Лён обыкновенный (Linum usitatissium L.) – рой в последние годы значительно вырос благодаря возможности его широкого использования в различных областях промышленности. Современные технологии переработки надземной части растений льна позволяют получать продукты для сбалансированного питания, растительное масло с ценными биологическими и техническими свойствами, естественные волокна с превосходными гигиеническими достоинствами, а также перерабатывать все отходы, образующиеся при получении масла и волокна [1, 2].
В условиях производства лён масличный по скороспелости превосходит традиционные для нашего региона масличные культуры (подсолнечник, соя), а благодаря высокой потенциальной урожайности (2,2–2,6 т/га) и масличности (42–49 %) экономическая эффективность его возделывания не вызывает сомнений. В связи с этим площади занятые подо льном масличным в Среднем Поволжье увеличиваются, и по прогнозам эта тенденция сохранится и в перспективе [3]. В настоящее время в структуре посевных площадей льна в нашем регионе преобладают сорта инорайонной селекции, которые в условиях Среднего Поволжья не могут в полной мере реализовать свой потенциал. В связи с чем возникает необходимость создания новых конкурентоспособных сортов льна масличного, устойчивых к абиотическим и биотическим факторам внешней среды при высоком уровне продуктивности и качества льносырья.
Основная задача селекции – отбор и улучшение типов растений, более приспособленных к условиям того или иного региона, поскольку для каждой агроэкологической зоны сложилось свое представление об экотипе и агроэкотипе растения, характеризующемся рядом биологических и морфологических признаков. Следовательно, при создании новых сортов необходимо учитывать как погодные условия той зоны, для которой создаются сорта, так и направления использования данного сорта, а исходя из этого, производить поиск источников хозяйственно ценных признаков для привлечения их в скрещивания [4–6].
На всех этапах селекционного процесса большое значение имеет создание и изучение нового разнообразного исходного материала. Основным источником генетического разнообразия является мировая коллекция льна ВИР, которая насчитывает более 6000 образцов в основной коллекции и около 500 линий – в генетической [7, 8].
Работа с коллекционными образцами льна масличного в ФГБНУ «Поволжский НИИСС» проводится с учетом конкретных природно-климатических условий и направлена на изучение морфофизиологических закономерностей роста, развития и формирования элементов продуктивности для их дальнейшего использования в практической селекции в условиях лесостепи Среднего Поволжья.
Цель исследований – оценить новый генофонд льна масличного в условиях лесостепи Среднего Поволжья по морфологическим, биологическим, хозяйственно ценным признакам и выявить образцы перспективные в качестве исходного материала для практической селекции.
Материалы и методы исследования
Исследования проводились на базе лаборатории интродукции, селекции кормовых и масличных культур» ФГБНУ «Поволжский НИИСС в течение 2014–2016 гг. Объектом изучения являлись 57 сортов и образцов различного эколого-географического происхождения, полученных из мировой коллекции ВИР.
Почва опытного участка представлена черноземом типичным малогумусным среднемощным легкоглинистым. Содержание гумуса в среднем 5–6 %. Агрохимические показатели пахотного слоя почвы были следующими: согласно группировке почв МУ ЦИНАО (1994 г.): содержание подвижного фосфора среднее (44,7–49,0 мг/кг), обменного калия – очень высокое (400,0–353,0 мг/кг), легкогидролизуемого азота – от среднего до повышенного (45,5–53,8 мг/кг), содержание нитратного азота низкое (4,8–6,0 мг/кг), рН солевой вытяжки – 5,2–5,3, что характеризует почву как слабокислую.
Производственная база и опытные поля ФГБНУ «Поволжский НИИСС» расположены в центральной зоне Самарской области. Климат типичен для Среднего Поволжья, формируется под влиянием континентальных условий умеренных широт и характеризуется высокими температурами воздуха летом и низкими зимой. В целом климату зоны свойственны сильная контрастность погодных условий по годам, резкие температурные колебания, дефицит влаги и частое повторение засух, интенсивная ветровая деятельность. По многолетним данным в этом районе выпадает 410 мм осадков в год, среднегодовая температура воздуха 3,7 °С, сумма активных температур составляет 2500–2600 °С.
Годы проведения исследований различались как по количеству выпавших осадков и сумме температур, так и по характеру их распределения в течение вегетационного периода. Это позволило более полно проанализировать коллекцию льна масличного и выявить генотипические особенности изучаемых образцов в различных условиях среды.
В 2014 г. погодные условия на протяжении всего вегетационного периода льна сложились достаточно жесткими (ГТК = 0,38) (таблица). В большинстве дней в мае месяце наблюдалась очень теплая, с дефицитом осадков погода. В первой декаде июня отсутствие осадков на фоне высоких среднесуточных температур, достигающих 32 °C, отрицательно влияло на развитие корневой системы и всего растения в целом, но осадки второй и третьей декады, близкие к среднемноголетним значениям (41,9 мм) несколько выправили положение. Самым жарким и сухим был июль месяц, в этих жестких условиях проходило формирование и созревание семян льна масличного. Август месяц за все три года исследований отличался дефицитом осадков на фоне высоких температур.
