Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (старший научный сотрудник)
33-й Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (старший научный сотрудник)
Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (старший научный сотрудник)
Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (старший научный сотрудник)
Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (старший научный сотрудник)
Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (старший научный сотрудник)
Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (старший научный сотрудник)
Абакан, Республика Хакасия, Россия
Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (младший научный сотрудник)
Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (младший научный сотрудник)
Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (младший научный сотрудник)
Абакан, Республика Хакасия, Россия
Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (младший научный сотрудник)
Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (младший научный сотрудник)
Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (младший научный сотрудник)
Абакан, Республика Хакасия, Россия
Цель исследований – выявить влияние агрометеорологических условий на структуру и биологический урожай семян лофанта анисового (Lophantus anisatus Benth.) в сухостепной части Республики Хакасия. Исследования проводили в интродукционном питомнике ботанического сада НИИАП Хакасии – филиале ФИЦ КНЦ СО РАН в 2021–2023 гг. Объект исследований – растения лофанта анисового первого года жизни, выращенные рассадным способом. Наблюдения и учеты соответствовали принятым методикам. По результатам корреляционного анализа установлено, что температурные условия в сильной степени влияют на элементы семенной продуктивности лофанта (r = 0,78–0,99), осадки воздействуют в слабой и средней степени. Семенная продуктивность находилась в сильной корреляционной зависимости от структурных элементов урожая: числа цимоидов и цветков в цимоиде, длины тирса (r = 0,84; 0,99; 0,94); потенциальной (ПСП) и реальной (РСП) семенной продуктивности (r = 0,99); массы 1000 семян (r = 0,95). Сумма активных температур воздуха в течение всего вегетационного периода благоприятно отразилась на урожае семян (r = 0,72). Избыточное увлажнение в начальный период роста и развития лофанта в слабой степени отрицательно сказалось на семенной продуктивности (r = –0,23). Выявлена сильная корреляционная зависимость семенной продуктивности от суммы осадков в период цветения лофанта (r = 0,99), совместное влияние гидротермических условий в этот период также проявлялось в большей степени по сравнению с другими периодами роста и развития. Для получения потенциального урожая семян необходимо поддерживать оптимальный режим увлажнения от начала цветения и до созревания семян лофанта.
лофант анисовый, семенная продуктивность, сумма активных температур, осадки, гидротермический коэффициент, корреляционный анализ
Введение. Лекарственные препараты, созданные на основе растений, занимают важное место в современной медицине. Во всех регионах России отмечается резкое увеличение спроса на отечественные лекарственные средства, среди которых ведущее место по объему продаж занимают препараты растительного происхождения. Химический состав растений чрезвычайно разнообразен, в него входят важнейшие биологически активные вещества: алкалоиды, сапонины, флавоноиды, органические кислоты, эфирные масла и т. д. Все эти вещества обладают разными лечебными свойствами, а при комплексном их применении значительно усиливается терапевтический эффект [1]. Многие фитопрепараты, в отличие от синтетических, характеризуются возможностью длительного применения, проявляя широкий спектр действия на организм человека. Решить потребность фармацевтической промышленности в лекарственном растительном сырье можно путем возделывания перспективных лекарственных культур. Значительный научный и практический интерес представляет изучение особенностей развития и плодоношения наиболее распространенных интродуцированных видов, являющихся природными источниками биологически активных соединений. Перспектива интродукции пряно-ароматических и эфирномасличных растений объясняется присутствием в них фитокомплексов, обеспечивающих организм человека необходимыми нутриентами [2, 3]. Возрастающий интерес к эфирномасличным растениям связан с их чрезвычайно широким применением во многих отраслях промышленности, в официальной и народной медицине, в сельском хозяйстве и быту. В последние годы ассортимент эфирномасличных растений расширился за счет внедрения в культуру новых, весьма перспективных растений, таких как лофант анисовый (Lophanthus anisatus Benth.) [4]. Вид завоевывает популярность как лекарственное, пряное и декоративное растение. В диком виде произрастает в Северной Америке. Растение засухоустойчивое, хорошо растет на легких плодородных почвах, подходят суховатые почвы степной зоны [5, 6].
