Αξιολόγηση και έλεγχος διατεμαχικού ανταγωνισμού σε πειράματα σκληρού σίτου

Abstract

The aim of this study was to investigate the effect of interplot competition in durum wheat (Triticum turgidum var durum) evaluation experiments, to understand the causes of the emergence of such competition and to explore ways to settle and control it under Greek conditions. In this context, we studied the extent of interplot competition with regard to the number of harvested rows and the height difference among the genotypes in the competing plots, as well as the impact of such competition on the accuracy of the experimental evaluation. For a more detailed assessment of the height impact, the current study included both typical experiments which involved evaluating all genotypes regardless of their height and respective experiments where there was grouping of genotypes based on their height. The role the orientation of lines in the experiment plots play in the event of competition was also studied, since it was possible to vary according to the geographical location the experimental evaluation was conducted. Also, through specific experiments of diallel competition the competitive ability of a group of genotypes was evaluated, and at the same time the contribution of the genotypes under evaluation, the competing genotypes, the environment and their interaction to components of variance which are associated with competition were assessed. Finally, using data from both the typical experiments and those of diallel competition, the possibility of improving the experimental accuracy by correcting the measurements based on the height difference of neighboring units was studied. The results showed that interplot competition is an important factor used in the configuration of precision in benchmark durum wheat experiments in our country. Given the lower homogeneity of our experimental fields compared to other countries (e.g. North America and Northern Europe) and therefore, the inherently higher coefficients of variability, special care should be taken in checking and removing the adverse effects during comparative evaluation in the Greek farming conditions. This interplot competition during benchmarking different genotypes is due to their different competitive ability, which in turn depends greatly on the height of each genotype. The different competitive ability of each genotype affects significantly the performance of its neighboring border-lines and hence the performance of the entire experimental plot. The result is an overestimation or underestimation of the genotypes under evaluation. Consequently, the removal of adverse effects of competition on the accuracy of the benchmarking of genotypes can be achieved with the exception of border rows of experimental plots from the statistical analysis. Depending on the size of the differences in height, the removal of at least two border lines for blocks of seven, or five lines, appears to reduce the impact of competition sufficiently. The same could be said for three-line plots, where only the assessment of the central line would be free of the competition effects. In this case, however, the so small evaluated area itself can lead to erroneous conclusions while the harvesting of all three lines can possibly give better results.When the genotypes under evaluation have gained their identity, for example, in an advanced stage of development of new varieties, or in comparative experiments of pre-commercial and commercial varieties, their grouping based on height results in significant removal of the interplot competition effects. In cases when it is not possible to remove border lines without an accompanying increase in experimental error, or there is not enough information for grouping of genotypes (e.g. in early improvement stages), we can remove the effects of competition in the statistical analysis correcting the odds with an analysis of covariance using as covariate the difference in height between adjacent plots. Interplot competition can also be removed to a considerable extent by placing the lines of experiment plots with direction from north to south, which, in contrast with that from East to West, is not conducive to competition when there are differences in height between the experimental units. Finally, the estimation of variance components associated with interplot competition can provide important information for more rational designing of future trials evaluating durum wheat gene in the Greek agro-climatic conditions.

