Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Роль физиологически активных веществ в регуляции роста, развития, формировании продуктивностильна-долгунца, качества волокна в условиях современного земледелия 21
1.1. Оптимальные почвенно-агрохимические условия для выращивания льна 22
1.2. Сорта льна-долгунца, зарегистрированные на территории России 25
1.3. Применение средств защиты растений для обработки льна-долгунца 26
1.4. Влияние регуляторов роста на фотосинтетическую деятельность льна-долгунца 35
1.5. Структура волокон льна-долгунца 37.
1.6. Современные подходы к оценке технологического качества волокна 40
1.7. Химический состав льняного волокна 42
1.8. Способы увеличения урожайности льна-долгунца 53
1.9. Роль салициловой и других органических кислот как эндогенных регуляторов роста и развития растений 54
ГЛАВА II. Объекты и методы исследования 62
2.1. Объекты исследования 62
2.2. Методы исследования 68
ГЛАВА III. Влияние обработок льна-долгунца защитно-стимулирующими комплексами на физиологические процессы 91
3.1. Динамика роста льна-долгунца при действии защитно-стимулирующих комплексов 92
3.2. Изменение ростовых процессов при действии защитно-стимулирующих комплексов разного состава 98
3.3 Влияние обработок защитно-регулирующими комплексами на физиологические показатели развития льна-долгунца . 108
ЗА. Изменения водоудерживающей способности растений льна-долгунца при обработке защитно-стимуліфующими комплексами 110
3.5. Влияние защитно-сти\гул1фующих комплексов на транспорт воды и ионов при росте и развитии льна-долгунца 115
ГЛАВА IV. Влияние защитно-стимулирующих комплексов на урожай льна-долгунца 122
4.1. Действие комплексов с 24-эпибрассинолидом на урожайность льна-долгунца 122
4.2. Действие комплексов с цирконом на продуктивность льна-долгунца... 132 4.3 Влияние защіпно-стикгулирующих комплексов с цирконом на засоренность посевов льна-долгунца. 140
4.4. Действие комплексов с янтарной кислотой на продуктивность льна 144
4.5. Роль защитно-стимулирующих комплексов в повышении устойчивости льна-долгунца кзасухе и низким температурам . 157
4.6 Совместное действие заіщггно-стимулирующих комплексов и микроэлементов на лен-долгунец 158
4.7 Результаты производственных испытаний действия защитно-стимулирующих комплексов на лен-долгунец. 166
Глава V. Влияние защитно-стимулирующих комплексов на физико-механические характеристики льноволокна 175
5.1. Физико-механические характеристики льноволокна 175
5.2. Анализ перечеса трепаного льноволокна. 183
5.3. Физико-механические характеристики льняной пряжи и ткани. 186
5.4. Экономическое обоснование применения защитно-регулирующих комплексов для обработки семян и посевов льна-долгунца 188
ГЛАВА VI. Влияние защитно-стимулирующих комплексов на химический состав льна-долгунца 193
6.1 Анализ биологических объектов и почв ядерно-физическими методами 193
6.2 Химический анализ льна-долгунца и продуктов его переработки: 194
6.3 Влияние защитно-стимулирующих комплексов на изменение химического состава волокна льна-долгунца. 230
6.4. Анализ содержания редкоземельных элементов в льнопродукции 247
6.5. Перспективы производства и переработки льносодержащей продукции с учетом химического состава 248
Заключение 253
Выводы. 257
Список литературы 261
Приложения 306
- Сорта льна-долгунца, зарегистрированные на территории России
- Способы увеличения урожайности льна-долгунца
- Влияние обработок защитно-регулирующими комплексами на физиологические показатели развития льна-долгунца
- Роль защитно-стимулирующих комплексов в повышении устойчивости льна-долгунца кзасухе и низким температурам
Введение к работе
Актуальность проблемы. В соответствии с требованиями настоящего времени увеличение выпуска сельскохозяйственной продукции в наступившем столетии должно быть обеспечено, главным образом, за счет внедрения новых технологий, приемов и способов производства той или иной сельскохозяйственной культуры. В диссертационной работе проведено обобщение результатов научных исследований (1986-2003 гг), проведенных автором при выполнении работ в рамках региональных, отраслевых и государственных программ, государственных оборонных заказов.
Одним из перспективных направлений развития сельского хозяйства в ближайшие годы несомненно станет возрождение льноводческой отрасли. В настоящее время в России нет собственных дешевых источников хлопка, и большинство текстильных предприятий, ориентированных на выработку хлопчатобумажныхтканей, испытывает постоянные трудности с сырьем. При этом Россия на протяжении всей своей истории выращивала лен - исконно русскую культуру - и была крупнейшим производителем льняных тканей. Лен-долгунец имеет практически неограниченный рынок сбыта в нашей стране и за рубежом как по экологически чистому волокну, так и по семенам.
За последние два десятилетия Россией были утеряны лидирующие позиции, которые занимала страна до начала 80-х годов XX века в выращивании льна-долгунца и масличного льна. Произошло значительное сокращение посевных площадей, снижение урожайности льна. Например, в 2001 г. под лен было засеяно 127,8 тыс. га, собрано 21 тыс. т семян и 35,6 тыс.т льноволокна, урожайность льноволокна составила 4,9 ц/га. В начале 80-х годов XX века Россия из страны, экспортирующей льноволокно, превратилась в страну, импортирующую его для производства льняных тканей. Принятая Правительством РФ Федеральная целевая Программа "Развите льняного комплекса России на 1996-2000 гг." из-за отсутствия достаточного финансирования (было выделено только 38% от запланированных объемов) не принесла прогнозируемых результатов.
По прогнозам ученых и специалистов легкой промышленности к 2010 году около 70% всей? одежды, производимой в мире, будет из льняных и смесовых тканей (Капкаев А.А., 2003). Однако развитие текстильной промышленности невозможно без гарантированных поставок в достаточных объемах высококачественного льноволокна. Поэтому выращивание льна-долгунца с высокими показателями по урожайности и качеству волокна является важной задачей.
При антропогенном воздействии и применении пестицидов для обработки льна и в связи с ужесточением требований безопасности к продукции сельскохозяйственного производства и изделий текстильной промышленности становится актуальной задача исследования процесса адаптации льна к неблагоприятным и постоянно изменяющимся условиям окружающей среды (Мокроносов, 2000); проведения постоянного мониторинга по элементному составу, различным токсикантам сельхозугодий и льносырья, льноволокна І И продуктов его переработки на- разных стадиях производства, экологической сертификации льняной отрасли.
Льняное волокно — это перспективное экологически чистое отечественное сырье для производства текстиля, различных материалов для автомобильной; строительной, целлюлозно-бумажной, химической и других отраслей промышленности, производимое в крупнейших сельскохозяйственных регионах (Европейская часть России, Поволжье, Сибирь, Алтай). По своим физико-механическим характеристикам \ льняное волокно превосходит хлопковое и шерстяное, основные источники которых после распада СССР остались вне пределов Российской Федерации." Производство высококачественного волокна экономически выгодно, т.к. из 1 кг льноволокна высоких номеров можно получить около 10 м? батиста, или до 3-4 м? полотна, или 2-3 м технических тканей или парусин брезентовых (Живетин и др., 2002v
Ольшанская, 2003). Лен имеет отличные прядильные качества и, по сравнению с другими прядильными культурами обладает высокими фильтрующими свойствами от химических реагентов в твердом (пыль), газообразном и жидком состоянии.
