CC BY
68
УДК 57(571.63)
ИНТРОДУКЦИИ ШЛЕМНИКА БАЙКАЛЬСКОГО В УСЛОВИЯХ ЮГА ПРИМОРСКОГО КРАЯ
© 2013 А.Ю. Маняхин, С.П. Зорикова, О.Г. Зорикова
Межведомственный научно-образовательный центр «Растительные ресурсы» (Владивостокский государственный университет экономики и сервиса -Горнотаежная станция им. В.Л. Комарова ДВО РАН)
Поступила в редакцию 27.05.2013
В статье рассматривается аспекты интродукции ценного лекарственного растения шлемника байкальского (Scutellaria baicalensis) в условиях юга Приморского края. Авторами раскрываются условия выращивания шлемника в культуре, семенная продуктивность и содержание байкалина в интродуциро-ванном сырье.
Ключевые слова: шлемник байкальский, интродукция, байкалин, семенная продуктивность
Рациональное использование ресурсов растительного мира является косвенной формой его охраны. Широкое использование в последние годы растительных лекарственных средств повлекло за собой увеличение объёмов заготовок, что наряду с негативным антропогенным воздействием, создает угрозу истощения запасов ряда лекарственных видов. В медицине издавна используются представители сем. губоцветные. Они применяются как в западной, так и восточной традиционных лечебных практиках. В семействе свыше 200 родов (около 3500 видов), распространенных повсеместно, особенно в Средиземноморье, Западной и Центральной Азии. На территории бывшего СССР - около 70 родов (почти 1000 видов). Наиболее известным и используемым с древнейших времен и по настоящее время являются роды Lavandula, Mentha, Leonurus, Salvia и другие. Менее известен род шлемник - Scutellaria L., активно применяемый в тибетской и китайской медицине. Из его корней получают настойку, обладающую гипотензивным и седативным свойствами, в народной медицине шлемник применяют при заболеваниях сердца [8]. Отечественные фармакологи впервые обратили внимание на сведения народной медицины о седа-тивных и гипотензивных свойствах S. baicalensis во время Великой Отечественной войны в связи с частыми стрессами, приводящими к возникновению неврозов и повышению артериального давления [5].
Существует несколько путей получения ценного и дефицитного лекарственного сырья: интродукция, создание искусственных плантаций, метод культуры тканей и клеток лекарственных растений. В настоящее время у многих видов растений происходит сокращение численности и плотности популяций, изменяются границы
Маняхин Артем Юрьевич, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник. E-mail: mau84@mail.ru Зорикова Светлана Петровна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник. E-mail: si19@mail.ru Зорикова Ольга Геннадиевна, кандидат биологических наук, руководитель. E-mail: dvogtslmp@mail.ru
распространения видов, обедняется флористический состав сообществ. К таким видам в силу эко-лого-биологических и ценотических особенностей относится и Х baicalensis, который реагирует на антропогенные воздействия и включен в Красную книгу России. Приморский фрагмент ареала расположен на Приханкайской низменности от южной оконечности оз. Ханка до долины р. Раздольная (рис. 1 в). Южная граница проходит от г. Уссурийска по правобережью р. Раздольная и по долинам рр. Гранитная, Борисовка до границы с Китаем на западе [1]. На Приханкайской низменности разнотравные и разнотравно-злаковые ценозы сохранились в основном в низкогорьях, где Х baicalensis встречается в комплексе с порослевокустарнико-вым остепененными ассоциациями [6]. Ареал baicalensis продолжает сокращаться [3]. В связи с этим большое внимание исследователи уделяют как состоянию природных ценопопуляций [2, 4], так и интродукционным исследованиям [2, 10].
Условия интродукции. Интродукционные площадки 5. baicalensis располагались в Хасанском районе Приморского края, окрестности пос. Крас-кино (42° 44' с.ш., 130° 46' в.д.) на базе открытого акционерного общества «Юбиком». Полевые исследования популяций 5. baicalensis проводилась общепринятыми методами [9].
