ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

КРИВОШЕЄВА ЛАРИСА МИХАЙЛІВНА

УДК 581.84:677.11:631.52:633.522

АНАТОМО-ТЕХНОЛОГІЧНІ

ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ ВОЛОКНА КОНОПЕЛЬ

І ВИКОРИСТАННЯ ЇХ В СЕЛЕКЦІЇ

Спеціальність: 06.01.05 – селекція і насінництво

АВТОРЕФЕРАТ ДИСЕРТАЦІЇ

на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

КИЇВ – 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в відділі селекції та насінництва конопель Інституту луб’яних культур Української академії аграрних наук в 1995-1998 рр.

Науковий керівник Мигаль Микола Дмитрович,

доктор біологічних наук,

провідний науковий співробітник

відділу селекції та насінництва конопель

Інституту луб'яних культур УААН

Офіційні опоненти Жатов Олексій Гнатович,

доктор сільськогосподарських наук, професор, завідувач кафедри рослинництва Сумського державного аграрного університету Міністерства аграрної політики України

Горшкова Лідія Михайлівна,

доктор сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник,

завідувач кафедри загальної біології

Глухівського державного педагогічного інституту

ім. С.М.Сергєєва-Ценського Міністерства науки

і освіти України

Провідна установа: Національний аграрний університет Кабінету Міністрів

України, кафедра селекції та фізіології рослин, м.Київ

Захист відбудеться 14 червня 2000 р. о 12 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д27.361.01 при Інституті землеробства УААН.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту землеробства УААН.

Відгуки на автореферат у двох примірниках, завірені печаткою, просимо надсилати за адресою: Україна, 08162, смт. Чабани, Києво-Святошинського району Київської області, Інститут землеробства УААН, вченому секретареві Спеціалізованої вченої ради .

Автореферат розісланий 12 травня 2000 р.

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради,

кандидат сільськогосподарських наук Кравченко Л.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. За останній період виведено нові сорти конопель, які істотно відрізняються від старих сортів за комплексом господарсько-цінних ознак, в тому числі й за волокнистістю. У вивченні селекційних ознак рослин конопель нині гостро відчувається недостатність досліджень анатомічних структур стебла в цілому й особливо волокнистого шару в тісному поєднанні з фізико-механічними властивостями волокна.

Довгий час були недостатньо дослідженні причини неоднорідності первинного і вторинного волокна різних частин стебла низьковолокнистих і високоволокнистих сортів конопель. Розв’язання цього питання стало реальним після розробки методики окремого виділення первинного і вторинного волокна із стебел конопель (Н.І.Таракан, 1974), яку ми застосували в своїх експериментах. Це дало можливість виявити ряд специфічних особливостей формування волокна упродовж стебла, що має важливе значення для відбору елітних рослин при створенні сортів конопель з підвищеними показниками кількості та якості волокна.

Додаткове вивчення анатомічних і фізико-механічних ознак волокна різних сортів конопель є актуальним питанням для удосконалення технологічної оцінки волокнопродукції за міцністю, гнучкістю, розщепленістю та лінійною щільністю.

Зв’язок роботи з науковими програмами, темами, планами. Дослідження проводились у відповідності із науково-технічною програмою УААН «Луб’яні культури» на 1996-2000 роки, завданням 02: «Удосконалити методи селекції конопель й на цій основі створити високопродуктивні сорти з поліпшеними господарськими ознаками і відсутністю наркотичних властивостей, забезпечити виробництво насіння зареєстрованих сортів». Номер державної реєстрації 196 UC 11481.

Мета і задачі дослідження. Мета – виявити анатомічні та технологічні особливості формування волокнистого шару сучасних сортів однодомних конопель для практичного використання їх при створенні селекційного матеріалу з підвищеними кількісними та якісними показниками волокна.

Для здійсення мети ставились такі основні задачі:

- установити особливості будови анатомічних структур волокнистого шару первинних і вторинних волокон уздовж стебла конопель високовлокнистих сортів порівняно з низьковолокнистими, рослин загущеного посіву порівняно з рослинами розрідженого посіву;

- визначити характер впливу мінливості анатомічних структур волокнистого шару на фізико-механічні показники волокна;

- здійснити пошук нових методів підвищення кількісних і якісних показників волокна в стеблі конопель.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у виявленні особливостей мінливості технологічних властивостей волокна сучасних сортів однодомних конопель в залежності від спадкових факторів, що обумовлюють форму стеблових вузлів і вміст волокна, від умов вирощування та частин стебла конопель; у встановленні позитивної залежності ознак потужності та щільності волокнистого шару від маси і вмісту волокна; у доведенні високої ефективності триразового добору за ознакою щільності волокнистого шару на підвищення продуктивності рослин та добору рослин за високим вмістом первинного і низьким вмістом вторинного волокна в межах одного і того ж стебла для покращення якісного складу волокна.

Практичне значення одержаних результатів полягає у розробці способу визначення і відбору високопродуктивних рослин за ознакою щільності волокнистого шару та рекомендацій щодо відбору елітних рослин на підвищення частки кращого за якістю первинного волокна в стеблі, що забезпечить підвищення ефективності селекційної роботи у вказаних напрямках.

