CC BY
166
УДК 633.511
хлопчатник в россии. актуальность и перспективы
Л.П. ПОДОЛЬНАЯ1, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник
С.В. ГРИГОРЬЕВ1, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
К.В. ИЛЛАРИОНОВА1, кандидат технических наук, лаборант-исследователь
М.Ш. АСФАНДИЯРОВА2, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
Р.К. ТУЗ2, кандидат сельскохозяйственных наук, ученый секретарь
Н.А. ХОДЖАЕВА3, зав. лабораторией Е.В. МИРОШНИЧЕНКО4, директор всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства им. Н.И. Вавилова, ул. Б.Морская, 42-44, Санкт-Петербург,19000, Россия
2Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия, с. Соленое Займище, Черно-ярский р-н, Астраханская обл., 416356, Россия
3Прикумская опытно-селекционная станция СНИ-ИСх, ул. Вавилова, 4, Буденновск, Ставропольский край, 356803, Россия
4Астраханская опытная станция ВИР, с. Яксатово, Приволжский р-н, Астраханская обл., 416461 E-mail: [email protected]
Резюме. Волокно средневолокнистого хлопчатника (Gos-sypium hirsutum L.) - самое распространенное сырье для текстильной промышленности. Исследования проводили с целью создания скороспелых сортов с белым волокном 45 типов и линий с природно окрашенным волокном, пригодных для выращивания в России. Работа ведется в трех зонах юга страны - Прикумская опытно-селекционная станция (ПОСС) Ставропольского НИИ сельского хозяйства (СНИИСХ) - Ставропольский край, г. Буденновск; Прикаспийский НИИ аридного земледелия (ПНИИАЗ) - с. Соленое Займище Астраханской области; Астраханская опытная станция ВИР - Камызякский район Астраханской области. В Буденновске хлопчатник выращивали в богарных условиях, в Астраханской области - на орошении (3-5 поливов за сезон). Селекцию вели традиционными методами. На сегодняшний день в селекционный процесс включены образцы и линии (ПНИИАЗ) с волокном 3-4 типов и близким к оптимальному сочетанием основных характеристик - Жуаньшань 10 (Китай), UZN-8 (Узбекистан), С6 CV73 86S5-17(Албания), SS1/1 и SS3/3 (Италия), Л13, Л26, 47/1,45/3 (Россия). Средняя урожайность образцов SS3/3, С6 CV73 86S5-17на экспериментальном участке за 3 года превышала 40 ц/га. Среди линий с окрашенным волокном лучшими показателями характеризуется 6С, полученная из комбинации C2 (Албания, белое волокно) х Genetic-34 (Туркменистан, коричневое волокно). Ее растения формируют волокно 4-го типа, урожайность 20-25 ц/га, выход волокна 35%. Ключевые слова: текстильное сырье, селекция хлопчатника, природно окрашенное волокно, микронейр, длина волокна. Для цитирования: Хлопчатник в России. Актуальность и перспективы / Л.П. Подольная, С.В. Григорьев, К.В. Илларионова, М.Ш. Асфандиярова, Р.К. Туз, Н.А. Ходжаева, Е.В. Мирошниченко // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №7. С. 56-58.
Хлопчатник - важнейшая мировая культура комплексного использования. Его в той или иной степени возделывают в 85 странах тропической и субтропической зон. Площадь посевов этой культуры в 2013 г. превысила 32 млн га [1], причем за последние 10 лет она выросла почти на 500 тыс. га. Общее производство хлопка-сырца в 2013 г. составило 76,7 млн т, что примерно на 20 млн т больше, чем в 2001 г. Основные
площади под этой культурой находятся в Индии, США, Китае, Пакистане и Узбекистане, однако по объему производства Китай значительно опережает другие страны благодаря более высокой урожайности. Средняя урожайность хлопка-сырца в мире составляет 2,3 т/га, самая высокая (более 4-4,5 т/га) - отмечается в развитых странах, где применяют современные технологии его возделывания - Австралия, Израиль, Китай. Интересно, что в таких странах как США и Узбекистан, где выращивание хлопчатника имеет серьезное экономическое значение, средняя урожайность приближается к среднемировой - 2,4-2,5 т/га. Несмотря на низкую урожайность хлопкового волокна в Узбекистане, эта страна лидирует в экспорте хлопка.