Лофант анисовый находит широкое применение в медицинской практике: регулирует обмен веществ, нормализует артериальное давление, очищает кровь, выводит из организма тяжелые металлы, что очень важно для крупных промышленных городов и зон с неблагоприятной радиационной обстановкой. Считается сильным иммуностимулятором, подобным женьшеню. Экстракты обладают противоопухолевой активностью. В тибетской медицине надземную часть растения применяют внутрь и наружно при параличах (в частности лицевого нерва), гастрите, расстройствах желудочно-кишечного тракта, гепатите, а также как средство, предупреждающее старение организма. Применение лофанта в косметике способствует устранению морщин, сохраняет тургор и молодость кожи, укрепляет рост волос [7]. Молодые листья используются как приправа к салату, для ароматизации соков, чая; при изготовлении хлебобулочных и кондитерских изделий; применяются в пищевой, консервной, промышленности как пряность при консервировании [8]. Экспериментально на животных было подтверждено иммуномоделирующее и гиперхолестеринемическое действие травы лофанта анисового [9, 10].
Лофант обладает высокой декоративностью: красивый габитус, эффектные, колосовидные соцветия различных окрасок (от белой до лиловато-сиреневой), обильное и продолжительное цветение. Эти декоративные особенности позволяют с успехом использовать лофант в садово-парковом строительстве – в оформлении цветочных композиций (клумб, рабаток, миксбордеров и т. д.), в групповых посадках в садах и парках, выполненных как в регулярном, так и в пейзажном стилях [6]. Лофант является хорошим медоносом [11].
В Ставропольском НИИСХ создан сорт лофанта «Премьер». Определено, что в его траве из основных групп биологически активных веществ (БАВ) эфирное масло составляет 2,15 %, дубильные вещества – 8,30, флавоноиды – 2,06 %. В состав флавоноидов входит рутин, лютеолин, кверцетин, кемпферол, апигенин и шесть фенолкарбоновых кислот [12].
Исследования, проведенные в Ленинградской области, посвящены изучению онтогенеза и антэкологии вида. Установлено, что начало отрастания лофанта зависит от температурного режима и количества осадков в апреле и мае. Отмечено, что высокие среднесуточные температуры способствовали более раннему отрастанию, вид способен к возобновлению самосевом. Семенная продуктивность составляет 13,8 г на 1 растение у средневозрастных генеративных растений [13]. Выявлены особенности семенной продуктивности и влияние метеорологических условий на фазы развития лофанта анисового в степной зоне Хакасии. Весеннее отрастание и начало цветения в сильной степени зависит от количества осадков (r = 0,84 и 0,82). Продолжительность вегетационного периода тесно взаимосвязана с температурой воздуха (r = 0,79) и количеством осадков (r = 0,95) [14, 15].
Цель исследований – выявить влияние агрометеорологических условий на структуру и биологический урожай семян лофанта анисового (Lophantus anisatus Benth.) в сухостепной части Республики Хакасия.
Объекты и методы. Исследования проводились в 2021–2023 гг. в интродукционном питомнике ботанического сада НИИАП Хакасии – филиале ФИЦ КНЦ СО РАН, на каштановой среднесуглинистой почве. Климат степной части республики характеризуется резкой континентальностью и засушливостью. За последние два десятилетия годовое количество осадков составило 332 мм, из них – 42,3 % выпадает в июле и августе. Средняя температура января – минус 18,4 °С, июля – 20,0 °С [16]. Объектом исследования являлись растения лофанта анисового первого года жизни, выращенные рассадным способом. Посев семян на рассаду проводили в первой декаде апреля. Посадка рассады в открытый грунт – в третьей декаде мая, плотность посадки – 8 растений на м2.
Семенная продуктивность изучалась по методике И.В. Вайнагия [17]. Репродуктивный побег лофанта анисового представляет собой систему соцветий тирсоидного типа. Соцветие состоит из главной оси (центральный тирс) и боковых ответвлений или паракладиев (боковые тирсы). Тирс состоит из элементарных соцветий (цимоидов) – дихазиев в ложных мутовках. Плод у лофанта – ценобий, распадающийся на четыре односемянные доли (эремы). Для определения семенной продуктивности подсчитывали потенциальную семенную продуктивность (ПСП) – количество семязачатков (для L. anisatus число цветков, умноженное на 4), реальную семенную продуктивность (РСП) – количество созревших, морфологически полноценных семян (эремов). За элементарную единицу счета семенной продуктивности была принята особь. Объем выборки составлял 25 растений. При определении семенной продуктивности учитывали число центральных и боковых тирсов на растении. Расчет семенной продуктивности проводили путем перемножения среднего числа цветков в цимоидах центрального и бокового соцветий на число цимоидов, а затем полученной величины на число семяпочек и на число тирсов на особь [14]. Цифровой материал обработан методами вариационной статистики [18]. Величину гидротермического коэффициента определяли по методике Г.Т. Селянинова [19]. Корреляционная зависимость семенной продуктивности от метеоусловий рассчитана по Б.А. Доспехову [20]: r < 0,3 – слабая, r = 0,3–0,7 – средняя, r > 0,7 – сильная.