Производство льняного волокна в России на протяжении последних десятилетий претерпевало спады и подъемы, как по уровню засеваемых площадей, так и по валовому сбору льносемян, льноволокна и его качеству. В приложении на рис. 1-5 представлены данные по количеству засеваемых площадей в России за. прошедший век, урожайности льноволокна, валовому сбору льносемян, урожайности льносемян І и по; мировым запасам волокна различных культур, в том числе: прядильных, на начало нового тысячелетия. Несмотря на лидирующее положение России по посевным площадям» практически за весь XX век, урожайность льноволокна и льносемян, и соответственно валовые сборы, продолжают оставаться на очень низком уровне. -При этом потенциальная урожайность, например, одного из самых распространенных сортов льна-долгунца Алексим: составляет по волокну 18,0 ц/га, а по семенам -11,7 ц/га.
В связи с актуальностью проблемы повышения уровня производства; и качества семян льна-долгунца, льноволокна и продуктов его переработки, в настоящее время одним из: направлений решения этой задачи является проведение исследований, с одной стороны, по селекции сортов, а с другой - ПО) подбору агрохимических условий выращивания применительно к условиям данного региона, (Жученко, 1994; Павлов, Понажев, 1999). В условиях антропогенного воздействия и. интенсификации сельскохозяйственного производства необходимо создавать такие внешние условия, чтобы могла быть реализована і максимальная продуктивность для выращиваемой? культуры без снижения качества, а также без потери защитных свойств растения (Рапопорт, 1996, Образцов, 2001). Однако в природе максимальная продуктивность при высокой устойчивости практически никогда не достигается. Слабым звеном для большинства культурных растений остается их невысокая лабильность к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды результатом чего становится снижение кинетики ростовых процессов, урожайности и качества (Жученко, 1988; Шевелуха, 1992).
Регуляторам роста растений г принадлежит важная роль в решении проблем повышения урожайности і волокна и семян, формировании растений с улучшенными, с точки зрения физиологических и биохимических параметров,, данными для последующей технологической переработки. Практическая задача состоит в разработке эффективных методов при комплексном І использовании регуляторов роста растений совместно с другими биологическими препаратами, пестицидами, микроэлементами, изучение их сочетаемости друг с другом в условиях предпосевной обработки семян и некорневой обработке растений на различных стадиях вегетации льна и, в конечном счете, влияния на урожай льна и семян, качество льноволокна.
Известно также, что лен; способен к избирательному поглощению из почвы токсичных металлов, поэтому представляет интерес оценить кинетику выноса тяжелых металлов с урожаем льна, необработанного и обработанного регуляторами роста на стадии предпосевной обработки; семян ив фазу «елочки» в баковых смесях с гербицидами. Это особенно актуально при интенсивной технологии возделывания сельскохозяйственных культур и, в частности, льна-долгунца в различных севооборотах в современных агроэкологических условиях.
До настоящего времени не проводилось систематических исследований действия физиологически активных веществ в комплексе с другими веществами на растения льна (Linum usitatissimum L.) и ответных реакций s растений на действие ФАВ с точки зрения изменения физиологических процессов, химического состава, продуктивности и устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды.. Важным представляется помимо характеристики1 функциональных изменений установить изменение качественного и количественного состава всех частей растения, его элементного состава, установление закономерностей происходящих при обработке растений» ФАВ с показателями продуктивности культуры и изменений качества волокна, выявления корреляций с динамикой элементного состава при развитии растений.
Действие ФАВ и ответные реакции растений по изменению химического состава должны быть рассмотрены с учетом разной отзывчивости различных структурных элементов растения в соответствии с иерархичностью организации. Представляет интерес сопоставить изменения элементного состава с динамикой протекания физиологических процессов растений, в частности, водообмена и роста. При изучении корреляций между качеством волокна и элементным составом с теоретической и практической стороны перспективным является исследование корректировки элементного состава для повышения толерантности растений с использованием регуляторов роста. В настоящее время необходимо отметить недостаточность данных о влиянии регуляторов роста на урожай, качество и физиологические процессы в условиях антропогенного воздействия на лен. В этом случае использование регуляторов роста: должно учитывать специфику их действия в различных постоянно изменяющихся условиях.
Физиологически активным веществам должна отводиться важная роль в разработке новых способов производства сельскохозяйственных культур, сортов с высокой урожайностью и качеством продукции, устойчивых к неблагоприятным факторам окружающей среды, стрессам, недостатку минерального питания, утомлению почв, действии широкого спектра пестицидов. Контроль за эффективностью действия-физиологически активных веществ может быть осуществлен как по изменению показателей элементов структуры урожая, так и по изменению физиологических свойств и признаков растений, их физиологического состояния, фотосинтетической и корневой деятельности, кинетических и термодинамических параметров роста и развития, устойчивости к полеганию в условиях воздействия биотических и абиотических факторов, изменению качественного и количественного состава химических веществ и их соотношению в период роста и развития растений, в конечной продукции. В итоге может быть разработана, отсутствующая к настоящему времени для льна-долгунца, математическая модель формирования урожайности и качества культуры.
Обобщение для подготовки модели литературных данных, результатов экспериментов позволит правильно прогнозировать варианты развития событий при росте растений в любой момент времени и принять решение, которое позволит максимально реализовать потенциальные возможности продуктивности и нивелировать отрицательное антропогенное воздействие.
В связи с вышеизложенным становится актуальной задача для условий современной экологической и экономической обстановки разработать научную базу, новые перспективные способы производства сельскохозяйственных культур с применением комбинированных обработок защитно-стимулирующими комплексами, снизить себестоимость производства данной культуры при улучшении качества продукции.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилась разработка и изучение действия на лен-долгунец разных сортов новых защитно-стимулирующих комплексов, включающих гербициды (или инсектициды) в смесях с гидрооксикоричными (циркон), тритерпеновыми кислотами, пара-адамантил-1-гидрокоричной, салициловой, ацетилсалициловой, сульфа-ниловой, янтарной, сукцинаминовой, лимонной кислотой, а также салициловую, сульфосалициловую кислоту и 24-эпибрассинолид (эпин) с микроэлементами на разных этапах развития льна-долгунца для реализации потенциальных возможностей продуктивности; каждого сорта по волокну и семенам, получению продукции с высоким и стабильным качеством, высокими потребительскими свойствами, в частности, волокна с высокими физико-механическими характеристиками.
