Влияние экологических факторов высотной поясности горного Алтая на изменчивость признаков картофеля

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ВЫСОТНОЙ ПОЯСНОСТИ ГОРНОГО АЛТАЯ НА ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПРИЗНАКОВ КАРТОФЕЛЯ

03.00.16 - Экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Федюнина Марина Валерьевна

Новосибирск 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО Горно-Алтайский государственный университет

Научный руководитель доктор биологических наук, профессор Стрельцова Тамара Александровна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Цильке Регинальд Александрович

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Леонова Нина Семёновна

Ведущая организация: ГОУ ВПО Томский государственный университет

Защита состоится «____» _____________ 2009 г. в _____часов на заседании диссертационного совета Д220.048.03 при ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет по адресу: 630039, г.Новосибирск, ул. Добролюбова, 160.Тел., факс (383)264-29-34, e-mail: norge@ngs. ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет

Автореферат разослан «_____ » _______________2009 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Маренков В. Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертационной работы. Картофель в Горном Алтае одна из наиболее важных продовольственных культур. Родиной картофеля являются горные ландшафты, поэтому эта культура одна из немногих, которая способна в суровых условиях горных территорий реализовать свой генетический потенциал. География агроклиматических условий Горного Алтая очень разнообразна, и возделывание культур зависит от природных условий в целом, т.е. от рельефа, почвенного покрова и гидрометеорологического режима. Здесь есть районы, где количество выпадающих осадков можно приравнять к субтропикам и есть районы, где их количество можно приравнять к пустыне. То же самое и с плодородием почвы - от плодородных луговых черноземов до малогумусных каменистых [Стрельцова, 2007, 2008].

Расширение ассортимента и повышение качества картофеля тесно связано с интродукцией, созданием и внедрением новых высокопродуктивных сортов. Для успешного решения столь многогранной проблемы особое значение имеет разработка вопросов управления экологической и генотипической изменчивостью [Пивоваров, Добруцкая, 2000].

В сложной динамической системе «климат-почва-растение» растения являются наиболее нестабильным элементом. Экологические факторы в природе взаимосвязаны, соединены в комплексы, и на растения всегда действует весь комплекс факторов местообитания, поэтому любая реакция растительного организма на среду является многофакторно обусловленной [Жученко, 1992]. Отсюда возникает задача вычленения влияния на растение конкретного изучаемого фактора, которая разрешается обычно решением двух методических подходов: а) проведением сложного эксперимента, позволяющего регулировать величину (интенсивность) фактора; б) использованием соответствующих статистических методов обработки материалов [Прокопьев, 2001].

Именно экологический подход к исследованию генотипической и паратипической изменчивости количественных признаков и их адаптивности позволяет глубже понять существо и взаимосвязь ключевых элементов продукционного процесса и впервые в Горном Алтае практически осуществить подбор перспективных генотипов картофеля для различных районов с учетом физиолого-биохимических и морфометрических основ продуктивности.

Эта работа имеет теоретико-прикладной, экологический характер и является продолжением исследований, отраженных в докторской диссертации Т.А. Стрельцовой.

Цель и задачи исследования. Цель настоящего исследования заключается в изучении характера изменчивости количественных признаков картофеля, устойчивости его к биотическим и абиотическим факторам внешней среды в разных условиях высотной поясности Горного Алтая. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести сравнительное изучение коллекции генотипов картофеля отечественной и зарубежной селекции по комплексу наиболее ценных признаков в 3 горных пунктах, различающихся по экологическим условиям, в течение 3 лет.

2. Дать оценку компонентов изменчивости по основным количественным признакам с помощью многофакторного дисперсионного анализа. При этом определить вклад генотипической, экологической изменчивости (высотная поясность), условий вегетации (годы) и взаимодействия этих факторов в общее фенотипическое варьирование признака.

3. Осуществить оценку и выделить высокопродуктивные генотипы, адаптированные к суровым условиям в разных экологических нишах Горного Алтая.

Научная новизна.

Многолетнее экологическое испытание коллекции картофеля расширено во времени (1999-2001гг.) и пространстве (вовлечены в исследования экстремальные условия новых горных территорий). При этом с помощью многофакторного дисперсионного анализа выявлен относительный вклад экологической и генотипической изменчивости, метеорологических условий, а также взаимодействия этих трёх факторов в общее фенотипическое варьирование основных элементов продуктивности картофеля и доказано их отличие. В разных по высотной поясности условиях Горного Алтая отмечено сильное влияние экологических факторов на экспрессию элементов продуктивности картофеля.

Объекты и методы исследования.

Объектами исследования были: коллекция отечественных и зарубежных перспективных генотипов картофеля разных групп спелости, испытанная в разные годы в условиях экосистем горных территорий Республики Алтай. Испытания проводились в зоне предгорья (Майма, 350м над уровнем моря, экосистема вблизи наиболее густо населенного центра Республики - г. Горно-Алтайска) и среднегорья (Чемал - 630м над уровнем моря, с умеренным мягким климатом и Усть-Кан - с суровыми климатическими показателями, на границе с высокогорной зоной - 1100м над уровнем моря). алтай генотип картофель экологический

Научная и практическая ценность проведённых исследований.

Выявленные между признаками различия по относительному вкладу экологической, генотипической и средовой изменчивости в общее фенотипическое варьирование признака имеют важное значение для разработки и реализации семеноводческих программ. Показано, какие сорта можно успешно возделывать в разных экологических условиях Горного Алтая.

