АГРОНОВОСТИ. Аграрные новости России. Портал новостей сельского хозяйства. Новости агробизнеса России и зарубежья.

Путь к рациональному землепользованию

Октябрь 01
09:40 2019

В современных условиях оценка рисков в сельском хозяйстве и их минимизация выходят на первый план. Аграрии повсеместно сталкиваются с глобальными изменениями климата, а также локальными изменениями погодных условий. Возможно ли противостоять различным неблагоприятным факторам? Какие решения должны быть приняты в ближайшее время?

Александр Жученко, академик РАН,
главный научный сотрудник ФГБНУ
“Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства”, г. Москва

Он подробно анализирует генетические ресурсы и селекцию растений как главные механизмы адаптации.

Спектр рисков

В настоящее время в мире насчитывается 300 тысяч высших растений, из них около 80 тысяч – пищевых. В двадцатом веке мы столкнулись со многими проблемами. Среди них я хочу выделить тенденцию уменьшения биоразнообразия, доминирование селекции на адаптивность, возникновение эпифитотий, стремительное загрязнение окружающей среды, изменение климата и погодных флуктуаций, недостаточное изучение экологической экономики, дефицит экологической сети селекционных центров и их кадрового состава. При высоких темпах роста численности населения и деградации природы мы имеем дело с трудно прогнозируемыми требованиями к сортам, гибридам и возделываемым популяциям растений. В таких условиях важно наращивание мировых генетических ресурсов для создания адаптивных агроландшафтов, средосохраняющих, средообразующих и средоулучшающих фитотехнологий в сельском хозяйстве, мегаполисах, городах и промышленных центрах. Все проблемы, о которых идет речь, предстоит решать в наше время.

Стрессоры на почвах мира хорошо известны. Доминирующим из них является недостаток влаги, которую испытывают почти 30 процентов почв – 3670 миллионов гектаров. Маломощные почвы занимают 3189 миллионов гектаров или 24,2 процента, от избытка влаги страдают 12,2 процента почв – 1611 миллионов гектаров.

Значителен уровень рисков в сельском хозяйстве России, погодные составляют 50 процентов, от засухи – 20-70, высоких температур – 10-30, заморозков – 10-15, болезней – 10-29, вредителей – 5-15 процентов. Велик и спектр рисков, поэтому спрос на генетические ресурсы является стратегическим.

«Погоня» за генами

(МСОП), в мире из 300 тысяч видов высших растений лишь 1 процент достаточно детально исследован на предмет практического использования, тогда как под угрозой исчезновения находится до 10 процентов.

По данным Международного союза охраны природы и природных ресурсов

В 1921 году Н. И. Вавилов в статье «Селекционные и сортовые возможности

России» писал: «Испания открыла Америку, Англия дала ей язык, Германия построила университеты. Россия дала Америке семена главнейших сельскохозяйственных растений. Именно российские сорта пшеницы, ячменя, ржи и овса создали земледелие Канады и северной половины Соединенных Штатов».

Сегодня на сбор генетических ресурсов в мире тратится более 55 миллионов долларов в год, из них в США – 13,9 миллиона. Ежегодные затраты ведущих стран мира на генетические программы по улучшению 1-2 признаков риса, сои, кукурузы и других культур составляют 100-300 миллионов долларов. Федеральная научно-техническая программа развития сельского хозяйства России предполагает затраты 700 миллионов евро на восемь лет ее действия. Из них по картофелю – 280 миллионов евро, по сахарной свекле – 70 миллионов евро. Развивающиеся страны, на территории которых находится до 70 процентов всего разнообразия, самостоятельно не в состоянии обеспечить необходимое финансовое покрытие комплексного изучения и сохранения генетических ресурсов.

На помощь приходят международные организации, в том числе Консультативная группа по международным исследованиям в области сельского хозяйства. Ей оказывают содействие правительства стран, учреждения и благотворительные фонды, включая США, Канаду, Великобританию, Германию, Швейцарию и Японию, Фонд Форда,

Продовольственную и сельскохозяйственную организацию Объединенных

Наций (ФАО) и другие. Большинство международных селекционных центров создано в Вавиловских центрах происхождения культурных растений. В таких центрах работают специалисты генетики и селекционеры Индии, Китая, Африки, Латинской Америки, Европы, и там решаются стратегические задачи по созданию адаптивных сортов к абиотическим и биотическим стрессорам.

В мире между селекционными фирмами идет настоящая «погоня» за генами, которые надо иметь, чтобы создать новый сорт сельскохозяйственного растения, обладающий необходимыми нам свойствами: устойчивостью растений к патогенам, особенно к вирусам, грибам и бактериям карантинного значения, детерминирующих сочетание раннеспелости, продуктивности, устойчивости и качества продукции и других. Новый «признак», как правило, во многом определяет экономическую эффективность сорта и в конечном итоге агротехнологии.

