Postęp hodowlany i jego wykorzystanie w polskim nasiennictwie Tadeusz Oleksiak, Edward Arseniuk IHAR- PIB Radzików, Anna Kraśniewska PIORiN
Przyczyny rosnącego znaczenia hodowli Rosnąca liczba mieszkańców Ziemi: Do 2050 30% wzrost liczby ludności. Zmieniające się zwyczaje żywieniowe powodują że zapotrzebowania na zboże wzrośnie o około 50-60%. Wyczerpują się możliwości wzrostu poprzez rozszerzanie areału (urbanizacja, infrastruktura), ale też dostęp do naturalnych surowców niezbędnych do produkcji rolniczej. Wyczerpywanie się możliwości wzrostu produktywności roślin metodami agrotechnicznymi (w państwach o najwyższym poziomie rolnictwa praktycznie nie ma rezerw dalszego wzrostu luka miedzy potencjałem plonowania a praktyką plonami osiąganymi w produkcji wynosi 20-25% co przyjmuje się jako poziom racjonalnego wykorzystania możliwości Pojawiają się nowe zagrożenia związane z globalizacją transportu co przekłada się na przemieszczanie i rozprzestrzenianie się niepożądanych organizmów Spowolnienie wzrostu obserwowane od połowy lat 90. Wyczerpywanie możliwości wzrostu wykorzystujących klasyczne metody hodowli (Cassman, Slafer 1998) Racjonalizacja wykorzystania istniejących możliwości (Brisson 2010 ), redukcja nakładów na produkcję w z powodów ekonomicznych (ekstensyfikacja zabiegów agrotechnicznych), Ograniczenie nawożenia, Ograniczenie intensywności ochrony, Uproszczenia w uprawie i zmianowaniu (brak strączkowych) (wg INRA z tego powodu w okresie 1995-2006 plony pszenicy zmniejszyły się o 0,42 t/ha) Niekorzystne z punktu widzenia plonowania zmiany w strukturze zasiewów
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 tys.ha 20000 18000 y = -227,06x + 18994 R² = 0,9342 16000 14000 12000 y = -119,69x + 12785 R² = 0,7381 10000 8000 6000 4000 y = -67,48x + 9032 R² = 0,7303 2000 0 Powierzchnia użytków rolnych Powierzchnia zasiewów ogółem Powierzchnia zasiewów zbóż Liniowy (Powierzchnia użytków rolnych ) Liniowy (Powierzchnia zasiewów ogółem) Liniowy (Powierzchnia zasiewów zbóż)
Zmiany w poziomie nakładów bezpośrednich na produkcje rolnicza w UE
Przyczyny rosnącego znaczenia hodowli Oprócz subiektywnych przyczyn będących wynikiem określonej polityki gospodarczej można wymienić też obiektywne przyczyny na które nie mamy wpływu zmiany klimatyczne; pogłębiające znaczenie stresów związanych z podwyższaniem się temperatury i suszami występującymi w kluczowych dla kształtowania się plonu okresach wegetacji Sprostanie tym wyzwaniom możliwe jest przy stałym wzroście plonowania -1,1-1,3% /rok (Fisher et.al 2014) Rzeczywiste tempo osiąganego wzrostu b. rzadko przekracza 1% a średnie tempo wzrostu plonów zbóż w UE w okresie 2000-2015 to 0,94% (Noleppa 2016) Warunkiem rozwiązanie problemu zdynamizowania wzrostu produkcji jest hodowla
Postęp hodowlany to Efekty postępu hodowlanego i ich ocena nowe odmiany czasem nowe lub zaadaptowane do nowych środowisk gatunki. wyższe plony większa odporność na stresy ale tez : źródło dodatkowego dochodu dla rolników i dla otoczenia rolnictwa Miejsca pracy na terenach wiejskich Zwiększenie dostępności żywności = Niższe ceny żywności Stabilizacja rynków rolniczych (duża liczba odmian dostosowanych do zmieniających się warunków) Ochrona naturalnych zasobów ziemi i wód Zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych Ochrona bioróżnorodności Uproszczone, syntetyczne kryterium oceny: wielkość wzrostu plonowania odmian.
