CC BY
62
УДК 633.88:631.8:631.55:581.192
КАЧЕСТВО ПОСЕВНОГО МАТЕРИАЛА И ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ЭХИНАЦЕИ ПУРПУРНОЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВНЕСЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ
© Е.Ю. Бабаева1, В.Б. Загуменников2, Н.А. Заманова3, Б.А. Стихин2
1 Российский университет дружбы народов, ул. Миклухо-Маклая, 6, Москва,
117198 (Россия) e-mail:babaevaelena@mail.ru
2Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР РАСХН), ул. Грина, 7, Москва, 450077 (Россия) e-mail: zagumennic@list.ru
3Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы, ул. Октябрьской революции, 3а, Уфа (Россия) e-mail: zamanovanailja@mail.ru
Впервые изучено влияние соединений селена, марганца и цинка на всхожесть семянок, биометрические показатели вегетирующих растений и качество травы эхинацеи пурпурной. Наибольший положительный эффект от намачивания семянок растворами микроэлементов был получен при использовании 0,02% раствора селенита натрия, 0,05% раствора MnSO4 и 0,1% раствора ZnSO4 с экспозицией 12 ч.
Ключевые слова: эхинацея, намачивание семянок, растворы Na2SeO3, MnSO4,, ZnSO4,
Введение
Эхинацею пурпурную Echinacea purpurea (L.) Moench, (Asteraceae) культивируют во многих странах мира с целью получения препаратов иммуностимулирующего действия на основе различных видов сырья (травы сухой и свежей, корневищ с корнями).
При выращивании в условиях средней полосы Российской Федерации для этой культуры характерен длительный довсходовый период. В ранневесенних посевах он продолжается около месяца и обусловлен теплолюбив остью вида. Посев эхинацеи в более поздние сроки часто не удается из-за недостатка влаги и существующего риска слабого развития растений к концу первого года вегетации. Поэтому изучение способов сокращения довсходового периода эхинацеи пурпурной является актуальной задачей.
Известно, что семеноводческие фирмы США, Канады и Новой Зеландии рекомендуют проведение стратификации для семянок наиболее распространенных видов рода: эхинацеи пурпурной, бледной и узколистной [1-3], Перспективным считают также намачивание посевного материала в растворах микроудобрений. Такой способ внесения микроэлементов обеспечивает высокий коэффициент поглощения действующего вещества, возможность обработки посевного материала совместно с инсектицидами, экологическую чистоту, а также значительную экономию в расходе микроэлементов, что имеет принципиальное значение в выборе технологий применения микроудобрений.
Предпосевная обработка семян микроэлементами с самого начала роста зародыша вызывает благоприятную перестройку процессов его жизнедеятельности. Это способствует улучшению условий прорастания семян, повышению активности ферментов и интенсивности процессов обмена веществ. В связи с этим ускоряется развитие растений, что в итоге приводит к увеличению урожая и улучшению качества продукции [4],
С учетом роли и значения микроэлементов в формировании высокого и качественного урожая лекарственного растительного сырья в опытах, проведенных в условиях двух почвенно-климатических зонах страны, были впервые применены растворы соединений селена, марганца и цинка для предпосевной обработки семянок эхинацеи пурпурной.
* Автор, с которым следует всти переписку,
Материалы и методы
Опыты проводили в центральной части Республики Башкортостан в 2002-2004 гг. и в Нечерноземной зоне РФ (Москва, опытный севооборот ВИЛАР РАСХН) в 1996-1998 гг.
Для намачивания семянок эхинацеи использовали общепринятую методику [5], в соответствии с которой семянки по 100 шт. помещали в кюветы с опытными растворами микроэлементов и при одинаковых условиях увлажнения выдерживали заданное время при постоянной температуре 20 °С. Учет посевных качеств в лабораторных условиях осуществляли согласно ГОСТ Р 51096-97 «Семена лекарственных и ароматических культур».
Опыт 1. Изучали влияние препарата «неоселен» (раствор 0,5%-го селенита натрия в 4% растворе соляной кислоты). Содержимое флакона «неоселен» объемом 10 мл (№28е03 10 мг) разводили 1 л дистиллированной воды (0,05% раствор). 4 мл полученного раствора разводили 250 мл дистиллированной воды.
