Введение в культуру перспективных видов эфирно-масличных растений в условиях сухо-степной зоны Центрального Казахстана

Таким образом, изученный материал свидетельствует об отсутствии интродукционных опытов по таким видам, как мелисса лекарственная, душица обыкновенная и зизифора пахучковидная, что делает наши исследования актуальными и новыми.

 

 

2 Почвенно-климатические условия опытного участка

 

Интродукционное испытание  зизифоры пахучковидной, мелиссы лекарственной и душицы обыкновенной проводили на территории коллекционного участка лекарственных растений ботанического сада АО «Научно-производственный центр «Фитохимия» в 2007-2008 гг. Указанная территория находится в Центральном Казахстане в степной зоне.

Климат отличается резкой континентальностью, что выражается в больших колебаниях суточных, месячных, сезонных температур и дефицитом влаги /69, 70/.

Средняя и многолетняя  сумма осадков в степной зоне составляет 200-285 мм со значительными колебаниями в отдельные годы. Осадки распределяются неравномерно. Большая часть годовой нормы приходится на летний сезон с максимумом в июле (до 40 мм). Характерна большая изменчивость месячных сумм осадков. Вследствие высоких температур при низкой относительной влажности воздуха и сильных ветров летние осадки быстро испаряются, и растения часто погибают от засухи.

Средняя температура  воздуха составляет от 0,4 ⁰С на севере и до 4,3 ⁰С на юге. Самым жарким месяцем является июль, средняя температура которого равна 19,5–20,2 ⁰С, максимальная 40-42 ⁰С. Январь - наиболее холодный месяц со средней температурой от -14,9 до -15,1 ⁰С. Суточные колебания температуры воздуха летом достигают 14-15 ⁰С. Резкие колебания  неблагоприятно влияют на рост и развитие сельскохозяйственных культур. Особенно чувствительны растения к поздним весенним и ранним осенним заморозкам, которые обычны в мае и сентябре, в более редких случаях бывают в начале июня и  в конце августа.  Сумма положительных температур выше +10 ⁰С  в регионе составляет 2000-2400 ⁰С. Продолжительность безморозного периода колеблется преимущественно в пределах 110-130 дней. Относительная влажность воздуха в центральной части территории в период май – сентябрь  составляет 55-70 %.

Характерная особенность климата  территории – сильная ветровая деятельность в течение всего года, которая летом несколько слабее, чем зимой и весной /70/. На территорию области поступает 3 основных типа воздушных масс: арктический, полярный, тропический. В холодное время года погоду преимущественно определяет западный отрог азиатского антициклона. Погодные процессы весеннего периода характеризуются неустойчивым режимом. В летнее время в Центральном Казахстане под влиянием интенсивного прогревания воздуха устанавливается безоблачная, сухая, жаркая погода. Среднегодовая скорость ветра составляет 5,5 м/с. Самые ветреные месяцы февраль-март. Количество ветреных дней в году - 36-50. Летом отмечаются пылевые бури, продолжительность которых 15-30 дней. Грозовая активность наиболее часто проявляется в летний период с максимумом в июле (6-18 дней). Град наблюдается в теплое время года, выпадает сравнительно редко. Среднее число дней с градом - 2-3, в отдельные годы - 4-8 дней.

Исследование почвенных условий территории области изложены в работах Евстифеева и Стороженко /71-73/. Для Центрального Казахстана выделяет 35 видов почв. Территория характеризуется пестрым почвенным покровом, что обуславливается неоднородностью условий почвообразования: рельефа, почвообразующих пород, степени увлажнения. С севера на юг идет постепенная смена зональных типов почв: обыкновенные черноземы, южные черноземы, темно-каштановые, каштановые, светло-каштановые. Мощность гумусового горизонта колеблется от 18 до 50 см.

Среди зональных типов почв можно выделить следующие основные группы: нормальные, карбонатные, солонцеватые, солончаковые, неполно развитые (мощность почвенной толщи не более 40 см) и малоразвитые (мощность профиля менее 30 см). Для последних характерно малое содержание гумуса и высокая насыщенность каменистым материалом по всему профилю. Карбонатные почвы приурочены к водораздельным территориям, сложенным покровными карбонатными суглинками и тяжелыми глинами. Большие территории заняты почвами засоленного ряда, как солонцы и солончаки, образующиеся на засоленных породах или под влиянием минерализованных грунтовых вод. Кроме зональных почв в мелкосопочнике встречаются интразональные типы. К ним относятся лугово-степные, формирующиеся в условиях повышенного увлажнения (западины, логи, окраины родников) или при близком залегании грунтовых вод. Под лесными массивами распространены солоди, лесные темноцветные и лесные малоразвитые почвы.

