Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 6
1.1 Эволюция льна-долгунца 6
1.2 Селекция льна-долгунца в зарубежных странах 12
1.3 Качество льняного волокна и методы его оценки 24
1.4 Анатомическое строение стебля льна-долгунца и его связь с содержанием и качеством волокна 29
2 Материал и методика исследований 39
2.1 Зарубежные сорта льна-долгунца, участвовавшие в исследовании - 39
2.2 Почвенно-климатические условия изучения коллекции 41
2.3 Методы изучения коллекции л ьн а-долгунца 49
2.3.1 Методика полевого изучения - 49
2.3.2 Методы технологической оценки качества волокна 51
2.3.3 Методы анатомической оценки стебля 52
3 Основные хозяйственно-биологические показатели новых зарубежных сортов льна-долгунца 54
3.1 Урожайность соломы 54
3.2 Семенная продуктивность 57
3.3 Вегетационный период 62
3.4 Содержание и качество волокна 67
3.5 Анатомическое строение стебля 73
4 Корреляции между анатомическими показателями строения стебля и показателями качества йолокна 95
5 Экономическая оценка возделывания сортов с высоким качеством волокна 97
Выводы 100
Предложения селекционной практике 102
Список литературы 103
Приложения 116
- Селекция льна-долгунца в зарубежных странах
- Почвенно-климатические условия изучения коллекции
- Семенная продуктивность
- Экономическая оценка возделывания сортов с высоким качеством волокна
Введение к работе
Лен является одной из важнейших сельскохозяйственных культур комплексного использования в России.
Переход экономики страны от жесткого планирования к рыночным условиям привел к распаду экономических связей и упадку в льноводстве и в льняном комплексе в целом. Из-за сокращения посевных площадей и небывалого уменьшения объемов выработки волокна льняная промышленность ощущает острый дефицит натурального сырья. Падение производства льнопродукции в свою очередь снизило уровень занятости населения и обострило социальную обстановку в льносеющих регионах и на предприятиях льняной промышленности. Крупный механизм торможения в отрасли - это низкая урожайность льняного поля и качество получаемой продукции (Ковалев, ММ., 1998).
Выход из создавшегося положения заключается,"прежде всего, в ликвидации факторов, сдерживающих подъем отрасли. Один из них - улучшение качества льняного волокна
Для получения высоких и устойчивых урожаев льна с хорошим качеством большое значение имеет выведение и внедрение в производство новых высокопродуктивных и высококачественных сортов, которые могут быть созданы в наиболее короткий срок лишь при правильном подборе исходного материала и использовании экспресс методов оценки растений на ранних этапах селекции. Во многих странах мира успешно ведется селекция на повышение качества волокна. После изучения в наших почвенно-климатических условиях лучшие из зарубежных сортов могут быть использованы в качестве исходного материала для селекции.
При изучении исходногЪ материала большое значение имеет способ оценки качества волокна. Установлено, что содержание волокна в льняных стеблях и его качество определяются анатомическими особенностями. Однако анатомическое строение стебля новых сортов в связи с содержанием и качест- вом волокна изучено мато. Поэтому в нашей работе мы уделили большое внимание именно этому способу оценки качества волокна новых сортов льна-долгунца.
Основным источником исходного материата для селекции льна-долгунца в России являются мировая коллекция ВИР и национальная коллекция ВНИИЛ. Эти коллекции ежегодно пополняются новыми сортами из России и других стран.
Целью нашей работы являлся поиск образцов с высоким качеством волокна среди новых зарубежных образцов льна-долгунца для дальнейшего использования их в селекционном процессе.
В задачи исследования входило:
Оценить содержание и качество волокна в стеблях новых зарубежных образцов льна-долгунца.
Определить основные показатели анатомического строения стебля этих образцов.
Изучить корреляции между показателями анатомического строения стебля и показателями инструментатьной оценки качества волокна
4. Дать экономическую оценку возделывания сортов с высоким качест вом волокна.
Селекция льна-долгунца в зарубежных странах
Почти во всех европейских странах проводилась и проводится селекционная работа со льном.