Полученные результаты дают возможность объективно оценить влияние экологических факторов на развитие картофеля в разных климатических условиях, а их дисперсионный и компонентный анализ значительно расширяет представления об относительной роли генетических и экологических факторов в формировании качественных и количественных признаков, что позволило успешно применять их в практической деятельности.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты испытания коллекции картофеля отечественной и зарубежной селекции в разных по высотной поясности районах (средах) Горного Алтая [9 сред (3 пункта х 3 года - 1999-2001)] позволили выявить экологический эффект воздействия на элементы продуктивности картофеля различных групп спелости.

2. Фенотипическая изменчивость основных количественных признаков картофеля обусловлена экологическими факторами пунктов испытания и зависит от их расположения по высотной поясности Горного Алтая.

3. Вклад экологической, генотипической изменчивости, метеорологических условий и взаимодействия этих трёх факторов в общее варьирование важнейших признаков картофеля изменяется в зависимости от высотной поясности пунктов испытания.

4. Подбор сортов для возделывания в различных по высотной поясности районах Горного Алтая можно осуществлять на основе комплексной оценки генотипов с помощью специальных компьютерных программ.

Апробация работы. Результаты экспериментальных исследований доложены на Международных симпозиумах, научных и научно-практических конференциях: «Фундаментальные проблемы окружающей среды и экологии природно-территориальных комплексов Западной Сибири», Горно-Алтайск, 2000; “Картофель в Сибири”. Томск, 2001; «Проблемы народного хозяйства Республики Алтай на рубеже 3-го тысячелетия», Горно-Алтайск, 2002; «Научное обеспечение АПК Сибири, Монголии, Казахстана, Беларуси и Башкортостана», Абакан, 2002; VII, VIII, Х генетико-селекционные школы-семинары в Новосибирске в 1999, 2001, 2007гг.; смотры-конкурсы международных выставок - «Алтайская нива. Агротех - 2000 и 2004», Барнаул; специализированная выставка «Картофель-2003» (Москва, ВВЦ).

Публикация работ. Основные результаты опубликованы в 12 статьях.

Достоверность результатов подтверждается выполнением всех количественных анализов в научно-исследовательской лаборатории экологической генетики и селекции Горно-Алтайского государственного университета (Аттестат аккредитации № ROCC.RU 0001.510063) современными методами с применением ГОСТов и методик, утвержденных для целей государственного экологического контроля и мониторинга с надежным обеспечением всех биометрических измерений и классических методов математических доказательств.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, заключения, общих выводов, рекомендаций, списка цитируемой литературы и приложений. Работа изложена на 146 страницах. Содержит 36 таблиц и 14 рисунков. Библиографический список включает 140 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во вводной части рассматривается актуальность проблем экологии и генетики картофеля непосредственно в приложении к уникальным почвенно-климатическим условиям Горного Алтая.

ГЛАВА 1. КАРТОФЕЛЬ: БИОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ИЗМЕНЧИВОСТИ

Представлен обзор отечественной и зарубежной литературы по проблеме экологического взаимодействия генотипа и окружающей среды и отражены биологические особенности развития картофельного растения.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

В экологическое сортоиспытание было включено 14 сортов отечественной и зарубежной селекции, трёх групп спелости. Представлена их подробная характеристика.

Полевые и лабораторные исследования проводились с использованием следующих методических указаний: Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск 4. Картофель, овощные и бахчевые культуры [1975]; Методические указания по экологическому сортоиспытанию картофеля [1982]; Методические указания по оценке отличимости, однородности, стабильности сортов картофеля и отбору отечественных сортов-эталонов [2000]; Исследования по защите картофеля от болезней, вредителей и сорной растительности [1991]; Прикладная статистика на компьютере [2004] и др.

Полученные данные подвергались дисперсионному многофакторному анализу. Для дисперсионного анализа использовали компьютерные программы «SNEDECOR», разработанные к. ф-м. н. О.Д.Сорокиным и д.б.н. Р.А.Цильке на основе работ Д.Снедекора, П.Ф.Рокицкого и Н.Л.Удольской. Отражены условия проведения эксперимента. Дана подробная характеристика пунктов испытания, которая частично представлена в табл. 1.

Таблица 1

Сведения об экологических пунктах испытания

Показатель	Майма	Чемал	Усть-Кан
Удаленность от Горно-Алтайска, км	50	100	300
Высота над уровнем моря, м	350	630	1100
Сумма активных температур 10оС	2182	2330	1210
Дней с температурой 10С	135	131	90
Число дней безморозного периода)	120	120	62
Годовое количество осадков, в т.ч. за теплый период (мм)	658 382	561 230	391 190

ГЛАВА 3. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ КАРТОФЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ЗОНАЛЬНОСТИ

В этой главе обсуждаются экспериментальные данные по изменчивости количественных признаков элементов продуктивности растений.

3.1 ВЫСОТА РАСТЕНИЙ. Результаты трехлетнего испытания генотипов картофеля трех групп спелости по изменчивости высоты растений в трех экологических пунктах (Майма, Чемал, Усть-Кан), представлены на рис.1. Полученные данные свидетельствуют о том, что выраженность этого признака значительно варьирует в зависимости от генотипа и условий вегетации. По усредненным данным трех пунктов испытания, в группе ранних сортов самые длинные стебли формировал сорт Приекульский ранний (63,8см), у среднеранних -- Огонек (70,9) и у среднепоздних -- Символ (84,6). При этом средняя высота растений у среднеранних сортов была на 12,5, а у среднепоздних на 29,7% выше, чем у ранних. Что же касается пунктов испытания, т.е. экологических факторов, то самые высокие растения формировались в среднем за 3 года в Чемале (70,9см), а самые низкие - в Усть-Кане (65,1). Если анализировать метеорологические условия, то наиболее благоприятным для формирования высоты растений был 2001г (71,8см), а неблагоприятным - 2000г (60,3).



