CC BY
84
УДК 58:633.8
Доктор биол. наук Н.М. НАЙДА (ФГБОУ ВО СПбГАУ, [email protected])
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ ЦИКОРИЯ ОБЫКНОВЕННОГО В УСЛОВИЯХ КУЛЬТУРЫ В ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Род цикорий Cichorium L. включает 10-12 видов, распространенных в Средиземноморье, Северной Африке, до Западных границ Китая. В России встречается 4 вида: ц. салатный - C.endivia; ц.обыкновенный - C.intybus, ц. железистый - C.glandulosum, ц.карликовый - C.pumilum [1].
Цикорий обыкновенный - многолетнее травянистое растение высотой до 1,5 м. Стебли прямостоячие, боковые побеги оттопыренные. Нижние листья выемчато-перистораздельные, с крупной верхушечной долей, стеблевые - ланцетные, острозубчатые, стеблеобъемлющие, верхушечные - цельнокрайные. Стебли и листья опушенные короткими, жесткими волосками. Листочки двурядной обертки по краям реснитчатые; наружные -ланцетные, острые, внутренние - линейные, тупые. Соцветия - корзинки с голубыми цветками. Во всех органах растения содержатся млечники. Распространен цикорий в Европейской части России, на Кавказе, в Западной Сибири. Произрастает по обочинам дорог, любит пустыри и канавы, может встречаться на лугах. Предпочитает сухие места и плодородные почвы [1-3].
На сенокосах цикорий обычно не встречается, на пастбищах удовлетворительно поедается мелким и крупным рогатым скотом. Кролики и свиньи хорошо едят корни цикория [2].
Цикорий выращивали еще в Древнем Риме, в России стали возделывать с XIX века. В настоящее время районами возделывания являются Ярославская область, Поволжье и Сибирь. Выведены сорта цикория салатного и корневого. Листья салатного цикория используются в диетическом питании и как компонент в безалкогольных напитках [2].
Лекарственным сырьем является трава цикория и регламентируется ТУ 64-4-29-80. Корни цикория применяются в народной медицине и пищевой промышленности как суррогат кофе, а также для получения фруктозы и инулина [2].
Трава цикория содержит сесквитерпеноиды, фенолкарбоновые кислоты, кумарины, флавоноиды, антоцианы, каротиноиды. В корнях много инулина (40-60%) и сахаров. В млечном соке содержится до 3% каучука и горечи [2-4]. Цикорий повышает аппетит, улучшает пищеварение, обладает желчегонными свойствами, применяется при сахарном диабете, желтухе, цинге и др. [2-4]. Цветет цикорий продолжительное время, пчелы собирают нектар и пыльцу. Медопродуктивность цикория достигает 100 кг/га, мед с голубым оттенком, приятный на вкус, медленно кристаллизуется [5].
Для выращивания дикорастущего растения в культуре на больших площадях в регионе, где оно ранее не возделывалось, необходимо изучить изменения морфологических и биологических характеристик, структуру растения, особенности прохождения им онтогенеза. Именно возрастные состояния онтогенеза определяют динамику химического состава растений, а морфобиологические особенности - уровень урожайности. В связи с этим наши исследования были актуальными.
Цель исследования - выявить биоморфологические особенности, закономерности роста и развития растений цикория обыкновенного, определить урожайность и качество лекарственного сырья в условиях культуры в Ленинградской области.
Материалы, методы и объекты исследования. Объектом исследований был образец цикория обыкновенного из питомника Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии (п. Лемболово). В питомнике СПбГАУ цикорий произрастал с 2011 г., на этих объектах мы изучали поздние этапы онтогенеза. На делянках, заложенных в 2015 г., изучали начальные периоды онтогенеза, посев провели 7 мая. При выращивании растений цикория использовали рекомендации ВНИИЛАР [3]. Расстояние между рядками -30 см, между растениями - 25 см. Надземную часть растения на сырье убирали в фазу начала массового цветения, взвешивали и закладывали на сушку. Уборку корней проводили осенью, очищали, взвешивали и закладывали на сушку. Сырье готовили в соответствие с нормативными документами.
Определение содержания тяжелых металлов в почве и в лекарственном сырье проводили в радиобиологической лаборатории СПбГАУ.