Особистий внесок здобувача. Огляд літератури, проведення польових, лабораторних та мікроскопічних досліджень, обробка й аналіз експериментальних даних виконано особисто автором. Разом із М.Д.Мигалем та Ю.В.Голюком розроблена методика по відбору елітних рослин конопель на підвищення частки кращого за якістю первинного волокна в стеблі.

Апробація результатів дисертації. Результати роботи доповідались: на засіданнях відділу селекції та насінництва конопель, методичній комісії та Вченої ради Інституту луб’яних культур УААН (1995-1998 рр.), на Міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених та спеціалістів Інституту землеробства УААН (Чабани,1996 р.), на обласній науково-практичній конференції Сумського державного аграрного університету (Суми, 1999 р.).

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано шість наукових праць, в т.ч. – три у фахових виданнях.

Структура дисертації. Дисертаційна робота викладена на 154 сторінках машинописного тексту, містить 34 таблиці, 10 рисунків. Текстова частина складається із вступу, семи розділів, основних висновків, рекомендацій для селекції та додатків. Список використаної літератури включає 146 джерел, у тому числі 13 іноземних авторів.

ЗМІСТ РОБОТИ

1. СТЕБЛО КОНОПЕЛЬ ЯК ДЖЕРЕЛО ВОЛОКНА

(огляд наукової літератури)

В огляді літератури показано анатомічну будову стебла конопель, співвідношення тканин поперечного зрізу стебла. Вказано на значну мінливість кількісних і якісних ознак волокна в залежності від сорту, розміру стебла, умов вирощування конопель тощо. Чільне місце займає висвітлення різноякісності первинних і вторинних волокон за комплексом технологічних показників. Викладено різні погляди авторів на те чи інше питання волокнистості стебла конопель. На основі обговорення різних думок виділено актуальні напрямки подальших досліджень анатомічних структур стебла конопель та фізико-механічних ознак волокна, позитивне вирішення яких дало б додаткову наукову інформацію з метою практичного використання в селекції.

2. МАТЕРІАЛ, МЕТОДИКА ТА УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Польові та лабораторні дослідження проводились у Дослідному господарстві Інституту луб’яних культур УААН упровдовж 1995-1998 рр. В цілому, в роки проведення досліджень умови були сприятливими для вирощування конопель.

Обліки та спостереження проводились за загальноприйнятими методиками. Агротехніка на дослідних ділянках була загальноприйнятою в зоні вирощування конопель.

Об’єктами досліджень були чотири сорти конопель: Єрмаківські місцеві, Глухівські однодомні (низьковолокнисті), ЮСО-14, ЮСО-31 (високоволокнисті). В оціночному розсаднику коноплі вирощували при площі живлення рослин 10 х 5 см (загущений спосіб посіву) та 50 х 5 см (розріджений спосіб посіву) для оцінки рослин за комплексом господарсько-цінних ознак та з метою проведення анатомічних аналізів стебла. Збирання конопель здійснювали у фазі повної стиглості. Після біологічного мочіння конопель з кожного стебла відокремлювали первинне і вторинне волокно. Всього вивчали 25 морфологічних і технологічних ознак.

З метою проведення анатомічного аналізу в 1995-1996 роках брали однакові за розміром стебла в межах цих сортів конопель окремо для загущеного і розрідженого стеблостою. Зрізи готували з нижньої, середньої та верхньої частини технічної довжини стебла. Тимчасові мікроскопічні препарати досліджували під мікроскопом при збільшенні в 100 та 400 разів. Загалом досліджено 20 анатомічних ознак стебла конопель.

Отримані результати досліджень аналізували статитистичними методами за Б.А.Доспеховим. Математичну обробку первинного експериментального матеріалу проводили на комп'ютері та мікрокалькуляторі МК-52 за відповідними програмами.

3.ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ ПЕРВИННОГО І ВТОРИННОГО ВОЛОКНА В СТЕБЛІ РІЗНОВОЛОКНИСТИХ СОРТІВ КОНОПЕЛЬ

На новому експериментальному матеріалі нами підтверджено відомі наукові положення про мінливість вмісту первинного, вторинного та загального волокна в стеблі конопель в залежності від сорту та густоти стеблостою. Нами проведено більш детальні дослідження особливостей формування волокнистого шару та співвідношення первинних і вторинних волокон як фактора, що характеризує рівень якості волокнокнопродукції.

З метою більш поглибленого вивчення волокнистості стебла конопель нами додатково введено новий показник оцінки рослин – потужність волокнистого шару (маса 1 сантиметра довжини волокнистого шару в міліграмах). Застосування даного параметра особливо заслуговує на увагу при дослідженні вторинних волокон. Досі визначали лише висоту шару вторинного волокна в стеблі. Показник потужності ж дозволяє визначати розмірність шару вторинних волокон та ступінь його мінливості у поперечному напрямку.