Efekty postępu hodowlanego w UE w ciągu ostatnich 15 lat (wg HFFA 2016) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 zboża rośliny oleiste ziemia PKB
Efekty hodowli i nasiennictwa w praktyce poprawa wartości żywieniowej porównania składu chemicznego, doświadczenia żywieniowe poprawa odporności na choroby - porównania z wzorcem, bonitacja w 9 0 skali poprawa mrozoodporności - porównania z wzorcem, bonitacja w 9 0 skali zmiana długości okresu wegetacji lba dni od siewu do zbioru stabilność plonowania poprawa właściwości technologiczne (parametry wartości wypiekowej, dostosowanie do oczekiwań końcowych odbiorców (przemysł, konsumenci) Cechy rolniczo- użytkowe: odporność na zakwaszenie, odporność na wyleganie - porównania z wzorcem, bonitacja w 9 0 skali, MTN,
Schemat zależności między hodowlą i rolnikami nasiennic two Dystrybuc ja nasion hodowla rolnicy Agencja nasienna
Główne elementy metodyki oceny postępu hodowlanego: Bonitacja poszczególnych odmian pod względem wartości badanej cechy (potencjału plonowania) w relacji do stabilnego wzorca. Ocena potencjału gatunku z uwzględnieniem struktury uprawianych odmian w kolejnych latach. Ocena zachodzących zmian plonowania i potencjału poszczególnych gatunków na podstawie wartości współczynników regresji.
1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006 2011 Konstrukcja wzorca (pszenica jara) Wzorzec mostowy Ostka /Arabella Nawra Henika Jara Kolibri Ostka 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006 2011 dt. ha -1 80 70 60 50 40 30 20 10 0 y = 0,3854x + 43,216 R² = 0,5157 WZORZEC MOSTOWY 2 Ostka Popularna Kolibri Jara Henika Ostka /Arabella Nawra
Wartości indeksów charakteryzujących odmiany (pszenica jara) 15,0 10,0 5,0 0,0 II III 1959 1970 1976 1982 1987 1989 1991 1995 1996 1997 1999 2001 2001 2002 2003 2004 2005 2005 2006 2008 2010 2012 2014 2015-5,0-10,0-15,0
Pozwala to na rozdzielenie przyrostu plonów na efekt odmian i czynniki pozaodmianowe
1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 Plony w t/ha Wpływ postępu hodowlanego na wzost plonowania rzepaku 60,0 50,0 40,0 y = 0,6089x + 20,89 R² = 0,8003 wzrost plonowania w wyniku postępu hodowlanego - increase due to breeding progress plony bez uwzględniania PH - yields without taking into consideration BP 30,0 20,0 10,0 y = 0,1941x + 26,174 R² = 0,2452 początkowy poziom plonowania - starting level of yielding Liniowy (wzrost plonowania w wyniku postępu hodowlanego - increase due to breeding progress) 0,0 Liniowy (plony bez uwzględniania PH - yields without taking into consideration BP)
% 80,0 Udział PH we wzroście średniego plonu zarejestrowanych odmian rzepaku ozimego 60,0 64,7 40,0 20,0 0,0 1971-1980 1981-1990 1991-2000 2001-2010 2011-2015 -20,0-40,0
Ocena efektów hodowli zbóż doświadczenia odmianowe i produkcja nasienna 2001-2015. Gatunek Tempo wzrostu plonów Efekt postępu hodowlanego Efekt postępu hodowlanego średnio z uwzględnieniem struktury w PDO produkcji nasiennej kg kg kg Pszenica ozima 88,2 67,6 69,0 Żyto 91,6 27,2 45,9 Pszenżyto ozime *) 40,5 42,3 43,3 Jęczmień ozimy 78,0 90,7 78,2 Pszenica jara 96,8 32,1 45,8 Jęczmień jary 66,7 31,3 39,4 Owies (bez nagich) 49,1 13,1 31,8 Pszenżyto jare 83,4 47,3 70,4 Zboża średnio (ważone udziałem gatunków w produkcji) udział PH we wzroście plonowania - % 74,9 43,7 51,7 58,4 69,1