Агрохимические характеристики почвы. Агрохимический анализ почвы проводился совместно с лабораторией почвоведения Биолого-почвенного института по общепринятым методикам. Определение влажности почв, содержание органического вещества (гумуса) методом Тюрина, рН водный, рН солевой, подвижные формы калия и фосфора по Кирсанову, гидролитическая кислотность (Гк) по Гедройцу. В табл. 1 представлены средние значения агрохимических характеристик. Пробы 1, 2, 3 соответствуют интродукци-онным участкам: 1 - уклон 3°, высокий уровень грунтовых вод; 2 - уклон до 6°, высокая минерализация почвы; 3 - отсутствие уклона, средний уровень грунтовых вод.
Рис. 1. Фрагменты ареала baicalensis на территории РФ [1]: а - Забайкальский фрагмент; б - Амурский фрагмент; в - Приморский фрагмент
Таблица 1. Агрохимические показатели почв
Образец Гигроскопическая влажность, % Гумус, % Гк* мэкв/100 г почвы рН К2О РзО5
Н2О КС1 мг/100 г почвы
проба 1 3,52 4,68 12,06 5,24 3,97 15,98 0,13
проба 2 5,15 0,27 3,12 6,12 4,21 6,33 0,11
проба 3 3,41 4,46 12,97 5,11 3,96 6,90 0,16
Примечание: Гк - гидралитическая кислотность
Температурный режим. Согласно данным наблюдения за период с 2006 по 2008 гг. включительно территории пос. Краскино, в непосредственной близости к которому располагаются поля 5. baicalensis, свойственны положительные среднегодовые температуры воздуха 6,94°С. Наиболее низкие температуры составили 3,52°С, наиболее высокие - 11,9°С. Абсолютный максимум температуры был зарегистрирован в августе 2007 г. и составил 33,7°С, Минимальная температура воздуха составила -20,2°С, отмеченная в январе 2006 г. За 5 лет наблюдений первые заморозки регистрировались в период с 21 октября по 13 ноября, а последние с 30 марта по 14 апреля, таким образом, среднее количество морозных дней за год составляет 139,6. Среднее количество осадков и влажность составили соответственно 740,16мм и 69,2%. Средняя годовая температура на поверхности почвы в п. Краскино около 8,6°С, абсолютный максимум на почве достигает 58°С, минимум составлял -31°С. Замерзает почва в период с 12 по 25 октября, начинает оттаивать с 30 марта по 14 апреля. Средняя температура самого холодного месяца (январь) -14,9°С, самого теплого (июль) +19,2°С.
Биологические и морфологические особенности развития интродуцента. Фенологические наблюдения за циклом развития проводили в течение трех сезонов (2006-2008 гг.). Фиксировались
следующие фазы: начало вегетации (появление ростков), начало цветения (зацветание первых экземпляров), начало массового цветения (число цветущих экземпляров более 20%), конец массового цветения, конец цветения, созревание семян, осыпание семян, начало отмирания (усыхание частей растений, принятие осенней окраски), полное отмирание. Наблюдения проводили с периодичностью 4-5 дней, смену фаз развития отмечали соответствующими датами. По нашим наблюдениям семена 5. baicalensis в лабораторных условиях начинают прорастать на 3-4 день после постановки опытов и заканчивают на 11-14 день. Энергия прорастания их на 7-8 день 32-45%. После 6-и месяцев хранения максимальная всхожесть семян около 41%. Семена сохраняют нормальную всхожесть (« 45-50%) в течение 12 месяцев, затем значения показателей резко снижаются.
Однолетние растения шлемника зацветают во второй половине лета (в августе), образуют полноценные семена. Осенью к концу сентября на корневой шейке закладываются почки возобновления, из которых в следующем году развиваются новые побеги. Массовое отрастание отмечено в третьей декаде апреля. Из почек развиваются однолетние побеги, несущие одну весенне-летне-осеннюю генерацию листьев. В конце апреля молодые побеги достигали длины 5-7 см с 4-6 парами
листьев, длиной 4,0-1,2 см, ширины 0,15-1,3 см. В последующем наблюдается интенсивный рост побегов и формирование куста (рис. 2 и 3). Через месяц растения достигали 30-40 см высоты, а диаметр куста - 50-60 см, количество побегов было в пределах 40-60 шт.
