Управление продуктивностью и продукционным процессом плодовых культур на основе закономерностей их генетических и фенотипических изменений при смене лимитов внешней среды

Северный Кавказ - основная зона промышленного производства плодовых. Для устойчивого роста урожаев необходимы знания о комплексном влиянии природных факторов (климата, рельефа, почвы) на продуктивность и продукционный процесс растений. В работе показана системная оценка плодовых культур в условиях изменяющегося климата. Создан метод, включающий в изучение не всю массу признаков системы, а основные «существенные переменные». Разработан специальный комплексный язык, так как современные методы экстремума несовместимы с такими понятиями, как «морозостойкость», «засухоустойчивость», «жаростойкость» и другие. Названные проблемы решаются с помощью моделирования и цифровых геоинформационных технологий. На основе оценки степени пригодности условий зимне-весеннего периода, рельефа и почв для плодовых культур созданы послойные экологические карты рационального размещения, объединенные в интегральные (по 159 районам Северного Кавказа). Предметом дальнейших исследований является познание специфических системообразующих связей между элементами системы взаимодействия «генотип-среда», характеристики структуры этих связей, обуславливающих целостность сложного объекта (сорта плодовых культур) и возникающих у него новых (эмерджентных) свойств при изменении условий выращивания. Эти знания позволяют раскрыть механизм взаимодействия «генотип-среда» и привести к управлению продукционным процессом плодовых культур в меняющихся условиях среды. Рациональное размещение сортов по конкретным фазам развития (подгонка сортов под условия среды) с учетом рельефа и почв обеспечит повышение урожайности в 1,5-2 раза без дополнительных финансовых затрат, и ускоренное (на 80 %)протекание продукционного процесса.

Management of the productivity and production process of fruit crops based on the patterns of their genetic and phenotypic changes when changing environmental limits

The North Caucasus is the main area of commercial production of fruit. Sustainable crop growth requires knowledge about the complex impact of natural resources (climate, relief, soil) on the productivity and production process of plants. The paper shows a systematic assessment of fruit crops in a changing climate. A method has been created that includes in the study not the whole mass of system attributes, but the main “essential variables”. A special complex language has been elaborated, since modern extremum methods are incompatible with concepts such as “frost resistance”, “drought resistance”, “heat resistance” and others. These problems are solved with the help of digital modelling and GIS- technologies. Based on the assessment of the suitability conditions in the winter-spring period for fruit crops, relief and soil a layered ecological maps of rational distribution, combined into the integral (for 159 regions of Northern Caucasus) has been created. The subject for further research is the knowledge of specific backbone links between elements of the interaction of “genotype-environment” system, the characteristics of the structure of these relationships that determines the integrity of a complex object (varieties of fruit crops) and evolving in his new - emergency - properties when growing conditions change. These knowledge allow to reveal the mechanism of interaction “genotypeenvironment” and lead to control of production process of fruit crops in a changing environment. Rational distribution of varieties according to the phases of development (customisation of varieties under the conditions of the environment) taking into account the relief and soils would increase yields by 1.5-2 times without additional financial injections and provide 80% quicker flow of production process.