Встановлено, що підвищення потужності вторинного волокна в стеблі конопель спостерігається у випадку збільшення параметрів висоти шару вторинних волокон, загальної довжини та діаметра стебла. Але при цьому знижується вміст загального волокна. Для підтвердження приводимо дані по сорту Глухівські однодомні. Рослини з показниками потужності волокнистого шару 6,01-10,00 мг/см в середньому мали висоту шару вторинного волокна 31,25 см, загальну довжину стебла – 142,65 см, діаметр стебла – 4,95 мм і вміст загального волокна – 23,50%, тоді як рослини з потужністю шару вторинного волокна 10,01-14,00 мг/см мали висоту шару вторинного волокна 62,46 см (Р<0,001), загальну довжину стебла – 190,83 см (Р<0,001), діаметр стебла – 8,30 мм (Р<0,001) і вміст загального волокна – 19,16% (Р<0,001).

Підвищення показників потужності шару вторинного волокна у різноволокнистих сортів проходить по-різному: у низьковолокнистих - процес накопичення вторинного волокна проявляється інтенсивніше в поздовжньому напрямку, ніж у поперечному, а у високоволокнистих, навпаки, більший приріст забезпечується в поперечному напрямку, ніж у поздовжньому. Отже, при досягненні значної висоти шару вторинного волокна в стеблі високоволокнистих рослин конопель процес підвищення вмісту його не зупиняється, а лише змінюється напрямок приросту: в довжину стебла підвищення приросту шару вторинного волокна уповільнюється, зате в ширину посилюється.

Виявлено, що збільшення кількості листків у стеблових вузлах рослин конопель суттєво змінює співвідношення первинних і вторинних волокон у стеблі в бік підвищення частки кращого за якістю первинного волокна. Так, у рослин сорту Глухівські 10Т з дволистими стебловими вузлами в загущеному посіві частка первинного волокна становить 82,00%, а у рослин з трилистими стебловими вузлами – 90,49% (Р<0,001). У відповідних рослин конопель розрідженого посіву ці показники показують аналогічну закономірність мінливості – 64,70 і 70,73% (Р<0,001). Виявлена особливість пояснюється тим, що первинні волокна беруть свій початок у вигляді так званих листкових слідів, які в стеблі трансформуються у волокнисті пучки. Збільшення кількості листків у стеблових вузлах підвищує чисельність листкових слідів, а також волокнистих пучків. Рослини конопель з трилистими стебловими вузлами представляють цінний вихідний матеріал для селекції на поліпшення якісного складу волокна.

Волокнистий шар конопель суттєво змінюється уздовж стебла. У рослин як загущеного, так і розрідженого посіву маса вторинного і загального волокна зменшується у верхньому напрямку стебла, тоді як маса первинного волокна спочатку підвищується до середини стебла, а потім зменшуеться до верхівки.

Якщо маса первинного і загального волокна уздовж стебла варіює в сильному ступені , то вміст їх коливається у незначних межах і на всіх ділянках, окрім комля, знаходиться на високому рівні. Закономірності мінливості маси і вмісту вторинного волокна повністю співпадають по ступеню зниження у верхньому напрямку стебла. Потужний шар вторинного волокна у рослин розрідженого посіву утворює особливо міцну нижню частину стебла, здатну разом з деревиною витримати на собі значну вегетативну масу рослин.

Частка первинного волокна конопель у загальному уздовж стебла різко підвищується, досягаючи у верхній частині 100%. Параметр частки первинного волокна залежить від висоти залягання в стеблі шару вторинного волокна і його потужності.

Практичним підсумком досліджень різноякісності волокнистого шару уздовж стебла конопель є науково обгрунтоване визначення зони стебла, відрізок якої підходить для використання його з метою визначення вмісту волокна замість аналізу цілого стебла, щоб скоротити обсяг технологічної роботи.

Встановлено, що показники вмісту первинного, вторинного і загального волокна конопель, які характеризують цілу рослину, у стебел загущеного посіву знаходяться в зоні 1-80 см, розрідженого посіву – в зоні 20-100 см, починаючи від комля.

4. АНАТОМІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ СТЕБЛА КОНОПЕЛЬ

Як показують результати досліджень, абсолютні показники товщини шару основних анатомічних структур стебла конопель (кори, деревини, серцевини та порожнини) сильно змінюються в залежності від розміру стебла, тоді як відносні показники їх залишаються стабільними. У стебел високоволокнистих сортів конопель прівняно зі стеблами низьковолокнистих сортів спостерігається тенденція щодо підвищення частки кори. В той же час показники частки деревини, серцевини та порожнини фактично не залежать від вмісту волокна в стеблі.

Особливості мінливості анатомічних структур волокнистого шару показано тут на прикладі сортів Глухівські однодомні і ЮСО-31 (табл. 1). Встановлено, що показники товщини шару первинних волокон найвищі в середній частині стебла ( Глухівські однодомні – 288,2, ЮСО-31 – 361,8 мкм), а найнижчі – в комлі (132,8 і 165,5 мкм,відповідно). У вторинного волокна найпотужніший шар завжди утворюється в нижній частині стебла (Глухівські однодомні – 456,7, ЮСО- 31 - 389,9 мкм). Зі збільшенням довжини стебла потужність волокнистого шару поступово зменшується. Товщина шару загального волокна конопель змінюється уздовж стебла аналогічно вторинному волокну, тобто знижується від комля до вершини стебла.