Банки особого значения

В мире создано 1300 генбанков и 1500 ботанических садов, которыми обладают более 100 стран. Многие ботанические сады начинают заниматься и селекцией. Общепризнано, что первый в мире генетический банк с прекрасным кадровым составом великих творческих ученых и широким спектром научных программ по генетике, цитологии, эмбриологии, селекции, а также обширной селекционной сетью организован русским ученым Н. И. Вавиловым в 1920 г. в России. Подобные ВИРу национальные учреждения начали появляться только с 1944 г. в США и с 1953 г. – в Европе. За последние 10 лет их число увеличилось с 80 до 1308. При этом анализ последнего десятилетия показывает, что диких сородичей культурных растений в крупных генбанках мира сосредоточено лишь 10 % от всей гермоплазмы пшеницы, 2 % риса, 5 % ячменя, 5 % кукурузы, 40 % картофеля.

Приведу пример важности сохранения первичного генофонда. В свое время Всесоюзным научно-исследовательским институтом льна была проведена работа по созданию колхозов-заповедников. Когда в 1930-1940 годы широко стали применять в селекции растений гибридизацию без надежных методов отбора на качество волокна в расщепляющихся популяциях, специалисты генетики того времени убедили правительство, что могут исчезнуть кряжевые формы льна-долгунца, порядка 100 величайших сортов вековой селекции, обеспечивавших адаптивность ростовых процессов, высококачественное волокно и семена льна, которые Россия продавала за границу. В колхозах-заповедниках культивировался кряжевый лен без гибридизации.

Мы провели специальные исследования материалов Госсортоиспытания в 1960-е годы, и оказалось, что сорта льна, выведенные индивидуальным отбором, самые лучшие по качеству, а разрушающим фактором служила гибридизация – рекомбинация, разрушающая важные коадаптированные блоки генов. При анализе больших многолетних данных это было подтверждено. Поэтому некоторые селекционеры в 1970-1990 годы в России подбирали родительские  пары при скрещивании льна-долгунца высокого качества волокна.

Как сохранить среду обитания?

Одностороннее развитие мирового растениеводства в решении актуальных проблем питания оставило в стороне такую не менее важную задачу для человека, как разработка интенсивных фитотехнологий оздоровления окружающей среды. В качестве стратегии сохранения многообразия видов растений рассматривается введение их в культуру, а также одомашнивание, обогащение ассортимента полезных растений в мегаполисах, городах, промышленных центрах за счет интродукции новых специализированных, полезных для окружающей среды и человека видов, сортов и форм из мировых коллекций. Это важная часть работы генетиков и селекционеров.

Среда обитания имеет важное значение для человека, и сельскохозяйственные растения играют в ее улучшении особую роль. Только один пример – средоулучшающие свойства льна-долгунца. Если раньше у нас в стране эта культура была в приоритете, занимая площади в миллионы гектаров, сегодня лен значительно менее популярен. Это не только российский тренд: искусственные и синтетические волокна в настоящее время занимают 55 процентов мирового рынка волокон, хлопок, шерсть и шелк – 37 процентов, а лен – до 8 процентов. Но сейчас все более важными становятся средоулучшающие свойства льна-долгунца: избирательное поглощение кадмия, высокий синтез кислорода и поглощение углекислого газа. С помощью льна производятся экологически чистые и сохраняющие здоровье строительные материалы и предметы интерьера, одежда, экокомпозиты, сорбенты, биодизель, лекарства. Лен определяет перспективы развития оборонных предприятий, текстильной и космической промышленности, машино-и  самолетостроение. Все это делает лен вновь необходимым людям и возвращает на него спрос. Растет социальный заказ в мире на средосохраняющие, средообразующие и средоулучшающие фитотехнологии.

Лекарственное растениеводство

Стремительный интерес к использованию лекарственных растений в фарминдустрии мы отмечаем в США, Канаде, Германии и Японии – странах с относительно узким естественным биоразнообразием природных растительных ресурсов. В основе развития лекарственного растениеводства лежат интродукционные, селекционные и семеноводческие исследования, которые играют исключительную роль в сохранении генофонда целебных растений. К примеру, только в ВИЛАРе за 75 лет интродукционными исследованиями было охвачено свыше 200 видов растений из 50 семейств, что обеспечило в настоящее время возможность культивирования в России свыше 50 видов лекарственных и ароматических растений. В научной медицине применение нашли 183 фармакопейных вида, в народной – 2000. В Китае эти цифры намного больше, например, в научной медицине Поднебесной используются 500 видов растений, в народной – 4000.