В странах Западной Европы: Польше, Чехии, Бельгии, Голландии, Франции, Румынии, Германии сосредоточено 85-90% зарубежных посевных площадей льна-долгунца. В некоторых из стран (Чехии, Венгрии, Бельгии) наряду с долгунцом выращивают лен-межеумок, используемый для получения волокна и семян (Струков, А.В., 1971).
Голландия издавна занимается льноводством и располагает большим опытом возделывания и первичной обработки льна Площади посева льна-долгунца сравнительно небольшие. В настоящее время они составляют 4016 га (Statistical data on..., 2000). Однако урожаи они получают довольно высокие и относительно устойчивые. До 1916-1921 г.г. в Голландии в основном возделывали лен русского происхождения. Семена льна завозили из прибалтийских районов России, Псковской и других губерний, производя ежегодно смену семян в стране (Рогаш, АР., 1958). Широкое развертывание селекционно-семеноводческой работы в дальнейшем обеспечило производство такого количества семян льна, которое дало возможность не только отказаться от импорта, но также позволило значительное количество семян льна экспортировать во Францию и другие страны (Рогаш, А.Р., 1958; van Soest, L.S.M., Bas, К, 1998). Первый доклад о селекции льна в Голландии датируется в пределах 1816 года, когда в Северной Фрисляндии были изолированы несколько растений с белыми цветками из русского штока с голубыми цветками (Keijzer, P., Metz, PL. J., 1993). В настоящее время селекционная работа в Голландии проводится в семи селекционно-семеноводческих хозяйствах, расположенных в различных провинциях. Возглавляется селекционная и семеноводческая работа Институтом селекции растений, являющимся частью Сельскохозяйственного университета (г. Вагенинген), а также фирмами «Вирзум», «Цебеко» и «Прокотекс Бридинг». Институт обеспечивает селекционно-семеноводческие хозяйства соответствующей консультацией, инфекционным материалом для провокации на заболевания и гибридным исходным материалом, устойчивым против болезней льна-долгунца. Сортоиспытание льна проводится в различных районах Голландии Научно-исследовательским институтом по сортоиспытанию полевых культур (г. Ва-генинген).Технологический анализ урожая льна проводится Нидерландским институтом льна. При селекционной работб со льном наряду с высоким урожаем соломы и семян, хорошим содержанием и качеством волокна и высокой устойчивостью против полегания большое внимание уделяется устойчивости сортов против грибных заболеваний (Рогаш, А.Р., 1958). Также выводятся сорта с различной длиной вегетационного периода - ранних, среднеранних, среднепоздних и поздних (Hermant, Р., 1978). Селекционная работа по льну в Голландии ведется преимущественно с применением гибридизации. В скрещивании привлекаются свои лучшие сорта и линии, а также лучшие сорта льна-долгунца из других стран (Швеция, Франция). В результате отбора из гибридов выводятся ценные сорта. Специалисты ведущих фирм Голландии достаточно высоко оценивают достижения наших селекционеров и на основе двусторонних договоров, широко используют генетический потенциал российских форм в своей селекционной работе (Марченков, А.Н., Жученко, А.А., 1996). В Голландии выведены и районированы такие сорта льна как Конкурент, Диана, Голландия, Солидо, Ноблессе, Перцелло, Мадонна, Виера. В последнее время выведен ряд новых сортов, превосходящих старые сорта в основном по хозяйственно-биологическим признакам: Рейна, Фибра, Марина, Белинка, Бербер, Регина, Наташа и др. Посевные площади льна-долгунца во Франции в настоящее время составляют 55680 га (Granger, S., 1987; Statistical data on..., 2()00). Около 90% площадей этой культуры сосредоточены в департаментах Нор, Нормандия (Морская Сена), Кальвадос, Сомм (La tradition: a tout..., 1979). Селекцией льна во Франции занимается лаборатория Национального института агрономических исследований, расположенная в г. Версале. Основными методами селекции являются гибридизация и отбор. Одновременно ученые изучают здесь вопросы физиологии льна: ЦМС, факторы, способствующие устойчивости льна к полеганию и другие. В селекционной работе широко используются российские высокоурожайные сорта (Монов, А.И., Соловьев, А.Я., 1974). Также селекцией и семенЪводством льна-долгунца во Франции занимается кооператив «Фонтен-Кани», расположенный в г. Фонтен-ле-Дун (Александрова, Т.А., 1994; Зарубежные научно-технические..., 1995). Первые скрещивания в льноводческом кооперативе были проведены в 1959 году. В настоящее время кооператив является лидером в Западной Европе в области селекции льна-долгунца
Наряду с тем, что кооператив «Фонтен-Кани» лидер в селекционной работе со льном-долгунцом во Франции, он является крупнейшим производителем семян этой культуры. Размножение новых сортов осуществляется ежегодно на площади 2,5 тыс. га
Научные исследования в области селекции льна носят соревновательный характер, тем более что технические приемы и методы становятся все более изощренными. Очень большой интерес представляет личный контакт между учеными. Кооператив предпринимает попытки объединить усилия лучших специалистов-льноводов всего мира В этом отношении хороший пример показывает «Фонтен-Кани» и Всесоюзный НИИ льна (г. Торжок Тверской области), которые сотрудничают в области улучшения культуры льна (Труве, Ж.П., Кар-пунин,Б.Ф., 1991).