Ботанический сад располагается в юго-восточной части г. Караганды на высоте 508 м над уровнем моря. Коллекционный участок лекарственных растений и селекционный участок, где проводились интродукционно-селекционные исследования полыни гладкой располагаются на второй террасе реки Букпа, рельеф выровненный с небольшим уклоном к востоку, отмечается неглубокое залегание грунтовых вод на глубине 3-6 метров. Почвы каштановые, слабозасоленные, с большим обилием песчаных элементов вследствие расположения бывшего русла реки. Почвообразующие породы – деллювиальные желто-бурые суглинки. Сумма плотного остатка на глубине 75- 100 см составляет 0, 660 %, засоление сульфатное в слабой степени. Мощность гумусового горизонта составляет 20-25 см с содержанием гумуса 1,17 – 2,59 %. Мощность иллювиального горизонта 24-25 см, где содержание гумуса составляет 0,74 – 1,64 %. Отмечается пониженное содержание основных подвижных элементов питания в гумусовом горизонте. Гидролизируемый азот – 17, 5 мг/100 г почвы, подвижный фосфор – 180 мг/100 г почвы, подвижный калий – 360 мг /100 г почвы. Отсюда почвы малоплодородные, требующие внесения удобрений /74/.   

Участки, выделенные под опыты, были хорошо спланированы, имели равномерный  уклон. Почвы имеют очень низкий уровень плодородия, (балл бонитета составляет 14,2), что указывает на низкую продуктивную способность.

В годы закладки опытов наблюдалось значительное колебание погодных условий. По данным Карагандинского центра гидрометеорологии в 2007 году выпало осадков более 279 мм, что больше нормы на 68 мм, в 2008 году – отмечен их недостаток.

В целом, метеорологические условия в год исследования по тепловым ресурсам и влагообеспеченности способствовали формированию нормального урожая эфирно-масличных растений. Лимитирующим фактором являлось недостаточное количество осадков и сухость воздуха, особенно с середины июня.

Таким образом, метеорологические условия, при соблюдении агротехники, позволяют получать высокие и стабильные урожаи сырья с высоким содержанием действующего вещества.

 

 

3 Объекты и методика исследования

 

Объектами исследования являлись живые растения и семенной материал эфирно-масличных видов: зизифора пахучковидная, мелисса лекарственная, душица обыкновенная.

Исследования проводили  в период с 2007 по 2008 гг.

При выполнении интродукционных  экспериментов использовали стандартные методики, что позволяет получить достоверные и сравнимые результаты.

При интродукционных  исследованиях изучались следующие вопросы:

-всхожесть и длительность хранения  семенного материала;

-оптимальные сроки посева в  культуре;

-фенология; 

-особенности роста  и развития растений;

-урожайность цветочных  корзинок;

-накопление биологически  активных соединений в процессе развития.

• Исследования биологии и морфологии прорастания семенного материала проводили согласно методических указаний М.С. Зориной и С.П. Кабанова /75/. Семена проращивали в лабораторных условиях в чашках на 2-слойной фильтровальной бумаге при температуре 18-20 ⁰С тепла в кристаллизаторе (по 100 штук в четырехкратной повторности). Качество семенного материала в процессе хранения определяли через определенные промежутки времени от 3 месяцев до 3 лет. Повторность опытов 10-ти кратная.

Морфология семян и  проростков сортов эфироносов исследовали на бинокулярном микроскопе МБС-1 в лабораторных условиях при увеличении 80 раз. Определение абсолютного веса (1000 семян) согласно методики А.А. Лищук /76/.

При изучении всхожести семенной материал закладывали на хранение, проращивали на свету и без доступа света. Отмечали дата наступления фаз роста и развития проростков, фиксировались живые материалы для зарисовки.

Фенологические наблюдения проводили согласно методических указаний И.Н. Бейдеман /77/, И.Ф. Сацыперовой и А.М. Рабиновича /78/. У растений отмечали даты появления всходов, отмирание семядольного листа, сроки наступления фаз прегенеративного состояния, генеративные фазы – бутонизация, цветение и плодоношение. Наблюдения за ростом и развитием растений проводили на 10-15 модельных экземплярах.

Для каждой фазы отмечали начало, полное наступление и окончание. Началом  определенной фазы развития считался тот день, когда в эту фазу вступало не менее 5 % всех культивируемых растений, началом массовой фазы считался тот день, когда в нее вступали 50-60 % растений. Окончание определяли по единичным экземплярам, оставшимся в данной фазе на делянке.

Подсчет потенциальной семенной и семенной продуктивности эфирно-масличных растений проводили путем умножения среднего количества корзинок на одной особи на среднее число цветков и завязавшихся семян в корзинке /75, 79/, урожайность семенного материала путем пересчета семенной продуктивности на единицу площади: м² или га.