1. Контроль (без обработки семянок);
2. Контроль (вода);
3. Обработка плодов раствором препарата «неоселен»
4. Обработка плодов раствором препарата «неоселен»
5. Обработка плодов раствором препарата «неоселен»
6. Обработка плодов раствором препарата «неоселен»
Опыт 2
1. Без обработки
2. Обработка водой
3. Обработка 0,01% раствором Мп804
4. Обработка 0,05% раствором Мп804
5. Обработка 0,1% раствором Мп804
6. Обработка 0,2% раствором Мп804
Для предпосевной обработки использовали растворы Мп804 х 5Н20 и 2п804 х 7Н20 - 0,01, 0,05, 0,1 и
0,2% концентраций (по соли).
Намачивание семян в растворах Мп804 и 2п804 проводили в течение 6, 12 и 18 ч, ав растворах препарата «неоселен» - в течение 12 ч. После намачивания плоды подсушивали до сыпучести в течение суток, после чего изучали их посевные качества в лабораторных опытах и при посеве в открытый грунт.
У растений первого года вегетации после обработки семянок растворами №28е03 измеряли высоту растений, длину корневой системы и чистую продуктивность фотосинтеза. Уборку растений на траву проводили, начиная со второго года вегетации растений. В траве определяли содержание суммы производных окси-коричных кислот в пересчете на цикориевую кислоту согласно ВФС 42-2371-94. Математическую обработку результатов проводили методом дисперсионного анализа и интервальной оценки параметров распределения при помощи 1-критерия.
Результаты и их обсуждение
Для обработки семян эхинацеи пурпурной селенитом натрия были выбраны четыре концентрации микро -элемента (0,02-05%). Оптимальной оказалась наименьшая, при которой лабораторная всхожесть семянок возросла на 16% (рис. 1).
Растворы сульфатов марганца и цинка для обработки семянок эхинацеи использовали в более широком интервале концентраций (0,01-0,2%). Контролем в опыте служили варианты с семянками, необработанными и обработанными водой. В последнем случае и в согласовании с другими авторами [6, 7] намачивание в воде повышало энергию прорастания семянок на 2-8%, а лабораторную всхожесть - до 5% при экспозиции намачивания 12 и 18 ч.
На энергию прорастания и лабораторную всхожесть семянок эхинацеи влияли как концентрация солей марганца и цинка, так и длительность экспозиции намачивания. При 6-часовой экспозиции в растворах Мп804 посевные качества семянок закономерно возрастали с увеличением концентрации микроэлемента. При концентрации 0,2% они составили 72 и 87,5% и превысили контрольные значения варианта с водой на 20% по энергии прорастания и на 14,5% по лабораторной всхожести (табл. 1).
При 12- и 18-часовой экспозиции в растворах Мп804 показатели энергии прорастания и лабораторной всхожести семянок эхинацеи достигли больших значений при меньших концентрациях микроэлемента и составили при оптимальной концентрации 0,1% - 86,0 и 89% соответственно. В этом случае по показателю лабораторной всхожести семян были достигнуты результаты, близкие к его верхнему пределу (до 91%) по литературным данным [6, 8, 9].
концентрацией 0,02%; концентрацией 0,03%; концентрацией 0,04%; концентрацией 0,05%.
Опыт 3
1. Без обработки
2. Обработка водой
3. Обработка 0,01% раствором 2п804
4. Обработка 0,05% раствором 2п804
5. Обработка 0,1% раствором 2п804
6. Обработка 0,2% раствором 2п804
л
Б
01
X
о
X
и
со
Воздействие селенита натрия на лабораторную всхожесть посевного материала Echinacea purpurea L.
