vstispСадоводство и виноградарствоHorticulture and viticulture0235-25912618-9003Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»10.31676/0235-2591-2022-5-38-46vstisp-923Research ArticleИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУРINNOVATIVE TECHNOLOGIES OF CULTIVATION OF AGRICULTURAL CROPSСовременные научные подходы к радикальному повышению урожаев плодовых культурContemporary scientific approaches for a dramatic increase in fruit cropshttps://orcid.org/0000-0003-2557-1822ДрагавцеваИ. А.DragavtsevaI. A.

Драгавцева И. А. – доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник, лаборатория управления воспроизводством в плодовых агроценозах и экосистемах

Краснодар

Dragavtseva I. A., Dr. Sci. (Agric.), Chief Researcher, Laboratory of Reproduction Management in Fruit Agrocenoses and Ecosystems

Krasnodar

 

I_d@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0934-020XДрагавцевВ. А.DragavtsevV. A.

Драгавцев В. А. – доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник

Санкт-Петербург

Dragavtsev V. A., Dr. Sci. (Agric.), Chief Researcher

St. Petersburg

https://orcid.org/0000-0002-8739-5441СавинИ. Ю.SavinI. Yu.

Савин И. Ю. – академик РАН, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник; профессор экологического факультета

Москва

Savin I. Yu., Academician of Russian Academy of Sciences, Dr. Sci. (Agric.), Chief Researcher; Professor, Faculty of Ecology

Moscow

https://orcid.org/0000-0003-2238-8408КлюкинаА. В.KlyukinaA. V.

Клюкина А. В. – младший научный сотрудник, лаборатория управления воспроизводством в плодовых агроценозах и экосистемах

Краснодар

Klyukina A. V., Junior Researcher, Laboratory of Reproduction Management in Fruit Agrocenoses and Ecosystems

Krasnodar

Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделияРоссияNorth Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-makingRussian FederationАгрофизический научно-исследовательский институтРоссияAgrophysical Research InstituteRussian FederationФИЦ «Почвенный институт им. В. В. Докучаева»; Российский университет дружбы народовРоссияFederal Research Center “Dokuchaev Soil Institute”; Peoples’ Friendship University of RussiaRussian Federation202201112022053846Copyright © Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture», 20222022Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»https://www.sadivin.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.sadivin.com/jour/article/view/923

Решение повышения урожаев у плодовых культур требует внедрения новой стратегии – биологизации плодоводства, т. е. внедрения инновационных технологий конструирования новых прорывных по урожаям и качеству продукции сортов и развития алгоритмов оптимального размещения существующих по макро-, мезои микроэкологическим нишам на основе цифровых технологий. В работе представлены современные инновационные стратегии для: внедрения инновационных технологий селекции плодовых культур с количественной оценкой вкладов в урожаи семи генетико-физиологических систем (ГФС), которые управляют урожаями плодовых культур и сортов; подбора родительских пар не на основе общих качественных показателей (зимостойкости, засухоустойчивости и других), а на степени адаптивности сортов в конкретную фазу развития к лимитирующим факторам среды – фазовая селекция; управления продукционным процессом сортов в каждой фазе онтогенеза на основе оценок плюсовых вкладов каждой из семи ГФС в урожай и объединения ГФС с максимальными плюсовыми вкладами в урожай в одном будущем сорте; использования цифровых технологий и совершенствования инструментария для рационального размещения сортов по макро-, мезои микронишам садоводческих территорий. Показаны пути применения элементовновых стратегий для радикального повышения урожаев плодовых культур, способные обеспечить при одновременном их использовании повышение урожаев на 200-250 %.

Increasing fruit crops requires the introduction of a new strategy – biologization of fruit growing, i.e. introduction of innovative technologies for the design of new varieties that are breakthrough in yields and product quality, as well as development of algorithms for the optimal placement of existing varieties in macro-, meso- and microecological niches based on digital technologies. Тhe study presents contemporary innovative strategies for: introduction of innovative technologies for the selection of fruit crops with a quantitative assessment of contributions to the yields of seven genetic and physiological systems (GPS), which manage fruit crops and varieties; selection of parent pairs based on the degree of adaptability of varieties in a specific phase of development to limiting environmental factors – phase selection – rather than on the basis of general qualitative indicators (winter hardiness, drought tolerance and others; management of the production process of varieties in each phase of ontogenesis based on estimates of the positive contributions of each of the seven GPS to the crops and the combination of the GPS with the maximum positive contributions to the crop in one future variety; use of digital technologies and improvement of tools for rational placement of varieties in macro-, meso- and microecological niches. Тhe paper shows the ways of applying elements of new strategies for a dramatic increase in fruit crops to ensure, with their simultaneous use, an increase in yields by 200-250%.