Статистическая обработка  полученных результатов проведена  по методике Н.Л. Удольской /80/. При этом высчитывали среднюю арифметическую:

 

S n1 + n2+ n3+n…

M = ------------------------,

N

где М – среднее  арифметическое,

S n1 + n2+ n3+n…. – сумма вариантов,

N – число повторностей.

и среднее квадратическое отклонение:

 

S a ²

 m = √ ------------------------,

N (N-1)

 

где m - среднее квадратическое отклонение,

S a² – сумма квадратов отклонений от среднего арифметического,

N – число повторностей.

Содержание эфирного масла определяли согласно указаний Н.И. Гринкевич и Л.М. Сафронич /81/ проводили путем его перегонки с водяным паром из растительного сырья с последующим измерением объема (в лаборатории контрольно-аналитических работ и стандартизации фитопрепаратов АО «НПЦ «Фитохимия»). Содержание масла выражали в объемно- весовых процентах в пересчете на абсолютно сухое сырье.

Навеску сырья помещали в кругло-донную колбу, вместимостью 1000 мл, приливают 300 мл воды и закрывали пробкой с обратным шариковым холодильником.

Содержание эфирного масла в объемно – весовых  продуцентах (х) в пересчете на сухое  вещество вычисляли по формуле (1):

V 100 100

X = -----------------         (1),

                    m (100 - W)

 

где V объем эфирного масла в мл,

m- масса сырья в гр.,

W – потеря в массе при высушивании сырья в %.

 

4 Экспериментальная часть

4.1 Морфология и биология  прорастания семян интродуцентов

 

Зизифора пахучковидная (Ziziphora clinopodioides Lam.) – лекарственное растение (рис. 1), применяемое в качестве викарного вида зизифоры Бунге и душицы обыкновенной. Препараты зизифоры эффективны при лечении ишемической болезни сердца, коронарном атеросклерозе, отвары применяются в качестве мочегонного, желчегонного, аппетитного средства, а также при простудных заболеваниях /82-84/.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Внешний  вид зизифоры пахучковидной 

 

 

Семена зизифоры пахучковидной мелкие, узко-эллиптической формы с носиком; 1-2 мм в длину и 0,4-0,5 мм в ширину; поверхность гладкая. Вес 1000 штук – 0,19-0,24 г.

При прорастании семенного  материала были отмечены следующие  фазы развития: набухание семянки, наклевывание, появление зародышего корня, выход гипокотиля, появление семядольных листьев, формирование первых настоящих листьев (рис. 2).

 

 

а – внешний вид  семянки, б – ослизнение семянки, в – появление главного корня,  г – появление гипокотиля, д, е  – выход семядольных листьев, ж – проросток с парой семядольных  листьев, з – проросток с 2-мя парами настоящих листьев

 

Рисунок 2 - Биология прорастания семян зизифоры пахучковидной

При замачивании семянки  немного набухали, увеличиваясь в  размере в 1,1-1,2 раза, наблюдалось некоторое ослизнение семянок. Ослизнение семянок обусловлено наличием в эпидермисе специализированных клеток, содержимое которых при  намокании разбухает, прорывается наружу и образует сплошной покров, что способствует прикреплению к частицам почвы, создает устойчивый запас влаги и предохраняет прорастающую семянку от грибковых заболеваний.

Наклевывание семянок  зизифоры в лабораторных условиях происходило на 3-4 день после замачивания, в полевых - через 8-10 дней. При этом перикарпий раскрывался и из семянки первым появлялся главный корень. Длина его составляла 0,5 мм, диаметр 0,2-0,3 мм. Затем появлялся гипокотиль молочно-белого цвета, остальная часть еще была скрыта в семени. Верхушка корня покрыта хорошо заметным в виде темного образования корневым чехликом, а зона всасывания имела густое опушение в виде нитевидных корневых волосков. На 7-8 день гипокотиль вытягивался, образуя изгиб (рис. 2), затем выпрямлялся, вынося наружу семядоли. Гипокотиль молочного цвета, упругий, 1-2 мм длиной и 0,1-0,3 мм в диаметре. На гипокотиле отмечалось слабое опушение.

Семядольные листья выходили на поверхность сложенными, после  чего они раскрывались. Пластинка семядольного листа округло-эллиптическая, 2-4 мм длиной и 1-3 мм шириной, цвет светло-зеленый. Высота растения к этому периоду составляла 1,0-1,3 мм, соответственно. Заметно удлинялся главный корень до 2,4-3,0 см, увеличивалась зона всасывания.

На 10-12 день после начала прорастания у зизифоры появлялась 1-ая пара настоящих листьев продолговатой  формы с закругленной верхушкой. Высота проростка составила 2,0-2,3 см, длина корня - 2,3-2,5 см. Дальнейшие наблюдения проводили в полевых условиях.