Ocena udziału postępu hodowlanego we wzroście plonów W latach 1951-1970 na pierwszym miejscu wśród czynników wzrostu produkcyjności wymieniano nawożenie 47% ochronę roślin 22% postęp biologiczny 18% W latach 1971-1990 postęp biologiczny w Polsce 52% (Nalborczyk 1996). USA Duvick 1986 > 50% Meksyk Bell 1995 28% udział hodowli we wzroście plonowania Wielka Brytania Silvey V. 1986 1947-1983 40-60% zboża Mackay et al. 2011 1982-2007 88% pszenica i jęczmień Francja Brisson et al. 2010 76-93% pszenica Norwegia Lillemo 2009 1946-1960 29%, jęczmień 1960-1980 43% 1980-2008 78% Niemcy Laidig et.al.2014 1983-2012 ~75% pszenica jęczmień Noleppa 2016 1986-2015 1994-2014 75% pszenica ozima 60% zboża UE 2001-2015 74% Polska 2001-2015 69% zboża 2001-2015 64% rzepak
Luka w plonowaniu zbóż 70 60 50 40 30 20 Niemcy Polska 10 0 Pszenica ozima Pszenica jara Jęczmień ozimy Jęczmień jary Pszenżyto ozime Żyto
100% Wykorzystanie potencjału pszenicy w zależności od poziomu agrotechniki (badania ankietowe) 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 25,0 48,0 35,1 29,3 25,2 75,0 52,0 UE (UK, Francja) średnio w Polsce Gospodarstwa towarowe 49,6 64,9 70,7 74,8 50,4 Gospodarstwa towarowe + Kwalifikowany materiał siewny Gospodarstwa towarowe + Kwalifikowany materiał siewny, wysokie nawożenie i ochrona chemiczne Gospodarstwa towarowe + własny materiał siewny, niskie nawożenie i ochrona chemiczne
1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 Teoretycznie możliwe i rzeczywiste plony zbóż w Polsce 90 80 70 Plon zbóż w doświadczeniach 60 dt.ha -1 50 40 30 Plony zbóż w produkcji 20 10 0
1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 Teoretycznie możliwe i rzeczywiste plony zbóż w Polsce 90 80 70 Plon zbóż w doświadczeniach dt.ha -1 60 50 40 Plony zbóż w produkcji 30 20 Plony przy racjonalnym wykorzystaniu potencjału 10 0
Jak poprawić wykorzystanie istniejących możliwości Poprawa agrotechniki Poprawa struktury gospodarstw Optymalizacja doboru odmian Poprawa zaopatrzenia w kwalifikowany materiał siewny.
Liczba odmian zbóż w produkcji 2014 wg COBORU i PIORiN 180 168 160 140 131 120 100 103 80 67 60 40 20 24 42 4 26 28 37 22 34 9 9 50 34 35 23 41 0 Jęczmień jary Jęczmień ozimy Owies Pszenica jara Pszenica ozima Pszenżyto jare Pszenżyto ozime Żyto ozime Kukurydza W reprodukcji Ogółem w KR w tym polskie
Liczba odmian zarejestrowanych w Katalogu Wspólnym UE (wg 34 wydania Katalogu z 5.12.2015r.) Ogółem: ~23 tys. odmian w tym zboża:» Kukurydza 5105» Pszenica 2166» Jęczmień 1297» Owies 372» Żyto 169» Pszenżyto 313» Ziemniak 1623» Burak cukrowy 1525» Rzepak 1312» Trawy 3045» Życica trwała 1037» Życica wielokwiatowa 423» Kostrzewa czerwona 331
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 % % Udział odmian z Katalogu Wspólnego w reprodukcji nasiennej 30,0 35,0 25,0 30,0 20,0 25,0 20,0 15,0 15,0 10,0 10,0 5,0 5,0 0,0 0,0
Jak wykorzystywany jest potencjał i od czego to zależy Wykorzystanie odmian, wykorzystanie postępu hodowlanego jest funkcją udziału KMS w produkcji
dt.ha-1 Efekt przyrostu plonów zbóż na polach gdzie zastosowano kwalifikowany materiał siewny średnio w latach 2008-2013 9,0 8,0 7,58 7,68 7,0 6,0 5,97 5,0 4,0 4,24 3,95 3,0 2,0 2,44 1,0 0,0 Pszenica ozima Żyto Pszenica jara Pszenżyto ozime Jęczmień jary Owies
Efekt przyrostu plonów zbóż na polach gdzie zastosowano kwalifikowany materiał siewny średnio w latach 2008-2013 9,0 8,0 7,58 7,68 7,0 6,0 5,97 dt. ha -1 5,0 4,0 4,24 3,95 3,0 2,44 2,0 1,0 1,8 1,3 1,7 2,0 1,1 1,4 0,0 Pszenica ozima Żyto Pszenica jara Pszenżyto ozime Jęczmień jary Owies