Для достижения поставленной цели была применена предпосевная обработка семян льна-долгунца и внекорневая обработка растений в фазу всходов и «елочки» разработанными защитно-стимулирующими комплексами и определены следующие задачи:
• изучить влияние новых защитно-стимулирующих комплексов на динамику роста и развития, урожай и качество продукции льна-долгунца разных сортов оценить ответную реакцию льна-долгунца различных сортов на изменение фотосинтетической деятельности, водоудерживающей способности;
• провести комплексное динамическое исследование с применением; физико-химических и ядерно-физических методов анализа изменения химического и элементного состава льна-долгунца различных сортов, динамику накопления и распределения химических веществ по растению льна-долгунца в различные фазы развития, а также в волокне; провести оценку качества волокна и семян с позиций химического и элементного состава;
• проанализировать взаимосвязь между изменениями в содержании и соотношении химических веществ и элементов при действии защитно-стимулирующих комплексов в зависимости от сорта и места выращивания льна с физиологическими параметрами: показателями водного обмена, фотосинтетической деятельности, кинетики роста, продуктивности, структуры урожая, качества волокна и семян;
• оценить действие разработанных защитно-стимулирующих комплексов на изменение физико-механических показателей волокна различных номеров и производимых из него льняной пряжи, льносодержащих тканей бытового и технического назначения.
Основные положения, выносимые на защиту: Г. Дано физико-химическое обоснование проявления потенциала продуктивности льна-долгунца, фотосинтетических, морфобиологических, адаптивных и репродуктивных возможностей льна вида Linum usitatissimum L. при действии защитно-стимулирующих комплексов, обеспечивающих формирование высокой и стабильной урожайности и получения волокна высокого качества; устойчивости растений к, биотическим и абиотическим воздействиям. Показано изменение продуктивности за счет фотосинтетической деятельности при действии защитно-стимулирующих комплексов. Установлено, что повышение урожайности культуры достигается; за счет увеличения эффективности реализации ее биологического потенциала путем изменения и совершенствования морфофизиологических. характеристик растений.
2. Разработаны и обоснованы физиологические и биохимические принципы выбора защитно-стимулирующих комплексов для достижения высокой продуктивности льна-долгунца; эффективность которых в условиях сельскохозяйственного производства определяется оптимальностью продолжительности межфазных периодов, развития льна-долгунца, устойчивостью к полеганию, характером процессов роста на разных этапах вегетации, эффективностью фотосинтетической деятельности, качественными и количественными показателями волокна и семян, отзывчивостью на обработку сортов.
3. Предложено оценку эффективности действия, защитно-стимулирующих комплексов проводить по комплексу таких признаков как: диаметр и линейная плотность стебля, площадь и удельная поверхностная плотность листьев, чистая продуктивность фотосинтеза, фотовосстановительная активность хлоропластов, водоудерживающая способность, динамика роста стебля и? накопления биомассы, сухого вещества, с учетом скорости накопления химических веществ и элементов и соотношения между ними в различных органах растений в процессе онтогенеза: При использовании этих критериев предлагаются соответствующая схема анализа корреляций» и, построение: математической модели, описывающей рост растений льна.
Теоретический вклад и научная новизна. Впервые в стране применены для обработки льна-долгунца двенадцать новых защитно-стимулирующих комплексов, способствующих более интенсивному росту и развитию растений льна с получением высококачественного и экологически чистого волокна и семян.
На основе системного подхода впервые в России дается физиологическое и биохимическое обоснование применения защитно-стимулирующих комплексов при производстве льна-долгунца для получения высоких и устойчивых урожаев соломки, волокна и семян; с высоким и стабильным качеством.
Установлены основные факторы, формирующие продуктивный потенциал льна-долгунца и его изменение при действии разработанных защитно-стимулирующих комплексов, а также происходящие структурно-функциональные изменения льна. Установлены корреляции между изученными факторами и продуктивностью выращиваемых сортов льна. Впервые определены: качественный и количественный состав различных органов льна-долгунца разных сортов при действии защитно-стимулирующих комплексов и установлены корреляции с формированием высококачественного волокна и семян.
Впервые показана возможность и целесообразность применения инструментального нейтронно-активационного и гамма-активационного анализа для изучения элементного состава и распределения химических веществ в растениях льна-долгунца. Разработаны методики подготовки проб и инструментального многоэлементного анализа на основе изучения гамма-спектров образцов почв, семян, волокна, костры на различных этапах онтогенеза, метрологические характеристики методики.
Впервые проведено исследование влияния состава защитно-стимулирующего комплекса и концентраций ингредиентов на изменение качественных и количественных характеристик всех органов растений, скорость накопления вегетативной массы, урожайность волокна и семян льна, их качество, определены сходные черты и отличия.
Проведенная работа вносит определенный вклад в развитие основ по физиологии продукционного процесса растений льна-долгунца при воздействии физиологически активных веществ и их комплексов. Исследование подтверждено конкретными практическими результатами, внедрением в производство, что имеет важное значение для развития льноводства, перерабатывающей промышленности и укрепления обороноспособности страны. В результате проведенных исследований получено:
1. Теоретическое обоснование реакции растений льна-долгунца на действие защитно-стимулирующих комплексов с позиции целостности организма и функциональной значимости регуляции элементного состава и интегрального характера физиологического ответа.
2. Обоснование зависимости качества льноволокна при действии защитно-стимулирующих комплексов через изменения количества отдельных составляющих компонентов, элементного состава, соотношений между отдельными элементами, скорости их накопления.
3. Проведена оценка адаптивных реакций растений льна с точки зрения изменений в содержании и соотношении химических элементов и компонентов, составляющих процессов, перераспределении биомассы по различным частям растения.
4. Установлено изменение кинетики роста и водообмена как отклика, связанного с изменениями элементного состава для компенсации внешнего воздействия защитно-стимулирующих комплексов.
5. Проведена оценка возможности повышения устойчивости путем корректировки элементного состава при действии разработанных защитно- стимулирующих комплексов.
6. Установлены корреляции элементного состава волокна, соотношений между элементами и его физико-механических характеристик, определяющих качество льноволокна для нужд текстильной и оборонной промышленности.
7. Выделены важнейшие признаки, характеризующие реакцию льна на действие новых защитно-стимулирующих комплексов: уровень фактора, вызывающий изменения в содержании и соотношении химических веществ и элементов; направленность изменений и степень отклонения параметра от оптимального значения; скорость накопления веществ в растении в ходе развития. Рассмотрена взаимосвязь концентрации действующего вещества (ограничивающий процесс) и содержания элементов (регулирующий фактор) и роста (интегральный процесс). Показано значение перераспределения химических элементов по органам: растения в формировании ответа растений на действие комплексов.
8. Установлена зависимость действия комплексов различной природы на качество льноволокна и устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды. Показано, что эта зависимость имеет колебательный характер от концентрации защитно-стимулирующего комплекса, а наибольший эффект может быть достигнут при оптимальной минимальной концентрации. Полученные данные позволяют судить о различной реакции льна; разных сортов (генотипов). Изменения в химическом составе сопоставлены с перераспределением биомассы, кинетикой ростовых процессов и продуктивности растений.
Установлено, что при внесении экзогенных веществ происходит компенсация; воздействия, путем изменения качественного и количественного состава частей растения. Проанализирована взаимосвязь отклонений эндогенного уровня химических элементов после обработки льна физиологически активными веществами с протеканием физиологических процессов.
