СТЕБЕЛЬ ЛЬНА-ДОЛГУНЦА
Основная продуктивная часть волокнистого льна — стебель. Он содержит примерно от 20 до 30% волокна, ради которого возделывается эта культура.
У льна-долгунца различают общую и техническую длину стебля. Общая длина — расстояние от места прикрепления семядольных листочков до верхушки . самой верхней коробочки соцветия. Техническая длина стебля измеряется расстоянием от места прикрепления семядольных листочков до начала разветвления соцветия. Эта часть стебля наиболее ценная. Она дает длинное, то есть наиболее ценное волокно.
Значительные различия у льна-долгунца наблюдаются в толщине стебля. По этому признаку обычно различают лен тонкостебельный, когда стебли имеют диаметр от 0,8 до 1,2 мм, средний — от 1,3 до 2 мм и толстостебельный — при диаметре стебля от 2,1 мм и больше. Диаметр стебля льна измеряют на уровне одной трети его высоты от семядольных листочков.
Высота и диаметр стебля — очень важные признаки качества. Чем выше стебель и чем больше его техническая часть, тем больше длинного волокна содержится в нем. Из тонких стеблей получается волокно лучшего качества. Наиболее желательная высота у стеблей льна — от 70 см и выше и толщина 1—2 мм.
По внешнему виду стебель льна-долгунца представляет сильно вытянутый конус, расширенный у основания и суженный у вершины.
Анатомическое строение стебля. Характерные особенности внутреннего строения стебля льна (рис. 5) — мощно развитый твердый луб, пучками расположенный вдоль всего стебля, по его периферии, и непрерывное расположение камбия, что обусловливает легкость отделения коры от древесины и имеет большое значение при использовании льна в качестве прядильной культуры.
Поверхность стебля состоит из одного ряда клеток эпидермиса (кожицы) — тонкой, но плотной покровной ткани. Наружная стенка эпидермиса сильно утолщена и покрыта особой пленкой — кутикулой, непроницаемой для воды и предохраняющей растение от испарения влаги, чему способствует тонкий слой воска, покрывающий поверхность стебля.
Рис. 5. Анатомическое строение стебля льна:
1 — продольно-поперечный разрез стебля; 2 — поперечный срез стебля (А — кутикула, Б — эпидермис, В — коровая паренхима, Г — лубяные пучки, Д — камбий, Е-— древесина, Ж. — сердцевина, 3 — полость); 3 — волокнистый пучок; 4 — элементарное волокно.
Под эпидермисом лежит слой
коровой паренхимы, состоящий из нежных тонкостенных клеток. Паренхима — это соединительная ткань, -соединяющая остальные ткани стебля. В клетках паренхимы откладываются также запасные питательные вещества. Среди коровой паренхимы залегают волокнистые пучки луба, которые на поперечном срезе стебля выглядят отдельными островками, иногда сливающимися в сплошное кольцо.
Волокнистые пучки состоят из групп толстостенных клеток с небольшой полостью. Это наиболее ценная часть стебля льна-долгунца. За волокнистыми пучками находятся ситовидные трубки проводящей системы луба. По этим трубкам передвигаются продукты ассимиляции от листьев к остальным тканям и органам растения.
Перечисленные ткани — эпидермис и паренхима с волокнистыми пучками и ситовидными трубками проводящей системы — составляют коровую часть стебля льна.
Непосредственно под корой находится тонкий слой камбия, который не всегда ясно видим на срезе созревшего льна, так как ко времени созревания стебля клетки камбия отмирают. У льна, как и у большинства двудольных растений, камбий представляется в виде непрерывного кольца, которое образуется путем соединения межпучкового камбия с пучковым.