Главное значениехлопчатник имеет как прядильная культура, однако, и его семена также находят различное применение, особенно в качестве сырья для производства масла пищевого и технического назначения. Кроме того, хлопчатник используют при производстве пороха. На сегодняшний день интерес к прядильным культурам постоянно повышается в связи ростом потребности в натуральных волокнах и отказом от использования во многих случаях синтетических материалов, прежде всего в одежде. Особенно это касается ЕС и США, где фермерам, выращивающим хлопчатник, выплачивают значительные субсидии [2].
Работы по возобновлению хлопководства в южных районах России были начаты в 1992 г. в Краснодарском и Ставропольском краях, а также в Астраханской области. На первом этапе основной целью селекционеров стал поиск скороспелых форм, так как главный лимитирующий фактор в нашей стране - недостаток положительных температур. Большинство первых сортов были раннеспелыми, но качество и выход волокна не соответствовали современным требованиям. Урожайность колебалась в пределах 12-15 ц/га [3, 4]. В то же время было установлено, что условия Краснодарского края не подходят для хлопчатника из-за повышенной влажности и богатых почв (растения формируют большую вегетативную массу, но коробочки не успевают раскрыться). Ставропольский край и Астраханская область оказались более благоприятными для выращивания культуры. По оценке А.Н. Абалдова [5] в этих регионах можно отвести под хлопчатник более 300 тыс. га.
Целью дальнейших исследований стало создание скороспелых сортов и линий хлопчатника с белым волокном 4-5 типов, а также скороспелых линий с природно окрашенным волокном, пригодным для прядения.
Условия, материалы и методы. Последние 16 лет исследования проводили в трех зонах юга России, различающихся почвенно-климатическими условиями.
Прикумская опытно-селекционная станция (ПОСС) Ставропольского НИИ сельского хозяйства (СНИИ СХ), расположена в засушливой зоне Ставропольского края (г. Буденновск). Климат резко континентальный со значительными колебаниями температур и осадков. Среднесуточная температура воздуха за период вегетации хлопчатника составляет 18,9°С, среднегодовая сумма активных температур воздуха - 3504°С. Колебания атмосферных осадков за вегетацию хлопчатника от 160 до 300 мм. Почва светло-каштановая, с содержанием гумуса 1,6 % [5].
Таблица 1. качество волокна образцов хлопчатника, ПнииАЗ, 2012-2014 гг.
Название 1 Происхождение I UHML мм* I % 1 Str, гс/текс I Ela 1 Шо Тип I Сорт
PGI - 210 США 30,4 88,1 30,6 6,8 3,7 3 I
Л13 Россия 29,2 86,7 34,0 7,1 3,8 4 I
45/3 Россия 31,3 86,6 35,7 6,0 3,3 3 I
110001 Китай 32,3 86,8 35,2 5,8 4,0 1 II
Жуаньшань 10 Китай 30,1 85,0 31,7 6,4 4,0 3 I
47/1 Россия 30,0 88,4 39,6 6,0 4,1 3 I
47/2 Россия 30,1 86,3 34,6 6,4 3,2 3 II
С6 Албания 31,3 88,8 35,7 6,2 3,5 3 I
Б81/1 Италия 31,6 87,0 32,4 6,4 4,3 2 I
ээз/з Италия 30,3 88,4 34,0 6,6 3,7 3 I
АС-У Россия 30,4 86,5 31,8 6,8 3,5 3 II
Л14 Россия 31,3 86,8 28,4 6,7 3,8 3 II
*UHML - верхняя средняя длина (средняя длина наиболее длинных волокон); и^ - индекс равномерности по длине; Str -удельная разрывная нагрузка; Е1д - удлинение при разрыве; МС - микронейр (тонина и зрелость).
Прикаспийский НИИ аридного земледелия (ПНИИАЗ) находится на северо-западе Астраханской области в Черноярском районе (с. Соленое Займище). Это зона полупустынь, климат резко континентальный, засушливый. Среднесуточная температура воздуха за период вегетации хлопчатника составляет 20,1°С, среднегодовая сумма активных температур - 3400-3450°С. Количество осадков за теплый период (апрель-октябрь) находится на уровне 155-160 мм, при этом максимум осадков (около трети годовой суммы) приходится на апрель-июнь. Почвы светло-каштановые, но более бедные, чем в Буденновске, содержание гумуса в их пахотном слое 0,91-1,1% [6].