Гидротермический коэффициент (ГТК) за период 2014–2016 гг.
|
Год |
Май |
Июнь |
Июль |
Август |
ГТК (средняя по месяцам) |
|
2014 |
0,36 |
0,78 |
0,09 |
0,36 |
0,38 |
|
2015 |
0,75 |
0,01 |
1,30 |
0,36 |
0,63 |
|
2016 |
0,56 |
0,21 |
0,78 |
0,00 |
0,39 |
|
Среднее за 3 года |
0,56 |
0,33 |
0,72 |
0,24 |
0,47 |
В целом за вегетацию в 2014 г. выпала половинная норма осадков (94,3 мм) при среднемноголетнем показателе 163 мм, что отрицательно сказалось на продуктивности растений льна масличного.
В 2015 г. гидротермические условия мая месяца были благоприятными для получения дружных всходов льна масличного, наблюдалась очень тёплая, с достаточным количеством осадков погода. В июне месяце на фоне высоких температур воздуха, когда максимальные значения доходили до 36,5 °C, наблюдался резкий дефицит осадков, что оказало отрицательное влияние на рост и развитие растений льна. В июле среднесуточная температура воздуха была ниже среднемноголетних значений на 1,6 °C, а осадков выпало в 1,6 раз больше нормы. Прохладная и дождливая погода спровоцировала формирование подгона и увеличила продолжительность вегетации льна.
В 2016 г. в мае месяце наблюдался достаточно благоприятный гидротермический режим. Жесткие условия наблюдались в июне, высокие температуры воздуха в сочетании с недобором осадков отрицательно сказывались на росте и развитии растений льна. Июль месяц характеризовался повышенными среднесуточными температурами и достаточным режимом увлажнения, что несколько выправило положение среднеспелых и позднеспелых образцов льна.
Полевые опыты проводили в соответствии с методическими указаниями по изучению коллекции льна [9]. Образцы высевали на делянках площадью 1 м2. Через каждые 20 образцов высевали сорт стандарт. В качестве стандарта использован сорт Воронежский 1308. В течение вегетации проводились мероприятия по уходу за растениями, осуществлялись фенологические наблюдения согласно международному классификатору вида Linum usitatissium L. [10].
Результаты исследования и их обсуждение
Сортообразцы коллекции проходили оценку по основным биологическим и хозяйственно ценным признакам, определяющим технологичность и продуктивность льна: продолжительность вегетационного периода, семенная продуктивность, крупность семян (масса 1000 семян), элементы структуры урожая.
Продолжительность периода вегетации изучаемых образцов является важным биологическим признаком, имеющим большое практическое значение. Подбор исходного материала с определенной продолжительностью вегетационного периода диктуется особенностями природно-климатических условий Среднего Поволжья.
Продолжительность вегетационного периода у изучаемых сортообразцов варьировала в пределах 65–104 суток. У большинства образцов этот показатель в значительной степени зависел от условий года. Например, образец из Китая к-620355 (Yuan 2009-79) в 2015 и 2016 гг. развивался за 78 суток, а в 2014 г. – 97. Однако ряд образцов имели стабильный по годам вегетационный период, несмотря на контрастные погодные условия: к-619653 (Yuan 2009-81, Китай) – 73–75 суток, к-618193 (CDC Normandy, Канада) – 72–76 суток, к-601645 (Albococrukum, Словакия) – 66–67 суток, к-623737 (Ningya № 17, Китай), АГ91-359 (Индия), к-618153 (Y7s28-8, Китай) – по 77–78 суток. У сорта-стандарта Воронежский 1308 продолжительность вегетационного периода составила в среднем за 3 года изучения 79 суток.
В целом по результатам трех лет изучения выделено 16 очень раннеспелых образцов, они созревали раньше стандарта на 6–16 суток: образцы из Китая к-619659 (L 9801-1), к-620346 (Yuan 2009-5), к-619653 (Yuan 2009-81), к-618180 (Honkei, Япония), к-618193 (CDC Normandy, Канада), к-601645 (Albococrukum, Словакия) и другие; раннеспелых образцов – 21 шт. с продолжительностью вегетационного периода 74–76 суток, которые созревают раньше стандарта на 2–5 суток. Самой многочисленной была группа среднеспелых образцов (27 шт.) с продолжительностью вегетационного периода на уровне стандарта (77–81 суток). К группе позднеспелых отнесены два сортообразца из Китая к-620349 (Yuan 2009-29) и к-620350 (Yuan 2009-32), они созревали на 3–5 суток позже стандарта.
Следует отметить, что все изученные сортообразцы способны гарантированно формировать урожай семян в условиях Среднего Поволжья.
При возделывании льна на маслосемена достаточно средней высоты растений, в пределах 45–60 см. При двойном использовании, на семена и волокно, необходимо создавать сорта льна с высотой растений от 65 см и выше. Для этой цели необходимо привлекать в скрещивания высокорослые сортообразцы.