Таблиця 1

Характер мінливості ознак анатомічних структур волокнистого шару уздовж стебла конопель (середнє за 1995-1996 рр.)

Ознака | Сорт Глухівські однодомні | Сорт ЮСО-31

Н + | С | В | Н | С | В

Товщина волокнистого

шару, мкм:

первинних волокон | 132,8 | 288,2*** | 269,5 | 165,5 | 361,8*** | 347,0

вторинних волокон | 456,7 | 36,8*** | 25,5 | 389,9 | 34,4*** | 21,3

всього | 589,5 | 325,0*** | 295,0 | 555,3 | 396,2*** | 368,3

Кількість елементарних волокон:

первинних | 1639,7 | 5889,5*** | 7059,7 | 2438,8 | 6639,5*** | 5414,8

вторинних | >10000 | 1425,2 | 875,5 | >10000 | 1518,6 | 304,8

всього | 7314,7 | 7935,2 | 7158,1 | 5719,1

Розмір елементарних волокон, мкм:

первинних – довжина | 30,3 | 33,5 | 25,3* | 35,5 | 30,9 | 21,1**

ширина | 20,7 | 22,8 | 19,0* | 26,4 | 23,5 | 17,2**

вторинних – довжина | 14,0 | 13,7 | 13,1 | 15,2 | 12,9* | 11,9

ширина | 11,6 | 10,8 | 10,8 | 12,8 | 9,8*** | 9,4

Розмір внутрішнього просвіту елементарних волокон, мкм:

первинних –довжина | 5,0 | 7,0 | 5,3 | 4,2 | 4,0 | 2,9

ширина | 2,4 | 3,6 | 3,3 | 1,9 | 2,4 | 2,2

вторинних – довжина | 2,0 | 2,7 | 1,8** | 2,0 | 1,4 | 1,3

ширина | 1,5 | 1,7 | 1,4* | 1,5 | 0,9* | 1,0

Товщина оболонок елементарних волокон, мкм:

первинних – по довжині | 9,2 | 9,6 | 7,9* | 12,3 | 10,5 | 7,5*

по ширині | 12,7 | 13,2 | 10,0* | 15,7 | 13,4* | 9,1*

вторинних – по довжині | 5,1 | 4,5 | 4,7 | 5,7 | 4,5 | 4,2

по ширині | 6,0 | 5,5 | 5,7 | 6,6 | 5,8 | 5,3

+Скорочення: Н, С, В – нижня, середня і верхня частини стебла.

Ступінь достовірності різниці визначено для середньої частини стебла порівняно з нижньою, і верхньої частини стебла порівняно із середньою: *-Р<0,05; **-Р<0,01; ***-Р<0,001.

Волокнисті шари стебла конопель не завжди однакові за ступенем наповненості їх елементарними волокнами, спостерігається різне співвідношення волокнистих пучків і клітин паренхіми. Кількість волокнистих пучків практично не завжди можна визначити. Це наслідок того, що волокнисті пучки розташовуються на зрізі не тільки окремо один від одного, але і комплексно. Причому комплекси формуються різного розміру аж до утворення суцільної волокнистої маси у вигляді цілого кільця.

Виходячи з того, що товщина волокнистого шару стебла конопель дуже нерівномірна в межах одного і того ж зрізу, а число волокнистих пучків у волокнистому шарі не завжди можна підрахувати внаслідок щільного розміщення їх, дані ознаки не можуть слугувати надійними анатомічними критеріями оцінки стебла на волокнистість.

Більш об’єктивним анатомічним методом оцінки стебла конопель на волокнистість є показник кількості елементарних волокон на зрізі. Не дивлячись на щільне розташування волокнистих пучків, у більшості випадків на зрізі можна з достатньою точністю підрахувати число елементарних волокон, особливо первинних. Виявлено, що в середній частині стебла показники кількості первинних волокон (Глухівські однодомні – 5889,5, ЮСО-31 – 6639,5) достовірно вищі, аніж у нижній частині (1639,7 і 2438,8). У верхній зоні стебла сорту ЮСО-31 відмічається менша (5414,8), а у сорту Глухівські однодомні більша (7059,7) кількість первинних волокон порівняно з середньою, але переважно на недостовірному рівні.

Число вторинних волокон зменшується у напрямку знизу вверх стебла. В комлі їх настільки багато (більше 10000 на зрізі) і настільки вони щільно розташовані, що підрахувати їх дуже складно. В середній і особливо у верхній частині стебла даний показник різко знижується.