Камызякский район, в котором расположена Астраханская опытная станция ВИР, находится на юго-западе области, также в зоне полупустынь, но среднесуточная температура воздуха за период вегетации хлопчатника в этих условиях достигает 21,2°С, среднегодовая сумма активных температур - 3800-3650°С. Количество осадков за теплый период (апрель-октябрь) составляет 135150 мм. Почвы аллювиально-дерновые насыщенные.
Основой для исследований послужила коллекция хлопчатника ВИР. За 22 года в различных учреждениях изучено более 3000 образцов. Работу проводили по методике ВИР [7]. Образцы высевали в 3-х повторениях на 5-метровых делянках. Отмечали фазы развития: всходы, цветение, созревание. Учитывали элементы структуры побега (количество моноподиальных и сим-подиальных ветвей, коробочек, номер узла закладки первой симподиальной ветви и высота растений) и хозяйственно ценные признаки (масса коробочки, продуктивность одного растения, длина и выход волокна). Элементы структуры побега определяли на 10 растениях каждой повторности, длину волокна - по 10 летучкам от 10 разных коробочек, остальные хозяйственно ценные признаки фиксировали для делянки в целом. В Астраханской области стандартом служил сорт АС-5, в Буденновске - ПОСС 2. С 2003 г. качество волокна определяли в Москве в лаборатории «Материаловедения» ФГУП ЦНИХБИ [8]. В Ставропольском крае хлопчатник выращивали на богаре, в Астраханской области - с орошением (3-5 поливов за сезон в зависимости от погодных условий).
результаты и обсуждение. Текстильной промышленностью наиболее востребовано волокно 4-5 типов, волокно 6-7-го типов более грубое, короткое и сегодня почти не находит применения, волокно 1-3 типов характерно для тонковолокнистого хлопчатника, оно длинное, тонкое и крепкое. В наших исследованиях некоторые средневолокнистые образцы коллекции хлопчатника ВИР, изучавшиеся в Соленом Займище (ПНИИАЗ) в 2010-2014 гг., сформировали волокно 3 типа 1-го сорта.
Лучшее волокно 3-4 типов с близким к оптимальному сочетанием характеристик отмечено у образцов Жуань-шань 10 (Китая), UZN-8 (Узбекистан), С6 СМ 73 86 S5-17 (Албания), линий SS1/1 и SS3/3 (Италия), гибридных линий Л13, Л26, 47/1, 45/3 (Россия). Большинство из них подтверждает свое высокое качество в течение нескольких лет (табл. 1).
В 2013-2014 гг. в условиях ПНИИАЗ средняя урожайность образцов SS3/3, С6 ^ 73 86 S5-17, АС 1 и АС 2 на экспериментальном участке превышала 40 ц/га. Следует отметить, что такие результаты получены в самой северной точке выращивания хлопчатника. При этом, например, в Болгарии средняя урожайность хлопчатника в 2013 г. составляла всего 10 ц/га, в Испании - 22 ц/га [1]. Методом индивидуального отбора из итальянского образца SS3/3 в ПНИИАЗ создан и подготовлен к регистрации новый сорт под условным названием ПНИИАЗ-1.
Сравнение наших сортов и линий с современными сортами из Болгарии [9], наиболее близкой к югу России по климатическим характеристикам, показывает преимущество отечественных генотипов. Длина волокна, упомянутых в цитируемой статье сортов, не превышает 28,2 мм, кроме того, они характеризуются более низкими показателями прочности и микронейра.
Сейчас проходят Госсортоиспытание 2 сорта селекции Астраханской станции ВИР с волокном 5 и 6 типа. У лучшего по урожайности сырца сорта 2305 Цисфинитум волокно длинное (33,0 мм), достаточно прочное (29,3 гс/текс) с номером 5263. Сорт хлопчатника 0607 Тутум толерантен к сосущим вредителям в условиях засушливой полупустынной зоны северного Прикаспия Астраханской области, формирует огрубленное, с большей толщиной и малой извитостью волокно, которое на международном рынке продается со скидкой. В то же время волокно этого сорта имеет высокую прочность.