Таблица 1. Энергия прорастания и лабораторная всхожесть при намачивании семянок эхинацеи в растворах Мп804, %. Растения 2 г. вегетации
Экспозиция
Варианты опыта б ч 12 ч 18 ч
Энергия Лабораторная Энергия Лабораторная Энергия Лабораторная
прорастания всхожесть прорастания всхожесть прорастания всхожесть
1. Без обработки 50,0 73,0 50,0 73,0 50,0 73,0
2. H2O 52,0 73,0 57,0 78,0 58,0 82,0
3. MnSO4 0,01% б0,0 7б,0 б8,0 83,0 70,0 85,0
4. MnSO4 0,05% б9,0 81,0 73,0 8б,5 72,0 87,0
5. MnSO4 0,10% 71,0 82,0 8б,0 89,0 8б,0 88,5
б. MnSO4 0,20% 72,0 87,5 73,0 8б,0 73,0 84,0
НСР05А 2,4 1,9 НСР05В 1,3 1,1
Примечание. Фактор А - концентрация раствора, фактор В - экспозиция намачивания
Интересные результаты по изменению посевных качеств семянок эхинацеи были получены при их намачивании в растворах 2п804 (табл. 2). При 6-часовой экспозиции в растворах 2п804 они были аналогичны предыдущим и свидетельствовали о закономерном увеличении энергии прорастания и лабораторной всхожести семянок эхинацеи по мере увеличения концентрации микроэлемента. В максимуме (при концентрации 2п804 0,2%) они составили 78 и 89,5% и превысили контрольные значения варианта с водой на 20% по энергии прорастания и на 16,5% по лабораторной всхожести (табл. 2).
При экспозиции намачивания 12 и 18 часов максимальное увеличение энергии прорастания семянок эхинацеи происходило до 0,05% концентрации раствора 2п804 (80-83%), а лабораторной всхожести - до концентрации 0,1% (90-89%). Намачивание семянок в растворах 2п804 более высоких концентраций (0,1 и
0,2%) приводило к «ступенчатому» ингибированию сначала энергии прорастания, а затем лабораторной всхожести и свидетельствовало об опасности избыточного количества цинка для прорастающего семени и, в первую очередь, для зародышевого корешка [10].
Обработанные растворами микроэлементов семянки эхинацеи пурпурной высевали в поле и после появ -ления всходов наблюдали за динамикой их роста и развития. Растения, полученные из посевного материала, обработанного раствором селенита натрия в оптимальной концентрации (0,02%), в условиях республики Башкортостан отличались более интенсивным ростом и в период развития розетки (07.06-05.07) превышали контрольные показатели (по воде) на 41-54% по высоте, на 13-16% по длине корневищ с корнями (табл. 3) и на 41% по чистой продуктивности фотосинтеза (табл. 4). У растений, обработанных раствором селенита натрия, также возрастали объем корневищ с корнями (с 8 до 10 мл), насыщенность ими верхнего слоя почвы до глубины 10 см (с 0,20 до 0,25%) и коэффициент продуктивности корневой системы (с 1,1 до 1,2).
Одним из видов лекарственного растительного сырья эхинацеи пурпурной является трава. Ее убирают со второго года вегетации растений и оценивают по содержанию суммы производных оксикоричных кислот в пересчете на цикориевую кислоту. Согласно ВФС 42-2371-94 качественное сырье эхинацеи пурпурной должно содержать не менее 2,10% суммы производных оксикоричных кислот на абсолютно сухую массу.
В условиях Московской области содержание суммы производных гидроксикоричных кислот в траве эхинацеи пурпурной мало зависело от возраста растений. На изменение биологически активных веществ в траве эхинацеи спустя два года после предпосевной обработки семянок влияли концентрации микроэлементов и экспозиции намачивания. В опытах с Мп804 максимального увеличения содержания суммы производных гидроксикоричных кислот в траве эхинацеи (в среднем в 1,4 раза к уровню варианта по воде) удалось добиться при намачивании семянок в 0,05-0,01% растворах с экспозицией 12 чив оба года исследований
9G
G G,G2 G.G3 G.G4 G.G5 Концентрация селенита натрия, %
(табл. 5). В опытах с 2п804 положительные результаты были получены при разных концентрациях микроэлемента. В 1997 г. - при намачивании семянок в 0,05 и 0,1% растворах в течение 12 ч; в 1998 г. - при обработке семянок 0,1% раствором в той же экспозиции. В оба года исследований растворы 2п804 в концентрациях 0,1% увеличили содержание суммы производных гидроксикоричных кислот в траве эхинацеи пурпурной в среднем в 1,4 раза (с 2,66-2,74 до 3,50-3,92%).