Одержана значна інформація щодо мінливості ознак розміру елементарних волокон. Показники поперечника первинних елементарних волокон достовірно нижчі у верхній частині стебла (Глухівські однодомні –25,3х19,0; ЮСО-31 – 21,1х17,2 мкм) порівняно з середньою (33,5х22,8 і 30,9х23,5 мкм) та нижньою (30,3х20,7 і 35,5х26,4 мкм) частинами. У вторинних елементарних волокон спостерігається тенденція до зниження розміру клітин в напрямку до верхівки волокнистого шару.

Товщина оболонки первинних волокон у верхній частині стебла тонша (Глухівські однодомні –7,9х10,0 ; ЮСО-31 – 7,5х9,4 мкм) порівняно з товщиною оболонок двох інших частин стебла ( нижньої –9,2х12,7 і 12,3х15,7; середньої – 9,6х13,2 і 10,5х13,4 мкм, відповідно). Товщина стінки вторинних волокон зменшується в тому ж напрямку, проте в межах недостовірної різниці.

5.ТЕХНОЛОГІЧНА НЕОДНОРІДНІСТЬ ВОЛОКНА КОНОПЕЛЬ

Суттєві відмінності анатомічних структур волокнистого шару різних зон стебла конопель помітно впливають на фізико-механічні параметри волокна (табл. 2). По міцності первинне волокно має вищі показники в середній частині стебла (25,05-30,70 кГс), а нижчі в комлі (12,12-17,00 кГс).

Параметри міцності вторинного волокна знижуються від основи (5,96-9,85 кГс) до верхівки (0,73-1,77 кГс) волокнистого шару. Але загалом вторинне волокно настільки слабе, що за даною ознакою воно практично не представляє інтересу.

Первинне волокно дещо гнучкіше у верхній (1,06-1,82 мм) та нижній (1,43-1,85 мм) частині стебла порівняно із середньою (0,98-1,69 мм). Показники гнучкості вторинного волокна різко підвищуються у верхньому напрямку стебла, досягаючи вищих параметрів у порівнянні з первинним волокном (2,03-2,70 мм). По розщепленності шару первинних волокон на окремі технічні волоконця спостерігається незначне зростання показників від нижньої (131-220) до верхньої (153-425) частини стебла. В такому ж напрямку підвищуються показники розщепленності шару вторинних волокон, проте різниця між зонами стебла при цьому набагато контрастніша: в нижній частині стебла анастомозні вторинні волокна майже зовсім не

Таблиця 2

Відмінності первинних і вторинних волокон конопель за фізико-механічними показниками та їх мінливість уздовж стебла

(площа живлення рослин 50х5 см, середнє за 1995-1996 рр.)

Ознака волокна | Частина стебла | Єрмаківські місцеві | Глухівські однодомні | ЮСО-31 | ЮСО-14

Первинне волокно

Міцність, кГс | Нижня | 12,12 | 17,00 | 16,46 | 13,42

Середня | 27,61 | 30,70 | 28,23 | 25,05

Верхня | 26,16 | 21,16 | 25,59 | 25,18

Гнучкість,мм | Нижня | 1,85 | 1,51 | 1,43 | 1,22

Середня | 1,69 | 1,32 | 0,98 | 1,05

Верхня | 1,82 | 1,61 | 1,06 | 1,22

Розщепленність,число волоконець | Нижня | 220 | 174 | 131 | 178

Середня | 319 | 219 | 142 | 180

Верхня | 425 | 245 | 153 | 221

Вторинне волокно

Міцність, кГс | Нижня | 5,96** | 8,72*** | 9,85*** | 9,45*

Середня | 4,55*** | 4,23*** | 3,72*** | 7,92***

Верхня | 0,73*** | 1,27*** | 1,50*** | 1,77***

Гнучкість, мм | Нижня | 0,47*** | 0,81** | 0,84* | 0,94

Середня | 1,89 | 1,44 | 1,82** | 1,57

Верхня | 2,50 | 2,70* | 2,26** | 2,03**

Розщепленність,число волоконець | Нижня | 27*** | 29*** | 19*** | 12***

Середня | 190*** | 176*** | 114*** | 120***

верхня | 190*** | 176*** | 114*** | 120***

Ступінь достовірності показано між первинним і вторинним волокном.

розщеплюються (12-29), а у верхній частині стебла показники розщепленності цих волокон вищі (209-345), ніж первинних.

У цілому за комлексом фізико-механічних ознак первинних і вторинних волокон нижня частина стебла найменш цінна. Середня і верхня зони дають кращі показники, але перевагу, на наш погляд, слід віддати верхній частині, яка хоч дещо й поступається середній по міцності, проте переважає за гнучкістю та розщепленістю. Саме цим двом ознакам і надається важливого значення при оцінці волокна за технологічними критеріями.

Краща якість волокна верхньої частини стебла конопель пояснюється особливостями анатомічних структур волокнистого шару. Клітини первинних волокон верхньої частини стебла – як стадійно найбільш молодої – дрібніші, мають тонші оболонки та в меншій мірі дерев’яніють і злипаються між собою пектиновими речовинами порівняно з первинними волокнами середньої та нижньої частини стебла. До того ж у цій зоні стебла мало вторинних волокон, або вони зовсім відсутні.