Результаты и их обсуждение. Погодные условия в годы исследований отличались разнообразием. Благоприятным для роста и развития растений лофанта по температурному режиму оказался 2023 г. (табл. 1).
Таблица 1
Гидротермические условия и урожайность лофанта
Hydrothermal conditions and lofant yields
|
Год |
Сумма активных температур, °С |
Сумма осадков, мм |
ГТК |
Средняя температура за вегетацию, °С |
Семенная продуктивность, г/особь |
Урожай семян, г/м2 |
|
2021 |
1878,9 |
236,0 |
1,2 |
15,5 |
4,85 |
57,1 |
|
2022 |
1796,3 |
157,5 |
0,9 |
17,1 |
2,45 |
17,4 |
|
2023 |
2019,4 |
207,6 |
1,0 |
18,2 |
18,2 |
146,6 |
Самая высокая среднесуточная температура воздуха и сумма активных температур вегетационного периода позволили растениям сформировать наибольший урожай семян (146,6 г/м2). Это подтверждается и высокими показателями массы семян с одного растения, элементами структуры урожая и массой 1000 семян. Наиболее сухим с наименьшим количеством осадков и ГТК, равным 0,9 оказался 2022 г., характеризующийся как засушливый. Осадки в июне составили 65,6 % от многолетнего количества, в августе – 60,4 %. Недостаток осадков снижает развитие репродуктивных органов. В этих условиях урожай семян составил лишь 17,4 г/м2. Характерной особенностью данного года можно считать то, что за вегетационный период количество дней с температурой выше 10 °С было минимальным (101 день) в сравнении с 2021 и 2023 гг. – 110 и 109 дней соответственно.
По сумме активных температур 2021 г. занимал промежуточное положение. Пониженные значения показателя среднесуточной температуры усугублялись большим количеством осадков, выпавших в текущем году (236 мм), что на 78,5 мм больше, чем в 2022 г. и на 28,4 мм – чем в 2023 г. Распределение их было неравномерным. В июне сумма осадков превысила многолетнюю норму в 1,5 раза, а температура воздуха оказалась ниже на 3,0 °С. При таких условиях гидротермический коэффициент вегетационного сезона 2021 г. составлял 1,2 и характеризовался как умеренно увлажненный.
Наиболее значимым показателем, характеризующим приспособленность лофанта анисового к условиям произрастания, является семенная продуктивность. Важными элементами структуры урожая являются количество тирсов на особи, цимоидов в тирсе, цветков в цимоиде, масса 1 000 семян (табл. 2).
Таблица 2
Элементы структуры семенной продуктивности лофанта анисового
Elements of the structure of seed productivity of aniseed lofanthus
|
Год |
Порядок ветвления побегов |
Количество на особь |
|||||
|
длина соцветия, см |
цимидов, шт. |
цветков в цимоиде, шт. |
ПСП, шт. |
РСП, шт. |
масса 1 000 семян, мг |
||
|
2021 |
I |
11,2±0,80 |
11,4±0,90 |
503,1±47,0 |
2012,3±188,0 |
1223,5±144,9 |
292±8,0 |
|
II |
12,7±2,15 |
15,2±0,86 |
436,8±36,7 |
1720,8±146,2 |
903,7±163,7 |
292±13,0 |
|
|
2022 |
I |
10,5±1,15 |
17,1±1,10 |
563,6±24,3 |
2254,4±197,4 |
1279,7±275,2 |
292±6,3 |
|
II |
8,2±0,37 |
14,1±0,66 |
328,4±24,7 |
1313,6±98,8 |
847,1±124,4 |
314±9,7 |
|
|
2023 |
I |
17,5±0,99 |
18,6±1,09 |
926,8±75,9 |
3707,2±303,4 |
2650,5±200,5 |
339±11,0 |
|
II |
15,4±0,82 |
19,2±0,63 |
914,1±52,0 |
3706,4±209,7 |
3097,8±156,2 |
363±9,2 |
|
Температурный фактор оказывает сильное влияние на формирование элементов структуры урожая, коэффициент корреляции находился в пределах 0,78–0,99, лишь число цимоидов на побегах первого порядка в средней степени зависело от температуры (r = 0,34). Осадки оказывают меньшее влияние на элементы семенной продукции. Следует отметить, что значимой корреляционной связи не было отмечено между суммой осадков и числом цветков в цимоиде, ПСП и длиной соцветий первого порядка (табл. 3).
