Введение к работе
Актуальность. Производство масличных культур одна из наиболее эффективных отраслей сельскохозяйственного производства. В настоящее время развивается новое направление использования капустных культур – для получения экологически чистого возобновляемого топлива – биодизеля, благодаря относительно высокому содержанию длинноцепочечных жирных кислот (эйкозеновой и эруковой), характеризующихся высокой теплотой сгорания.
Современный курс рационализации использования природных ресурсов предполагает расширение спектра масличных растений, способных обеспечивать высокие урожаи маслосемян. К таким культурам относятся новые масличные растения семейства капустных (Brassicaceae) рыжик посевной (Camelina sativa Crantz.) и крамбе абиссинская (Crambe abyssinica Hochst.). Интерес к ним обусловлен тем, что в них удачно сочетается высокая потенциальная урожайность семян (2,5-3,5 т/га) с большим содержанием высыхающего масла (36–46%) и белков (25–30%). Жирнокислотный состав масла современных сортов дает возможность их многопланового использования: в питании человека, в лакокрасочной, мыловаренной промышленности, в строительстве, в медицине и парфюмерии и как источник биодизеля.
Интродукция новых масличных растений будет способствовать повышению биоразнообразия в растениеводстве, уменьшению пестицидной нагрузки на агроценозы и стабильности производства растительных масел для различных целей.
Поскольку каждый регион характеризуется определенным комплексом природных условий, в том числе спецификой проявления благоприятных и экстремальных экологических факторов селекционные программы должны быть ориентированы на максимальное использование благоприятных факторов среды и устойчивости к тем экологическим стрессорам, которые в наибольшей степени ограничивают величину и качество урожая в данной почвенно-климатической зоне (Жученко А.А., 2008).
Сдерживающим фактором широкого внедрения новых видов семейства капустных является отсутствие адаптивных высокопродуктивных сортов и научно-обоснованных технологий их возделывания. Решение этих вопросов является актуальной проблемой в условиях современного земледелия.
Диссертационная работа является составной частью плана научно-исследо-вательской работы ГНУ Пензенский НИИСХ Россельхозакадемии: «Разработать эффективные, экологически безопасные, энергосберегающие технологии возделывания рыжика озимого и ярового для условий Среднего Поволжья» – № государственной регистрации 01.201.355006; «Разработать технологию возделывания крамбе абиссинской, обеспечивающую высокую продуктивность, качество маслосемян культуры и адаптивность ее к стрессовым ситуациям в условиях Среднего Поволжья» – № государственной регистрации 01.201.355007; «Оценить и выделить перспективный селекционный материал крестоцветных культур (рыжика, крамбе, рапса, сурепицы, горчицы) для создания новых адаптивных высокопродуктивных сортов – № государственной регистрации 01.201.1 56542, «Создать новые адаптивные сорта рыжика, превосходящие возделываемые по продуктивности, масличности и качеству масла» – № государственной регистрации 01.201.156557.
Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в научно-теоретическом обосновании интродукции и возможности возделывания новых масличных капустных культур, создании и внедрении в производство высокоурожайных сортов масличных культур (рыжика, крамбе абиссинской, редьки масличной), приспособленных к почвенно-климатическим условиям Среднего Поволжья, устойчивых к стрессовым факторам внешней среды, обладающих высокой и стабильной урожайностью, с хорошими технологическими качествами семян и разработке энергосберегающей технологии их возделывания.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
определить агробиологические параметры высокопродуктивных агрофитоценозов масличных капустных культур и обосновать возможность их интродукции;
изучить биологические особенности роста и развития нетрадиционных капустных масличных культур в условиях Среднего Поволжья;
оценить динамику формирования и функционирования ассимиляционного аппарата в онтогенезе в зависимости от сортовых особенностей культур и приемов выращивания;
изучить динамику маслонакопления и определить биохимические показатели качества семян рыжика и крамбе в зависимости от агроклиматических факторов;
установить влияние препаратов для предпосевной обработки семян и регуляторов роста на урожайность семян рыжика и их качество;
определить оптимальные параметры технологических приемов, позволяющих получать наивысшую урожайность рыжика и крамбе абиссинской;
выявить влияние длительности хранения семян масличных культур на характер изменения их посевных качеств и последующую продуктивность;
провести оценку генотипически разнообразного исходного материала рыжика и оценить комбинационную способность рыжика по селекционно-ценным признакам;
создать и внедрить в производство адаптированные высокопродуктивные сорта рыжика и крамбе, отвечающие требованиям современного сельскохозяйственного производства;
определить экономическую и энергетическую эффективность производства маслосемян новых сортов капустных культур с использованием усовершенствованных приемов технологии их возделывания;
Научная новизна. Впервые в условиях Среднего Поволжья обобщены результаты многолетних исследований по созданию сортов масличных культур семейства Brassicaceae.
Изучена коллекция сортобразцов озимого и рыжика ярового различного эколого-географического происхождения. На основе результатов комбинационной способности выявлены доноры по основным хозяйственно-ценным признакам. Установлены особенности изменчивости, наследования и сопряженности количественных признаков.