Высота растений у изучаемых сортообразцов во многом зависела от погодных условий, сложившихся в период вегетации, и варьировала в пределах 40,0–76,0 см при среднем значении опыта 46,1 см. Выделено три группы растений: с высотой от 40,0–44,0, от 45,0–49,0 и от 50–76 см. У стандарта высота растений составила 49,3 см. В среднем за годы изучения была выделена группа высокорослых сортообразцов льна масличного в количестве 7 образцов, которые превысили сорт-стандарт на 5–26 см. Самым высокорослым был образец из Литвы к-613006 (Б-212). Группу низкорослых составили 16 образцов с высотой растений не более 40 см, которые также могут быть включены в скрещивания в зависимости от задач поставленных селекционером.
Семенная продуктивность – наиболее важный показатель для льна масличного. Она складывается из связанных с ней признаков: числа продуктивных коробочек на растении, числа семян в коробочке и массы 1000 семян.
Число продуктивных коробочек на растении – важный признак, тесно связанный с семенной продуктивностью льна масличного (r = 0,9). Только четыре образца выделялись по этому признаку: к-618196 (ISP 3), к-618215 (ISP 22), к-618218 (Mystic) и к-622648 (Армения). У 12 сортообразцов этот показатель находился на уровне стандарта (31,8 шт.), остальные 28 образцов значительно уступали стандарту.
В наших исследованиях количество семян в коробочке варьировало в пределах 5,4–8,7 шт. при среднем значении опыта 7,4 шт. Наибольшее количество семян в коробочке (7,7–8,7 шт.) сформировали 22 образца, у 11 образцов этот показатель был на уровне стандарта, остальные 22 образца достоверно уступали стандарту.
В практике сельскохозяйственного производства довольно большое значение придается массе 1000 семян льна как характеризующей урожай главным образом со стороны крупности и выполненности семян.
За годы изучения масса 1000 семян изучаемых коллекционных образцов находилась в пределах 3,9–8,5 г, при среднем значении 6,3 г. Сортообразцы распределились на три группы. В первую группу включены образцы с массой семян на уровне стандарта (6,0–6,6 г), это 13 образцов из России, Украины, Канады, Литвы, Китая, Румынии, Германии и Англии. Во вторую группу отнесены образцы, достоверно превышающие по массе 1000 семян сорт-стандарт Воронежский 1308 (6,7–8,5 г). Наибольшими значениями данного показателя отличались образцы: к-623737 (Ningya № 17, Китай), к-600890 (Португалия), к-620346 (Yuan 2009-5, Китай), масса 1000 семян которых в течение всего периода изучения превышала 8,0 г. Третья группа сортообразцов характеризовалась низкой массой 1000 семян (менее 6,0 г), к которой относятся 33 % сортообразцов.
Урожайность семян изучаемых образцов находилась в пределах 88,0–334,0 г/м2 при среднем значении 207,3 г/м2. Средний показатель урожайности стандарта Воронежский 1308 – 224,0 г/ м2.
По данным трех лет изучения были выделены образцы, стабильно превышающие стандарт по урожаю семян. Это сортообразцы: из Китая к-623743 (Jinya № 9), к-619653 (Yuan 2009-81), к-620346 (Yuan 2009-5), к-620350 (Yuan 2009-32), к-620353 (Yuan 2009-45), а также сортообразцы из других стран: к-618171 (Hindukusz, Афганистан), к-618196 (ISP, неизвестного происхождения), к-600890 (Португалия), к-622648 (Армения). Превышение по урожайности над стандартом у этих образцов составило 21,0–44,0 %.
Семенная продуктивность 20 сортообразцов находилась на уровне стандарта Воронежский 1308. Уступали стандарту 28 сортообразцов с продуктивностью от 88,0 до 177,6 г/м2.
На основании комплексного изучения исходного материала выделены группы сортообразцов в коллекционном питомнике с хозяйственно ценными признаками, которые могут использоваться в селекционных программах при создании раннеспелых и среднеспелых сортов льна масличного наиболее приспособленных к природно-климатическим условиям зоны Среднего Поволжья.
Заключение
Таким образом, в результате исследований нами выявлен ценный и пластичный исходный материал для создания сортов с признаками:
– раннеспелости: образцы из Китая к-619659 (L 9801-1), к-620346 (Yuan 2009-5), к-619653 (Yuan 2009-81), к-618180 (Honkei, Япония), к-618193 (CDC Normandy, Канада), к-601645 (Albococrukum, Словакия) и другие;
– продуктивности: сортообразцы из Китая к-623743 (Jinya № 9), к-619653 (Yuan 2009-81), к-620346 (Yuan 2009-5), к-620350 (Yuan 2009-32), к-620353 (Yuan 2009-45), к-618171 (Hindukusz, Афганистан), к-618196 (ISP, неизвестного происхождения), к-600890 (Португалия), к-622648 (Армения);
– масса 1000 семян: к-623737 (Ningya №17, Китай), к-600890 (Португалия), к-620346 (Yuan 2009-5, Китай).
Образцы льна, выделившиеся по высоте растений, количеству продуктивных коробочек, количеству семян в коробочке, признаны перспективными для включения в селекционный процесс, как источники улучшения основных хозяйственно ценных признаков.