Селекционные работы в кооперативе ведутся с прежними целями (увеличение продуктивности по волокну и семенам, устойчивость к полеганию и т.д.), однако появились новые: устойчивость к фузариозу и гарантированная скороспелость. Устойчивость к фузариозу стаїа одним из важнейших критериев для новых сортов льна, поскольку это серьезное заболевание широко распространилось во Франции и появилось в Бельгии. Во Франции получены устойчивые к фузариозу сорта Дача Сильва Лиза, однако новые сорта Фани и Ариана обладают еще большей устойчивостью (Hermant, Р., 1979; Sultana, С, 1980). Выведены скороспелые и высокоурожайные сорта Гера, Тайга Турнер, а также сорта с высоюш качеством волокна Викинг, Тиссандр, Версайлес и др. (Монов, А.И., Соловьев, А.Я., 1974; Anon, 1988).
Почвенно-климатические условия изучения коллекции
Исследования коллекции льна-долгунца проводились в течение трех лет (2000-2002 г. г.) на опытном поле ВГСХА.
Кировская область находится на Северо-Востоке Европейской части России. Центральная зона области, где закладывали коллекцию, достаточно хорошо обеспечена ресурсами тепла по сравнению с северной, но отличается меньшим и неустойчивым увлажнением. Продолжительность вегетационного периода составляет 157-162 дня, из которых 113-123 дня бывают со среднесуточной температурой воздуха выше 10 . Средняя сумма активных температур для данной зоны области составляет 1750, максимальная - 2365 (1898 г.), а минимальная - 1365 (1904 г.) (рис.2). Максимальное годовое количество осадков составляет 822 мм, минимальное -322 мм, а среднее - 550-600 мм (рис.3). Центральная зона лежит во влажной полосе, коэффициент увлажнения (по Д. И. Шашко) составляет 0,45-0,60. Большая обезлесенность зоны и неровный рельеф полей способствуют неровному залеганию снежного покрова зимой. Более сильные в открытом поле ветры сдувает снег с высоких мест в низины и овраги. Почва под таким слоем снега на возвышенностях промерзает на глубину до 1 м.
В летний период осадки часто носят ливневый характер и нередко интенсивность их в районе г. Кирова достигает 1,5-2,7 мм/мин. Продолжительная зима способствует образованию устойчивого и глубокого снежного покрова. Однако он залегает неравномерно в связи с неровным рельефом местности и частыми сильными ветрами в зимний период, обусловливающий его перераспределение.