На основе нового селекционного материала в 2002-2012 гг. при участии автора созданы и включены в Государственный реестр селекционных достижений Российской Федерации сорта, хорошо адаптированные к условиям Среднего Поволжья: рыжик яровой Юбиляр, рыжик озимый Козырь, крамбе абиссинская Полет. В 2013 году передан в Госсорткомиссию новый сорт редьки масличной Фиолина № заявки 61351/8653270 с датой приоритета 24.06.2013 г.
С учетом агроклиматических ресурсов региона и биологических особенностей разработаны теоретические и практические основы формирования высокопродуктивных агроценозов новых масличных капустных культур, изучены и установлены оптимальные параметры продукционного процесса рыжика и крамбе, рассчитанные на получение высокой стабильной урожайности и масличности семян; динамика изменения биохимического состава маслосемян в процессе хранения. Установлена закономерность снижения основных технологических и посевных качеств семян.
Научная новизна работы подтверждена тремя патентами и тремя авторскими свидетельствами на созданные сорта.
Основные положения, выносимые на защиту:
Научное обоснование возможности и перспективности внедрения новых, нетрадиционных масличных культур и разработка адаптированных к условиям Среднего Поволжья технологий их возделывания.
Модификационная изменчивость посевных качеств и урожайных свойств семян масличных культур, обусловленная агротехническими факторами. Продукционный процесс новых масличных культур (вегетационный период растений, фотосинтетическая деятельность посевов и маслообразовательный процесс).
Оценка коллекционных образцов по комплексу хозяйственно-ценных признаков и свойств, особенности наследования количественных признаков у гибридов первого и второго поколений рыжика, ценность перспективного селекционного материала и характеристика сортов, включенных в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию.
Экономическая и энергетическая эффективность производства маслосемян новых сортов капустных культур с использованием усовершенствованных приемов и приемов технологии их возделывания.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. Практическая ценность работы заключается в решении одной из важных проблем – интродукция новых масличных культур, которые способствуют повышению биоразнообразия в растениеводстве и стабильности производства растительных масел, уменьшению пестицидной нагрузки на агроценозы.
В результате селекционной работы получены новые сорта рыжика озимого Козырь и рыжика ярового Юбиляр, которые обеспечивают высокую стабильную урожайность семян 1,9-2,0 т/га с масличностью 40-42%. Создан новый сорт крамбе абиссинской Полет с продуктивностью маслосемян 2,7-3,0 т/га и содержанием жира 44-46%. Данные сорта включены в Государственный реестр селекционных достижений и допущены к использованию по 5 регионам России и защищены патентами.
Создание нового исходного и перспективного селекционного материала рыжика будет способствовать выведению новых высокопродуктивных сортов с улучшенным жирнокислотным составом масла, что позволит увеличить объем и ассортимент производства растительного масла.
Внедрение комплекса разработанных технологических приемов (оптимальные нормы высева, дозы удобрений для рыжика ярового и озимого, сочетание регуляторов роста и препаратов для предпосевной обработки семян) обеспечивает получение урожая семян – 1,99 и 2,10 т/га с высокими посевными качествами и урожайными свойствами.
Установлено, что семена рыжика и крамбе при хранении в благоприятных условиях в течение 3-х лет не теряют своих посевных качеств и урожайных свойств и могут быть использованы в качестве посевного материала.
Результаты многолетних исследований вошли в региональные рекомендации производству: Методические рекомендации по возделыванию и семеноводству рыжика (Москва, 2004); Технология возделывания рыжика озимого в Пензенской области (Пенза, 2005); Технология возделывания рыжика в Среднем Поволжье (Пенза, 2011); Возделывание перспективных масличных культур рыжика озимого и сафлора красильного (Самара, 2012); Основы технологии возделывания рыжика посевного (Пенза, 2013).
Апробация. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались на IV Международном симпозиуме «Новые и нетрадиционных растения и перспективы их использования» (Москва, 2001); на IV Международной научно-производственной конференции «Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений» (Ульяновск, 2002); Всероссийской научно-практи-ческой конференции «Селекция и семеноводство полевых культур» (Пенза, 2003); Международных научно-практических конференциях (Сергиев-Посад, 2002; пос. Персиановский, 2004;Казань, 2010); Всероссийских научно-практических конференциях (Казань, 2005; Саранск, 2005; Пенза, 2009); Всероссийской школе молодых ученых и специалистов (Ульяновск. 2010); научно-практических конференциях (Уфа, 2001; Саранск, 2010; Саратов, 2010); на I и II международной научной конференции ВОГиС (п. Тимирязевский. 2011; Самара. 2012); на Международной конференции "Рыжик масличное сырье для биотоплива второго поколения" (Пенза, 2013).
Публикации в печати. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 42 научных работах и в 5 научно-методических рекомендациях. Получено 3 патента на селекционные достижения и 3 авторских свидетельства.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 285 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 10 глав, выводов и рекомендаций производству, содержит 80 таблиц, 40 рисунков и 50 приложений. Список литературы включает 340 источников, в том числе 45 иностранных. Обзор научной литературы совмещен с изложением и обсуждением собственных экспериментальных данных.