Климат Ленинградской области умеренно холодный. Длительность периода вегетации в 2015 г. с активными температурами выше +50С составила 197 дней, с температурой выше +100С - 154 дня. Температуры весенних месяцев 2015 г. были близки к средним многолетним. Прохладным оказался июль 2015 г. - 17,190С, что гораздо ниже среднего многолетнего значения. А вот среднемесячные температуры сентября и октября были выше многолетних показателей.
Таблица 1. Среднемесячные температуры воздуха за вегетационный период 2016-2017 гг., 0С
Месяц Год Декада Средняя за месяц Средняя многолетняя Отклонения за месяц
1 2 3
Апрель 2016 6,7 6,4 8,8 7,3 5,8 +1,5
2017 6,3 0,8 4,9 4,0 5,9 - 1 ,9
Май 2016 13,7 13,1 16,3 14,4 11,8 +2,6
2017 6,4 10,4 13,0 10,0 11,8 -1,8
Июнь 2016 13,8 16,6 19,5 16,6 15,9 +0,7
2017 12,0 15,6 14,6 14,1 15,8 -1,7
Июль 2016 18,3 19,1 21,9 19,8 19,2 +0,6
2017 15,4 17,3 17,7 16,8 19,1 -2,3
Август 2016 19,4 16,9 17,8 18,0 17,3 +0,8
2017 18,6 19,7 15,6 17,9 17,2 +0,7
Сентябрь 2016 15,3 13,6 11,9 13,6 12,3 +1,3
2017 13,5 14,3 11,2 13,0 12,4 +0,6
Все показатели среднемесячной температуры воздуха вегетационного периода 2016 г. превысили среднемноголетние значения на 0,7- 2,60С. В 2017 г. вегетационный период был прохладный, среднемесячные температуры воздуха оказались ниже нормы на 1,7-2,60С. Теплыми были август и сентябрь.
Сумма осадков составила в 2016 году 523,5 мм и превышала среднемноголетние показатели на 153,5 мм (табл.2). Май оказался засушливым, осадков выпало 16,8, на 34,2 мм меньше нормы. А вот в июле выпало 233,7 мм осадков - больше средних многолетних показателей на 154,5 мм, в августе превышение нормы составило 77,6 мм. В 2017 г. почти все месяцы вегетационного периода были дождливыми, суммы осадков были близки или превышали средние многолетние показатели, за исключением мая.
Таким образом, наиболее благоприятными условиями для роста и развития растений характеризовался 2015 г. Вегетационный период 2016 года оказался теплым, но очень влажным, что способствовало активному росту сорных растений. Поздняя и дождливая весна и прохладное лето 2017 г. отрицательно сказались на состоянии растений, они отставали в росте и развитии от показателей предыдущих лет.
Таблица 2. Сумма осадков за вегетационный период 2016-2017 гг., мм
Месяц Год Декада За месяц Средняя многолетняя Отклонения за месяц
1 2 3
Апрель 2016 10,6 36,9 50,1 97,6 32,5 +65,1
2017 10,5 19,8 48,9 79,2 34,3 +44,9
Май 2016 0 3,2 13,6 16,8 47,3 - 30,5
2017 0,3 1,0 10,6 11,9 46,0 - 34,1
Июнь 2016 13,6 38,6 21,2 73,4 72,4 +1,0
2017 28,1 18,2 30,4 76,7 74,2 +2,5
Июль 2016 87,7 33,4 112,6 233,7 79,2 +154,5
2017 11,5 29,8 42,0 83,3 81,1 +2,2
Август 2016 42,9 81,7 43,0 167,6 79,9 +87,7
2017 36,1 6,4 89,2 131,7 85,8 +45,9
Сентябрь 2016 5,8 4,9 22,5 33,2 56,1 - 22,9
2017 15,8 55,7 0,7 72,2 53,8 +18,4
Результаты исследований. В онтогенезе цикория мы выделили 3 периода и 7 возрастных состояний. Латентный период. Возрастное состояние семена ^е). У цикория это состояние представлено невскрывающимися односемянными плодами - семянками, без эндосперма. Семянки чаще четырехгранные, чуть расширенные кверху, с короткой коронкой (рис.1). На поверхности продольные борозды. Окраска - светло-коричневая. Длина семянки 2,5-3,2 мм, толщина - 0,5-0,8 мм, ширина - 1,0-1,5 мм. Всходы появились через 16-20 дней после посева. Прегенеративный период. Проростки (р) имели две семядоли и от 2 до 5 листьев - первичная листовая розетка плоская или приподнимающаяся (рис. 2). Ювенильные растения (¡) имели прямостоячую розетку, состоящую из 3-4 крупных листьев, длина их достигала 15-19 см, ширина - 1,5-2,2 см. Розетка листьев у имматурных (1ш) растений состояла из 4-5 цельных и выемчатых листьев.