Таблица 3
Зависимость элементов структуры семенной продуктивности лофанта
от гидротермических условий
Dependence of the structural elements of lofant seed productivity on hydrothermal conditions
|
Элемент семенной продуктивности |
Порядок ветвления побегов |
Коэффициенты корреляции, r |
|
|
с суммой температур |
с суммой осадков |
||
|
Длина соцветия, см |
I |
0,90 |
0,04 |
|
II |
0,96 |
0,73 |
|
|
Число цимоидов в соцветии |
I |
0,34 |
0,64 |
|
II |
0,99 |
0,36 |
|
|
Цветков в цимоиде, шт. |
I |
0,87 |
0,02 |
|
II |
0,98 |
0,33 |
|
|
Число семязачатков, шт. на особь |
I |
0,79 |
0,02 |
|
II |
0,98 |
0,31 |
|
|
Число семян, шт. на особь |
I |
0,92 |
0,12 |
|
II |
0,94 |
0,18 |
|
|
Масса 1000 семян, мг |
I |
0,93 |
0,13 |
|
II |
0,78 |
0,15 |
|
Для установления зависимости между элементами структуры урожая и семенной продуктивностью проведен корреляционный анализ. Обнаружена тесная связь биологической урожайности с числом цимоидов (r = 0,84), цветков в цимоиде (r = 0,99). При этом ПСП и РСП, а также масса 1000 семян имеют сильную связь с семенной продуктивностью, формируемой одним растением (r = 0,99–0,95). Кроме того, установлена связь между длиной соцветия и семенной продуктивностью (r = 0,94). Высота растения в средней степени оказывает влияние на количество семенной продукции (r = 0,48).
Расчет взаимосвязи между семенной продукцией и климатическими показателями вегетационного периода указывает на различную реакцию растений лофанта на погодные условия (табл. 4).
Таблица 4
Влияние погодных условий на продуктивность лофанта
Influence of weather conditions on lofant productivity
|
Межфазный период |
Коэффициент корреляции семенной продуктивности |
||
|
с суммой активных температур |
с суммой осадков |
с ГТК |
|
|
От посадки до бутонизации |
0,33 |
–0,23 |
–0,38 |
|
От бутонизации до цветения |
0,21 |
0,63 |
0,06 |
|
От цветения до созревания |
0,40 |
0,99 |
0,64 |
|
Вегетационный период |
0,72 |
0,24 |
–0,05 |
Анализ зависимости семенной продуктивности от суммы активных температур по периодам развития растений показал, что в период от бутонизации до цветения лофанта существует слабая корреляционная связь. От посадки до бутонизации и от цветения до созревания семян температурные условия влияют в средней степени (r = 0,33 и 0,40). В целом, только оптимальная температура всего вегетационного периода благоприятно отражается на урожае семян.
Наиболее чувствительным для закладки генеративных органов и формирования семян является период «бутонизация – цветение». При этом неблагоприятен как недостаток, так и избыток осадков. От бутонизации до цветения количество осадков в средней степени воздействует на формирование семенной продуктивности (r = 0,63) и от начала цветения до созревания – в сильной степени (r = 0,99). До начала бутонизации отмечается слабая обратная зависимость – избыточное увлажнение отрицательно влияет на семенную продуктивность (r = –0,23). За весь вегетационный период семенная продуктивность лофанта анисового менее зависима от осадков в сравнении с температурным режимом.
Анализ зависимости урожая семян от гидротермического коэффициента указывает на наличие сложной взаимосвязи между этими величинами (таблица 4). Так в период от бутонизации до начала цветения влияние погодных условий на формирование урожая семян – слабое положительное. Более тесная связь отмечается в период цветения и до созревания семян. Это указывает на то, что для реализации потенциала семенной продуктивности в период цветения необходимы оптимальные погодные условия.
Заключение. Метеорологические условия вегетационного периода оказывают существенное влияние на структуру урожая и семенную продуктивность лофанта анисового. Формирование элементов семенной продуктивности в сильной степени зависит от температуры воздуха, осадки проявляют меньшее воздействие.
Рассчитана сила связи между семенной продуктивностью и погодными факторами и их сочетаниями. Установлена тесная связь между семенной продуктивностью и суммой активных температур вегетационного периода. Особенно чувствительны растения к влаге в период от начала цветения до созревания семян. В сухостепной зоне Хакасии для снижения влияния гидротермических условий на репродуктивный потенциал в период цветения необходимо проводить полив лофанта.