Подавляющую часть производимого волокна составляет волокно белого цвета. Однако у дикорастущих форм вида Gossypium hirsutum _. оно имеет коричневый цвет, беловолокнистые формы были созданы в процессе селекции. Сегодня растет интерес к природно окрашенному волокну хлопчатника. Изделия из него пользуются большим спросом, что приводит к быстрому расширению посевов таких сортов (особенно в Китае - почти 60% мирового производства). Это волокно не требует ни отбеливания, ни окрашивания, что резко снижает применение различных химикатов при производстве пряжи и тканей. Изделия из него не вызывают аллергических реакций. Исследования природно окрашенного волокна показали, что оно более устойчиво к воздействию микроорганизмов в процессе
Таблица 2. Характеристика качества волокна российских линий с окрашенным волокном, ПнииАЗ, 2008-2010 гг.
Название 1 Окраска волокна UHML, мм* Unf, % Str, гс/текс Elg Mic Тип
4С светло-коричневая 25 84,5 22,1 6,2 4 7
6С светло-коричневая 29,2 86 26,7 5,9 3,9 4
10С светло-коричневая 28,8 83,7 17,8 6,7 3,2 4
15C светло-коричневая 25,6 85,1 26,8 6,9 3,8 7
С-11 зеленая 27,9 85,2 19,6 7,2 3,8 5
*UHML - верхняя средняя длина (средняя длина наиболее длинных волокон); ип - индекс равномерности по длине; Str -удельная разрывная нагрузка; Е1д - удлинение при разрыве; МС - микронейр (тонина и зрелость).
хранения (особенно зеленое), чем белое [10]. К недостаткам такого волокна можно отнести, как правило, несколько худшие физико-механические характеристики (длина, прочность), по сравнению с белым волокном промышленных сортов. В России природно окрашенное волокно хлопчатника для производства тканей не используют вообще.
На основе образцов коллекции ВИР методом отдаленной внутривидовой гибридизации мы создали линии с различной окраской волокна, сравнимые по качеству волокна и урожайности с беловолокнистыми сортами мировой селекции, но значительно более скороспелые. Лучшая из них - 6С - отобрана из комбинации С2 (Албания, белое волокно) х Оепе^с-34 (Туркменистан, коричневое волокно) имеет волокно 4-го типа (табл. 2). Другие хозяйственные характеристики этой линии также соответствуют стандарту (АС 5): урожайность -20-25 ц/га, выход волокна - 35%.
Сорт 3305 Марон (проходит госсортоиспытание) с окрашенным волокном, созданный на Астраханской опытной станции ВИР, имеет массу коробочки 6,9 г, выход волокна 38,2%, микронейр (тонина и зрелость) -4,9, индекс равномерности по длине - 83,9, прочность волокна - выше средней (28,3 гс/текс), удельная разрывная нагрузка 25,7 гс/текс.
выводы. Двадцатилетняя работа с хлопчатником на территории России убедительно доказала, что выращивание этой культуры в нашей стране возможно. Созданы беловолокнистые сорта с урожайностью 20-30 ц/га и качеством волокна 4-5 типа. Проходят испытания сорта с волокном 3-4 типов, не уступающие по урожайности и скороспелости стандартам. Готовятся к сортоиспытанию первые российские сорта с природно окрашенным волокном, среди которых выделяется линия 6С селекции ПНИИАЗ.
Литература.
1. FAO Statistic. 2015. URL: http://fa0stat3.fa0.0rg/d0wnl0ad/Q/QC/E(дата обращения: 24.04.2015).
2. Van Dam, J.E.I. Industrial fibre crnps. EU, D.G. XII Science. Research and Devel0pment. Brussels, 1994. 249 p.
3. Подольная Л.П. Хлопчатник в России? Да.// Текстиль. Бытовой, технический, специальный. 2003. №1(3). С. 29-31.
4. Источники признаков качества волокна хлопчатника в России / С.В. Гоигорьев, А.А. Печеров, Н.А. Маслова, К.С. Сергеев //Аграрная Россия. 2005. №3. С. 11-14.
5. Абалдов А. Н. Агроклиматическое обоснование культуры хлопчатника на Ставрополье // Проблемы возрождения современного российского хлопководства. Буденновск: ПОСС СНИИСХ, 2000. С. 51-57.
6. Асфандиярова М.Ш., Шахмедова Г.С. Культура хлопчатника в Астраханской области //Повышение продуктивности и охрана аридных ландшафтов. М.: Изд-во Московского ун-та, 1999. С. 191-194.