Таблица 2 Энергия прорастания и лабораторная всхожесть при намачивании семянок эхинацеи в растворах
2п804, %. Растения 2 года вегетации
Экспозиция
Варианты опыта 6 ч 12 ч 18 ч
Энергия про- Лабораторная Энергия про- Лабораторная Энергия про- Лабораторная
растания всхожесть растания всхожесть растания всхожесть
1. Без обработки 50,0 73,0 50,0 73,0 50,0 73,0
2. Н20 52,0 73,0 57,0 78,0 58,0 82,0
3. 7иБ04 0,01% 64,0 82,5 70,0 84,0 70,0 84,5
4. 7иБ04 0,05% 69,0 84,5 80,0 84,0 83,0 87,0
5. 7иБ04 0,10% 64,0 85,5 72,0 90,0 72,0 89,0
6. 7иБ04 0,20% 78,0 89,5 65,0 82,5 65,0 80,5
НСР05А 2,0 1,7 НСР„5В 1,4 1,2
Фактор А - концентрация раствора, фактор В - экспозиция намачивания.
Таблица 3. Динамика изменения высоты растения и длины корневой системы эхинацеи в зависимости
от обработки семянок растворами №28е03
Концентрация селенита натрия, % Высота растений, см Длина корневищ с корнями, см
7.06 18.06 5.07 7.06 18.06 5.07
Контроль 3,3±0,6 5,7±1,4 7,8±1,2 2,4±0,5 4,1±0,5 5,3±0,9
(без обработки)
Контроль 3,4±0,2 5,9±1,1 7,6±1,0 2,5±0,9 4,1±0,8 5,7±1,0
(вода)
0,02 5,1±1,0 8,3±0,8 11,7±1,6 3,5±0,7 5,2±0,2 6,6±0,7
0,03 4,8±1,1 7,4±1,0 10,5±1,2 3,3±0,4 4,6±0,4 5,8±1,1
0,04 3,7±0,8 6,8±1,1 9,2±1,3 2,5±0,6 4,1±0,3 5,0±1,0
0,05 2,9±0,12 5,3±0,7 8,6±1,6 1,9±0,8 3,2±0,6 4,6±0,8
Таблица 4. Чистая продуктивность фотосинтеза (через 7 дней) растений эхинацеи в зависимости
от обработки семянок растворами №28е03
Концентрации селенита натрия, % Чистая продуктивность фотосинтеза
г/м2 кг/га
Контроль (без обработки) 1,82 18,2
Контроль (вода) 1,85 18,7
0,02 2,60 26,0
0,03 1,80 18,0
0,04 1,74 17,4
0,05 1,56 15,6
Суммарным критерием оценки влияния микроэлементов на продуктивность и качество лекарственного растительного сырья служит общий сбор действующих веществ с урожаем в пересчете на площадь опытной делянки. Естественно, что его оценочная величина будет находиться в прямой зависимости от величины урожая и относительного содержания в нем биологически активных веществ - БАВ (в случае с травой эхинацеи пурпурной - суммы производных гидроксикоричных кислот).
В опытах с намачиванием семянок эхинацеи растворами Мп804 максимальная урожайность травы (в 1,51,9 раза выше, чем на контроле с Н20) была достигнута при использовании соли микроэлемента в концентрации 0,05% с экспозицией 6, 12 и 18 чив концентрации 0,1% с экспозицией 12 и 18 ч (табл. 7). При этом максимальный сбор БАВ на уровне 514,4-526,1 г/дел в оба года исследований обеспечили варианты с намачиванием семянок 0,05% раствором Мп804 в течение 12 и 18 ч.
В опытах с 2п804 результаты оказались более определенными. Максимальные показатели урожайности травы (13,1-13,9 кг/дел.) и сбора с урожаем БАВ (472,5-.528,2 кг/дел.) были достигнуты при намачивании семянок 0,1% раствором соли микроэлемента с экспозицией 12 и 18 ч (табл. 8).
На основании полученных результатов и исходя из экономической целесообразности к лучшим вариантам предпосевной обработки семянок эхинацеи пурпурной растворами микроэлементов были отнесены
0,05% раствор Мп804 и 0,1% 2п804 раствор с экспозицией намачивания 12 ч.
