Вектор движения
Высокая зависимость величины и качества урожая от погоды и опасность глобального разрушения и загрязнения природной среды требуют пересмотра старых и поиска новых стратегий дальнейшего развития растениеводства.
Переход к адаптивно-биосферной стратегии и интенсификации сельского хозяйства выдвигает новые требования к мобилизации мировых растительных ресурсов. Важную роль в этом играют поиск и использование гендоноров устойчивости растений к действию абиотических и биотических стрессоров. С учетом новых знаний об эколого-генетической природе адаптивных реакций растений в онтогенезе и филогенезе, особое внимание при создании коллекций гендоноров следует уделить сохранению соответствующих блоков коадаптированных генов растений. Они определяют в ряду поколений уникальность их общей и специфической экологической устойчивости, систем преобразования генетической информации и биоценотической регуляции.
ИСТОРИЧЕСКАЯ ВАЖНОСТЬ
Специфика потребностей и подходов России в мобилизации растительных ресурсов и селекции определена суровостью и разнообразием почвенно-климатических и погодных условий в основных земледельческих зонах. На ее территории проходят биологические границы возможного произрастания всех важнейших для страны сельскохозяйственных культур. Именно эти обстоятельства предопределили создание в разных регионах России многочисленных местных сортов. Сейчас некоторые остаются одними из лучших в мире по скороспелости, морозо- и зимостойкости, засухоустойчивости. Они еще в начале столетия широко использовались при создании новых сортов пшеницы, ржи, овса, люцерны, тимофеевки, костра, многих плодовых и овощных культур в США, Канаде и странах Западной Европы.
Разнообразие природных условий в России предопределило востребованность многих новых культур с других континентов мира, в основном из Америки. К ним относятся картофель, кукуруза, подсолнечник, табак, тыква. Пришедший в Россию в конце XVIII века подсолнечник уже к середине прошлого столетия превратился в одну из популярных культур в нашей стране. Потребность отечественного сельского хозяйства в широком использовании собственных и мировых растительных богатств явилась главной причиной создания в России в конце прошлого века сети опытных станций. Было организовано Бюро по прикладной ботанике, где создана огромная коллекция сортов возделываемых растений из разных регионов России. Каковы же основные причины, заставляющие в XXI веке вновь возвращаться к проблеме использования мировых растительных ресурсов в сельском хозяйстве?
ПОБЕДА МЕСТНОГО СОРТА
Существуют предположения, что в XXI веке доля сорта в формировании величины и качества урожая возрастет до 70 процентов и более, так как применение удобрений и пестицидов уже достигло порога антропогенного насыщения агробиоценозов. Одновременно увеличится и роль сортовой агротехники, то есть приемов реализации потенциальной продуктивности и экологической устойчивости сорта.
К числу приоритетов и критериев развития селекции в предстоящий период следует отнести сочетание потенциальной урожайности с высокими показателями качества и устойчивости к действию абиотических и биотических стрессоров. При этом произойдет смена приоритетов — от максимальной урожайности к устойчивому получению высококачественного урожая, повышению ресурсоэнергосберегающей и природоохранной функции новых сортов и гибридов. Это происходит за счет их большей приспособленности к эдафическим стрессорам, то есть ионной токсичности, переувлажнению, плотности грунта, и вредным видам — болезням, вредителям, сорнякам, увеличению не только продукционной, но и средоулучшающей функции.