Показано, что ряд композиций при оптимальных концентрациях оказывают положительное действие на рост и продуктивность. Впервые установлено, что обработка исследованными защитно-стимулирующими комплексами приводит к изменениям в водном обмене, фотосинтетической деятельности, ростовых процессах, а в результате к повышению продуктивности льна-долгунца. Наибольший эффект оказывает смесь гидроксикоричных кислот, пара-адамантил-1-гидрокоричной кислоты, тритерпеновых кислот, янтарной, салициловой кислоты и 24-эпибрассинолида в сочетании с микроэлементами при двукратной обработке льна, сначала в стадию проростков в баковых смесях с инсектицидами, затем в стадию «елочки» в баковых смесях с гербицидами.
Практическая значимость работы. Экспериментально определены и научно обоснованы основные морфобиологические и фотосинтетические параметры сортов льна при действии защитно-стимулирующих комплексов при достижении урожайности по льноволокну до потенциально возможной для данного сорта и стабильного качества І производимой продукции. Предложены способы выращивания льна-долгунца и методические рекомендации на их основе по производству льна-долгунца с применением защитно-стимулирующих комплексов совместно с инсектицидами и гербицидами (Патенты РФ №№2216920, 2216921, 2216922, 2216923, 2216924, 2216925, 2216926).
Разработаны методические рекомендации І для анализа биологических объектов нейтронно-активационным? и гамма-активационным методом с использованием тепловых нейтронов и ускорителя электронов. Разработанные методики подготовки проб и анализа природных объектов защищены авторскими свидетельствами СССР и патентами РФ (А.С. СССР №№ 2016393, 1647340, патенты РФ №№2042400, 2025661, 2025662) и использованы для неразрушающего контроля и определения более 30 химических элементов в образцах почвы, растений, исследования динамики и миграции элементов в почвах сельхозугодий и различных частях растений. Выявлено действие 12 защитно-стимулирующих комплексов на хозяйственно-полезные свойства 14 сортов льна-долгунца - устойчивость к полеганию, засухе, хол ©устойчивость, поражению болезнями, выход длинного волокна, его физико-механические свойства, удельную поверхностную плотность листьев, фотовосстановительную активность- хлоропластов, чистую продуктивность фотосинтеза и линейную плотность стебля.
Внедрение в производство результатов исследований и способов обработки растений льна новыми защитно-стимулирующими комплексами позволило получить льноволокно высокого качества, которое было реализовано в 1997-2003 гг. в производстве льняной пряжи и выпуске тканей технического ассортимента: парусины брезентовой (запатентована, получено положительное решение о выдаче, патента РФ по заявке №2003134423) для: изготовления в; 2001-2004 гг. изделий специального назначения для нужд Министерства Обороны РФ и совместной группировки войск Союзного государства России и Белоруси; (изделия запатентованы, получено положительное решение о выдаче патента РФ по заявке №2003134422) с высокими; физико-механическими характеристиками и устойчивыми к воздействию постоянно изменяющихся при эксплуатации климатических условий (высоким и низким температурам, градиенту температур, давления, влажности воздуха, электромагнитному излучению, устойчивости к воздействию микроорганизмов).
Под методическим руководством и авторским; контролем ежегодно производятся обработки защитно-стимулирующими комплексами посевов льна-долгунца в ряде льносеющих областей Европейской части РФ: Тверской, Смоленской, Новгородской, Вологодской, Ивановской на площади свыше 900 га, что составляет около 1% от всех посевов льна-долгунца в нашей стране. При возделыванииг льна-долгунца по разработанным способам ежегодно было получено более 300 тонн короткого и более 40 тонн длинного трепаного волокна, которое было переработано в чесаное волокно. Произведенная? из волокна пряжа использована- при производстве нового артикула парусины полульняной технической в количестве более 600 тыс. п.м. в год.
В результате внедрения- разработанных технологий) в течение 7" лет удалось получать стабильные урожаи и волокно высокого качества, в том числе достигнуто: повышение урожайности льносоломы не менее, чем на 15-30%;
увеличение содержания волокнистых фракций не менее, чем на 13-23%; величение урожайности льносемян; повышение устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды (повышение морозостойкости, устойчивости к засухе и полеганию), вредителям и болезням льна; ускорение процесса росяной мочки и более высокой отделяемости тресты; улучшение качества льноволокна; соответствие полученной продукции требованиям экологической безопасности.
Полученное льноволокно перерабатывалось на льнозаводах (Починковский; Сафоновский - в Смоленской области, Ржевский, Старицкий, Калязинский, Лихославльский, Новокотовский — в Тверской области, Верещинский - в Новгородской области), Ржевской льночесальной фабрике, а затем использовалось в производстве высококачественного льняного полотна и тканей, готовых изделий на; одном из ведущих предприятий текстильной промышленности - Яковлевском льнокомбинате (Ивановская обл.), а также-Вязниковском (Владимирская обл.) и Казанском (Республика Татарстан) льнокомбинатах технических тканей. Рекомендации по применению защитно-стимулирующих комплексов использованы при производстве льна-долгунца в 9 хозяйствах 6 регионов страны (Новгородская обл., Тверская обл., Вологодская обл., Ивановская обл., Смоленская обл., Республика Удмуртия).
Разработанные на і льне-долгунце физиологические подходы И способы производства льна-долгунца могут служить методологической основой создания более продуктивных сортов и у других лубяных культур. Результаты, полученные ходе проведения экспериментов представляют интерес для изучения механизмов действия физиологически активных веществ в комплексе с микроэлементами и в баковых смесях с пестицидами для получения максимальной продуктивности сортов льна-долгунца. Данные об изменениях в содержании и соотношении химических веществ и макро- и микроэлементов при действии защитно-стимулирующих комплексов необходимы ДЛЯІ дальнейших исследований и изучения механизмов и факторов повышения
урожайности и качества волокна различных прядильных культур, устойчивости растений к неблагоприятному воздействию окружающей среды.
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, библиографии и приложений. Диссертация содержит 372 страницы текста, 61 рисунок, 33 таблицы, приложения, содержащего 9 рисунков и 33 таблицы. В списке литературы 439 наименований.
Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации: докладывались и обсуждались на, V Всесоюзном совещании по активационному анализу и другим радиоаналитическим методам (Ташкент, 1987), семинаре "Радиоактивные изотопы в исследовании свойств и качества материалов" (Киев, 1987, научно-практическом семинаре "Актуальные задачи научно-технического прогресса" (Свердловск, 1987), XVIII, XIX, XX научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов ТИПИ ЛКП НПО "Спектр" (1987, 1988; 1989, Москва), всероссийской конференции "Химия и технология растительных веществ" (Сыктывкар, 2000 ), VI международной конференции «Регуляторы; роста и развития растений в биотехнологиях» (Москва, 2001), международной научно-практической конференции «Льняной комплекс России. Проблемы и перспективы» (Вологда, 2001), II и IV Международных научно-технических конференциях "Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии" ФРЭМЭ-2000" и ФРЭМЭ-2002 (Владимир, 2000, 2002), международной конференции «Текстильная химия-2000» (Иваново, 2000), Международном симпозиуме "Bast Fibrous Plants on the Turn of Second and Third; Millennium" (Shenyang City, China, 2001), международном совещании "2nd Global Workshop (General Consultation) of the FAO European Cooperative Research Network on Flax and other Bast Plants" (Borovets, Bulgaria, 2001), международной научно-практической конференции «Высокоэффективные технологии производства и переработки льна» (Вологда, 2002), II Всероссийской конференции «Химия и технология растительных веществ» (Казань, 2002), XIX Международной научно-технической конференции INCHEBА 90 "Effects of the Household Chemistry s Production on the Environment" (Bratislava, 1990), V съезде общества физиологов растений \ России (Пенза, 2003), Международной научно-практической конференции «Инновационная привлекательность льняного комплекса России» (Вологда, 2003), 2-й Российской: научно-практической конференции «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными растительными ресурсами и создания функциональных продуктов» (Москва, 2003), Международном симпозиуме "Kenaf -a natural fiber for new industries" (Китай, 2003), Российской научно-технической конференции «Физиология растений и экология на рубеже веков» (Ярославль, 2003), международной научной конференции «Химия, технология и медицинские аспекты природных соединений» (Алматы, Казахстан, 2003), 5-й Российской агропромышленной выставке «Золотая осень» (Москва, 2003), Международной конференции «Flax and Allied Fibre Plants for Human Welfare» (8-11 Dec. Cairo, Egypt, 2003), Международной конференции «Актуальные вопросы ботаники и физиологии растений» (Саранск 2004),. Международной» научно-практической конференции «Пути повышения конкурентоспособности продукции из льна» (Вологда, 2004).
По результатам работы получены два авторских свидетельства (А.С. СССР №2016393 от 28.05.1991, А.С. СССР № 1647340 от 07.05.1991), девять патентов на изобретение РФ №№ 2042400, 2025661, 2216920,2216921, 2216922, 2216923, 2216924, 2216925, 2216926, два положительных решения о выдаче патентов РФ на полезную модель по заявкам №№ 2003134422 и 2003134423.
Публикация результатов исследований. Автором опубликовано 115 печатных работы, в том числе по теме диссертации 56 работ.
Исследования проводились в рамках Федеральной целевой Программы "Развитие льняного комплекса России на 1996-2000 гг." (Постановление Правительства РФ от 19.12.96 № 1498), по государственным оборонным: заказам в 2001-2004 гг. (Постановления Правительства РФ от 01.02. 2001 г. № 75-4, OT21.02. 2002 г. № 25-10, от22.01.2003 г. № 35-2, от 30.12.2003 г. №790-48, Постановление Высшего Государственного Совета Союзного государства от 20.01.03 №4).
Автор выражает искреннюю и глубокую благодарность член-корреспонденту РАСХН профессору Третьякову Николаю Николаевичу, доктору биологических, наук профессору Прусаковой Лидии: Дмитриевне, доктору биологических наук профессору Якушкиной Наталье Ивановне, доктору химических наук профессору Ламбреву Валентину Георгиевичу, доктору химических наук Смирнову Юрию Валентиновичу, доктору технических наук, профессору Ковалеву Николаю Григорьевичу, доктору технических наук профессору Самойлову Вячеславу Павловичу, кандидату биологических наук Малеванной Наталии Николаевне, председателю координационного Совета секции лубяных культур международной организации ФАО и директору института натуральных волокон профессору Ришарду Козловски (Польша) за. научные консультации по исследуемой проблеме, а соисполнителям научных исследований и коллективу кафедры неорганической и аналитической химии МСХА им. К.А.Тимирязева (заведующий кафедрой кандидат химических наук доцент Смарыгин С.Н.), коллективу ЗАО «Игра-Техника» (председатель Совета директоров Корсун Н.Н., исполнительный директор Фокин Е.В.), ООО «Вудмен» (генеральный директор Фокин А.В.), ОАО «Яколевский льнокомбинат» (генеральный директор Смирнов Н.А.), Ржевской льночесальной фабрики (генеральный директор Лебедева Н.П.), ОАО «Старицкий льнозавод» (генеральный директор Филиппова Г.А.), ОАО «Верещинский льнозавод» (генеральный директор Кудинов Ю.А.) - за активное содействие в проведении лабораторных, вегетационных и полевых опытов, а также директору Аналитического, сертификационного и эколого-аналитического центра «АНСЕРТЭКО» Алексеевой Татьяне Юрьевне в организации, апробации и проведении инструментального анализа.
Сорта льна-долгунца, зарегистрированные на территории России
Научно-технической поддержке льноводства, активизации научных исследований в нашей стране уделялось и должно уделяться необходимое внимание. На базе Льняной опытной станции прш Московской; сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева в июне 1930 года был создан Всесоюзный (ныне Всероссийский) научно-исследовательский институт льна (ВНИИЛ),. переведенный в декабре 1931 в город Торжок Тверской области.. Главными направлениями деятельности института были и остаются; исследования по селекции, льна-долгунца, разработке и совершенствованию технологии его выращивания. В середине 40-х годов прошлого века во ВНИИЛ были выведены около 60 раннеспелых и среднеспелых сорта льна (Прядильщик, Светоч и др.), с волокном высокого качества, но низкой урожайности. В шестидесятые годы были выведены более урожайные сорта льна И-5 и И-9, но они были неустойчивы к полеганию и восприимчивы к болезням льна - ржавчине и фузариозу. В семидесятые годы появились сорта льна -ВНИИЛ-П, ВНИИЛ-17,
Тверца, Лазурный,. Смоленский, Шокинский и другие, обладающие потенциальной урожайностью волокна до 35 и семян до 15 ц/га. В 2003 г. в Российском Государственном реестре селекционных достижений, допущенных к использованию, было внесено 31 сорт льна-долгунца Linum usitatissimum L.f. elongate, из них 11 сортов охранялись патентами на селекционные достижения (Алексим, Восход, Импульс, Кром, Прибой, Русич, С 108, Синичка, Смолич, Союз, Тверской). Раннеспелых сортов льна зарегистрировано 7, позднеспелых — 3 и среднеспелых - 21. В таблице 1 приложения приведены некоторые характеристики зарегистрированных сортов льна-долгунца. В 2004 году в реестр внесены два сорта, защищенные патентами (Белочка-среднеспелый; и Зарянка-позднеспелый). Существовавшая BOV времена; Советского Союза отраслевая система оценки промышленно важных сортов в форме межведомственной госкомиссии по сорторайонированию, прежде всего, с точки зрения качества получаемого льноволокна, приносила свои положительные результаты (Пучков, 2002). В« настоящее время; оценки промышленно важных свойств волокна для новых сортов не ведется. При селекции новых сортов льна необходимо учитывать, что волокно не относится к репродуктивным органам растения, и превалирующее влияние могут оказывать такие факторы, как: условия теплового, водного, минерального питания и; микроэлементов и т.д. Поэтому высокоурожайные новые сорта с. высоким содержанием волокна в производственных- условиях часто не проявляют своих потенциальных возможностей. По мнению многих ученых решение этой проблемы может быть решено применением микроэлементов и регуляторов роста растений при оптимальном минеральном \ питании и существенно повысить урожай льносоломы, семян и привести к повышению физико-механических характеристик волокна: Разработка способов повышения устойчивости растений к негативному действию различных факторов (стрессоров) является на сегодняшний день, актуальной задачей, стоящей перед исследователями. С каждым годом все большую популярность при выращивании сельскохозяйственных культур приобретают регуляторы роста растений природного и синтетического происхождения. Они стимулируют не только рост урожайности культуры, но и улучшают качество получаемой продукции.. Экономические выгоды от использования регуляторов роста растений многократно превышают затраты на их приобретение, однако было бы натяжкой высказывание об их широком использовании. Прежде всего, сказывается! недостаточная информированность агрономов и руководителей хозяйств об эффективности действия этих препаратов. Регуляторы роста растений, как все биологически активные препараты, действуют, как правило, в узком интервале концентраций, поэтому необходимо тщательно подходить к процессу приготовления растворов и баковых смесей с другими веществами (например, пестицидами). В результате ранее проведенных многочисленных исследований установлено, что одним из путей повышения урожайности и качества льна является предпосевная обработка семян и (или) обработка растений льна в фазу «бутонизации» различными химическими препаратами, обладающими инсектицидным, гербицидным или фунгицидным действием, регуляторами роста. Основная цель использования таких веществ - повышение резистентности к неблагоприятному воздействию абиотических и атропических факторов; и, как следствие, повышению урожая льносоломы и семян, содержания волокна в растениях. Эффективность средств защиты растений в агробиоценозе зависит от соблюдения правильной технологии выращивания льна-долгунца, а также комплексной механизации и мелиорации земель. Немаловажным фактором» является применение новых высокопродуктивных сортов, адаптированных к конкретным регионам. Действие этих веществ способствует повышению урожайности семян и льноволокна однако остаточные концентрации пестицидов (льноволокно, пакля, ткани, льняное масло, лекарственные препараты, льняная вата и т.д.) должны, быть ниже предельно допустимых значений. В настоящее время комплекс мероприятий по средствам защиты льна от болезней,, вредителей и стрессовых факторов включает следующие современные ядохимикаты, разрешенные к применению на территории России (перечень приведен в приложении таблица 2).