Рис. 1 Изменчивость высоты растений в зависимости от генотипа, экологических факторов пунктов испытаний и условий вегетации

Трехфакторный дисперсионный анализ показал (табл.2), что все вариансы, отражающие изменчивость, обусловленную влиянием генотипа, года, экологическими пунктами и взаимодействием этих трех факторов, достоверны при уровне значимости Р<0,05; 0,01; 0,001.

На основании полученных данных было установлено:

1. В целом по опыту среднее значение средней высоты растений картофеля составляет 68,4см.

2. В зависимости от группы спелости сортов средняя высота растений варьировала от 60,0см у ранних до 77,8 - у среднепоздних. Наибольший размах изменчивости наблюдался у сортов Приекульский ранний, Алмаатинский, Огонек, Невский, Гибрид 86/18, Луговской, Ласунок, Символ.

Таблица 2

Сила влияния факторов на среднюю высоту растений у сортов картофеля различных групп спелости, (%)

Источник варьирования НСР 5 %	Майма-Чемал	Майма-Усть-Кан
	ранние	ср.ранние	ср.поздние	ранние	ср.ранние	ср.поздние
Пункты (A)	0,0	0,0	10,8	5,7	7,7	0,4
Годы (B)	24,8	36,1	20,0	42,1	45,0	46,8
Генотип (C)	31,4	19,2	36,5	7,2	13,8	14,5
Взаимодействие АxВ)	2,3	3,7	13,2	10,6	14,0	29,2
Взаимодействие (А x С)	7,4	2,0	7,0	0,6	4,1	3,2
Взаимодействие (В x С)	17,5	22,1	2,6	21,6	6,9	0,6
Взаимодействие (А x В x С)	6,0	6,5	4,1	6,0	3,8	2,3
Случайные отклонения	10,6	10,4	5,8	6,2	4,7	3,0

3. Почвенно-климатические условия в течение 3-летнего испытания были наиболее благоприятными в Чемале, где высота растений в среднем составила 70,9см, а наиболее благоприятные условия для развития анализируемого признака сложились в 2001г, при этом длина стеблей составила 73,2см в среднем по трем пунктам.

4. Высота растений в годы испытаний у ранних сортов варьировала от 40см (Алмаатинский, Усть-Кан, 2000) до 74 (Приекульский ранний, st, Чемал,1999); у среднеранних от 44см (Невский, Усть-Кан, 2000) до 86 (Огонек, Чемал, 1999); у среднепоздних - от 51 см у сорта Ласунок (Усть-Кан, 2000) до 95 см у сорта Символ (Чемал, Усть-Кан, 2001).

5. Доля изменчивости при формировании признака средняя высота растений, обусловленная метеоусловиями лет испытаний, колебалась от 20,0 до 46,8%, причём очень высокий вклад этого фактора в изменчивость отмечен в среднегорье, в Усть-Кане.

6. При сравнении данных сортоиспытания, полученных в Майме и Чемале, довольно существенным в изменчивость изучаемого признака был вклад метеорологического (у среднеранних 36,1%) и генотипического (у ранних 31,4% и среднепоздних - 36,5%) факторов.

7. При сравнении данных сортоиспытания Маймы и Усть-Кана наиболее существенный вклад в изменчивость средней высоты растений внесли метеорологические условия (годы) у всех групп спелости: 42,1 - у ранних, 45,0 - у среднеранних и 46,8% - у среднепоздних.

3.2. ЧИСЛО СТЕБЛЕЙ. В настоящем исследовании показано, что число стеблей на куст зависит от сорта, пункта испытания и условий вегетации, складывающихся в годы испытаний (рис.2). По усредненным данным трех пунктов испытания среднее число стеблей на 1 куст у ранних сортов варьировало от 3,7 (Уральский сувенир) до 4,8 (Новосибирский, Приекульский ранний), у среднеранних - от 4,8 (Невский) до 5,7 (Адретта), и у среднепоздних - от 3,4 (Луговской) до 4,8 (Символ). При этом оно практически не отличалось по группам спелости (4,5 - у ранних, 5,1 у среднеранних, и 4,3 - у среднепоздних).

Наиболее интенсивное стеблевание у группы ранних и среднеранних сортов наблюдалось в Усть-Кане (4,7; 5,4 соответственно), у среднепоздних -в Майме (4,6). Усть-Кан в целом оказался наиболее благоприятным пунктом для формирования данного признака (4,8), наименее благоприятным - Чемал (4,4). Наиболее благоприятным для формирования стеблей был 2001 (4,8), менее благоприятным 1999 (4,3).



Рис. 2 Изменчивость числа стеблей в зависимости от генотипа, экологических факторов пунктов испытаний и условий вегетации

Для выявления относительной доли изменчивости, обусловленной различными факторами, проводился многофакторный дисперсионный анализ, в котором сравнивались данные, полученные в Майме, с данными остальных пунктов испытаний (табл. 3).