Быстрое нарастание среднесуточной температуры воздуха в апреле (средняя температура за последнюю декаду марта в г. Кирове составляет - 4,2, а за третью декаду апреля - +4,8) способствует интенсивному снеготаянию. В зависимости от погодных условий оно заканчивается за 12-18 дней (Френкель, МО., 1997). В целом центральная зона является умеренно-холодной и влажной. Изучение коллекции льна-долгунца проводилось на опытном поле ВГСХА. Почвы опытных участков - подзолистые среднесуглинистые имеют среднюю степень окультуренности, характеризуются слабо кислой реакцией среды (рН 5,2-5,8). Содержание подвижного фосфора в среднем составляет 18,4-20,3 мг на 100 г почвы, калия - 17,2-18,7 мг на 100 г почвы. Содержание гумуса в почвах составляет 1,9-2,2%. Метеорологические условия в годы проведения опыта значительно отличались по годам, что привело к колебанию продолжительности периода вегетации у льна. Длина вегетационного периода за эти года варьировала от 53 дней в 2001 году до 76 дней в 2000 году. Начало третьего тысячелетия (2000-2002 г.г.) для Кировской области, как и для всей Европейской части России, подтверждает предположение многих отечественных и зарубежных ученых о глобальном потеплении. 2000 год можно характеризовать как теплый с мягкой многоснежной зимой, ранней, но затяжной весной, теплым, с отдельными засушливыми периодами, летом и исключительно теплой осенью (О состоянии окружающей..., 2001). Погодные условия вегетационного периода 2000 года были относительно благоприятными для роста и развития льна-долгунца по сравнению с другими годами исследования (рис. 4). О влагообеспеченности растений льна в наиболее важные для формирования межфазные периоды можно судить по гидротермическому коэффициенту по ДИ. Шашко (ГТК), который выражает отношение суммы осадков за определенный период к сумме активных температур ( 10 С) за этот же период, увеличенное в 10 раз (рис. 5). По Шашко избыточное увлажнение растение испытывает при ГТК 1,6; достаточное увлажнение - при ГТК в пределах 1,3-1,6; слабый недостаток - при ГТК в переделах 1,0-1,3; сильный недостаток - при ГТК 1,0. За весь период вегетации в 2000 году растения льна испытывали сильный недостаток влаги, особенно в фазу бутонизация-цветение (ГТК=0,41). Более благоприятный период по обеспеченности влагой был в фазу посев-всходы (ГТК=0,95). Повышенная температура воздуха в мае способствовала быстрому появлению всходов уже к 29 мая. Самые жаркие периоды за время вегетации отмечались с конца мая до начала июня и с конца июня до начала июля, которые сократили продолжительность фаз развития всходы-«елочка» и бугонизация-цветение соответственно. 2001 год, как и предыдущий, на преобладающей части Кировской облас ти оказался на 1-1,5 градуса теплее обычного и с осадками, на 10-15% превы шающим норму. В целом этот год можно характеризовать как сравнительно те плый с умеренно мягкой многоснежной зимой, сухой, теплой в первой полови не и холодной и дождливой во второй половине, весной, умеренно теплым, временами жарким с длинным по северу области сухим периодом в июне-июле летом и теплой осенью (О состоянии окружающей..., 2002). Условия вегетационного периода 2001 года были самыми неблагоприятными для роста и развития льна-долгунца. Засушливые условия июня и июля (высокая температура воздуха при незначительном количестве осадков) отрицательно сказались на росте и развитии растений. В конце мая погода стояла прохладной с частыми дождями, что задержало появление всходов льна, которые появились 2 июня (ГТК=0,60). Очень жаркая и сухая погода июня и июля привела к снижению высоты растений льна и урожайности соломы, так как этот промежуток времени совпал с критическим периодом в потреблении влаги - «елочка»-бутонизация (ГТК=0,10). В результате этого сократился период от всходов до созревания. 2002 год можно характеризовать как сравнительно теплый с мягкой мно госнежной зимой, с ранней весной, умеренно теплым, дождливым в начале се зона летом и теплой осенью. Достаточное увлажнение растения льна испытывали только в фазу посев-всходы (ГТК=1,40), что задержало появление всходов, которые появились только 6 июня. В остальные фазы растения испытывали сильный недостаток влаги, особенно в фазу цветение-созревание (ГТК=0,25). В фазу быстрого роста растений - «елочка»-бутонизация - ГТК составлял 0,45, что больше, чем в 2001 году, но меньше, чем в 2000 году.
Семенная продуктивность
Для того, чтобы установить, какие из показателей анатомического строения стебля льна в большей степени связаны с показателями качества волокна и на какие признаки следует обращать внимание в первую очередь при анализе селекционного материала на первых этапах селекции, мы определили коэффициенты генотипической корреляции на большой группе сортов различного эко-лого-географического происхождения.