повышение урожаевинновационные технологии селекциифазовая селекцияуправление продукционным процессомоптимальное размещение культур и сортовцифровые технологииincrease in cropsinnovative technologies for selectionphase selectionproduction process managementoptimal placement of crops and varietiesdigital technologiesПубликуется в рамках гранта РФФИ № 19-44-230023 р_а и Госзадания № 0498-2022-003Published within the framework of the Russian Foundation for Basic Research grant No. 19-44- 230023 р_а and State Assignment No. 0498-2022-003ReferencesДрагавцев В. А. Н. И. Вавилов как один из основателей современной эпигенетики. Успехи современной науки. 2017;1(9);8-17.Dragavtsev V. A. N. I. Vavilov as one of the founders of modern epigenetics. Successes of modern science. 2017;1(9);8-17. (In Russ.)Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур. Орел, 1999, 606 с.Program and methodology for the variety study of fruit, berry and nut-bearing crops. Orel, 1999, 606 p. (In Russ.)Драгавцев В. А, Литун П. П., Шкель Н. М. Экологогенетический контроль количественных признаков растений. Доклады академии наук СССР. 1984;3:720-723.Dragavtsev V. A., Litun P. P., Shkel N. M. Ecological and genetic control of quantitative traits of plants. Doklady akademii nauk SSSR. 1984;3:720-723. (In Russ.)Драгавцева И. А., Драгавцев В. А., Кузнецова А. Р., Клюкина А. В. Выявление «узких мест» в системах адаптивности сортов персика к конкретным абиотическим, лимитирующим рост и развитие растений факторам, воздействующим на отдельные фазы онтогенеза, для создания оптимальных алгоритмов дальнейшей селекции. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(4):112-119.Dragavtseva I. A., Dragavtsev V. A., Kuznetsova A. R., Klyukina A. V. Identification of “bottlenecks” in the systems of adaptability of peach varieties to specific abiotic, limiting plant growth and development factors affecting individual phases of ontogenesis, to create optimal algorithms for further breeding. Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii. 2020;181(4):112-119. (In Russ.)Драгавцев В. А., Драгавцева И. А., Ефимова И. Л., Моренец А. С. Савин И. Ю. Управление взаимодействием «генотип-среда» – важнейший рычаг повышения урожаев сельскохозяйственных растений. Труды КубГАУ, 2016, 105-121.Dragavtsev V. A., Dragavtseva V. A., Efimova I. L., Morenets A. S. Savin I. Yu. Managing the interaction “genotype-environment” is the most important lever for increasing crop yields. Trudy KubGAU. 2016, 105-121. (In Russ.)ILWIS 2.2 Reference guide. ITC. The Netherlands, 1998, 350 p.ILWIS 2.2 Reference guide. ITC. The Netherlands, 1998, 350 p.Жученко А. А. Экологическая генетика культурных растений как самостоятельная дисциплина. Теория и практика. Краснодар: Просвещение-Юг, 2010, 486 с.Zhuchenko A. A. Ecological genetics of cultivated plants as an independent discipline. Тheory and practice. Krasnodar: Prosveshchenie-Yug, 2010, 486 p. (In Russ.)Драгавцев В. А., Литун П. П., Шкель Н. М, Нечипоренко Н. Н. Модель эколого-генетического контроля количественных признаков растений. Доклады АН СССР. 1984;274(3):720-723.Dragavtsev V. A., Litun P. P., Shkel N. M., Nechiporenko N. N. Model of ecological-genetic control of quantitative traits of plants. Doklady AN SSSR. 1984;274(3):720-723. (In Russ.)Драгавцев В. А., Драгавцева И. А., Ефимова И. Л., Кузнецова А. П., Моренец А. С. К экспериментальному подтверждению гипотезы об эколого-генетической природе феномена «взаимодействие генотип-среда» у древесных растений (на примере плодовых культур). Сельскохозяйственная биология. 