Таблица 3

Сила влияния факторов и их взаимодействий на изменчивость среднего числа стеблей на 1 куст, %

Источник варьирования, НСР 5 %	Майма-Чемал	Майма-Усть-Кан
	ранние	ср.ранние	ср.поздние	ранние	ср.ранние	ср.поздние
Пункты (A)	0,0	2,1	2,9	1,5	0,5	0,9
Годы (B)	20,6	20,2	10,9	19,9	18,7	1,9
Генотип (C)	23,6	13,5	29,6	15,5	7,3	43,2
Взаимодействие (АxВ)	13,1	6,6	17,6	12,3	10,0	8,2
Взаимодействие (АxС)	3,0	5,6	0,4	7,2	3,1	1,3
Взаимодействие (ВxС)	15,5	31,4	18,8	12,8	18,6	5,8
Взаимодействие (АxВxС)	4,9	8,8	1,9	14,3	21,5	16,4
Случайные отклонения	19,3	11,8	17,9	16,5	20,3	22,3

На основании полученных результатов было установлено:

1. В целом по опыту среднее число стеблей картофеля на 1 куст составляет 4,6, варьируя по сортам от 3,3 (Луговской) до 5,7 (Эскорт, Адретта).

2. В зависимости от группы спелости сортов среднее число стеблей изменялось от 4,3 у среднепоздних до 5,1 - у среднеранних.

3. Среднее число стеблей на куст в среднем за 3 года в Майме варьировало от 3,7 (Уральский сувенир, Луговской) до 5,7 (Адретта), в Чемале - от 3,3 (Луговской) до 5,7 (Адретта), в Усть-Кане от 3,3 (Луговкой) до 5,7 (Эскорт, Адретта).

4. При сравнении данных сортоиспытания в предгорье (Майма) с данными, полученными в среднегорье с мягким климатом (Чемал), наиболее существенным в изменчивость изучаемого признака был вклад метеорологического (у ранних - 20,6, среднеранних - 20,2, и среднепоздних 10,9%), и генотипического факторов (23,6; 13,5 и 29,6%, соответственно) и их взаимодействия (15,5; 31,4; 18,8%).

5. При сравнении данных сортоиспытания в предгорье (Майма) с данными, полученными в среднегорье с суровым климатом (Усть-Кан), наибольший вклад в общую фенотипическую изменчивость признака внесли условия вегетации для групп ранних и среднеранних сортов: 19,9 и 18,7% соответственно. При этом резко возросла доля генотипической изменчивости у среднепоздних сортов (43,2%).

3.3. ЧИСЛО КЛУБНЕЙ С 1 КУСТА. Результаты трехлетнего испытания коллекции генотипов в трёх пунктах по числу клубней на куст показали, что развитие признака зависит от сорта, пункта испытания (комплекса экологических факторов) и от метеорологических условий, складывающихся в период вегетации картофеля в годы испытания. По усредненным данным трех пунктов испытаний (рис. 3) в группе ранних сортов самое большое количество клубней формировал Приекульский ранний (10,3), у среднеранних -- Огонек (10,1) и у среднепоздних -- Символ (9,8). Самое большое количество клубней формировалось в среднем за 3 года в Майме (11,3). В Усть-Кане оно было ниже почти в 2 раза (6,9). По метеорологическим условиям наиболее благоприятным для формирования клубней был 1999г (10,1), неблагоприятным -2000г (7,4).



Рис. 3 Изменчивость числа клубней в зависимости от генотипа, экологических факторов пунктов испытаний и условий вегетации

Трехфакторный дисперсионный анализ показал (табл.4), что все вариансы, отражающие изменчивость, обусловленную влиянием генотипа, года, пунктами испытаний и взаимодействием этих трех факторов, достоверны при уровне значимости Р<0,05.

Таблица 4

Сила влияния факторов на формирование признака число клубней у сортов картофеля различных групп спелости, (%)

Источник варьирования НСР 5 %	Майма-Чемал	Майма-Усть-Кан
	ранние	ср.ранние	ср.поздние	ранние	ср.ранние	ср.поздние
Пункты (A)	14,1	23,3	12,5	26,6	38,9	29,6
Годы (B)	29,5	29,6	40,4	14,4	16,4	16,7
Генотип (C)	16,6	3,7	16,0	13,9	1,9	8,7
Взаимодействие (АxВ)	28,8	28,1	20,8	36,9	32,3	37,4
Взаимодействие (А x С)	1,0	1,4	0,4	0,9	0,6	0,9
Взаимодействие (В x С)	1,1	3,9	3,2	2,3	3,6	0,4
Взаимодействие (А x В x С)	3,9	2,4	0,4	1,5	1,7	2,4
Случайные отклонения	4,9	7,6	6,3	3,5	4,6	3,9

Анализ полученных результатов позволяет заключить, что:

1. В целом по опыту среднее значение числа клубней картофеля на 1 куст составляет 8,8.

2. В зависимости от пункта испытаний число клубней колебалось от 6,9 (Усть-Кан) до 11,3 (Майма), а в зависимости от года испытания - от 7,4 (2000) до 10,1 (1999).

3. Среднее число клубней в среднем за 3 года в Майме варьировало от 8,7 (Корине) до 12,7 (Приекульский ранний, Алмаатинский, Огонек, Невский), в Чемале - от 7,0 (Уральский Сувенир, Корине, Луговской) до 10,3 (Приекульский ранний), в Усть-Кане от 5,3 (Луговкой) до 8,7 (Алмаатинский).