В результаті проведення досліджень та аналізу наукової літератури зроблено висновок про те, що селекцію конопель на поліпшення технологічних показників волокна доцільніше здійснювати не шляхом застосування трудомісткого анатомічного аналізу стебла, а на основі відбору рослин безпосередньо за фізико-механічними ознаками – міцністю, гнучкістю та розщепленістю.

6.ВИКОРИСТАННЯ АНАТОМО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ ВОЛОКНА В СЕЛЕКЦІЇ

Теоретично обгрунтовано новий метод відбору рослин конопель на підвищення продуктивності стебла за волокном, оснований на визначенні показника щільності волокнистого шару (маса волокна в мг/см2 волокнистого шару). Встановлено, що щільність волокнистого шару позитивно залежить від маси та вмісту волокна в стеблі конопель. В результаті трикратного відбору рослин конопель за ознакою щільності волокнистого шару первинного волокна одержано селекційний матеріал з помітними змінами по продуктивності рослин (табл.3).

Таблиця 3

Результати трикратного добору рослин конопель за щільністю волокнистого шару первинного волокна ( сорт ЮСО – 31, n = 50, 1998 р.)

Ознака |

Вихідна форма |

Добір | Приріст

в одиницях виміру | в %

Довжина стебла, см: загальна | 187,05 | 193,62 | + 6,57 | + 3,51

технічна | 129,16 | 130,12 | + 0,99 | + 0,74

Діаметр стебла, мм | 7,81 | 8,10 | + 0,29 | + 3,71

Маса, г : стебла | 24,80 | 29,30*** | + 4,50 | + 18,15

загального волокна | 7,15 | 9,05*** | + 1,90 | + 26,57

первинного волокна | 5,12 | 6,75*** | + 1,63 | + 31,84

вторинного волокна | 2,03 | 2,30* | + 0,27 | + 13,30

Щільність волокнистого шару, мг/см2 :

загального волокна |

14,47 |

18,22*** |

+ 3,75 |

+ 25,92

первинного волокна | 10,02 | 13,53*** | + 3,51 | + 35,03

вторинного волокна | 4,45 | 4,69 | + 0,24 | + 5,39

Вміст, %: загального волокна | 28,83 | 30,88* | + 2,05 | + 7,11

первинного волокна | 20,65 | 23,04** | + 2,39 | + 11,57

вторинного волокна | 8,18 | 7,84 | - 0,34 | - 4,16

Частка первинного волокна, % | 71,63 | 74,61 | + 2,98 | + 4,16

Найбільш високий приріст показала щільність волокнистого шару первинного волокна (35,03%). Високі показники отримано також по масі стебла, загального і первинного волокна. Достовірно, але на нижчому рівні підвищилися показники вмісту загального та первинного волокна.

Даний спосіб відбору рослин конопель за ознакою щільності волокнистого шару рекомендовано застосовувати в селекції конопель на волокнистість замість трудомісткого анатомічного аналізу стебла.

Для поліпшення якісного складу волокна в стеблі конопель позитивні результати дає відбір рослин за комплексом двох ознак: високим вмістом первинного волокна і низьким вмістом вторинного волокна в одному стеблі (табл.4). Одержано селекційний матеріал, який характеризується високим вмістом і масою первинного волокна і низьким вмістом і масою вторинного волокна.

Таблиця 4

Результати трикратного добору рослин конопель за вмістом первинного і вторинного волокна в стеблі конопель сорту ЮСО - 31 (n=50, 1997 р.)

Ознака | Вихідна форма | Добір | Приріст

в одиницях виміру |

в %

Довжина стебла, см : загальна | 201,47 | 217,00** | +15,53 | + 7,71

технічна | 151,90 | 163,30*** | +11,40 | + 7,50

Діаметр стебла, мм | 7,50 | 7,55 | + 0,05 | + 0,67

Маса, г: стебла | 22,27 | 23,92 | + 1,65 | + 7,41

первинного волокна | 5,17 | 5,90* | + 0,73 | +14,12

вторинного волокна | 1,38 | 1,24 | - 0,14 | - 10,14

загального волокна | 6,55 | 7,14 | + 0,59 | + 9,01

Вміст, %: первинного волокна | 23,22 | 24,67* | + 1,45 | + 6,24

вторинного волокна | 6,20 | 5,18** | - 1,02 | - 16,45

загального волокна | 29,42 | 29,85 | + 0,43 | + 1,46

Частка первинного волокна, % | 78,93 | 82,63** | + 3,70 | + 4,69

7. ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ПРОПОЗИЦІЙ ДЛЯ СЕЛЕКЦІЇ

Проведені економічні розрахунки показують, що застосування методу аналізу відрізків рослин конопель за вмістом волокна замість цілого стебла скорочує затрати праці в 2,13 , а відбору рослин конопель за ознакою щільності волокнистого шару порівняно з анатомічним аналізом стебла – в 6,57 раза. Запровадження цих методів сприяє збільшенню чисельності вибірки елітних рослин конопель і якісному поліпшенню роботи по відбору вихідних рослин з метою підвищення продуктивності рослин.