Перспективным направлением работ по повышению продуктивности культуры, качества продукции, адаптации, устойчивости к стрессу и воздействию, снижению» восприимчивости к: болезням и инфекциям является использование регуляторов- роста растений; Важной для культуры льна в этом ряду является приобретение устойчивости; к неблагоприятным факторам окружающей среды, стрессовым ситуациям (действию повышенных и пониженных температур, дефициту влаги, засолению почвы І и т.п.) и максимально быстрое приспособление к новым условиям или, другими словами, всех реакций растения, поддерживающих функциональную устойчивость многокомпонентной системы всего растения при изменении внешних факторов.. Регуляторы роста растений могут быть разного происхождения и спектра действия. По происхождению их можно условно разделить на: - неорганические химические вещества природного происхождения или полученные в результате выделения; из природных минералов или их синтетические аналоги;: - органические химические: вещества природного происхождения или полученные в результате выделения: из: природных материалов органического происхождения или искусственно синтезированные; - химические вещества; не имеющие аналогов в природе, в т.ч. и растениях; - химические вещества искусственного происхождения — аналоги химическим соединениям, находящимся в растениях. Всего в 2003 г. для разных сельскохозяйственных культур разрешены к применению на территории России регуляторы роста на основе 30 химических: соединений (приложение табл. 1.2.2): (индолил-3) уксусной кислоты, 1 хлорметилсилатрана, 2-(2-фурил)-1,3-диоксолана, 2-метил-4 диметиламинометилбензимидазол-5-ол-дигидрохлорида, 2-оксо-2,5 дигидрофурана,, 4(индол-Зил)масляной кислоты, 5-этил-5гидроксиметил-2-(фурил-2)-1,3-диоксана, Pseudomonas aureofaciens Н 16 и продуктов метаболизма, арахидоновой кислоты, ацетатов полипренолов смесь, гибберелиновых кислот натриевые соли, гидроксикоричных кислот (смесь), гликозид диацетат,фузикоккана, гриба симбионтного: Acremonium lichenicola продукты метаболизма,, грибов-эндофитов женьшеня продукт метаболизма,
Способы увеличения урожайности льна-долгунца
В настоящее время разработан комплекс рекомендаций, способствующий повышению урожайности и качества льна-долгунца: увеличение степени насыщенности почвы щелочными соединениями на 10% увеличивает урожайность льносоломы на 10,5 ц/га; увеличение количества подвижного алюминия на 1 мг на 100 г почвы уменьшает урожайность соломы на 6,3 ц/га; увеличение кислотности почвы на 0,1 рН характеризуется уменьшением урожайности соломы на 0,7 ц/га; максимальный урожай может быть получен при рН водной вытяжки, равном 5,9-6,5. При содержании алюминия в почве более 2,5-3,5 мг-экв./ЮО г почвы считаются малопригодными; Внесение извести необходимо при рН меньше 5,5; Из-за несовершенства технологии получения стланцевого волокна из льнотресты на стлище, или льнище потери льнопродукции достигают 25-30% от урожая. Салициловая кислота синтезируется в листьях и репродуктивных органах большинства растений и выполняет защитные функции при отрицательном воздействии окружающей среды или повреждениях, индукции системной устойчивости растений к разным по природе возбудителям болезней, например, вирусным и бактериальным инфекциям. Действие салициловой кислоты направлено на синтез и увеличение концентрации группы PR-белков, кодируемых SAR-генами, а именно в производстве сигналов, распространяющихся: по растению, на синтез салициловой кислоты. Установлено, что обработка экзогенной салициловой кислотой способствует увеличению активности дегидрогеназы маннитола, которая участвует в интенсификации снабжения клеток растений энергией и углеродом при негативном влиянии внешних факторов. Основным путем синтеза салициловой кислоты в растениях является превращение фенилаланина под действием фениланиламмониллиазы в транскоричную кислоту, которая путем декарбоксилирования превращается в бензойную кислоту, и при участии фермента 2-гидроксилазы бензойной; кислоты (его активность может возрастать в несколько раз) происходит синтез салициловой кислоты: Салициловая кислота под действием глюкозилтрансферазы превращается в глюкозил, основной метаболит эндогенной и экзогенной СК. В некоторых растениях синтез СК происходит из транс-коричной кислоты в. 0-кумаровую-. кислоту, превращающуюся при декарбоксилировании в СК. Под действием арахидоновой кислоты возможен локальный синтез СК и накопление конъюгатов СК, сходных с 2-0-глюкопираносалициловой кислотой. Синтез и накопление салициловой кислоты происходит в хлоропластах, с последующим переходом в цитозоль и участием в реакциях, приводящих к образованию PR-белков.