4. При сравнении данных сортоиспытания с помощью трехфакторного дисперсионного анализа (табл.4), полученных в Майме и Чемале, довольно существенным в изменчивость изучаемого признака был вклад экологического фактора (у среднеранних сортов 23,3%), метеорологического фактора (у ранних 29,5; среднеранних 29,6% и у среднепоздних 40,4%) и взаимодействия этих факторов (28,8; 28,1 и 20,8%, соответственно).

5. При сравнении данных сортоиспытания Маймы и Усть-Кана наиболее существенный вклад в изменчивость числа клубней внесли экологические условия (у ранних сортов 26,6; у среднеранних 38,9 и у среднепоздних - 29,6), метеорологические условия (14,4; 16,4; 16,7 соответственно) и взаимодействие этих факторов (36,9; 32,3; 37,4,).

3.4. КРУПНОСТЬ (СРЕДНЯЯ МАССА 1 КЛУБНЯ) В настоящем исследовании показано, что крупность клубня зависит от сорта, пункта и условий вегетации в годы исследований.

В среднем за годы испытаний коллекции генотипов различных групп спелости в 3 пунктах (рис. 4) средняя масса 1 клубня составила 75,5г. По усредненным данным трех пунктов испытаний, признак варьировал в группе ранних сортов от 55,9 (Алмаатинский) до 77,1 (Уральский сувенир), среднеранних от 65(Огонёк) до 81,6 (Эскорт), среднепоздних от 72,8 (Символ) до 109г (Луговской). При этом средняя масса 1 клубня у ранних сортов составила 68,3, у среднеранних 74,6, а у среднепоздних 83,9г. Что же касается пунктов испытания, в среднем за 3 года признак варьировал от 67,4 (Майма) до 86,4г (Усть-Кан).



Рис 4 Изменчивость массы 1 клубня в зависимости от генотипа, экологических условий и условий вегетации, (г)

Если анализировать метеорологические условия, наиболее благоприятным для формирования крупности клубней был 2001г (83г) и неблагоприятным - 2000г (69,6).

Для выявления относительной доли изменчивости признака, обусловленной разными факторами, проводился дисперсионный трехфакторный анализ, с помощью которого сравнивались данные, полученные в предгорье (Майма) с данными остальных пунктов, расположенных в среднегорье Горного Алтая.

Трехфакторный дисперсионный анализ показал (табл.5), что все вариансы, отражающие изменчивость, обусловленную влиянием экологического пункта, генотипа, года и взаимодействием этих факторов, достоверны при уровне значимости р<0,05; 0,01; 0,001.

Необходимо отметить при этом, что контролируемые и неконтролируемые факторы существенно различаются по вкладу в общее варьирование признака. Полученные результаты по выраженности и изменчивости средней массы 1 клубня картофеля на куст свидетельствуют о том, что этот признак характеризуется высокой степенью изменчивости в зависимости от экологических факторов, генотипа, года и взаимодействия экологических условий с метеорологическими.

Таблица 5

Сила влияния факторов и их взаимодействий (%) на изменчивость средней массы 1 клубня у различных групп спелости

Источник варьирования НСР 5 %	Майма-Чемал	Майма-Усть-Кан
	ранние	ср. ранние	ср. поздние	ранние	ср.ранние	Ср. поздние
Пункты (A)	0,0	8,4	10,5	12,4	29,5	24,2
Годы (B)	55,0	40,3	31,3	4,9	4,5	8,6
Генотип (C)	11,8	16,6	24,5	17,6	6,6	17,2
Взаимодействие (АxВ)	12,4	13,8	29,9	43,9	44,5	44,9
Взаимодействие (А x С)	3,6	4,3	0,2	4,9	2,5	1,6
Взаимодействие (В x С)	10,3	2,6	1,6	9,7	3,9	0,8
Взаимодействие (А x В x С)	3,9	11,5	0,2	4,5	6,8	1,7
Случайные отклонения	3,0	2,5	1,8	2,1	1,7	1,0

Анализ полученных результатов позволил установить, что:

1. В целом по опыту среднее значение средней массы 1 клубня картофеля на куст составляет 75,5г.

2. В зависимости от группы спелости сортов средняя крупность клубней варьировала от 68,0г у ранних до 83,9 у среднепоздних.

3. В зависимости от экологического пункта средняя крупность клубней колебалась от 67,4г (Майма) до 86,4 (Усть-Кан), а в зависимости от года испытания - от 69,6г (2000) до 83,0 (2001).

4. Средняя масса 1 клубня в годы испытаний у ранних сортов варьировала от 39г (Новосибирский, Майма, 1999; Приекульский ранний, Усть-Кан, 2000) до 119 (Уральский сувенир, Усть-Кан, 1999); у среднеранних от 48г (Огонек, Свитанок киевский, Майма, 1999) до 120 (Эскорт, Усть-Кан, 1999), у среднепоздних - от 40г (Символ, Майма, 1999) до 125 (Луговской, Усть-Кан, 1999).

5. При сравнении данных испытания в предгорье (Майма) с данными, полученными в среднегорье (Чемал), довольно существенным был вклад генетического (у ранних сортов - 11,8, среднеранних - 16,6, среднепоздних - 24,5%) и метеорологического факторов (55,0; 40,3 и 31,3%, соответственно). При этом была значимой для всех групп спелости доля взаимодействия пункта и года испытания и составила 12,4; 13,8; 29,9, соответственно. Высоким был вклад в изменчивость от взаимодействия (генотипы х годы) у ранних сортов - 10,3%, а взаимодействие всех факторов у среднеранних сортов - 11,5%.