60
5 50
VI Месяц VII VIII
Рис. 2. Динамика роста генеративных побегов Х baicalensis различного возраста. 1-3 годы жизни растений
о -1-1-1-1-1-1-1 I-1 I-1- -15
I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 II 12
вш- [Е2- ЕЕЭг ЕЭ* 1771*
Рис. 3. Климатограмма и феноспектр Х baicalensis различного возраста: а - отрастание; б - образование стебля; в - бутонизация; г - цветение; д - созревание семян; е - конец вегетации
Семенная продуктивность и урожайность Б. Baicalensis. Природная популяция находилась в окрестностях с. Чернятино (43° 57,610' с.ш. 131° 32,091' в.д., высота над уровнем моря 125 м), Октябрьского района. Злаково-полынное дубовое редколесье. Проективное покрытие травостоя 100%, высота травостоя 30 - 100 см. В природной популяции в вегетационный период 2008 г. среднее число семян в коробочке равно 2,2±0,005, число генеративных побегов на 1 растение 4,32±0,03. Потенциальная семенная продуктивность природной популяции Х baicalensis составляет 123,7б±10,3 шт., реальная - 64,8±15,7 шт. Коэффициент семенной продуктивности в природной популяции несколько ниже чем в культуре и составляет 52,4%, что согласуется с данными приводимыми Ю.А. Бухашеевой [4] для Бурятии.
Для вегетационного сезона 2008 г. зафиксированы следующие показатели: среднее число семян в коробочке 2,7±0,005, среднее число генеративных побегов на 1 растение 6,73±0,03. Потенциальная семенная продуктивность интродуцирован-ного Х baicalensis на 1 генеративный побег составляет 251,25± 4,6 шт., реальная - 168,99±11,9. Наличие полноценных семян - один из основных показателей соответствия условий произрастания биологическим потребностям вида. Это положение подтверждается высоким коэффициентом семенной
продуктивности интродуцента, который равен 67%, что свидетельствует о хорошей адаптации вида к условиям
Исследования проведенные Ю. А. Банаевой [2] для природных приморских популяций Х baicalensis показали, что размер семян составлял 2,00-2,10 мм; масса 1000 шт. семян 1,25-1,39 г. Наши исследования природной популяции обнаружили: величина семян составляет 1,8±0,01 мм; масса 1000 шт. семян 1,27±0,05 г, что достаточно близко к вышеприведенным литературным данным. Для исследуемой агропопуляции аналогичные показатели равны, соответственно: 2,35±0,01 мм и 1,83±0,03г, что согласуется с указанным наблюдением. Установлено в результате интродукции линейные размеры семян возросли на 30,6%, вес - 44,1%.
Для установления ценности семян как посевного материала проведены опыты по определению лабораторной всхожести семян. Семена, собранные в 2007 г, проверяли в год сбора и спустя год. Чистота семян равна соответственно 97,4% и 98%, достаточно высока, что возможно определялось грамотным проведением агротехнических работ в необходимые фенологические фазы. При температуре 25°С прорастание семян начинается на 3-и сутки после закладки. Энергия прорастания семян на 5-й день в группе без периода покоя составила 37%, у семян годовой выдержки - 32%, лабораторная всхожесть на 10-е сутки равнялась, соответственно 52 и 41%. Для природных приморских популяций Ю.А. Банаева [2] указывает максимальную лабораторную всхожесть 45% для свежих семян. Анализ значений энергии прорастания и всхожести семян Х baicalensis показал, что при хранении указанные показатели несколько снижаются, приближаясь к показателям природных популяций.
Нами была определена урожайность надземных и подземных частей Х baicalensis на трех ин-тродукционных площадках. Наибольшая плотность генеративных особей шлемника отмечена на п. 3 - 21,6 экз/м2, но при этом эксплуатационный запас корней на данном участке является самым низким 712,8 кг/га, надземной части 1468,8 кг/га. Максимальная урожайность корней приходится на п. 2 - 7475,3 кг/га (плотность посадки 13,4 экз/м2), на п. 1 - 3200,0 кг/га (плотность посадки 18,6 экз/м2), надземной части 3280 кг/га и 1143,2 кг/га соответственно. Также определена урожайность природной популяции. Плотность генеративных побегов составляет 4,4 экз/м2, урожайность корневой части 954,36 кг/га, надземной части 2553,1 кг/га. Проведенные обследования показали значительный (в пределах порядка) разброс значений эксплуатационного запаса на интродукционных площадках. Это свидетельствует о неоднородных условиях произрастания Х baicalensis. При этом необходимо отметить, что минимальные значения сырьевого биоресурса коррелируют с максимальной плотностью посадок.