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ

1. У нових високоволокнистих сортів конопель (ЮСО-14, ЮСО-31) порівняно з низьковолокнистими сортами (Єрмаківські місцеві, Глухівські однодомні) виявлено зниження частки кращого за технологічними ознаками первинного волокна в середньому при загущеному посіві до 73,6 проти 80,6%, при розрідженому посіві до 84,2 проти 89,9%.

2. Встановлено, що рослини з трилистими стебловими вузлами сорту Глухівські 10Т дещо менш продуктивні за волокном порівняно з рослинами з дволистими стебловими вузлами (у загущеному посіві на 12,3, розрідженому посіві на 11,4%), проте відзначаються більш високою часткою первинного волокна (у загущеному посіві на 10,4, розрідженому посіві на 9,3%). Тому рослини конопель з трилистими стебловими вузлами є цінним вихідним матеріалом для селекції на поліпшення якісного складу волокна.

3. Встановлено, що ефективність технологічної оцінки елітних рослин за вмістом волокна методом відрізків залежить від місця відрізка, взятого в межах стебла. Показано, що кращим місцем відбору відрізків для рослин загущеного посіву є 1-80 см, а для розрідженого – 20-100 см від комля стебла.

4. Виявлено, що підвищення вмісту волокна у високоволокнистих сортів конопель порівняно з низьковолокнистими сортами супроводжується збільшенням товщини кори при загущеному посіві в середньому на 27,2%, товщини волокнистого шару на 60,9% та розміру первинних елементарних волокон на 13,0%; при розрідженому посіві на 10,2 ; 20,4 ; 2,3%, відповідно.

5. На поперечному зрізі нижньої частини стебла конопель розрідженого посіву товщина волокнистого шару первинних елементарних волокон становить 137,9 мкм, середньої частини 300,1 мкм, верхньої частини 270,9 мкм, тоді як показники товщини шару вторинного волокна значно контрастніші – 426,4 ; 43,5 ; 17,9 мкм. Кількість первинних елементарних волокон нижньої частини стебла становить 2044 , середньої – 5718 , верхньої- 5778 , а вторинних відповідно >10000; 2169; 499. Аналогічні закономірності мінливості даних ознак спостерігається і в рослин загущеного посіву.

6. Виходячи з особливостей анатомічних структур стебла конопель, волокно низьковолокнистих сортів за технологічними показниками в цілому краще, ніж високоволокнистих сортів, а волокно рослин загущеного посіву краще порівняно з рослинами розрідженого посіву. Зокрема, у середній

частині стебла низьковолокнистих сортів гнучкість первинного волокна становить 2,1 проти 1,4 мм високоволокнистих сортів ( загущений посів ) і 1,5 проти 1,0 мм (розріджений посів), по розщепленності волокна – 400 проти 270 волоконець (загущений посів) і 269 проти 161 волоконця (розріджений посів). По розривному навантаженню чітких закономірностей між різноволокнистими сортами не виявлено.

7. Первинне волокно значно перевищує вторинне за розривним навантаженням, має кращі показники за розщепленністю волокна, але поступається за гнучкістю. Згідно середніх даних чотирьох сортів гнучкість первинного волокна середньої частини стебла становить 1,3, вторинного – 1,7 мм, розривне навантаження – 27,9 і 5,1 кГс, розщепленність – 215 і 150 волоконець.

8. Встановлено, що щільність волокнистого шару позитивно залежить від маси і вмісту волокна в стеблі конопель. Триразовий відбір рослин конопель за цією ознакою підвищив масу стебла на 18,2 % ( Р< 0,001 ), масу волокна з рослини на 26,6 % ( Р< 0,001 ), вміст волокна на 7,11 % ( Р<0,05 ). Це свідчить про те, що метод відбору рослин за ознакою щільності волокнистого шару є ефективним в селекції конопель на підвищення продуктивності стебла за волокном. По своїй суті він представляє альтернативу трудомісткому анатомічному аналізу рослин по підрахунку кількості елементарних волокон на поперечному зрізі стебла.

9. Виявлено, що поліпшення якісного складу волокна конопель можливо методом відбору рослин за високим вмістом первинного і низьким вмістом вторинного волокна в межах одного і того ж стебла. В результаті підвищується частка кращого за якістю первинного волокна в загальному з 78,9 до 82,6 % ( Р<0,01 ).

10. Застосування методів відбору рослин конопель за відрізками замість цілого стебла та за ознакою щільності волокнистого шару порівняно з анатомічним аналізом стебла скорочує затрати праці в 2,13 та 6,57 раза. Запровадження цих методів сприяє значному збільшенню чисельності вибірки елітних рослин конопель і якісному поліпшенню роботи по відбору вихідних рослин з метою підвищення продуктивності рослин.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ДЛЯ ПРАКТИЧНОЇ СЕЛЕКЦІЙНОЇ РОБОТИ

Виходячи з результатів наших досліджень для практичної селекційної роботи з коноплями пропонується:

1.

1.

1.

1.

ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.

1.

1.

1.

1.

1.