6. При сравнении данных сортоиспытания в предгорье (Майма) с данными, полученными в среднегорье с более суровым климатом (Усть-Кан), наиболее существенный вклад в изменчивость средней массы 1 клубня вносил фактор взаимодействия пункта и года испытания: у ранних сортов - 43,9%, у среднеранних - 44,5 и у среднепоздних - 44,9%. Доля экологического фактора составила: по ранним сортам - 12,4%, по среднеранним - 29,5 и среднепоздним - 24,2%.

Высоким был вклад в изменчивость изучаемого признака генотипического фактора у ранних (17,6%) и среднеранних (17,2%) сортов.

3.5. ПРОДУКТИВНОСТЬ (МАССА КЛУБНЕЙ С 1 КУСТА)

Масса клубней с одного куста является важнейшим компонентом при определении урожайности картофеля. Она значительно варьирует в зависимости от генотипа, метеорологических условий и места испытания.

Средние значения признака масса клубней с 1 куста по результатам трехлетнего испытания коллекции картофеля в 3 пунктах представлены на рис. 5.

По усредненным данным 3 пунктов испытания средняя масса клубней с 1 куста у ранних сортов варьировала от 483,6 (Корине) до 636,1г (Приекульский ранний), у среднеранних - от 514,9 (Адретта) до 643,3г (Невский), у среднепоздних - от 634,1 (Луговской) до 657,4г (Символ). Продолжая анализ, можно отметить, что наибольшая продуктивность у группы ранних сортов наблюдалась в Майме (609,5г), у группы среднеранних - также в Майме (635,2г), а у среднепоздних - в Чемале (689,7г). Если говорить о годах, т.е. метеорологических условиях, то наиболее благоприятным для формирования массы клубней был 2001г, менее благоприятным - 2000.

Более детальный анализ изменчивости продуктивности различных генотипов в зависимости от вертикальной зональности и условий лет испытания можно провести, используя сравнительную оценку средней массы клубней с 1 куста (табл. 6) у сортов различных групп спелости, с помощью многофакторного дисперсионного анализа.

Прежде всего трехфакторный анализ показал, что все вариансы, отражающие изменчивость, обусловленную влиянием генотипов, условиями года, экологическими пунктами и взаимодействием этих трех факторов, достоверны при уровне значимости Р < 0,05; 0,01; 0,001. При этом необходимо отметить, что контролируемые и неконтролируемые факторы в эксперименте существенно различаются по своему вкладу в общее варьирование признака.

Рис. 5 Изменчивость массы клубней с 1 куста в зависимости от генотипа, пункта и года испытаний, (г)

Анализируя результаты, полученные в 3-х разных по высотной поясности пунктах Горного Алтая (1999 - 2001гг.), можно заключить:

1. В целом по опыту средняя масса клубней картофеля с 1 куста составляла 596г, варьируя по сортам от 483,6 (Корине) до 657,4г (Символ).

2. В зависимости от группы спелости сортов средняя масса клубней картофеля с 1 куста колебалась от 483,6 до 636,1г у ранних, от 514,9 до 643,3г - у среднеранних, и от 634,1 до 657,4г - у среднепоздних.

3. В зависимости от пункта испытаний масса клубней картофеля с 1 куста колебалась от 570,4 (Усть-Кан), до 628,3г (Майма), а в зависимости от года испытаний - от 485,7 (2000) до 726г (2001).

Таблица 6

Результаты трехфакторного дисперсионного анализа данных по массе клубней с 1 куста

Источник варьирования	Майма-Чемал	Майма-Усть-Кан
	ранние	ср.ранние	ср.поздние	ранние	ср.ранние	ср. поздние
Пункты (A)	8,8	4,4	4,8	9,1	7,2	1,3
Годы (B)	30,8	41,4	41,6	40,7	50,2	60,1
Генотип (C)	24,3	18,6	0,7	9,4	8,9	0,2
Взаимодействие (АxВ)	3,7	3,3	35,7	1,2	6,4	29,2
Взаимодействие (А x С)	7,4	4,2	1,9	7,7	3,9	0,8
Взаимодействие (В x С)	14,3	11,3	2,5	11,2	9,3	1,5
Взаимодействие (А x В x С)	4,1	9,6	6,0	10,5	6,3	3,5
Случайные отклонения	6,6	7,2	6,8	10,2	7,8	3,4

4. Средняя масса клубней картофеля с 1 куста в годы испытаний у ранних сортов варьировала от 384г (Приекульский ранний, Усть-Кан, 2000) до 927 (Приекульский ранний, Чемал, 2001); у среднеранних - от 387г (Огонек, Усть-Кан, 2000) до 850 (Эскорт, Чемал, 2001), у среднепоздних - от 347г (Символ, Усть-Кан, 2000) до 970 (Символ, Усть-Кан, 2001).

5. При сравнении данных испытания в предгорье (Майма) с данными, полученными в среднегорье с мягким климатом (Чемал), наиболее существенным в изменчивость изучаемого признака был вклад метеорологических условий. Доля генотипической изменчивости у ранних сортов составила 30,8, среднеранних - 41,4, и среднепоздних - 41,6 %. При формировании признака у ранних и среднеранних сортов существенный вклад вносил генотип: 24,3 и 18,6% соответственно. У среднепоздних сортов существенный вклад в изменчивость признака масса клубней картофеля с 1 куста был внесен взаимодействием экологических условий с условиями вегетации - 35,7%.