Efekty stosowania kwalifikowanego materiału siewnego pszenica ozima 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1 119 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 średnio 794 Przyrost plonów na polach gdzie zastosowano KMS -[tys.t] wartość w mln zł
% Stosowanie kwalifikowanego materiału siewnego zbóż 30,0 wg danych PIORiN 25,0 25,4 25,1 21,2 22,0 20,0 15,0 15,8 17,1 10,0 9,7 11,1 5,0 0,0 2008/09 2009/10 2010/11 2011/12 2012/13 2013/14 2014/15 2015/16
Sprzedaż kwalifikowanego materiału siewnego 600 000 500 000 400 000 300 000 200 000 100 000 0 2004/05 2005/06 2006/07 2007/08 2008/09 2009/10 2010/11 2011/12 2012/13 2013/14 2014/15 2015/16 Sprzedaż materiału siewnego ogółem [tony] w tym nasiona zbóż
tys. ha Powierzchnia reprodukcji nasiennej zbóż 140 120 11 100 11 80 13 60 40 105 95 69 11 14 15 15 19 26 27 23 29 33 40 37 42 33 20 51 47 33 27 33 41 40 32 35 45 42 35 36 35 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Krajowe Zagraniczne
Udział krajowych odmian w hodowli i reprodukcji nasiennej zbóż 100% 80% 31,5 35,1 36,1 39,3 40,7 42,6 44,6 42,4 48,9 51,2 53,7 49,0 60% 40% 20% 68,5 64,9 63,9 60,7 59,3 57,4 55,4 57,6 51,1 48,8 46,3 51,0 0% 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Krajowe Zagraniczne
Efekty stosowania KMS w 2015r wzrost plonów [%] 25 23,0 20 18,9 15 10 15,2 14,3 11,5 9,3 5 5,9 2,8 0-5 żyto ziemniaki Pszenica ozima Jęczmien jary pszenżyto ozime Pszenica jara owies Jęczmień ozimy
Udział odmian rekomendowanych w zasiewach w badanych gospodarstwach w 2015r 70 60 58 50 40 50 41 37 36 30 28 28 28 20 10 0 Ziemniaki Pszenica jara Owies Żyto Pszenica ozima Jęczmien jary Jęczmien ozimy Pszenżyto ozime
Efekty stosowania odmian rekomendowanych wzrost plonów w 2015r [%] 25 20 15 10 9,3 8,5 5,9 5 3,6 2,5 0-5 ziemniaki owies Pszenica jara Jęczmień ozimy Pszenica ozima 0,6 0,1 Jęczmien jary pszenżyto ozime żyto -2,1
Efekty stosowania KMS i rekomendowanych odmian ziemniaka 29% 21% 21% 26% Odmiany rekomendowane i Kwalifikowane nasiona Odmiany nierekomendowane i kwalifikowane nasiona 37% 13% 35% 18% Odmiany rekomendowane i niekwalifikowane nasiona Odmiany nierekomendowane i niekwalifikowane nasiona 300 250 200 150 100 50 253 A 218 A B 210 A B 201 B 400 350 300 250 200 150 100 50 301,6 A B 358,3 A 281,7 B 299,9 A B 0 REK + KWA NREK + KWA REK + NKWA NREK+ NKWA 0 REK + KWA NREK + KWA REK + NKWA NREK+ NKWA
Efekt rekomendacji i kwalifikowanych nasion wyniki analizy wariancji( test Bonferroniego). 2015 2016 średnio różnica Pszenica ozima KWA 65,1 63,2 64,15 NKWA 56,5 56,2 56,35 P<0,05 8,6 7,0 7,8 113,8 P<0,05 ziemniak KWA 252,2 327,3 289,75 NKWA 212,1 296,5 254,3 40,1 30,8 35,45 113,9 P<0,05 P<0,05 Pszenica ozima REKOMEND 63,5 62,2 62,85 NR 62 60,4 61,2 P<0,05 1,5 1,8 1,65 102,7 P<0,05 ziemniak R 225,4 290,2 257,8 NR 206,3 326,5 266,4 19,1-36,3-8,6 96,8 ni ni
Wnioski Udział hodowli we wzroście plonów w Polsce jest zbliżony do wartości uzyskiwanych w innych państwach UE Nie wykorzystujemy możliwości wzrostu plonowania jakie daje nam hodowla - Istnieje zbyt duża luka niewykorzystanych możliwości wzrostu plonów. Stosowanie kwalifikowanego materiału siewnego w znacznym stopniu wpływa na wzrost plonowania zbóż i ziemniaków oraz na wielkość dochodów rolników. Stosowanie odmian rekomendowanych jest dodatkowym czynnikiem wzrostu plonów. Najwyższe plony osiągane są na polach gdzie stosowano zarówno kwalifikowany materiał siewny jak i odmiany rekomendowane.