Στόχος της διατριβής ήταν η διερεύνηση της επίδρασης του ανταγωνισμού μεταξύ των πειραματικών τεμαχίων σε πειράματα αξιολόγησης ποικιλιών σκληρού σιταριού (Triticum turgidum var durum), η κατανόηση των αιτίων της εμφάνισης του ανταγωνισμού αυτού καθώς και η διερεύνηση τρόπων διευθέτησης και ελέγχου του υπό τις ελληνικές συνθήκες. Στο πλαίσιο αυτό, μελετήθηκε το μέγεθος της επίδρασης του διατεμαχικού ανταγωνισμού σε σχέση με τον αριθμό των συγκομιζόμενων γραμμών και τη διαφορά ύψους μεταξύ των γονοτύπων στα ανταγωνιζόμενα τεμάχια, καθώς και οι επιπτώσεις του ανταγωνισμού αυτού στην ακρίβεια της πειραματικής αξιολόγησης. Για την λεπτομερέστερη εκτίμηση της επίδρασης του ύψους, η παραπάνω μελέτη έγινε τόσο σε τυπικά πειράματα αξιολόγησης όπου συμμετείχαν όλοι οι γονότυποι ανεξάρτητα από το ύψος τους όσο και σε αντίστοιχα πειράματα όπου υπήρξε ομαδοποίηση των γονοτύπων με βάση το ύψος τους. Παράλληλα, μελετήθηκε και ο ρόλος του προσανατολισμού των γραμμών των πειραματικών τεμαχίων στην εκδήλωση του ανταγωνισμού, δεδομένου ότι θεωρήθηκε πιθανή η διαφοροποίηση του σε σχέση με την γεωγραφική θέση διεξαγωγής της πειραματικής αξιολόγησης. Επίσης, σε εξειδικευμένα πειράματα διαλληλικού ανταγωνισμού, αξιολογήθηκε η ανταγωνιστική ικανότητα μιας ομάδας γονοτύπων, ενώ ταυτόχρονα εκτιμήθηκε το μέγεθος της συνεισφοράς των υπό αξιολόγηση γονοτύπων, των ανταγωνιστών γονοτύπων, του περιβάλλοντος καθώς και των αλληλεπιδράσεών τους στα συστατικά της διακύμανσης που σχετίζεται με τον ανταγωνισμό. Τέλος, με βάση δεδομένα τόσο των τυπικών πειραμάτων όσο και αυτών του διαλληλικού ανταγωνισμού, μελετήθηκε η δυνατότητα βελτίωσης της πειραματικής ακρίβειας με διόρθωση των μετρήσεων που βασίσθηκε στη διαφορά του ύψους των γειτονικών τεμαχίων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο διατεμαχικός ανταγωνισμός αποτελεί σημαντικό παράγοντα που υπεισέρχεται στη διαμόρφωση της ακρίβειας των πειραμάτων συγκριτικής αξιολόγησης ποικιλιών σκληρού σίτου στη χώρα μας. Με δεδομένη την μικρότερη ομοιογένεια των πειραματικών μας αγρών σε σχέση με άλλες χώρες (πχ. Β. Αμερική και Β. Ευρώπη) και επομένως τους εγγενώς υψηλότερους συντελεστές παραλλακτικότητας, πρέπει να λαμβάνεται ιδιαίτερη μέριμνα για τον έλεγχο και απομάκρυνση των δυσμενών του επιπτώσεων κατά την παραπάνω αξιολόγηση υπό τα ελληνικές καλλιεργητικές συνθήκες. Ο διατεμαχικός αυτός ανταγωνισμός κατά την συγκριτική αξιολόγηση διάφορων γονοτύπων οφείλεται στην διαφορετική ανταγωνιστική τους ικανότητα, που με τη σειρά της εξαρτάται σε σημαντικότατο βαθμό από το ύψος του κάθε γονότυπου. Η διαφορετική ανταγωνιστική ικανότητα κάθε γονοτύπου επηρεάζει σημαντικά την απόδοση των γειτονικών-συνοριακών γραμμών και κατ’ επέκταση την απόδοση ολόκληρου του πειραματικού τεμαχίου. Το αποτέλεσμα είναι η υπερεκτίμηση ή υποεκτίμηση των υπό αξιολόγηση γονοτύπων. Η απομάκρυνση επομένως των δυσμενών επιπτώσεων του ανταγωνισμού στην ακρίβεια της συγκριτικής αξιολόγησης των γονοτύπων μπορεί να επιτευχθεί με την εξαίρεση των συνοριακών γραμμών των πειραματικών τεμαχίων από την στατιστική ανάλυση. Σε συνάρτηση με το μέγεθος των διαφορών στο ύψος, η απομάκρυνση των δύο τουλάχιστον συνοριακών γραμμών, για τεμάχια των επτά ή και των πέντε γραμμών, φαίνεται ότι μπορεί να μειώσει ικανοποιητικά την επίδραση του ανταγωνισμού. Το ίδιο θα μπορούσε κατ αρχάς να υποστηριχθεί και για πειραματικά τεμάχια των τριών γραμμών, όπου η αξιολόγηση μόνο της κεντρικής γραμμής θα ήταν ελεύθερη των επιπτώσεων του ανταγωνισμού. Στην περίπτωση αυτή όμως, η τόσο μικρή αξιολογούμενη έκταση αυτή καθεαυτή μπορεί να οδηγήσει στην εξαγωγή λανθασμένων συμπερασμάτων και ενδεχομένως η συγκομιδή και των τριών γραμμών μπορεί να δώσει καλύτερα αποτελέσματαΌταν οι υπό αξιολόγηση γονότυποι έχουν αποκτήσει την ταυτότητά τους, όπως πχ. σε προχωρημένο στάδιο της διαδικασίας δημιουργίας νέων ποικιλιών ή σε συγκριτικά πειράματα προεμπορικών και εμπορικών ποικιλιών, η ομαδοποίησή τους με βάση το ύψος έχει ως αποτέλεσμα την σημαντική απομάκρυνση της επίδρασης του διατεμαχικού ανταγωνισμού. Σε περιπτώσεις που δεν είναι δυνατή η απομάκρυνση συνοριακών γραμμών χωρίς συνακόλουθη αύξηση του πειραματικού σφάλματος ή δεν υπάρχουν αρκετές πληροφορίες για την ομαδοποίηση των γονοτύπων (όπως πχ. σε πρώιμα βελτιωτικά στάδια), τότε μπορούμε να απομακρύνομαι την επίδραση του ανταγωνισμού κατά την στατιστική επεξεργασία των δεδομένων διορθώνοντας τις αποδόσεις με ανάλυση συνδιακύμανσης χρησιμοποιώντας ως συμμεταβλητή την διαφορά του ύψους μεταξύ των γειτονικών πειραματικών τεμαχίων. Ο διατεμαχικός ανταγωνισμός μπορεί να απομακρυνθεί επίσης σε σημαντικό βαθμό τοποθετώντας τις γραμμές των πειραματικών τεμαχίων με κατεύθυνση από Βορρά προς Νότο που, σε αντίθεση με αυτήν από Ανατολή προς Δύση, δεν ευνοεί τον ανταγωνισμό όταν υπάρχουν διαφορές στο ύψος μεταξύ των πειραματικών τεμαχίων. Τέλος, η εκτίμηση των συστατικών της διακύμανσης που σχετίζεται με τον διατεμαχικό ανταγωνισμό μπορεί να δώσει σημαντικές πληροφορίες για τον ορθολογικότερο σχεδιασμό μελλοντικών πειραμάτων αξιολόγησης γενετικού υλικού σκληρού σίτου υπό τις ελληνικές αγροκλιματικές συνθήκες.