6. При сравнении данных испытания в предгорье (Майма) с данными, полученными в среднегорье с суровым климатом (Усть-Кан), наибольший вклад в общую фенотипическую изменчивость признака вносили условия вегетации: по ранним сортам - 40,7; по среднеранним -50,2; а по среднепоздним сортам вклад этого фактора достиг 60,1%.

7. Наибольший вклад в изменчивость анализируемого признака в трех пунктах испытания был внесен метеорологическими условиями, независимо от группы спелости.

ВЫВОДЫ

1. Высота растений в годы испытаний у ранних сортов варьировала от 40см (Алмаатинский, Усть-Кан, 2000) до 74 (Приекульский ранний, st, Чемал,1999); у среднеранних от 44см (Невский, Усть-Кан, 2000) до 86 (Огонек, Чемал, 1999); у среднепоздних - от 51см у сорта Ласунак (Усть-Кан, 2000) до 95см у сорта Символ (Чемал, Усть-Кан, 2001). В общем фенотипическом варьировании признака доля генотипической изменчивости колебалась от 7,2 до 36,5%, доля изменчивости, обусловленная метеорологическими условиями (годы) от 20 до 46,8% и экологическими различиями (пункты) - от 0,0 до 10,8 %, а изменчивость, обусловленная взаимодействием 3-х факторов - от 2,3 до 6,5%.

2. Число стеблей варьировало в зависимости от пункта испытаний, года и генотипа у ранних сортов от 3 (Новосибирский, Майма, 1999; Уральский сувенир, Майма и Усть-Кан, 2001, Чемал, 1999) до 6 (Приекульский ранний и Новосибирский, Майма, 2000); у среднеранних от 4 до 7 (Адретта, Майма и Чемал, 2000; Огонек, Чемал, 2001); у среднепоздних от 2 (Луговской, Чемал, 2000) до 6 (Символ, Майма, 2000). В общем фенотипическом варьировании признака доля генотипической изменчивости колебалась от 7,3 до 43,2%; доля изменчивости, обусловленная метеорологическими условиями (годы), от 1,9 до 20,6 % и эколого-географическими различиями (пункты) - от 0,0 до 2,9 %. Изменчивость, обусловленная взаимодействием 3-х факторов, - от 1,9 до 21,5 %.

3. Число клубней у ранних сортов варьировало в зависимости от пункта, года и сорта от 4 (Майма, 2000, Корине; Усть- Кан, 1999, Корине и Уральский сувенир) до 18,0 (Алмаатинский, Майма, 1999); у среднеранних - от 5,0 в Усть-Кане (Свитанок Киевский, 1999; Адретта, Гибрид 86/18, 1999 и 2000) до 19 - в Майме (Свитанок киевский, 1999); у среднепоздних - от 4 в Усть-Кане (Луговской, 1999) до 18,0 в Майме (Ласунак, 1999). В общем фенотипическом варьировании признака доля генотипической изменчивости колебалась от 1,9 до 16,6%, доля изменчивости, обусловленная метеорологическими условиями (годы) от 14,4 до 40,49 % и экологическими различиями (пункты) - от 14,1 до 38,9%, а изменчивость, обусловленная взаимодействием 3-х факторов - от 0,4 до 3,9%.

4. Средняя масса клубня у ранних сортов варьировала в зависимости от пункта, года и сорта от 39г (Новосибирский, Майма, 1999; Приекульский ранний, Усть-Кан, 2000) до 119 (Уральский сувенир, Усть-Кан, 1999); у среднеранних от 48г (Огонек, Свитанок киевский, Майма, 1999) до 120 (Эскорт, Усть-Кан, 1999); у среднепоздних - от 40г (Символ, Майма, 1999) до 125 (Луговской, Усть-Кан, 1999). В общем фенотипическом варьировании признака доля генотипической изменчивости колебалась от 6,6 до 24,5 %, доля изменчивости, обусловленная метеорологическими условиями (годы), - от 4,5 до 55,0% и экологическими различиями (пункты) - от 0,0 до 29,5 %, а изменчивость, обусловленная взаимодействием 3-х факторов, - от 1,0 до 3,0 %.

5. Масса клубней картофеля с 1 куста в годы испытаний у ранних сортов варьировала от 384г (Приекульский ранний, Усть-Кан, 2000) до 927 (Приекульский ранний, Чемал, 2001); у среднеранних от 387г (Огонек, Усть-Кан, 2000) до 850 (Эскорт, Чемал, 2001); у среднепоздних - от 347г (Символ, Усть-Кан, 2000) до 970 (Символ, Усть-Кан, 2001). В общем фенотипическом варьировании признака доля генотипической изменчивости колебалась от 0,2 до 24,3 %, доля изменчивости, обусловленная метеорологическими условиями (годы), - от 30,8 до 50,2 % и экологическими различиями (пункты) - от 1,3 до 9,1%, а изменчивость, обусловленная взаимодействием 3-х факторов, - от 3,4 до 10,2 %.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Полученные результаты могут быть использованы при разработке селекционных и семеноводческих программ по картофелю для исследуемых и схожих с ними районов Горного Алтая.