В целях сохранения природной популяции Х baicalensis в Приморском крае вести заготовку
сырья (особенно корневой части) нецелесообразно и, в связи с этим, сырье необходимо выращивать в условиях культуры. Динамика накопления флаво-ноидов шлемника байкальского в условиях интродукции и природной популяции было изучено нами ранее [7].
Выводы: выращенный в культуре шлемник байкальский в условиях юга Приморского края проходит полный цикл развития с образованием полноценных семян с первого года вегетации. Семенная продуктивность при этом на 14,6 % выше, чем в природных популяциях, что свидетельствует о хорошей адаптации вида к условиям выращивания. Эксплуатационный запас культивируемых растений зависит от плотности посадки, при минимальной плотности урожайность культивируемого 5. baicalensis в 7,8 раза превосходит урожайность природной популяции.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Атлас ареалов и ресурсов лекарственных растений / под ред. Н.С. Чикова. - М.: ГУГК, 1976. 340 с.
2. Банаева, Ю.А. Шлемник байкальский (ScuteUaria baicalensis Georgi.): экология, биология, интродукция:
4.
5.
7.
10.
дис. канд. биол. наук. СО РАН, Центральный Сибирский ботанический сад. - Новосибирск, 1994. 177 с. Бухашеева, Т.Г. Шлемник байкальский в Восточном Забайкалье / Т.Г. Бухашеева, Т.А. Асеева // Флора и растительность Алтая. 2002. Т. 7, № 1. С. 81-86. Бухашеева, Т.Г. Эколого-биологические особенности Scutellaria baicalensis Georgi в Забайкалье: автореф. дис. канд. биол. наук. Сиб. отд-ние, Бурят. гос. ун-т. -Улан-Удэ, 2000. 19 с.
Варлаков, Н.М. Список растений Восточного Забайкалья, применяемых в тибетской медицине. Избр. тр. - М.: Медгиз, 1963. 106 с.
Куренцова, Г.Э. Растительность Приханкайской равнины и окружающих предгорий. - М.: изд-во АН СССР, 1962. С. 63-64.
Маняхин, А.Ю. Динамика накопления и распределение флавоноидов в органах шлемника байкальского Scutellaria baicalensis Georgi / А.Ю. Маняхин, С.П. Зо-рикова, О.Г. Зорикова // Вест. КрасГАУ, 2009. № 11. C. 79-83.
Минаева, В.Г. Лекарственные растения Сибири. -Новосибирск: Наука, 1991. С. 212-213. Миркин, Б.М. Современная наука о растительности / БМ. Миркин, Л.Г. Наумова, А.И. Соломещ. - М.: Логос, 2000. 264 с.
Окладникова, Н.Н. Биологически активные вещества шлемника байкальского (Scutellaria baicalensis Georgi) при интродукции в условиях in vitro: дис. канд. биол. наук. СО РАН, Томск. гос. ун-т. - Томск, 2007. 175 с.
INTRODUCTION OF SCUTELLARIA BAICALENSIS IN CONDITIONS OF SOUTH OF PRIMORSKIY KRAI
© 2013 A.Yu. Manyakhin, S.P. Zorikova, O.G. Zorikova
Interdepartmental Scientific-educational Center "Vegetable Resources" (Vladivostok State University of Economy and Service -Mountain-taiga Station named after V.L. Komarov FEB RAS)
In article it is considered aspects of introduction the valuable herb Scutellaria baicalensis in the conditions of South of Primorskiy Krai. Authors revealed the conditions of cultivation the herb in culture, seed efficiency and baicalin contents in introducted raw materials.
Key words: Scutellaria baicalensis, introduction, baicalin, seed efficiency
Artem Manyakhin, Candidate of Biology, Senior Research Fellow. E-mail: mau84@mail.ru
Svetlana Zorikova, Candidate of Biology, Senior Research Fellow. E-mail: sil9@mail.ru
Olga Zorikova, Candidate of Biology, Chief. E-mail: dvogtslmp@mail.ru