Рис. 1. Цикорий обыкновенный: плоды семянки
Виргинильные особи (у) все еще представлены розеточным побегом, листья аналогичны листьям взрослого растения. Длина листьев 24-25 см, 2,5-3,4 см. В третьей декаде июля отмечен рост побегов, их ветвление и переход в скрытое генеративное состояние (§0). Высота растений достигала 95-100 см. Листья струговидные, цельные и перистораздельные. Стеблевые листья - сидячие, в пазухах формируются корзинки. Фазу бутонизации наблюдали в первой декаде августа, цветение - с 15 августа. Начало цветения означало переход особей цикория в генеративный период, состояние молодого генеративного (§1) растения. Растения имели один разветвленный побег.
Рис. 2. Онтогенез цикория обыкновенного: р - проростки; j - ювенильные растения; т - имматурные растения; V - виргинильные растения; g1 - молодые генеративные; g2 - средневозрастные генеративные растения; 88 - субсенильные растения
Сравнительный анализ ритмов роста и развития растений за три года наблюдений показал, что в 2017 г. отмечалось позднее отрастание цикория, а также значительное (на 2530 дней) отставание в наступлении фенологических фаз по сравнению с предыдущим годом (табл. 3). Длительность фазы плодоношения имела тенденцию к сокращению у всех особей. Такая ситуация сложилась из-за прохладного и дождливого лета, когда среднемесячные температуры воздуха были ниже средних многолетних показателей, а количество осадков -превышало их.
Таблица 3 . Фенологические фазы развития цикория обыкновенного в 2015-2017 гг.
Год Посев Всходы/отрастание Бутонизация Цветение Плодоношение
2015 07.05.2015 23-27.05.15 с 20.07.15 с 30.07.15 с 15.08.15
2016 — с 20.04.16 с 15.06.16 с 05.07.16 с 20.07.16
2017 — с 10.05.17 с 15.07.17 с 05.08.17 с 15.08.17
Что касается онтогенеза, то на третий год жизни по комплексу диагностических морфометрических и биологических признаков растения цикория находились в среднегенеративном (§2) состоянии, для них были характерны интенсивные ростовые процессы - возрастание числа побегов, толщины и длины корней (рис.3). Особи цикория достигли максимального своего развития в данных условиях. Высота растений составляла 180 см, число побегов на растении 18 до 25, число корзинок на побеге - 20-25 шт. (табл. 4). Показатели продуктивности надземной (сухой) и подземной (сухой) части растений составляли соответственно 278,9 г и 37,7 г. Из литературы известно, что полный онтогенез у растений в культуре протекает быстрее, чем у дикорастущих особей.
Таблица 4 . Морфометрические показатели растений цикория обыкновенного в 2015-2017 гг.
Год Средняя высота растений, см Среднее число листьев на растении, шт. Среднее число побегов на одно растение, шт. Среднее число корзинок на одно растение, шт. Средняя сырая масса надземной части одного растения, г Средняя сухая масса надземной части одного растения, г Средняя сырая масса корней одного растения, г Средняя сухая масса корней одного растения, г
2015 145,6 86,8 1,5 18 56,8 12,5 63,5 19,05
2016 168,7 145,9 13,5 236,25 186,2 41,0 71,7 21,05
2017 178,4 460 23,5 517 1267,8 278,9 125,6 37,7
Рис. 3. Цикорий обыкновенный: 1 - главный корень двулетнего растения, 2 - главный корень
трехлетнего растения
Большинство растений цикория, произрастающих на других делянках питомника с 2011 г., в 2017 г. имели признаки старых генеративных особей (§3). И лишь единичные перешли в постгенеративный период субсенильное возрастное состояние
Растительное лекарственное сырье будет полноценным, если оно подлинно и соответствует действующим нормативным документам. В связи с этим мы провели макро- и микроскопический анализ сырья. Молодой боковой корень покрыт снаружи пробкой. Кора довольно широкая, в ней располагаются клетки, заполненные кристаллами солей и крахмальными зернами. Просматривается флоэма, за которой лежит камбий. Вторичная ксилема представлена крупными сосудами, а первичная - мелкими; хорошо различимы радиальные лучи. В старом корне появляется много древесины и склеренхимных волокон. Стебель в поперечном сечении округлый, снаружи покрыт эпидермисом обычного строения. В первичной коре в 1 -2 слоях клеток залегает колленхима, а глубже - паренхима, с хорошо выраженной эндодермой. В выступающих ребрах 5-6 слоев колленхимы. Перицикл представлен отдельными группами волокон со слабо утолщенными оболочками. Проводящие пучки крупные и мелкие. Камбий во время сбора материала уже закончил свою деятельность и почти неразличим. В центре стебля - полость. Лист покрыт с нижней и верхней стороны однослойной эпидермой, под которой в 3-5 рядов клеток расположен мезофилл листа. Проводящие пучки коллатеральные, их подстилает колленхима. Хорошо просматриваются тяжи колленхимы в паренхиме у верхнего эпидермиса.