Анотація

Кривошеєва Л.М. Анатомо-технологічні особливості формування волокна конопель і використання їх в селекції. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарьких наук за спеціальністю 06.01.05 – селекція і насінництво.- Інститут землеробства УААН.- Київ.- 2000 р.

Дисертація присвячена дослідженню анатомо-тенхнологічних особливостей волокна конопель і використання їх в селекції. Виявлено закономірності мінливості анатомічних структур і фізико-механічних показників первинного та вторинного волокна уздовж стебла, низьковолокнистих і високоволокнистих сортів, рослин загущеного й розрідженого посіву, а також в залежності від кількості листків у стеблових вузлах. На основі проведених досліджень одержано новий селекційний матеріал конопель з підвищеною продуктивністю рослин за волокном і збільшеною часткою кращого за якістю первинного волокна у загальному. Розроблені: спосіб відбору елітних рослин конопель за ознакою щільності волокнистого шару з метою підвищення маси волокна в стеблі та методика відбору рослин за високим вмістом первинного і низьким вмістом вторинного волокна для поліпшення якісного складу волокнопродукції.

Приведені розрахунки економічної ефективності застосування відбору елітних рослин на волокнистість за відрізками порівняно з цілими стеблами та застосування методу відбору рослин за ознакою щільності волокнистого шару порівняно з анатомічним аналізом стебла.

Ключові слова: коноплі, сорт, площа живлення рослин, анатомічні структури стебла, волокно, технологічні властивості волокна, продуктивність рослин.

Аннотация

Кривошеева Л.М. Анатомо-технологические особенности формирования волокна конопли и использование их в селекции. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.05 – селекция и семеноводство.- Институт земледелия УААН.- Киев.- 2000 г.

Диссертация посвящена исследованию анатомо-технологических особенностей волокна конопли и использованию их в селекции. Показано, что анатомические структуры стебля конопли существенно изменяются вдоль стебля, в зависимости от сорта, густоты стеблестоя и отдельно взятого растения. Волокнистый слой первичных и вторичных волокон стебля конопли имеет неодинаковую толщину, соотношение волокнистых и неволокнистых тканей, а также характер размещения в нем волокнистых пучков.

На количество и качество волокна в стебле влияет толщина волокнистого слоя, количество волокнистых пучков и элементарных волокон, размер клеток элементарных волокон и толщина оболочек их, степень срастания и слипания волокон, соотношения первичных и вторичных волокон в стебле, количество листьев в стеблевых узлах и другие факторы. Количественные и качественные признаки волокна конопли также существенно изменяются вдоль стебля. Масса, содержание и разрывное усилие первичного волокна имеют наивысшие показатели в средней части стебля, а показатели гибкости, расщепленности и линейной плотности – в нижней и верхней части. Параметры массы, содержания и разрывного усилия вторичного волокна резко уменьшаются в направлении от комля к соцветию стебля, тогда как параметры гибкости, расщепленности и линейной плотности, наоборот, увеличиваются в этом же направлении.

На основании проведенных исследований получен новый селекционный материал конопли. Путем отбора элитных растений конопли по признаку плотности волокнистого слоя повышена продуктивность стебля по волокну на 18,2% (Р<0,001) сравнительно с исходной формой. Использование метода отбора растений конопли одновременно по высокому содержанию первичного и низкому содержанию вторичного волокна в одном стебле увеличило долю лучшего по технологическим показателям первичного волокна на 3,7% (Р<0,01). Рекомендовано применение в селекции конопли растений с трехлистыми стеблевыми узлами с целью улучшения качественного состава волокнопродукции за счет увеличения доли первичного волокна.

Приведены расчеты эффективности от применения отбора растений конопли на волокнистость по отрезкам сравнительно с целым стеблем и от применения способа отбора растений по признаку плотности волокнистого слоя сравнительно с анатомическим анализом стебля.

Ключевые слова: конопля, сорт, площадь питания растений, анатомические структуры стебля, волокно, технологические признаки волокна, продуктивность растений.

Summary

Krivosheeva L.M. Anatomo-tehnological details of hemp fibre formation and its use in breeding.- Manuscript.

Thesis for the degree of Candidate of Agricultural Sciences in speciality 06.01.05 – breeding and seed production.- Institute of Agriculture of the UAAS.- Kyiv.- 2000

The thesis is devoted to the investigation of anatomo-tehnological details of hemp fibre and its use in breeding. The regularities of the changes of anatomical structures and physico-mechanical indices of primary and secondary fibre along stem, of low-fibrous and high-fibrous varieties, of plants with close and thin sowings as well as depending on leaves number in stem nodes have been revealed. On the basis of conducted investigations a new breeding material of hemp with higher plant productivity on fibre and increased part of primary fibre with the best quality in total has been obtained. The method of selection of elite hemp plants by density of fibrous layer with the aim of increasing of fibre mass in the stem and methods of plant selection with high content of primary and low one of secondary fibre for improving the qualitative content of fibre production have been worked out.

The calculations of economic efficiency of the use of hemp elite plant selection on its fibrouness