Таблица 5. Содержание суммы производных оксикоричных кислот в сырье эхинацеи 2 года вегетации при намачивании семянок в растворах Мп804, % на а.с.м.
Таблица 6. Содержание суммы производных оксикоричных кислот в сырье эхинацеи 2 года вегетации при намачивании семян в растворах ^804 ,% на а.с.м.
^^^^^^^Экспозиция Варианты 6 ч 12 ч 18 ч
2,65 2,65 2,65
1. Без обработки 2,64 2,64 2,64
2. Н20 2,68 2,68 2,66
2,73 2,74 2,69
3,31 3,69 3,60
3. 7п804 0,01%
3,29 3,71 3,68
3,65 3,78 3,72
4. 7п804 0,05%
3,64 3,57 3,76
3,42 3,80 3,50
5. 7п804 0,1% 3,46 3,92 3,90
3,26 3,50 3,45
N п 0 0, 2 £
НСР05А 3,30 0,02 0,04 3,51 3,51
Примечание. числитель - посев 1996 г., знаменатель - посев 1997 г.
Таблица 7. Урожай и сбор суммы производных оксикоричных кислот сырья эхинацеи пурпурной 2 года вегетации при намачивании семянок в растворах Мп804, г/делянка
Экспозиция 6 Ч 12 ч 18 ч
Варианты ___
1. Без обработки 6,2/164,3* 6,0/158,4** 6,2/164,3* 6,0/158,4** 6,2/164,3* 6,0/158,4**
2. Н20 7,5/201,0 8,5/227,8 8,2/218,1
7,3/199,3 7,5/205,5 8,4/226,0
3. Мп804 0,01% 9,9/290,1 11,5/370,3 10,7/341,3
10,2/305,0 10,5/338,1 10,7/340,3
4. Мп804 0,05% 13,8/460,9 13,5/514,4 13,6/515,4
13,0/440,7 13,7/526,1 13,8/524,4
5. Мп804 0,1% 11,5/411,7 12,6/471,2 12,4/456,3
10,9/396,8 12,3/461,3 12,6/466,2
6. Мп804 0,2% 9,6/344,6 10,9/385,9 10,9/377,1
10,8/391,0 10,4/370,2 10,9/378,2
НСРс5А * 06 ** 22,3 0,3 9,2 НСР05ВиАВ 05** 17,4 0,2 10,2
Примечание. Перед чертой - урожайность (в.с.м.) травы, кг/делянка; за чертой - сбор суммы производных оксикоричных кислот с урожаем (в пересчете на а.с.м.), г/делянка. В числителе - данные посева 1996 г.; в знаменателе - данные посева 1997 г.
Таблица 8. Урожай и сбор суммы производных оксикоричных кислот сырья эхинацеи 2 года вегетации
при намачивании семянок в растворах ZnSO4, г/делянка
~^^^^^!Экспозиция Варианты б Ч 12 ч 18 ч
1. Без обработки б,2/1б4,З* б,0/158,4** б,2/1б4,З* б,0/158,4** б,2/1б4,З* б,0/158,4**
2. Н20 7,5/201,0 8,5/227,5 8,2/218,1
7,З/199,З 7,5/205,5 8,4/22б,0
3. ZnSO4 0,01% 8,З/274,7 9,2/З02,7 10,7/З94,8 9,7/Зб0,0 10,0/Зб0,0 10,4/З82,7
Л "7., О/"~\ Г\ Г\СО/ 11,2/408,8 11,1/419,б 10,2/З79,4
4. ZnSO4 0,05% 8,9/З24,0 10,1/Зб0,б 10,4/З91,0
5. ZnSO4 0,1% 11,б/З9б,7 9,9/З42,5 1З,9/528,2 1З,1/51З,5 1З,5/472,5 1З,2/514,8
6. ZnSO4 0,2% 12,З/401,0 10,5/Зб7,5 9,0/З10,5
12,4/409,2 9,З/З2б,4 9,2/З22,9
НСРс5А * 07** 22,1 0,З 10,б НСР05ВиАВ 0,4** 12,7 0,2 11,1
Примечание. Перед чертой - урожайность (в.с.м.) травы, кг/делянка; за чертой - сбор суммы производных оксикоричных кислот с урожаем (в пересчете на а.с.м.), г/делянка. В числителе - данные посева 1996 г., в знаменателе - данные посева 1997 г.