Камбий — производящая ткань, постоянно образующая в период жизни растения новые элементы вторичной коры (кнаружи) и древесины (внутрь стебля). Поэтому различают первичную и вторичную кору и древесину. Клетки первичной коры и древесины дифференцируются в конусе нарастания из первичных эмбриональных тканей. Вторичные же кора и древесина происходят из камбия, который также является эмбриональной тканью, но уже вторичного происхождения. Пучки волокон, залегающие в наружной первичной коре, это также элементы первичного происхождения: волокнистые клетки дифференцируются из самого внутреннего слоя паренхимных клеток коры — перицикла в конусе нарастания.
Между деятельностью перицикла и камбия существует антагонизм. Угнетение деятельности камбия приводит к усилению деятельности перицикла, к образованию большого количества клеток луба. Это особенно сильно выражено в густых посевах льна. Образовательная деятельность камбия в густых посевах угнетена, а деятельность перицикла повышена. В результате относительное содержание волокна в стеблях льна при загущенных посевах оказывается большим, чем в разреженных посевах.
В исследованиях М. А. Сизовой такая взаимосвязь в деятельности перицикла и камбия была особенно ярко выражена у растений льна-долгунца сорта Светоч, анатомическое изучение которых проводилось в трех частях стебля по его длине: в нижней, средней и верхней трети. При разреженном посеве на Кубанской опытной станции ВИР у растений в нижней части стебля отмечалось слабое образование лубяных волокон и мощное развитие вторичной ксилемы (древесины), которая была основной тканью, слагающей стебель. В остальной части стебля наблюдалось резко повышенное накопление лубяных волокон и резкое снижение развития вторичной ксилемы. При загущенном посеве также сохранилось различие в образовании волокон и вторичной ксилемы в нижней части стебля по сравнению со средней и верхней его частями, но интенсивность накопления лубяных волокон в нижней трети стебля была большей, чем при разреженном посеве. В средней и верхней частях стебля резко повысилось формирование лубяных волокон. Отмечено также, что в условиях Пушкина под Ленинградом при загущенном посеве самый процесс формирования элементарных волокон проходит интенсивнее, чем при разреженном посеве. Элементарные волокна имеют толстые оболочки и незначительные внутренние просветы. Формируясь в пучки, технические волокна плотно прилегают одно к другому и по форме становятся угловатыми. Вторичная ксилема в своем развитии почти не превышает тканей вторичной коры.
Вообще же лубообразовательная способность у льна-долгунца выражена больше, чем, например, у льна-кудряша, у которого деятельность перицикла угнетена деятельностью камбия, что приводит к более мощному развитию древесины стебля.
Под камбием внутри стебля расположена древесина, состоящая из клеток с довольно сильно утолщенными стенками. Древесина вместе с волокнистыми пучками — это основной костяк стебля, который обусловливает его прочность. В древесине проходит большое количество сосудов, проводящих питательные вещества от корня ко всем наземным органам. Внутри слоя древесины находится сердцевина, составляющая центральную часть стебля. Сердцевинная ткань состоит из тонкостенных непрочных клеток. У созревшего стебля неразрушенных клеток сердцевины остается мало, вследствие чего в центре стебля образуется полость.
Почти все ткани льняного стебля состоят из более или менее укороченных клеток. Лишь клетки волокнистых (лубяных) пучков сильно вытянуты в длину.
Взаимное расположение тканей в стеблях льна всегда сохраняется, размеры же и количество различных тканей и элементов, а также свойства стенок волокон могут изменяться весьма сильно, в зависимости от условий выращивания.
Элементарные волокна льна. Наибольшую практическую ценность из всех перечисленных тканей льняного стебля представляют волокнистые пучки. От количества, качества, строения и других их свойств зависят величина урожая и качество волокна.
Волокно, получаемое из стеблей льна, состоит из сильно удлиненных, веретеновидных, с заостренными концами волокнистых клеток — элементарных волокон. Отдельное элементарное волокно имеет длину в среднем 20—30 мм, но может достигать 120 мм и более; поперечные размеры элементарного волокна — 20—30 микрон. Льняное волокно — одно из наиболее длинных растительных волокон, что имеет большое значение при использовании его в текстильной промышленности (табл. 7).