С использованием изотопной метки в виде ,4С-меченной. бензойной кислоты однозначно установлено, что именно салициловая кислота с высокой скоростью транспортируется по растению, а не ее метаболиты в виде O-p-D-глюкозила или метилсалицилата, хотя увеличение концентрации последнего приводит к резкому накоплению СК. Высокая концентрация салициловой кислоты во флоэмном; экссудате свидетельствует о ее роли как активного участника при передаче сигнала, приводящего к становлению системной устойчивости. Важную роль в индукции экспрессии SAR генов и формированию системной- приобретенной устойчивости с участием салициловой кислоты играет окись азота и перекись водорода, обработка которыми приводит к накоплению салициловой и бензойной кистот в листьях растений. Поскольку при УФ-облучении или действии озона концентрация Н2О2 в растениях возрастает, то эти; воздействия приводят к изменению равновесия окислительно-восстановительных реакций и необходимы для стимуляции защитных функций растения, например, реакции сверхчувствительности, активации сигнальных путей трансдукции, ведущих к накоплению салициловой кислоты. Многочисленные опыты по исследованию активности каталазы от концентрации СК и перекиси водорода показали важные антиоксидатные свойства СК. Кроме того, салициловая кислота подавляет синтез этилена путем ингибирования фермента синтеза 1-аминоциклопропан-1-карбоновой кислоты в этилен. Однако до сих пор не идентифицирован сигнал, продуцируемый в месте воздействия на растение и который, должен быть воспринят СК в удаленных от места инфицирования тканях для запуска экспрессии SAR генов и установления состояния устойчивости. Устойчивость растений, к воздействию различных неблагоприятных факторов может быть повышена после подробного изучения систем восприятия и механизмов трансдукции сигналов для приобретения и регуляции системной устойчивости. Перспективным в этом направлении является разработка новых средств защиты растений и регуляторов роста, стимулирующих естественные защитные ресурсы растения на противодействие отрицательному воздействию! и развивающих устойчивость растений. Исследования в этом направлении привели к разработке препаратов типа зивеелинг на основе салициловой кислоты с фунгицидной активностью против фузариоза и ростстимулирующим эффектом, открытию аналогичного по структуре СК химического индуктора устойчивости растений бензотиазола, эффективность действия которого проявляется в дозах, меньших для СК.
Перспективным; направлением дальнейшего развития и практического использования в области применения препаратов, обладающих защитно-стимулирующим эффектом, является поиск их композиций для увеличения эффекта их взаимного влияния, т.е. проявления синергического действия. Так совместное применение салициловой и арахидоновой кислот при обработке томатов показало положительный! эффект в концентрациях, меньших защитного действия арахидоновой кислоты от галловой нематоды, a СК для стимуляции роста и повышении чувствительности к болезни при их раздельном применении. Совместное действие СК с; эндогенным регулятором роста -жасмоновой кислотой или метилжасмонатом также способствует развитию защитных реакций иию устойчивости растений: (Mauch-Mani,, 1998; Genoud, 1999). Установлено, что обработка растений салициловой кислотой приводит к усилению защитных эффектов грибных элиситоров, хитозана, зргостерола (Kauss, 1996). Важные физиологические функции салициловой кислоты связаны с ее ролью, как эндогенного регулятора роста, естественного индуктора, термогенезиса в Arum lilies (Raskin, 1987), индуктора цветения длиннодневных и короткодневных растений семейства рясковых (ClelandJ 1979), антагониста АБК в регуляции движения устьиц (Rai, 1986), ингибитора поступления ионов в корни (Glass, 1973), регулятора транспорта органических веществ по \ флоэме (Бурмистрова, 1999) и гравитропизма (Медведев, 1991) и других
Влияние обработок защитно-регулирующими комплексами на физиологические показатели развития льна-долгунца
Таким образом, количественными характеристиками эффективности действия защитно-стимулирующих комплексові разного состава на? растения льна-долгунца являются содержание хлорофилла, каротиноидов в растении, ЧПФ, влияющих прежде всего на рост и развитие льна.Одной из причин интенсификации ростовых процессов при: действии защитно-стимулирующих комплексов, вероятно, является оптимизация водообмена клеток всего растения льна при изменении метаболизма в растении. Это приводит к изменению кинетики ростам и развития льна-долгунца, 107 накоплении биомассы, урожайности и, как следствие, качеству волокна. Увеличение фотоассимилирующего аппарата приводит к увеличению потоков веществ по всему растению, интенсификации обменных процессов, а, следовательно, изменению соотношений в химическом и элементном составе в ходе развития льна-долгунца; Действие защитно-стимулирующих комплексов, как указывалость ранее, можно рассматривать как действие стрессора и снижение скорости роста растений льна-долгунца - это проявление неспецифической реакции всего растения на специфические кинетические изменения прироста органов растения с изменением их соотношения, которое также проявляется в изменении соотношения потоков воды и продуктов фотосинтеза при изменении фотосинтетической деятельности и накоплении и соотношении; химических веществ иі элементов. Следовательно, ответные реакции растений льна-долгунца на действие защитно-стимулирующих комплексов, как стрессоров, носят интегральный характер, и на уровне растения реализуется ответными реакциями на рост и развитие, продуктивность и качество получаемой продукции.
Вопросы влияния некорневых обработок растений льна-долгунца новыми защитно-регулирующими комплексами на основе органических кислот,, неорганических солей, других веществ,, изменение под их воздействием процессов, направленных на изменения в биосинтезе, кинетики, направленности массопереноса ионов и метаболитов по растению, а также распределении их внутри клетки представляет интерес ив работах ряда исследователей на других культурах при обработке экзогенными регуляторами роста растений имело свое развитие (Кудоярова, Усманов, 1991).При сравнении действия комплексов на различные сорта льна-долгунца для обоснованных рекомендаций по практическому использованию их в льноводстве необходимо определить степень влияния каждого комплекса в регуляции физиологических процессов при разных дозах обработок и сочетаниях в баковых смесях с пестицидами. Выбор инсектицидов и гербицидов был обусловлен рекомендациями по применению их на посевах 108 льна-долгунца, а органических кислот и других веществ - с имеющимися литературными данными об их физиологическом действии с учетом их совместимости с пестицидами при используемой в настоящее время: на практике агротехники выращивания льна-долгунца. Представляло интерес изучение действия раздельно предпосевной обработки семян і и некорневой обработки растений в фазу проростков и «елочки» на изменение физиологических процессов.На рис. 12 представлены результаты по изменению дифференциальных скоростей накопления надземной биомассы растений льна сортов Могилевский и С-108 в условиях двукратной1 обработки цирконом в- баковых смесях с инсектицидом в стадию проростков и гербицидами в стадию і «елочки» в сравнении с контролем без добавления в баковые смеси циркона. Дифференциальные скорости в контроле имеют два минимума; характеризующие отклик растений на действие защитного комплекса в составе инсектицида и гербицидов. В; случае добавления в баковые смеси циркона происходит снижение отрицательного действия пестицидов, для растений льна проявляемое в уменьшении- эффекта «колена», и более равномерного изменения значений дифференциальных скоростей.