2018;53(1):151-156.Dragavtsev V. A., Dragavtseva I. A., Efimova I. L., Kuznetsova A. P., Morenets A. S. On the experimental confirmation of the hypothesis about the ecological and genetic nature of the phenomenon “genotype-environment interaction” in woody plants (on the example of fruit crops). Selʹskokhozyaystvennaya biologiya. 2018;53(1):151-156. (In Russ.)Драгавцев В. А. Решения технологических задач селекционного повышения урожаев, вытекающие из ТЭГОКП. Бюлл. Гос. Никитского бот. сада. 2019;132:17-30.Dragavtsev V. A. Solutions of technological problems of selection increase in yields arising from TEGOKP. Byull. Gos. Nikit·skogo bot. sada. 2019;132:17-30. (In Russ.)Рихтер А. А. Миндали в культуру Крыма. Ялта: Крымгосиздат, 1934, 24 с.Richter A.A. Almonds in the culture of the Crimea. Yalta: Krymgosizdat, 1934, 24 p. (In Rus.)Петросян А. А. Особенности отбора сеянцев грецкого ореха и фундука в связи с изменчивостью некоторых признаков плодов в онтогенезе. Сб. науч. тр. ВНИИ садоводства. М., 1978;27:57-61.Petrosyan A. A. Peculiarities of the selection of walnut and hazelnut seedlings in connection with the variability of some fruit traits in ontogenesis. Collection of scientific works of Research Institute of Horticulture. Moscow. 1978;27:57-61. (In Russ.)Костина К. Ф. Селекция в южной зоне СССР. Селекция косточковых культур. М.: Сельхозиздат, 1956, 66 с.Kostina, K. F. Breeding in the southern zone of the USSR. Breeding of stone fruits. Moscow: Selkhozizdat, 1956, 66 p. (In Russ.)Кузнецова А. П., Щеглов С. Н. Новые подходы к оценке продуктивности сорто-подвойных комбинаций сливы в условиях нестабильной внешней среды. Плодоводство и ягодоводство России. 2011;28(2):8-14.Kuznetsova A. P., Shcheglov S. N. New approaches to assessing the productivity of plum variety-rootstock combinations in an unstable environment. Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii. 2011;28(2):8-14. (In Russ.)Dragavceva I. A., Kuznecova A. V., Savin I. Yu., Klyukina A. V. Тhe study of multivariance in realization of the plum graft and rootstock combinations adaptivity systems to the changing conditions of environment in the Krasnodar region with the use of digital technologies. BIO Web of Cоnferences. 2021;34:01002.Tikhonov V. V. Optimization of apple nutrition in intensive plantations in alluvial soil conditions of the Kuban fruit growing zone of the Krasnodar Territory. PhD dissertation in agriculture. Krasnodar, 2003, 167 p. (In Russ.)Тихонов В. В. Оптимизация питания яблони в интенсивных насаждениях в условиях аллювиальных почв Прикубанской зоны плодоводства Краснодарского края: дис. к. с.-х. наук. Краснодар, 2003, 167 с.Trusevich, G. V. Fruit nursery. Moscow: Rosselkhozizdat, 1974, 191 p. (In Russ.)Трусевич Г. В. Плодовый питомник. М.: Россельхозиздат, 1974, 191 с.Popova V. P., Fomenko T. G., Makarova A. A. Evaluation of the influence of drip irrigation with mineralized waters on the change in the properties of ordinary chernozem and the state of apple plantations. Plodovodstvo i vinogradarstvo yuga Rossii. 2021;67(1):226-241. (In Russ.)Попова В. П., Фоменко Т. Г., Макарова А. А. Оценка влияния капельного орошения минерализованными водами на изменение свойств чернозема обыкновенного и состояние насаждений яблони. Плодоводство и виноградарство юга России. 2021;67(1):226-241.Doroshenko T. N., Chumakov S. S., Madjar D. A., Chukuridi S. S., Omarov M. D., Kopnina T. A. Prospects for the use of physiologically active substances to optimize the generative activity of fruit plants at the beginning of the growing season. Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2014;1(46):56-61. (In Russ.)Дорошенко Т. Н., Чумаков С. С., Маджар Д. А., Чукуриди С. С., Омаров М. Д., Копнина Т. А. Перспективы использования физиологически активных веществ для оптимизации генеративной деятельности плодовых растений в начале вегетации. Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2014;1(46):56-61.Kelreuter J. G. Тhe doctrine of the field and hybridization of plants. Moscow-Leningrad: Selkhozgiz, 1940, 137 p. (In Russ.)Кельрейтер Й. Г. Учение о поле и гибридизации растений. М.-Л.: Сельхозгиз, 1940, 137 с.Sechenov I. M., Pavlov I. P., Vvedensky M. E. Physiology of the nervous system. Moscow: Medgiz, 1952, 142 p. (In Russ.)Сеченов И. М., Павлов И. П., Введенский М. Е. Физиология нервной системы. М.: Медгиз, 1952, 142 с.Popov E. B., Dragavtsev V. A., Maletsky S. I. Тhree pillars of econics: Origins and prospects of a new direction in general biology. St. Petersburg: Publishing and Printing Association of Higher Educational Institutions, 2020, 132 p. (In Russ.)Попов Е. Б., Драгавцев В. А., Малецкий С. И. Три кита эконики: Истоки и перспективы нового направления в общей биологии. СПб.: Издательско-полиграфическая ассоциация высших учебных заведений, 2020, 132 с.Dragavtseva I. A., Kuznetsova A. P., Savin I. Yu., Prudnikova E. Yu. Ways to ensure the stability of fruiting varieties of fruit varieties based on the assessment of their adaptive potential in changing environmental conditions. Horticulture & viticulture. 2019;3:34-42. (In Russ.)Драгавцева И. А, КузнецоваА. П., Савин И. Ю., Прудникова Е. Ю. Пути обеспечения стабильности плодоношения сортов плодовых на основе оценки их адаптационного потенциала в изменяющихся условиях среды. Садоводство и виноградарство. 2019;3:34-42.Dragavtseva I. A., Savin I. Yu. Management of productivity and production process of fruit crops based on the patterns of their genetic and phenotypic changes when changing environmental limits. Horticulture & viticulture. 2020;1:39-48. (In Russ.)Драгавцева И. А., Савин И. Ю. Управление продуктивностью и продукционным процессом плодовых культур на основе закономерностей их генетических и фенотипических изменений при смене лимитов внешней среды. Садоводство и виноградарство. 2020;1:39-48Bertalanffy von. L. General System Тheory. A Critical Review. General Systems. 1962;VII:1-20.Bertalanffy von. L. General System Тheory. A Critical Review. General Systems. 1962;VII:1-20.Shannon C. E. A Mathematical Тheory of Communication. Technical Journal. 1948;27:379423-623656.Shannon C. E. A Mathematical Тheory of Communication. Technical Journal. 1948;27:379423-623656.Kastler G. Place of information theory in biology. Тheory of information in biology. Moscow, 1960,188 р. (In Russ.)Кастлер Г. Место теории информации в биологии. Теория информации в биологии. М., 1960, 188 с.Ashby W.R. Introduction to cybernetics. Moscow-Leningrad: Publishing House of Foreign literature, 1959, 362 p. (In Russ.)Эшби У. Р. Введение в кибернетику. М.-Л.: Издательство иностранной литературы, 1959, 362 с.Popov E. B., Dragavtsev V. A., Maletsky S. I. Тhree whales of econics: Origins and prospects of a new direction in general biology. – St. Petersburg: Publishing and Printing Association of Higher Educational Institutions, 2020, 132 p. (In Russ.)Винер Н. Кибернетика. Вестник АН СССР. 1964;7:16. Viner N. Cybernetics. Vestnik AN SSSR.1964;7:16. (In Russ.)Zhuchenko A. A. Ecological genetics of cultivated plants and problems of the agrosphere (theory and practice): Monograph. In two volumes. Moscow: Agrorus, 2004;I:690. (In Russ.)Попов Е. Б., Драгавцев В. А., Малецкий С. И. Три кита эконики: Истоки и перспективы нового направления в общей биологии. СПб.: Издательско-полиграфическая ассоциация высших учебных заведений, 2020, 132 с.Vanyushin B. F. Materialization of epigenetics, or small changes with big consequences. Khimia i zhizni. 2004;2:32-37. (In Russ.)