Различия в значениях корреляций между аналогичными признаками в разные годы у разных авторов указывают на необходимость более глубокого изучения связей между признаками.
При расчете генотипических корреляций по отдельным годам исследования между показателями анатомического строения стебля и показателями инструментальной оценки качества волокна были получены следующие результаты.
Нами было установлено, что по годам исследований (2000, 2001, 2002 г.г.) гибкость волокна оказалась отрицательно связана со средним диаметром элементарного волокна (-0,629; -0,633 и -0,581 соответственно). По средним значениям показателей за три года коэффициент генотипической корреляции составил -0,777. Также гибкость волокна оказалась отрицательно связана с коэффициентом вариации диаметра элементарных волокон в одном лубяном пучке (-0,528; -0,562; и -0,559 соответственно по годам). По средним значениям за три года этот показатель составил -0,734. Было установлено, что гибкость волокна отрицательно связана со степенью одревеснения элементарных волокон на срезе (-0,308; -0,434 и -0,559 соответственно по годам). Коэффициент корреляции средних значений показателей составил -0,609. Отмечена положительная связь между7 гибкостью волокна и таким морфологическим показателем, как средняя длина междоузлия стебля льна (0,733; 0,406 и 0,538 соответственно по годам). По средним значениям показателей за три года коэффициент корреляции составил 0,701. Отмечено, что сорта, характеризующиеся высокой гибкостью волокна, имеют лубяные пучки на поперечном срезе стебля удлиненно-овальной формы.
Нами было установлено, что разрывная нагрузка волокна положительно связана с количеством элементарных волокон в одном лубяном пучке (0,669: 0,771 и 0,682 соответственно по годам). Коэффициент корреляции средних значений показателей составил 0,872. Разрывная нагрузка волокна также оказалась связана с толщиной стенки элементарного волокна (0,655; 0,682 и 0.659 соответственно по годам). По средним значениям показателей был получен коэффициент 0,835. Отмечено, что у сортов, имеющих наибольшую крепость волокна, хорошо вызревшие элементарные волокна имеют граненую форму и небольшой внутренний просвет.
Проведенные расчеты показывают, что коэффициенты корреляций не стабильны по годам, то есть связи между данными признаками определяются не только генотипической изменчивостью, но и погодными условиями.
Система корреляций закономерно перестраивается под влиянием внешних воздействий. Так, ухудшение условий среды (2001 год) и снижение адапти-рованности в большинстве случаев вызывает общее повышение силы связей.
В то же время отмечаются сильные связи между средними за три года значениями показателей, что указывает на необходимость использования анатомического метода для оценки качества волокна. Корреляционный анализ подтвердил, что использование этого способа оценки качества волокна на первых этапах селекции является наиболее приемлемым для отбора лучших растений.
Экономическая оценка возделывания сортов с высоким качеством волокна
Экономическая оценка - важный фактор определения выгодности отдельных агротехнических мероприятий, в то числе и использования новых сортов сельскохозяйственных культур. Она особенно необходима при внедрении в производство достижений науки и передовой техники
Все изучаемые сорта в опыте возделывались по единой технологии и факторами жизни были обеспечены одинаково. Поэтому разница в показателях урожайности объясняется их хозяйственно-биологическими особенностями.
Для оценки были взяты шесть образцов: стандартный сорт Белочка (К-7786), а также Сильва (К-7455), Б-68 (K-799J), Белинка (К-7456) и Упите 2 (К-7584), которые отличаются от других сортов по хозяйственно-биологическим особенностям (высокой урожайности тресты и семян и высоким качеством волокна), и сорт Тверца (К-6767), который дает высокий урожай тресты и семян, но характеризуется низким качеством волокна.
Результаты экономической оценки (табл. 24) позволяют сделать вывод, что из представленных сортов экономически выгодным для возделывания оказался Сильва (К-7455) за счет более высокого урожая семян и тресты высокого качества. У этого сорта получена наибольшая прибыль и высокий уровень рентабельности.
Показатели стандартного сорта Белочка (К-7786) оказались сравнительно невысокими, что связано с более низкой урожайностью тресты и средней урожайностью семян по сравнению с другими сортами, взятыми для экономического анализа.