Выводы
1. В условиях республики Башкортостан намачивание семянок эхинацеи пурпурной в 0,02% растворе Na2SeO3 в течение 12 ч способствовало повышению их всхожести на 16,0% и более интенсивному росту и развитию растений на первом году вегетации. Опытные растения превышали контрольные на 41,0-54,0% по высоте, на 13,0-16,0% по длине корневищ с корнями, на 25,0% по их объему и насыщенности в верхнем слое почвы, на 41,0% по чистой продуктивности фотосинтеза.
2. В условиях Московской области 0,05-0,1% растворы MnSO4 и ZnSO4, взятые для намачивания семянок эхинацеи пурпурной с экспозицией 12 ч, действовали в двух направлениях: с одной стороны, они улучшали посевные качества семянок (повышали энергию прорастания на 25,0-29,0% и лабораторную всхожесть на 11-12%). С другой стороны, на 1,08-1,15% увеличивали содержание суммы производных оксикоричных кислот в лекарственном растительном сырье растений второго года вегетации, на 50-90% повышали урожай травы и почти в 2,5 раза способствовали возрастанию интегрированного показателя - общего сбора действующих веществ в расчете на делянку.
3. Предпосевную обработку семянок эхинацеи пурпурной 0,05% раствором MnS04, 0,1% раствором ZnSO4 и 0,02% раствором Na2SeO3 с экспозицией намачивания 12 ч следует применять для успешной адаптации культуры в новых условиях произрастания с целью стимуляции эмбриональных, вегетативных и генеративных процессов в растениях.
Список литературы
1. Самородов В.Н., Поспелов С.В., Письмак И.Г. Особенности латентного периода некоторых видов Echinacea Moench. // Проблемы лекарственного растениеводства. Полтава, 1996. С. 78-80.
2. Samfield D.M., Zajicek J.M., Cobb B.G. Germination of Coreopsis lanceolata and Echinacea purpurea seeds folloing priming and storage // Hortscience. 1990. V. 25, N12. Pp.1605-1606.
3. Parmenter G.A., Burton L.C., Littlejohn R.P. Cilling requirement of commercial Echinacea seed // New Zeland Journal of Crop and Hortical Science. 1996. V. 24, N1. Pp. 109-114.
4. Белокопытова B.C., Тимашов Н.Д. Повышение холодоустойчивости растений путем обработки их семян микроэлементами // Вестник Харьковского университета. 1992. №364. С. 5.
5. Халитова Н.С. Методические указания по агрохимическому обследованию и картографированию почв на содержание микроэлементов // Рекомендации научно-технического совета МСХ СССР по внедрению достижений отечественной науки и передового опыта в сельскохозяйственное производство. М, 1976. С. 3-16.
6. Скибицкая М.И., Рыбак О.В., Баран Е.И. Особенности произрастания семянок эхинацеи пурпурной (Echinacea purpurea (L.) Moench.) в условиях Прикарпатья // Изучение и использование эхинацеи. Полтава, 1998. С. 42-43.
7. Порада А.А. Эхинацея пурпурная в условиях лесостепи Украины (биологические особенности, способы возделывания, перспективы использования): автореф. дис. ... канд. биол. наук. Киев, 1993. 18 с.
8. Купенко Н.П., Остапко И.Н. Интродукция Echinacea purpurea (L.) Moench. в Донбассе // 4 Международная конференция по медицинской ботанике. Киев, 1997. С. 123-124.
9. Самородов В.Н., Ильина Н.Г., Письмак И.Г. Морфолого-анатомические и физиологические особенности плодов разных видов эхинацеи // Изучение и использование эхинацеи. Полтава, 1998. С. 38-41.
10. Пигулевская Т.К. Изучение механизма токсического действия цинка на фотосинтетические реакции растений: автореф. дис. канд. биол. наук. М, 1984. 20 с.
Поступило в редакцию 29 апреля 2010 г.
После переработки 18 июля 2010 г.