По результатам экологического испытания для внедрения в производство и в личные подсобные хозяйства для районов рекомендуются адаптированные сорта картофеля:

- в предгорье (Майма): из ранних - Уральский сувенир, Прикульский ранний, Новосибирский; из среднеранних - Невский, Свитанок киевский, Огонек, Эскорт; из среднепоздних - Символ, Ласунок и Луговской;

- в среднегорье с мягким климатом (Чемал): из ранних - Уральский сувенир, Прикульский ранний, Алмаатинский и Новосибирский; из среднеранних - Невский, Свитанок киевский, Огонек; из среднепоздних - Символ, Ласунок и Луговской;

- в среднегорье с суровым климатом (Усть-Кан): из ранних - Прикульский ранний, Новосибирский и Корине; из среднеранних - Невский, Эскорт, Адретта и Гибрид 86/18; из среднепоздних - Символ, Ласунок и Луговской;

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в реферируемых изданиях

1. Стрельцова Т.А. Горные районы Алтая перспективы для оздоровления семенного материала. / Т.А. Стрельцова., В.А. Колбешкин., М.В. Овчарик (Федюнина), Ю.А. Александрова. // Картофель и овощи, № 1, 2002. С. 31-32.

2. Стрельцова Т.А. В Горном Алтае есть уникальные зоны для естественного оздоровления картофеля /Т.А. Стрельцова, В.М. Муравьёва, Е.Ю.Секачёва, М.В.Овчарик (Федюнина) и др. //Картофель и овощи, 2001. № 1. С. 20-21.

Научные труды, статьи, рекомендации, авторские свидетельства, дипломы

3. Овчарик М.В. (Федюнина). Сравнительная оценка продуктивности ранних и среднепоздних сортов картофеля в Горном Алтае / М.В Овчарик, Т.А. Стрельцова // Задачи селекции и пути их решения в Сибири: Докл. и собщ. генетико-селекционной школы (19-23апр. 1999г.) РАСХН СО СИБНИИРС. Новосибирск, 2000. С. 255-258.

4. Стрельцова Т.А. Изменчивость признака масса клубней с 1 куста у ранних сортов картофеля при экологическом сортоиспытании в горных районах Республики Алтай / Т.А. Стрельцова, М.В. Федюнина, Ю.А. Александрова, В.А. Колбешкин // Сб. “Картофель в Сибири”. Томск: Изд-во ТПУ, 2001. С. 100-105.

5. Стрельцова Т.А. Изменчивость признака масса клубней с 1 куста у среднеранних сортов картофеля при экологическом сортоиспытании в горных районах Республики Алтай / Т.А. Стрельцова, М.В. Федюнина, Ю.А. Александрова, В.А. Колбешкин // Сб. “Картофель в Сибири”. Томск: Изд-во ТПУ, 2001. С. 113-116.

6. Стрельцова Т.А. Изменчивость признака масса клубней с 1 куста у среднепоздних сортов картофеля при экологическом сортоиспытании в горных районах Республики Алтай / Т.А. Стрельцова, М.В. Федюнина, Ю.А. Александрова, В.А. Колбешкин //Сб. “Картофель в Сибири”. Томск: Изд-во ТПУ, 2001. С. 105-108.

7. Стрельцова Т.А. Изменчивость накопления нитратов в клубнях картофеля различных групп спелости в зависимости от экологического пункта испытания /Т.А. Стрельцова, М.В. Федюнина, Ю.А. Александрова, В.А. Колбешкин //Сб. “Картофель в Сибири”. Томск: Изд-во ТПУ, 2001. С. 108 -112.

8. Стрельцова Т.А. Сравнительная оценка влияния факторов на изменчивость признака продуктивности коллекции сортов картофеля в Горном Алтае / Т.А. Стрельцова, М.В. Федюнина, Ю.А. Александрова, В.А. Колбешкин // Внутривуз. сб. науч. тр. Горно-Алтайский госуниверситет - Горно-Алтайск, 2001. Часть 1. С. 109-111.

9. Стрельцова Т.А. Оценка коллекции сортов картофеля по изменчивости качественных признаков в различных экологических пунктах Горного Алтая / Т.А. Стрельцова., Ю.А. Александрова, В.А. Колбешкин., М.В. Овчарик (Федюнина) //Материалы научно-практич. конференции “Проблемы научных исследований Алтайского горного региона (АГР). Горно-Алтайск, 2002. С. 53-61.

10. Стрельцова Т.А. Экологическая изменчивость продуктивности у коллекции сортов картофеля в Горном Алтае / Т.А. Стрельцова, М.В. Федюнина, В.А. Колбешкин //Научное обеспечение АПК Сибири, Монголии, Казахстана, Беларуси и Башкортостана: Материалы 5-й Междунар. науч.-практ. конф. (Абакан, 10-12 июля 2002 г.) / РАСХН. Сиб. отд-ние. Новосибирск, 2002. С. 262-264.

11. Федюнина М.В. Генотипическая и паратипическая изменчивость признака продуктивности картофеля в предгорье/ М.В. Федюнина //Докл. и сообщ. VIII Международной генетико-селекционной школы «Повышение эффективности селекции и семеноводства сельскохозяйственных растений»: РАСХН СО СИБНИИРС. НГАУ. Новосибирск, 2002. С. 231-234.

12. Федюнина М.В. Изменчивость продуктивности картофеля в зависимости от вертикальной зональности горных районов Республики Алтай / М.В. Федюнина, Т.А. Стрельцова //Докл. и сообщ. Х Международной генетико-селекционной школы «Реализация идей Вавилова на современном этапе развития генетики, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур»: НГАУ. Новосибирск, 2007. С. 344-349.

Размещено на Allbest.ru

...