7. Изучение коллекций прядильных растений (хлопчатник, лен, конопля): Методические указания/Г.Г. Давидян, Р.П. Рыкова, С.Н. Кутузова, Т.Е. Вахрушева, И.Ф. Другова, Л.Т. Румянцева. Ленинград: ВИР, 1978. С.3-6.
8. Платонова О.П., Маслова Н.А. Применение «HVI» в текстильной промышленности: пособие. М.: Изд. ЦНИХБИ, 2001. 244 с.
9. А. Стойлова. Breeding 0f Bulgarian c0tt0n varieties with impmved fiber quality//Вавиловский журнал генетики и селекции. 2011. Т.15. №3. С. 550-553
10. Илларионова К.В. Влияние биоповреждений на структуру и свойства природноокрашенного волокна новых селекционных линий хлопчатника: авторефератдисс. канд. техн. наук. СПб, 2007. 16 с.
cotton in Russia. actuality and prospect
L.P. Podolnaya1, S.V. Grigoryev1, K.V. Illarionova1, M.Sh. Asfandiarova2, R.K. Tuz2, N.A. Khodjaeva3, E.V. Mirosh-nichenko4
'N.Vavil0v Insitute 0f Plant Industry, B.M0rskaya str., 42-44, S.-Petersurg, 190000, Russia 2Transcaspian scientific institute 0f arid agriculture, S0len0e Zaimishe, Astrakhan pr0v., 416356, Russia 3Pricumskresearch - breeding stati0n SNIISH, Vavil0va str., 4, Budenn0vsk, Stavr0p0lreg., 356803, Russia 4Astrakhan research stati0n 0f VIR, Yaksat0V0, Astrakhan pr0v., 416461, Russia
Summary. Cotton (G0ssypium hirsutum L.) fiber is one of the most important raw materials for the textile industry. The aim of the investigation was to develop early ripening varieties with white fiber of the 4th-5th types and lines with naturally colored fiber suitable for growing in Russia. The work is carried out in three locations of the South of Russia: Prikumskaya experimental breeding station (PEBS) of Stavropol Research Institute of Agriculture (SRIA), Budennovsk, Stavropol Krai; Caspian Research Institute of Arid Agriculture (CRIAA), Astrakhan region, Solenoe Zaymishche; Astrakhan research station of VIR, Astrakhan region, Kamyzyak district. In Budennovsk the cotton was grown up under dry conditions, in Astrakhan region - with irrigation (3-5 times during the season).. Most these varieties have fiber of the 4th-5th type, and POSS 5 - the 3d-4th type. This variety was grown without irrigation, and fiber length correlates positively with moisture presence. Samples and lines (CRIAA) with fiber of the 3d-4th types and characteristics combination close to the optimal one have already involved into breeding process. These forms are Zhuanshan 10 (Chinese), UZN-8 (Uzbekistan), С6 CV 73 86 S5-17 (Albania), SS1/1 и SS3/3 (Italy), L13, L26, 47/1, 45/3 (Russia). The average productivity of samples SS3/3, С6 CV 73 86 S5-17 exceeded 4 t/ha on the experimental plot for 3 years. Among the lines with colored fiber the line 6C has the best characteristics. It was developed from the combination C2 (Albania) x Genetic-34 (Turkmenistan, brown fiber). Plants of this line form fiber of the 4th-5th type, productivity 2.0-2.5 t/ha and fiber output 35 %.
Key words: textile raw material, cotton breeding, naturally colored fiber, micronaire, fiber length.
Author Details: L.P. Podolnaya, Cand. Sc. (Biol.), Leading Researcher (e-mail: [email protected]); S.V. Grigoryev, Cand. Sc. (Agr.), Leading Researcher; K.V. Illarionova, Cand. Sc. (Tech.), Laboratory Assistant; M. Sh. Asfandiarova, Cand. Sc. (Agr.), Senior Researcher; R.K. Tuz, Cand. Sc. (Agr.), Scientific Secretary; N.A. Khodjaeva, Head of Laboratory; E.V. Miroshnichenko, Director For citation: Podolnaya L.P., Grigoryev S.V., Illarionova K.V., Asfandiarova M.Sh., Tuz R.K., Khodjaeva N.A., Miroshnichenko E.V. Cotton in Russia. Actuality and Prospect. D0stizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2015. V.29. №7. pp. 56-58 (In Russ)