Таблица 7
Длина и диаметр лубяных волокон у льна и других лубяных растений
В начале развития льняного растения элементарные волокна представляют собой клетки округлой формы, заполненные плазменным содержимым. По мере роста соответствующей зоны стебля эти клетки удлиняются, оболочка их сильно утолщается с внутренней стороны и достигает такой толщины, что внутренняя полость с плазменным содержимым становится заметной лишь в виде очень узкого канала. Сама же оболочка волокна состоит из нескольких концентрически расположенных слоев, отличающихся различным светопреломлением, что хорошо видно на поперечном срезе элементарного волокна. Оболочка волокна имеет следующие три области: 1) срединную пластинку, довольно тонкую и состоящую в основном из пектиновых веществ, склеивающих клетки между собой; 2) первичную стенку, состоящую из целлюлозы со значительным содержанием гемицеллюлозы, пектинов и часто лигнина; 3) вторичную стенку, состоящую из целлюлозы с меньшим количеством примесей вышеуказанных веществ, с тремя слоями (а, б, в), отличающимися различными показателями светопреломления (рис. 6).
Рис. 6. Строение клеточной стенки льняного волокна
Чем меньше полость (канал) и чем толще оболочка элементарного волокна, тем оно крепче (табл. 8).
Таблица 8
Прочность лубяных волокон льна-долгунца и других лубяных культур
Технологические качества волокна зависят также и от химического состава. Оболочка элементарного волокна состоит из чистой целлюлозы. Поэтому относительное содержание ее и других химических веществ в волокне льна — один из показателей его качества.
По данным В. Г. Шапошникова, в различных сортах волокна содержалось следующее количество главнейших органических соединений (в % на абсолютно сухое вещество) :
Относительное содержание целлюлозы в волокне у льна значительно выше, чем у других лубяных культур (табл. 9).
Таблица 9
Химический состав лубяных волокон у льна и других лубяных растений
Состав зольной части волокна и костры льна (по ряду исследований) приведен в таблице 10.
Таблица 10
Химический состав золы льняного волокна и костры
Кремниевая кислота, содержащаяся в стеблях льна, по-видимому, повышает ломкость костры и хрупкость волокна, так как с увеличением количества солей кремния., снижается эластичность волокна.
Форма элементарных волокон (в поперечном сечении) бывает различной—от овальной до многоугольной. Обычно в нижней части стебля льна содержатся элементарные волокна преимущественно овальной и круглой формы, в средней же части стебля и выше (в хорошем льне) — многоугольные волокна. На форму элементарных волокон в стебле оказывают большое влияние условия произрастания льна. Для технических целей наиболее благоприятны волокна многоугольной формы в поперечнике, так как они плотнее соединены между собой, что обеспечивает механическую прочность волокнистых пучков.
Расположение волокон в стеблях льна. Элементарные волокна, объединенные, как уже указывалось, в пучки, плотно соединяются между собой склеивающим веществом — пектином. В свою очередь, волокнистые пучки пектином соединены с окружающими их тканями.
Количество элементарных волокон в волокнистом пучке колеблется от 10 до 50 штук, в зависимости от условий выращивания льна. Волокнистые пучки тянутся вдоль всего стебля, от его основания до вершины. Располагаясь по периферии стебля, они образуют различной плотности кольцо, состоящее из 20—30—40 пучков. Число элементарных волокон в пучке и число пучков чаще бывает наибольшим примерно на 1/3 высоты стебля от основания, наименьшим — в самой верхней его части. Длина элементарных волокон, наоборот, постепенно возрастает к вершине стебля.
На анатомическое строение стебля льна резко влияет агротехника. По шестилетним данным опытов С. Ф. Тихвинского (Кировский сельскохозяйственный институт, 1965 г.), толщина стенки элементарного волокна была меньше, а диаметр внутреннего просвета больше при июньском, чем при майском сроке сева. Для стеблей июньских сроков сева типична удлинённо-овальная форма лубяных пучков с рыхлым расположением волокон.
