицын Н.В. От пшеничного зернышка до хлебных полей: Palmarium Academic Publishing, OmniScriptum GmbH & Co. KG, Банхофштрассе 28, 66111 Саарбрюккен, Германия, 2016, 237 с.
3. Тупицын Н.В. Селекция пшеницы на урожайность. Селекция, семеноводство и генетика. 2018. № 2. С. 52-56.
4. Жученко А.А. Адаптивный потенциал культурных растений (эколого-генетические основы), Штиница, Кишенев, 1988. 766 с.
5. Жученко А.А. Возможность старта Российского АПК в ХХI столетии. Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 2010. № 11. С. 7-10.