Генетические ресурсы также широко востребованы в промышленности и строительстве. Особенно – лес ценных пород, где Россия занимает лидирующее место в мире. Легкими нашей планеты считаются влажные тропические леса, однако современные данные ученых говорят о значительной роли российских лесов в обогащении кислородом нашей планеты. Если Япония и США – лидеры по сжиганию кислорода с 1 га – более 7-10 тонн кислорода в год, то Россия – 2 тонны. При этом компенсаторным фактором по восстановлению балансов являются однолетние травы, особенно лен-долгунец, пшеница, рожь и др., которые за вегетационный сезон высвобождают в атмосферу до 10 тонн кислорода, больше, чем созревшие леса и многолетние деревья яблони, груши, ивы, березы и др.

Экологическая экономика

Фактически мы наблюдаем стремительный кризис в области биоразнообразия, поскольку в течение следующих 50 лет при таких темпах загрязнения ученые прогнозируют, что 50 % видов мира могут исчезнуть. Для того, чтобы предотвратить это, необходимо интенсивное развитие экологической экономики – науки о взаимозависимости природы и человека в целях устранения неравенства между расширением рынков товаров и сужением биоразнообразия.

Очень интересные идеи сегодня есть и в бизнесе, когда речь идет об «экологической экономике». Мы не знаем стоимости чистого воздуха, плодородия земель. Без оценки экономического значения экологии для человека, «цены» на биоразнообразие и гены адаптивных признаков, адаптивных сортов, стоимости чистого воздуха, плодородия земель и других факторов общество неспособно решить экологические угрозы и экономические проблемы в XXI веке.

Таким образом, к научным приоритетам в XXI веке необходимо отнести в селекции сочетание высокой потенциальной урожайности с абиотической и биотической устойчивостью, качеством (на уровне сортов и агроценозов), учет цены дополнительных (повышение урожайности) пищевых калорий. Речь идет о доминировании адаптивной селекции и преадаптивной (упредительной) селекции над изменением климата и аномалиями погоды, а также об определении наиболее благоприятных почвенно-климатических зон устойчивого производства высококачественных важнейших сельскохозяйственных культур.

Программно ориентированные информационно-измерительные комплексы

Обращаю внимание, что именно масштабность селекционной работы будет еще долгие годы определять ее успех. Чем больше гибридных комбинаций, тем больше фонд отбора селекционера на различных фонах, почвах, территориях, в разных зонах, речь идет об экологической селекционной сети в разных регионах России, о чем говорил Н. И.Вавилов. Если мы в сельском хозяйстве нашей страны начнем разрушать проверенные временем Вавиловские принципы работы с генетическими ресурсами и в селекции растений без учета лавинообразного нарастающего спроса сельскохозяйственного производства, устойчивого к абиотическим и биотическим стрессорам, мы рискуем столкнуться с голодом.

При этом необходимо создание современного биомониторинга на основе «Информационно-измерительных комплексов», обеспечивающих оценку развития культур и подбор адаптивных сортов и генотипов в разные фазы вегетации в зависимости от гидрометеорологических и технологических рисков по зонам субъектов Российской Федерации. Пионерами в данной области можно считать школу академика А. А. Жученко (1979-1987), который впервые сформулировал роль биомониторинга растений на уровне растения, агроландшафта в изучении адаптации в системе «генотип-среда». Впервые был создан проблемно ориентированный информационно-измерительныйкомплекс, фиксирующий рост, развитие растений, фотосинтез, транспирацию, водопотребление и формирование урожая разных культур и сортов в фитотронах и на полях.

Карантин растений

При обеспечении снижения рисков российского агропроизводства немалую роль играет карантин растений. Создал этот механизм на государственном уровне выдающийся ученый, академик Н. И. Вавилов. В своей работе «Биогеографические основы селекции» в 1930-х годах он писал: «Развертывание широкой интродукции новых растений и сортов должно идти одновременно с созданием карантина растений… Ввоз растений из-за границы должен быть централизован и контролируем». Н. И. Вавилов стал инициатором и организатором первой лаборатории карантина растений в ВИРе, понимая, что при массовой интродукции растений из разных стран мира необходимы карантинные питомники осуществляющие оценку зараженности семян и посадочного материала.

Этому принципу следуют все континенты. Европейская организация по защите растений вводит стандарты карантина в Европе. В качестве примера можно привести карантин картофеля. Это важно, так как в настоящее время в России нет сортов картофеля, устойчивых к разным генам нематод, а в Европе они есть, поскольку там на один карантинный объект в среднем работает более 4 специалистов из разных стран, а у нас – меньше. Устойчивые сорта должны к нам перемещаться. И так по многим культурам. В институте карантина нами в 2004 году была разработана концепция научного обеспечения фитосанитарной безопасности России.

«Agronovosti.ru»

ПОДЕЛИТЬСЯ:

Еще новости

Нет комментариев

Пока нет комментариев...

Здесь нет комментариев, хотите оставить?

Напишите комментарий

Напишите комментарий