На анатомическое строение стеблей влияют и гербициды, которые при запоздалом их применении способствуют образованию ростовых изгибов стебля. По исследованиям Д. С. Сергеевой (Всесоюзный научно-исследовательский институт льна, 1965 г.), в зоне ростовых изгибов стебля волокнистые пучки были рыхлые, элементарные волокна тонкостенные с большим просветом, число их уменьшено.
Элементарные волокна соединены в пучке так, что концы отдельных волокон находятся на неодинаковой высоте. Это обусловливает прочность каждого пучка. Волокнистые пучки элементарными волокнами, переходящими из одного пучка в другой, связываются один с другим, в результате чего получается прочное соединение всей волокнистой системы стебля льна. Поэтому при отделении волокна от древесины выделяются сплошные ленты волокнистого слоя, представляющие собой техническое волокно. Длина его находится в прямой связи с длиной неразветвленной (технической) части стебля.
Для получения высокого урожая длинного волокна большое значение имеют форма стебля и распределение волокна по всей его длине.
Еще в 1936 г. Н. Д. Матвеев (ВНИИЛ) установил, что в распределении волокна по различным участкам вы соты стебля есть два максимума: примерно на четверти высоты от основания и на подобном же расстоянии от вершины стебля, с понижением содержания волокна в средней части стебля. Одновременно, и это наиболее важно, он отметил, что характер распределения волокна по длине стебля сильно колеблется не только в зависимости от условий развития льна в разные годы, но и от сортовых наследственных особенностей растений (рис.7). Качество льняного волокна. Лен, выращиваемый для получения волокна, в оптимальных условиях возделывания должен давать высокий урожай хорошего волокна. Основные признаки волокна хорошего качества — достаточная длина, высокая прочность, эластичность, тяжеловесность, лентистость, тонина, равномерность. Качество волокна обозначается номером
* (* Номер - это комплексный показатель качества волокна, указывающий какое количество и какого качества может быть получено из него чесаного волокна и очеса. Его определяют делением суммы проценто-номеров чесаного волокна и очесов на 100. Получаемая из волокна пряжа также оценивается номером, представляющим собою отношение длины пряжи к ее весу. Чем выше номер, тем пряжа тоньше и ценнее).
Рис. 7. Распределение волокна в стеблях льна-долгунца различных сортов
Для определения номера прочесывают волокно на специальных гребнях или на льночесальных машинах. Чем выше качество волокна, тем выше его номер.
Признаки хорошего волокна непосредственно зависят от анатомического строения и внешних особенностей льняного стебля. Тонина волокна, например, связана с диаметром элементарных волокон. Более длинные элементарные волокна с меньшим диаметром обусловливают получение более тонкого и, следовательно, более ценного волокна.
Чем длиннее элементарные волокна, чем уже просвет (полость) в них, чем более они многогранны в поперечном сечении, а также чем больше их содержится в пучке, тем будет лучше, крепче и выше качеством техническое волокно.
Чем плотнее такие пучки сливаются в сплошное кольцо, а также чем длиннее (при средней толщине) стебли льна, тем выше урожай волокна.
На связь длины элементарных волокон с длиной стебля (при одинаковой его толщине) указывают следующие данные (табл. 11).
Таблица 11
Длина элементарных волокон в различных частях стебля льна
Более толстые стебли хотя и дают иногда более длинные элементарные волокна, но вследствие сильного развития в них вторичной древесины эти волокна получаются округлой формы, рыхлые, с большими просветами, что обусловливает получение волокна невысокого качества.
Хорошее волокно дает лен при длине стеблей от 70 см и выше и толщине 1—2 мм. Именно такой лен и выращивают передовые льноводы. Добиваясь густоты стеблестоя 2200—2500 растений на 1 кв. м, они выращивают тонкостебельный лен высотой 80—85 см и больше.