Обязательно нужно учитывать рентообразующую роль сорта, включающую способность определять различия в физико-химических особенностях почвы, микроклимате, экспозиции склона, дозах и видах минеральных удобрений, близости к рынку, скороспелости. Причем только сорт, наилучшим образом приспособленный к местным условиям, позволяет определить все эти различия. Поэтому велика роль агроэкологически адресных сортов, способных с наибольшей эффективностью использовать благоприятные для них местные факторы и противостоять экстремальным, в том числе местным расам и штаммам патогенов, наиболее вредоносным фитофагам и сорнякам. Особенно важна роль таких сортов в формировании их горизонтальной устойчивости, которая практически всегда агроэкологически адресна, а ее поддержание требует создания специальных фонов отбора в первичном семеноводстве. К числу рентообразующих признаков относят показатели качества урожая, то есть географию накопления белка, клейковины, сахаров и других биологически и технологически ценных веществ, а также способность обеспечивать устойчивость к действию абиотических и биотических стрессоров, особенно за счет механизмов избежания. Например, в условиях России благодаря скороспелости сортов удается не только избежать действия летних засух, но и значительно сократить затраты техногенных и трудовых ресурсов на уборку и доработку урожая. В структуре затрат доля, приходящаяся на сушку зерна и другой продукции, достигает 20 процентов.
ОПЕРЕЖАЯ ЕВРОПУ
Приоритетом должно стать повышение роли сорта в системе «здоровье, питание, ресурсы», в том числе в экономике полноценного питания социально незащищенных слоев населения. Местные сорта — основа здоровой пищи, включая содержание витаминов, незаменимых аминокислот и других биологически ценных веществ. Специально проведенные в 2000–2007 годах анализы показали, что по содержанию витаминов, антиоксидантов и по вкусовым показателям отечественные фрукты, ягоды и овощи значительно лучше импортных. Основная причина этого — специфические почвенно-климатические и погодные условия, значительно больший перепад между ночными и дневными температурами в течение вегетации по сравнению со странами Западной и Центральной Европы. Именно этим объясняются необыкновенно высокие вкусовые показатели арбузов, выращенных в Астраханской и Волгоградской областях. Особенности почвенно-климатических и погодных условий в Юго-Восточном и Западно-Сибирском регионах России предопределяют формирование уникальных зон высокобелковой пшеницы. В то же время в Западной Европе ее получение в обычных условиях оказывается невозможным. К числу других причин, определяющих высокое качество отечественной растениеводческой продукции и ее большую конкурентоспособность на мировом рынке продовольствия, относится наличие соответствующих генетических доноров, а также низкое содержание в урожае остаточного количества поллютантов.
В будущем важным критерием должна стать ориентация особенностей сорта на систему государственных дотаций в случаях необходимости использования «худших» земель и уменьшающихся пропорциональных прибавок в системе «фактор — продукт» для обеспечения госзаказа. При этом особо учитывают признаки, образующие доход в условиях рыночного спроса.
Существенно и различие требований к сортам и технологиям в товарном и приусадебном хозяйстве: вкус, эстетичность, отсутствие пестицидов, сроки поступления и другое.
ИДТИ НА СЕВЕР
Сегодня перед аграриями остро встает необходимость освоения сельского хозяйства на севере России. Это связано с целесообразностью его перемещения из зон рискованного и экстремального земледелия в зоны гарантированного и экономически оправданного. Причем расширение зоны производства идет за новыми сортами и гибридами. Об этом свидетельствуют северные границы не только биологически возможного, но и экономически оправданного возделывания многих овощных культур, подсолнечника, кукурузы, озимой пшеницы, гороха, многолетних плодовых и ягодных культур, а также бобовых и злаковых трав. В этом отношении российская агрономия и селекция обладают уникальным, не имеющим аналогов в мире опытом.
Существенным является использование большего разнообразия агроэкологически адресных сортов и гибридов с учетом расширенной вариабельности почвенно-климатических и погодных условий в России. Поэтому важно создание широкой эколого-географической селекционной и сортоиспытательной сети. Она обеспечит дифференцированное использование природных, биологических, техногенных, трудовых и других ресурсов и их эффективность, а также конкурентоспособность и рентабельность растениеводства. Исключительная роль селекционно-географической сети вытекает из современных представлений о влиянии факторов внешней среды на мейотический и постмейотический этапы формирования доступных искусственному и естественному отбору рекомбинантов, значительно большем давлении естественного отбора и возможности распознать искомый генотип за фитотипом. Естественный отбор оперирует не отдельными и преимущественно моногенными признаками, а идиотипом в целом и даже популяциями. Именно в процессе естественного отбора формируются полигенные по своей природе признаки — засухоустойчивость и зимостойкость, являющиеся свойством взаимосвязанности генетических детерминантов всего идиотипа, а не отдельных генов. Указанные признаки проявляются только на функционально целостном уровне, в формировании которого решающая роль принадлежит коадаптации генов и эпигенетическому отбору.
АДАПТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ
Одно из главных направлений развития растениеводства — понимание главной роли сорта в биологизации и экологизации интенсификационных процессов. Они являются основой мобилизации продукционных и улучшающих среду функций биологического разнообразия мировых растительных ресурсов. Важно использование новых сортов при конструировании адаптивных агроэкосистем и агроландшафтов, обеспечении их географического и сезонного видового и сортового взаимострахования. Не последнюю роль играют целенаправленная фитоценотическая селекция, формирование многокомпонентных, смешанных и многоярусных агроценозов, сохранение и создание новых механизмов и структур биоценотической саморегуляции. В числе последних — поддержание экологического равновесия в системе «хозяин — паразит», «растение — опылитель» и другое.
Постепенно ценным становится критерий развития адаптивных направлений в селекции растений. С учетом большого видового и экотипического разнообразия овощных, кормовых, лекарственных и других потенциально ценных культур в генофонде растений России, особого внимания заслуживает направление экологической системы селекции кормовых культур. Оно особенно актуально в рамках перспектив развития травосеяния с целью повышения продуктивности сенокосов и пастбищ, перехода к зерно-травяным и травопольным севооборотам. Существуют предположения, что выход из кризиса АПК должен базироваться на движении за улучшение сенокосов и пастбищ, обеспечивающее наибольшую рентабельность техногенных затрат при одновременной биологизации и экологизации земледелия в целом. Система травосеяния и создание соответствующего набора сортов приобретают важную роль и в связи с необходимостью реструктуризации сельскохозяйственных угодий России. При этом учитываются возможные изменения климата, необходимость вывода из пашни эродированных, засоленных и солонцеватых земель, площадь которых составляет около 24 млн га, а также расширение площади сенокосов и пастбищ до 36 млн га. Существует необходимость в залужении санитарных зон вдоль рек и озер, восстановлении сбитых пастбищ. Возможности маневра в процессе реструктуризации сельскохозяйственных угодий облегчаются тем, что на одного жителя России приходится 1,5 га сельскохозяйственных угодий, когда в мире этот показатель равняется 0,25 га на человека.
ФАКТОР КЛИМАТА
Важным направлением развития растениеводства является приоритет повышения преадаптивного потенциала сортового набора. Это связано с возможностью разных сценариев глобального и локального изменений климата. Чем менее предсказуемы условия, тем выше должна быть преадаптивность агроценозов и агроландшафтов. В зависимости от изменений погоды проявляются годы луковые, капустные, масличные, пшеничные, ячменные и прочие. Поэтому в условиях рынка действует правило — лучше меньший, но устойчивый по величине и качеству урожай.
В течение XX века в Юго-Восточной зоне европейской территории страны средняя температура повысилась с 4,8 до 6,3°С, то есть на 1,5°С, а количество осадков — с 380 до 500 мм. Средняя урожайность озимой пшеницы оказалась в два раза выше по сравнению с яровой. В результате зона традиционно яровой пшеницы превратилась в зону озимой. Если в 1960 году первая занимала здесь 2,5 млн га, то в 2000 году — лишь 750 тыс. га. Площадь яровой твердой пшеницы в Заволжье с 1,2 млн га в 1950 году уменьшилась до 80–100 тыс. га, хотя она устойчивее к ржавчине, чем яровая мягкая, потери которой в эпифитотийные годы достигают 20 ц/га. Мировое производство твердой пшеницы в последнее время растет, что связано с увеличивающимся спросом на нее на мировом рынке зерна. Заметим, что в экстремальном 1998 году урожайность озимой ржи в Саратовской области составила 7,6 ц/га, озимой пшеницы — 6,5 ц/га, а яровой пшеницы — 4,4 ц/га.