Самые низкие экономические показатели были получены у сорта Тверца в связи с самой низкой стоимостью тресты. У этого сорта получена наименьшая прибыль и самый низкий уровень рентабельности. Это позволяет сделать вывод, что возделывание сортов с низким качеством волокна даже при высокой его урожайности оказывается экономически нецелесообразным (Методичесіше рекомендации по разработке..., 2001).
На основании трехлетних исследований в течение 2000-2002 гг. можно сделать следующие выводы: 1. В результате изучения коллекции, состоящей и 65 образцов льна-долпнца из 19 стран мира, установлено, что наибольший интерес для селекции представляют образцы, обладающие комплексом хозяйственно-ценных признаков: Белинка (К-7456) из Нидерландов, Упите 2 (К-7584) из Литвы, К-65 (К-8163), Согласие (К-8169) и Импульс (К-8172) из Белоруссии, Сильва (К-7455) из Франции, Украинский З (К-8159) из Украины. 2. Проведенные исследования подтвердили эффективность применения анатомического метода для оценки качества волокна на первых этапах селекции. Нами еще раз установлено, что содержание волокна и его качество определяются анатомическими особенностями стебля. 3. Высокое содержание волокна положительно коррелирует со степенью развития вторичной коры и количеством элементарных волокон на срезе. Высокое содержание волокна отмечено у сортов: Фани (К-7460) и Дача (К-7454) из Франции, Илона и Эсколино (К-5653) из Нидерландов, Альба из Польши, Б-53 (К-7981) и Б-54 (К-7982) из Литвы, М-12 (К-8165), К-65 (К-8163), Исток (К-8173), Строитель (К-8168), Е-68 (К-8164) и Согласие (К-8169) из Белоруссии, Украинский 3 (К-8159) из Украины. 4. Анатомический анализ стебля показал, что сорта, имеющие высокую прочность волокна, обладают наибольшим количеством элементарных волокон в одном лубяном пучке, хорошо вызревшими волокнами граненой формы с небольшим внутренним просветом. Высокой разрывной нагрузкой волокна отличились образцы: Дача (К-7454) из Франции, Итона, Эсколино (К-5653) из Нидерландов, Альба, Нике (К-8175) из Польши, Б-53 (К-7982), Б-54 (К-7982) из Литвы, М-12 (К-8165), Строитель (К-8168), К-65 (К-8163). Согласие (К-8169), Лира(К-8171), Импульс (К-8172) из Белоруссии, Украинский З (К-8159) из Украины. Образцы, выделившиеся по гибкости волокна, имеют удлиненно-овальные лубяные пучки, некрупные элементарные волокна, наименьший коэффициент вариации диаметра элементарных волокон в одном лубяном пучке, наименьшую степень одревеснения элементарных волокон. По гибкости волокна выделились образцы: KVZ 5008 (К-7955) из Швеции, Белинка (К-7456) из Нидерландов, Б-68 (К-7991), Б-71 (К-7994), Б-73 (К-7996), Б-83 (К-8001) и Упите 2 (К-7584) из Литвы, М-8 (К-8166) из Белоруссии. Корреляционный анализ, проведенный между показателями качества волокна и анатомическими признаками стебля показал, что разрывная нагрузка волокна положительно связана в сильной степени с количеством элементарных волокон в одном лубяном пучке и с толщиной стенки элементарного волокна. Выявлены отрицательные корреляции средней и сильной степени между гибкостью волокна и средним диаметром элементарного волокна, коэффициентом вариации диаметра элементарных волокон в одном лубяном пучке, степенью одревеснения элементаных волокон. Отмечается положительная сильная корреляция гибкости волокна и средней длины междоузлия стебля. Корреляционный анализ подтвердил, что использование анатомического способа оценки качества волокна на первых этапах селекции является наиболее приемлемым для отбора лучших растений. Расчет корреляций по отдельным годам исследований показал, что при неблагоприятных условиях увеличивается сила связей между признаками. Сильные связи не всегда стабильны. Экономическая оценка возделывания некоторых сортов льна-долгунца показала, что выращивание сортов с высоким качеством волокна даже при меньшей его урожайности дает большую экономическую прибыль, чем возделывание сортов с высоким выходом волокна низкого качества.