Оба сорта показали одинаковую отзывчивость на действие защитно-регулирующего комплекса. Представляет интерес характеризовать накопление биомассы стебля, как хозяйственно важной части растений льна-долгунца. Для сорта Могилевский после обработки растений в стадию «елочки» дифференциальную скорость накопления массы одного стебля в течение трех недель после действия защитно-регулирующим комплексом с цирконом можно охарактеризовать квадратичным уравнением5 (3.7), а без циркона линейным уравнением (3.8):
Например, через неделю после обработки комплексом масса 1 стебля растения льна больше на 65-69%, чем в контроле, через 2 недели - на 40-45%, далее эта тенденция сохраняется и через месяц после обработки масса одного стебля в среднем на 40-42% больше по сравнению с контролем. Одним из факторов, определяющих разную скорость накопления биомассы после обработки защитно-стимулирующим комплексом, является увеличение площади листьев, их сырой и воздушно-сухой массы. Так через две недели после обработки сырая масса листьев в условиях действия защитно-стимулирующего комплекса увеличиласть по сравнению с контролем на 20-23%. Проведенные полевые испытания подтвердили данные лабораторных опытов, что позволяет отметить следующие моменты: - некорневая обработка льна в фазу проростков и «елочки» защитно стимулирующими комплексами приводит к возрастанию скорости роста (в высоту) и накопления биомассы; обработка защитно-стимулирующими комплексами приводит к увеличению площади листовой поверхности и массы листьев; разные сорта имеют не одинаковую реакцию на обработку, что проявляется в изменении дифференциальных скоростей роста и накопления биомассы и может быть охарактеризовано1 значениями коэффициентов линейных или полиномиальных уравнений этих зависимостей. Таким образом, обработку защитно-стимулирующими комплексами можно рассматривать как внесение в развивающееся растение экзогенных веществ, влияющих на биосинтез веществ в растении, что проявляется в изменении физиологических параметров. Специфика ответной реакции льна на действие защитно-стимулирующих комплексов зависит как от состава компонентов комплекса, так и их концентраций, фазы развития растения. Контроль за эффективностью действия комплекса можно проводить по различным параметрам, одним их которых может быть изменения в кинетике водоудерживающей способности листьев.
Роль защитно-стимулирующих комплексов в повышении устойчивости льна-долгунца кзасухе и низким температурам
В! вегетационных опытах со льном-долгунцом сортов Псковский-359, Могил евский, Алексим, Томский-16 и Илона в одной серии опытов смоделированы условия выращивания при понижении; температуры в фазу всходов от Т= 5С до - 7С со скоростью 1 град/час, затем повышении температуры до 10С с той же скоростью. Предпосевная обработка семян проведена защитно-стимулирующими комплексами с цирконом, 24-эпибрассинолидом отдельно и совместно с йодидом калия, тритерпеновыми кислотами, пара-адамантил-1 -гидрокоричной кислотой. Результаты опытов представлены на рис.8 и рис. 9 в приложении.Предпосевная обработка семян защитно-стимулирующими комплексами способствует повышению устойчивости льна-долгунца к кратковременному понижению температуры. В ; результате обработки защитно-стимулирующими комплексами корневая система растений лучше развита (в воздушно-сухом состоянии соотношение корни:: надземная часть составляет 1,3-1,5), по сравнению с контрольными растениями: (в воздушно-сухом состоянии -соотношение корни: надземная часть составляет 0,8-1,0), и они лучше противостоят стрессу — воздействию холодом. Лучшие защитные свойства проявил комплекс, в состав которого входят тритерпеновые кислоты и пара-адамантил-1-гидрокоричная кислота.
В полевых опытах на сортах Алексим, Илона и Могил евский в 2000-2001 гг. в Новгородской, Смоленской и Тверской областях показано, что предпосевная обработка семян льна-долгунца защитно-стимулирующими комплексами приводит к повышению холодостойкости всходов. Кратковременное понижение температуры до - 3-5С переносится всходами достаточно хорошо. Более 70% растений (от числа всходов), обработанных комплексами, продолжили нормальное развитие и дали хороший урожай. Среди растений в контроле только 35% продолжили нормальное развитие, а остальные погибли. В полевых опытах в 2000 г. в Тверской области температура понижалась в начале мая до -7С, при этом дополнительная обработка защитно-стимулирующим комплексом по всходам привела практически к полному сохранению и нормальному развитию льна и получению в дальнейшем высокого урожая и качественного волокна. На полях, не обработанных защитно-стимулирующим комплексом, часть площадей пришлось пересевать заново, как, например, в колхозе Кирова Ржевского района Тверской области.
По устойчивости сортов льна-долгунца к воздействию низких температур (-3-5С), действующих в течение 12 часов, с предварительной обработкой семян защитно-стимулирующими комплексами сорта можно разделить на три группы: I - малоустойчивые, II- среднеустойчивые и III - высокоустойчивые. Из изученных сортов льна-долгунца к первой группе относятся Смоленский, Элиза, Дашковский, Ариана, ко второй группе - Алексим, Илона, Томский-16, Томский-10, Торжокский -4, Оршанский-2, Белинка, С-108, к третьей группе -Могилевский, Могилевский 2, А-93, Томский-18, Псковский-359 (рис.4Л.1 приложения).Аналогичные результаты получены в полевых опытах в условиях жаркого лета (июль-первая половина августа 2001г., июнь-июль 2002 г.) с количеством выпавших осадков за этот период в 1,5-2 раза ниже, чем за аналогичный период 1999 и 2000 г. Результаты производственных опытов подтвердили, что лен разных сортов, обработанный защитно-стимулирующими комплексами в фазу всходов и фазу «елочки», обладает устойчивостью к действию повышенных температур при слабой обеспеченности влагой.
При разработке новых защитно-стимулирующих комплексов, содержащих стиуляторы роста» для льна необходимо руководствоваться целью их применения. Это может быть увеличение урожайности льносол омы и качества волокна, его физико-механических характеристик до потенциально возможных значений для данного сорта, льна, повышение холодостойкости растений в период начала роста и засухоустойчивости: в период вегетации, снижение сроков вылежки тресты и І других параметров. Как правило, положительный результат достигается путем либо предпосевной обработкой семян, либо обработкой растений льна в начальный период развития ив стадию "елочки". Необходимо учесть,, что наиболее экономически; оправданным; является применение регуляторов в баковых смесях с инсектицидами и гербицидами при обработке посевов. Поэтому возможному сочетанию химических препаратов, относящихся к разным классам неорганических и органических соединений, в баковых смесях при использовании в качестве растворителя воды с разным уровнем значений рН и содержанием; растворенных компонентов, необходимо уделять особое внимание. Действие регулятора может быть усилено или ослаблено при различных способах приготовления таких баковых смесей:
Перспективным направлением; увеличения урожайности и качества сельскохозяйственных культур в настоящее время остается поиск высокоэффективных стимуляторов роста растений, изучение механизма их действия как на уровне клеточного метаболизма, так и на уровне межмолекулярных взаимодействий. Если; первый принцип рассмотрения воздействия стимуляторов роста является традиционно применяемым для исследования влияния физиологической» активности і препаратов на рост растений с применением биохимических методов анализа, то второй принцип преимущественно- базируется на химических и физико-химических методах анализа, позволяющих рассматривать процессы, роста растений с учетом І влияния отдельных внешних факторов антропогенного происхождения.Преимущество второго подхода состоит в четком определении количества и типа дополнительных факторов воздействия на растения на разных стадиях онтогенеза как в лабораторных, так и в полевых условиях. Предварительно определяется набор параметров, позволяющих контролировать интенсивность роста растений в ходе эксперимента с точки зрения не только биохимических, но и физико-химических закономерностей, объясняющих рострегулирующую