Жученко А. А. Экологическая генетика культурных растений и проблемы агросферы (теория и практика): Монография. В двух томах. М.: Агрорус, 2004;I:690.Meloni M., Testa J. Epigenetic revolution in close consideration. Biosfera. 2015;7(4):450-467. (In Russ.)Ванюшин Б. Ф. Материализация эпигенетики, или небольшие изменения с большими последствиями. Химия и жизнь. 2004;2:32-37.Dragavtsev V. A., Litun P. P., Shkel N. M. Model of ecological-genetic control of quantitative traits of plants. Doklady AN SSSR. 1984;274(3):720-723. (In Russ.)Мелони М., Теста Дж. Эпигенетическая революция в пристальном рассмотрении. Биосфера. 2015;7(4):450-467.Dyakov A. B. Supraorganismal biological systems and principles of their study. –Krasnodar: Prosveshchenie, 2019, 267 p. (In Russ.)Драгавцев В. А., Литун П. П., Шкель Н. М. Модель эколого-генетического контроля количественных признаков растений. Доклады АН СССР. 1984;274(3):720-723.Dragavtsev V. A., Maletsky S. I. Ways of “genes-features” are inscrutable. Biosfera. 2016;8(2):143-150. (In Russ.)Дьяков А. Б. Надорганизменные биологические системы и принципы их изучения. Краснодар: Просвещение-Юг, 2019, 267 с.I. A. Dragavtseva, I. Yu. Savin, N. G. Zagirov et all. Resource potential of the lands of the North Caucasus for fruit growing. Makhachkala; Krasnodar, 2016, 318 p. (In Russ.)Драгавцев В. А., Малецкий С.И. Пути «гены-признаки» неисповедимы. Биосфера. 2016;8(2):143-150.Dragavtseva I. A., Savin I. Yu., Ovechkin. S. V. Тhe resource potential of the lands of the Krasnodar Territory for the cultivation of fruit crops. Krasnodar: SKZNIISiV, 2005, 138 p. (In Russ.)Драгавцева И. А., Савин И. Ю., Загиров Н. Г. и др. Ресурсный потенциал земель Северного Кавказа для плодоводства. Махачкала; Краснодар, 2016, 318 с.Dragavtseva I. A. Smirnova L. A., Zhelnakova L. I. Marchenko N. N., Katorgin I. Yu., Antonov S. A., Andreyanov D. Yu. Analysis of the resource potential of the lands of the Stavropol Territory for the cultivation of fruit crops. Moscow, 2007, 191 p. (In Russ.)Драгавцева И. А., Савин И. Ю., Овечкин. С. В. Ресурсный потенциал земель Краснодарского края для возделывания плодовых культур. Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2005, 138 с.Savin I. Yu. Geoinformation systems in assessing the bioproductivity of the soil cover. Abstracts of the reports of the international conf. «System Analysis at the Turn of the Millennium: Тheory and Practice-1998», Moscow, 15-17 Dec. 1998. Moscow, 1998, 207-208. (In Russ.)Драгавцева И. А. Смирнова Л. А., Желнакова Л. И. Марченко Н. Н., Каторгин И. Ю., Антонов С. А., Андреянов Д. Ю. Анализ ресурсного потенциала земель Ставропольского края для возделывания плодовых культур. М., 2007, 191 с.Savin I. Yu. Computer inventory of soil cover. Pochvovedenie. 1999;7:899-904. (In Russ.)Савин И. Ю. Геоинформационные системы в оценке биопродуктивности почвенного покрова. Тез. докл. междунар. конф. «Анализ систем на рубеже тысячелетий: теория и практика-1998», Москва, 15-17 дек. 1998. М., 1998, 207-208.Savin I. Yu., Fedorova E. G. Geoinformation analysis of the resource potential of lands for agricultural purposes. Modern problems of soil science. Moscow, 2000, 272-285. (In Russ.)Савин И. Ю. Компьютерная инвентаризация почвенного покрова. Почвоведение. 1999;7:899-904.Framework for Land Evaluation. FAO, 1976, 28 p.Савин И. Ю., Федорова Е. Г. Геоинформационный анализ ресурсного потенциала земель для сельскохозяйственных целей. Современные проблемы почвоведения. М., 2000, 272-285.Савин И. Ю., Федорова Е. Г. Геоинформационный анализ ресурсного потенциала земель для сельскохозяйственных целей. Современные проблемы почвоведения. М., 2000, 272-285.Framework for Land Evaluation. FAO, 1976, 28 p.Framework for Land Evaluation. FAO, 1976, 28 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.