CC BY
7
Научная статья
УДК 58.006:581.543(58.006)
doi: 10.37670/2073-0853-2022-96-4-57-60
Влияние температурного режима на семенную продуктивность Nigella sativa L. в условиях Дагестана
Лейла Ахмедовна Габибуллаева
Лаборатория комплексных исследований природных ресурсов Западно-Каспийского региона Дагестанского федерального исследовательского центра РАН, Махачкала, Россия
Аннотация. Среда произрастания полевых культур играет активную роль в сельскохозяйственном процессе, обеспечивая ту или иную степень изменчивости признаков генотипов и степень реализации их продуктивного потенциала. Особую важность имеет воздействие метеорологических условий в различных вертикальных зонах, специфика которых и определяет возможность выращивания того или иного вида. К настоящему времени накоплен большой объём информации по изучению чернушки посевной (Nigella sativa L.) - перспективного пряно-ароматического растения, известного также как чёрный тмин. Изучен химический состав жирного и эфирного масла семян и его фармакологической активности. Приведены результаты трёхлетнего интродукционного испытания чернушки посевной в горных условиях (100 и 1600 м). Дана оценка влияния различных климатических условий на посевные и урожайные качества семян. Обоснованы перспективы интродукции N. sativa не только как технической сельскохозяйственной культуры, но и ценного кормового и пищевого растения.
Ключевые слова: семенная продуктивность, фенологические фазы, Nigella sativa L. Для цитирования: Габибуллаева Л.А. Влияние температурного режима на семенную продуктивность Nigella sativa L. в условиях Дагестана // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 4 (96). С. 57 - 60. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-96-4-57-60.
Original article
The influence of temperature conditions on seed productivity Nigella sativa L. in Dagestan
Leila A. Gabibullaeva
Laboratory for comprehensive research of natural resources of the West-Caspian Region of the Dagestan Federal research center of the Russian Academy of Sciences, Makhachkala, Russia
Abstract. The growing environment of field crops plays an active role in the agricultural process, providing one or another degree of variability of genotype traits and the degree of realization of their productive potential. Of particular importance is the impact of meteorological conditions in various vertical zones, the specificity of which determines the possibility of growing one or another species. To date, a large amount of information has been accumulated on the study of Nigella sativa L., a promising aromatic plant, also known as black cumin. The chemical composition of fatty and essential oils of seeds and its pharmacological activity have been studied. The results of a three-year introductory test of black cumin in the mountains (100 and 1600 m) are presented. An assessment of the influence of various climatic conditions on the sowing and yielding qualities of seeds is given. The prospects for the introduction of N. sativa are substantiated not only as a technical crop, but also as a valuable fodder and food plant.
Keywords: seed productivity, phenological phases, Nigella sativa L.
For citation: Gabibullaeva L.A. The influence of temperature conditions on seed productivity Nigella sativa L. in Dagestan. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 96(4): 57-60. (In Russ.). https://doi. org/10.37670/2073-0853-2022-96-4-57-60.
Nigella sativa L. - однолетнее травянистое растение семейства Лютиковые (Ranunculaceae), семена которого содержат до 40 % жирного масла, до 1,5 % эфирного масла, сапонины тритерпеновые, алкалоид нигеллин, кумарины, хиноны. Относится к перспективным жирно-масличным пряно-ароматическим видам в России. Семена чернушки имеют широкий фармацевтический спектр действия, являются источником биологически активных веществ, их используют также в хлебобулочной и консервной промышленности. В народной медицине семена чернушки посевной применяются в виде чая в качестве мочегонного, желчегонного, слабительного, противоглистного средства. Высоко
ценится масло чёрного тмина, изготавливаемое из семян.
Цель исследования - определить влияние метеорологических факторов на семенную продуктивность Nigella sativa L. в различных вертикальных зонах Дагестана.
Материал и методы. Интродукционное исследование чернушки посевной (N. sativa L.) проводили на экспериментальных базах Горного ботанического сада Дагестанского федерального исследовательского центра РАН, располагающихся в горно-долинном и внутреннегорном поясах Дагестана (рис. 1). Посев семян осуществлялся вручную на каждом экспериментальном участке, представленном метровыми делянками. Иссле-
дование проводили с использованием общепринятых методов, описанных в соответствующих руководствах [1, 2], а также в специальных инструкциях [3 - 5]. Фенологические наблюдения за развитием образцов N. sativa проводили по известным методикам [6 - 13].