1. Абрамчук А.В., Мингалев С.К., Карпухин М.Ю. Эффективность предпосевной обработки семян лофанта тибетского регуляторами роста // Аграрный вестник Урала. 2018. № 06 (173). С. 5–10. EDN: https://elibrary.ru/XRSJLN.
2. Дубровная С.А., Хуснетдинова Л.З. Основы лекарственного растениеводства. Казань: Изд-во Казанского университета, 2022. 96 с.
3. Махмудов Р.Р., Абдулладжанова Н.Г., Юнусходжаева Н.А., и др. Полифенольные соединения Plantago major L. и Plantago lanceolata // Химия растительного сырья. 2023. № 1. С. 115–126. DOI:https://doi.org/10.14258/jcprm.20230111523. EDN: https://elibrary.ru/AVBOOS.
4. Сапарклычева С.Е. Ассортимент растений для создания ароматических садов // Вестник биотехнологии. 2018. № 1 (15). С. 15. EDN: https://elibrary.ru/XRYYJV.
5. Абрамчук А.В., Карпухин М.Ю. Биоморфологические особенности видов Agastache Clayt ex Gronov в условиях Среднего Урала // Аграрный вестник Урала. 2016. № 11. С. 4–7. EDN: https://elibrary.ru/XXQCCX.
6. Абрамчук А.В. Сравнительная оценка продуктивности видов и сортов лофанта (Lophanthus Adans.) в условиях интродукции // Аграрный вестник Урала. 2016. № 12 (154). С. 4–7. EDN: https://elibrary.ru/XWQVNT.
7. Абрамчук А.В. Карпухин М.Ю. Влияние площади питания на формирование надземной биомассы лофанта анисового (Lophanthus anisatus Benth.) // Аграрный вестник Урала. 2017 г. № 02 (156). С. 6–9.
8. Абрамчук А.В., Карташева Г.Г., Мингалев К.С., и др. Лекарственная флора Урала: учеб. для вузов. Екатеринбург, 2014. 738 с.
9. Хлебцова Е.Б., Турченков С.С.; Байсултанов И.Х., и др. Воздействие лофанта анисового на гиперхолестеринемию // Фармация. 2014. № 8. С. 23–26. EDN: https://elibrary.ru/TCXAWD.
10. Хлебцова Е.Б., Сорокина А.А. Иммуномоделирующее действие флавоноидов лофанта анисового // Фармация. 2014. № 4. С. 45–48.
11. Пряная грядка – лофант. URL: https://semenagavrish.ru/articles/pryanaya-gryadka-lofant (дата обращения: 04.12.2024).
12. Попов И.В., Чумакова В.В., Попова О.И. и др. Биологически активные вещества, проявляющие антиоксидантную активность некоторых представителей семейства Lamiaceae, культивируемых в Ставропольском крае // Химия растительного сырья. 2019. № 4. С. 163–172. DOI:https://doi.org/10.14258/jcprm.2019045200. EDN: https://elibrary.ru/ULYWBC.
13. Найда Н.М. Онтогенетическое и антэкологическое изучение многоколосника фенхельного в Ленинградской области // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2018. № 52. С. 11–17.
14. Кравцова Л.П., Боргоякова Е.Ю. Особенности семенной продуктивности Lophantus anisatus (Benth.) (Lamiaceae) в интродукции // Вестник КрасГАУ. 2021. № 12. С. 25–31. DOI: 10.36718/ 1819-4036-2021-12-25-31. EDN: https://elibrary.ru/LSTBYF.
15. Кравцова Л.П., Боргоякова Е.Ю. Влияние метеорологических условий на развитие лофанта анисового (Lophantus anisatus (Benth.)) при интродукции в Хакасии // Кормопроизводство. 2022. № 5. С. 27–31. DOI:https://doi.org/10.25685/KRM.2022.10.82.001. EDN: https://elibrary.ru/BFIJEU.
16. Температура воздуха и осадки по месяцам и годам: Хакасская (Хакасия, Россия). URL: http://pogodaiklimat.ru/history/29862.htm (дата обращения: 18.02.2024).
17. Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений // Ботанический журнал. 1974. Т. 59, № 6. С. 826–831.
18. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере. Краснообск: ГУП РПО СО РАСХН, 2004. 162 с.
19. Селянинов Г.Т. Методика сельскохозяйственной характеристики климата. М.: Гидрометеоиздат, 1977. 220 с.
20. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд. М.: Альянс; 2014. 351 с.