В последнее время в результате деятельности человека происходит активное поступление тяжелых металлов и других экотоксикантов в атмосферу, почву и растения. Поэтому проблема экологической чистоты лекарственного растительного сырья становится очень актуальной. Известно, что лекарственное сырье содержит не только действующие вещества, но и до 25 микроэлементов. В микроконцентрациях микроэлементы нужны самому растению, так как участвуют в его метаболизме. Но в связи с загрязнением среды многие микроэлементы способны накапливаться в лекарственных растениях в больших концентрациях. Опасно накопление тяжелых металлов - свинца, ртути, мышьяка и кадмия. В отвары и настои из лекарственного сырья переходит 2,7-7,4% кадмия; до 17,9% меди; степень перехода никеля сильно варьирует - от 8 до 96% в зависимости от вида растения и сырья [2].
Так как нормативы содержания тяжелых металлов в лекарственных растениях отсутствуют, принято пользоваться СанПиНом 2.3.2.1078-01, в качестве критериев чистоты приняты уровни для чая [2], однако содержание меди и никеля в овощах, черном и зеленом
чае не регламентируется. Проведенный нами фитохимический анализ выявил содержание микроэлементов в корнях цикория и в почве (табл.5).
Таблица 5. Содержание микроэлементов в корнях растений и почве, мг/кг
Объект Си N1 Cd АЭ
Корни:
Верхняя часть 51,8 0,097 0,505 0,408
Средняя часть 45,5 0,335 0,344 0,448
Нижняя часть 41,04 0,481 0,248 0,784
Ориентировочно
допустимые — — 0,5*-1,0 1,0
концентрации
Почва, валовое 18,5 3,11 0,67 2,7
содержание
Ориентировочно
допустимые 132 80 2,0 10,0
концентрации
* - допустимый уровень концентрации Cd для овощей
Такие микроэлементы, как медь, никель, кадмий и мышьяк, в почве и в корнях цикория находились в концентрациях ниже ориентировочно допустимых. Концентрация меди в корнях цикория варьирует в пределах 51,8-41,04 мг/кг, причем больше накапливается в верхней части корня. Медь входит в состав ферментов и участвует в процессах дыхания растений. Известно, что растения могут содержать меди от 3 до 65 мг/кг, больше всего ее накапливается в листьях и семенах [2]. Кадмий - токсичный металл, он подвижен и легко усваивается растением из почвы. Больше всего кадмия поглощают корни - до 70%, листья -до 30% [2]. В нашем опыте в верхней части корня цикория концентрация кадмия была в 2 раза выше, чем в нижней. Мышьяк входит в состав растений, его концентрация варьирует в пределах 0,001-1,5 мг/кг сухой массы, вместе с тем растения могут накапливать значительное количество мышьяка. Корни цикория в большей степени мышьяка накапливали в нижней части, но концентрация не превышала ориентировочно допустимые значения. Никель в корни цикория поступал из почвы, которая содержала 3,92 мг/кг. Его концентрация в верхней части корня была 0,097 мг/кг, в нижней - значительно больше и достигала 0,481 мг/кг сухого вещества.
Выводы. Таким образом, наши исследования показали, что в условиях Ленинградской области ритмы сезонного развития растений сильно зависели от температурного режима и количества осадков. Но сроки прохождения фенофаз определялись еще и физиологическим состоянием, а также возрастным состоянием растений в онтогенезе. Особи цикория семенного происхождения характеризовались полным онтогенезом со всеми периодами и возрастными состояниями. По качественным признакам и биометрическим показателям в первый год жизни особи цикория перешли к генеративному периоду. Виталитет (жизненность) растений в агроценозе был очень высокий: растения цвели и формировали плоды. Продуктивность растений на третий год жизни составила: сухой травы - 278,9 г/растение; корней - 37,7 г/растение. Выход травы - 22%, корней - 30%. Морфологический, микроскопический и химический анализ подтвердил подлинность и достаточно высокое качество сырья цикория.
Литература
1. Маевский П.Ф. Флора средней полосы европейской части России. - 10-е изд., испр. и доп. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006. - 600 с.
2. Большой энциклопедический словарь лекарственнных растений: учебное пособие/под ред Г.П. Яковлева. - 3-е изд., испр. и доп. - СПб: Спец.лит, 2015. - 759 с.
3. Фармакогнозия. Лекарственное сырье растительного и животного происхождения: учебное пособие/под ред Г.П. Яковлева. - 3-е изд., испр. и доп. - СПб: Спец.лит, 2013. -847 с.
4. Атлас лекарственных растений России/ под общей ред. В.А. Быкова. - М.: ВНИИЛАР, 2006. - 351 с.
5. Клименкова Е.Т., Кушнир Л.Г., Бачило А.И. Медоносы и медосбор. - Минск: Ураджай, 1980. - 280 с
Literatura
1. Maevskiy P.F. Flora srednei polosi Evropeisroi chasti Rosii. -10-e izd.M.: Tovarishestvo nauchnih izdanii KMK, 2006. - 600 s.
2. Bolshoi enciklopedicheskii slovar lekarstvennih rastenii: uchebnoe posobie/ pod.red. G.P. Iakovleva. -SPb.: SpecLit, 2015. - 759 s.
3. Pharmakognozia. Lekarstvennoe sirye rastitelnogo I zhivotnogo proishozhdenia: uchebnoe posobie/ Pod.red G.P. Iakovleva. -3-e izd. - SPb.: Spezlit, 2013. - 841s.
4. Atlas lekarstvennih rastenii Rossii. - M.: VNIILAR, 2006. - 351 s.
5. Klimenkova E.T., Kushnir L.G., Bachilo A.G. Medonosy I medosbor. - Minsk: Uradgai, 1980. - 280 s.
УДК 633.313
Аспирант В.В. ВЛАДИМИРОВА
(ФГБОУ ВО СПбГАУ, [email protected])
ПИТАТЕЛЬНОСТЬ СЫРЬЯ ТРАВОСТОЕВ, СОЗДАННЫХ НА ОСНОВЕ ЛЮЦЕРНЫ ИЗМЕНЧИВОЙ, ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ В УСЛОВИЯХ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Увеличение производства продуктов животноводства, улучшение их качества являются важнейшими задачами сельского хозяйства. С каждым годом растут потребности населения нашей страны в продуктах животноводства. Одна из задач, стоящих перед сельским хозяйством, - увеличение производства животноводческой продукции [1]. Её решение обусловлено, прежде всего, двумя факторами. Во-первых, обеспеченность достаточным количеством полноценных в питательном отношении кормов. Во-вторых, доля затрат на корма в себестоимости животноводческой продукции составляет примерно половину всех расходов на её производство. Низкое качество кормов ведет к их перерасходу и, следовательно, к удорожанию продукции [2]. Таким образом, улучшение кормовой базы способствует снижению себестоимости продуктов животноводства [3].
Корма резко различаются по общей питательности, выраженной в обменной энергии, по содержанию переваримого протеина, минеральных веществ и витаминов. Поэтому отсутствие или недостаток какого-либо корма в тот или иной период года отрицательно сказывается на питательности рациона, его физиологической ценности и, в конечном счете, на уровне продуктивности животных и себестоимости продукции. Животное не сможет реализовать свой генетический потенциал, если не будет обеспечено полноценным и сбалансированным рационом. Важно учитывать не только количество и ботанический состав, но и питательность кормов. Потребность крупного рогатого скота в питательных веществах в кормах в зависимости от продуктивности различается (табл.1).
Увеличение производства продуктов животноводства находится в прямой зависимости, прежде всего, от обеспеченности скота кормами, богатыми азотистыми соединениями - протеином [5]. Это объясняется тем, что протеин является материалом для построения белка молока, мяса, шерсти, яиц.