Для экспериментальных участков исследования характерно сложное сочетание экологических условий, обусловленное влиянием высотного градиента. Цудахарская экспериментальная база (ЦЭБ) Горного ботанического сада расположена на высоте от 1100 до 1300 м н.у.м. между 42°19' северной широты и 47°14' восточной долготы. Она находится в горно-долинной зоне, на территории Внутригорного Дагестана, в долине р. Сана, приток р. Казикумухское Койсу. Гуниб-ская экспериментальная база (ГЭБ) расположена на высоте 1600 - 1950 м н.у.м. между 42°24' северной широты и 46°55' восточной долготы. Она находится на территории Гунибского плато, относящегося к северо-западной известняковой части Внутригорного Дагестана [14 - 17].
Климатические различия между участками выращивания представлены на основании метеорологических данных экспериментальных баз Горного ботанического сада, а также Дагестанской государственной гидрометеостанции.
Результаты и обсуждение. Температурные данные в период проведения исследования различались как по распределению атмосферных осадков за период вегетации, так и по температурному режиму и в полной мере отразились на датах наступления и на продолжительности основных фаз развития растений.
Показатели суммы эффективных температур (СЭТ) за вегетационный период варьировали не только в зависимости от условий выращивания (от 1100 до 1600 м н.у.м.), но и от различных погодных условий 2010 и 2011 гг. Так, на высоте 1600 м средние значения признаков семенной продуктивности оказались сравнительно низ-
Рис. 1 - Чернушка посевная (Nigella sativa L.)
кими как по результатам одного года, так и по средним многолетним данным. При выращивании на экспериментальном участке Гунибской экспериментальной базы (ГЭБ) отмечено, что в 2010 г. средние значения температуры за период посев - всходы составляли 11,5 °С, для периода всходы - цветение - 19 °С, а для периода цветение - созревание - 20,3 °С (табл. 1). Сумма температур (выше 10 °С) по этим фазам составляла: 82 °С; 486 °С и 382,6 °С соответственно. Продолжительность вегетационного периода (всходы - созревание) составляла 121 день.
В 2011 г. на период посев - всходы пришлось 10,6 °С, на период всходы - цветение - 17,8 °С, а для периода цветение - созревание - 16,9 °С. Сумма температур по этим фазам составляла: 51,9 °С; 438,6 °С; 291,7 °С соответственно. Сроки прохождения жизненного цикла в целом составляли (всходы - созревание) - 148 дн.
В 2012 г. в условиях ГЭБ на период посев -всходы приходилась температура 13,4 °С, на период всходы - цветение - 17,6 °С, цветение -созревание - 16,8 °С. Сумма температур (выше 10 °С) по этим фазам составляла соответственно
91.5 °С; 643,1 °C; 205,2 °С. Продолжительность периода всходы - цветение составляла 139 дн.
В горно-долинной зоне ЦЭБ в 2010 г. среднесуточная температура в период посев - всходы составляла 14 °C, период всходы - цветение -
24.6 °C, цветение - созревание - 28,3 °С. Сумма температур (выше 10 °С) по этим фазам составляла соответственно 177 °C; 880 °С и 439,3 °С. Вегетационный период длился 117 дн.
В 2011 г. средняя температура во все периоды вегетации Nigella sativa L. оказалась выше по сравнению с предыдущим годом и составляла: за период посев - всходы - 16,3 °С, всходы - цветение - 22 °C, цветение - созревание - 23,3 °С. Сумма температур (выше 10 °С) по этим фазам составляла 230,8 °C; 867,9 °С; 572,8 °С соответственно. Продолжительность вегетационного периода составляла 125 дн.
Как видно по таблице 1, значения СЭТ на высоте 1100 м н.у.м. для периода посев - всходы более чем в 2 раза превосходили таковые величины на высоте 1650 м н.у.м., сходные различия наблюдались и в последующие периоды. Показатели СЭТ за вегетационный период составляли в 2010 г. 1493,9 °С, в 2011 г. - 1671,5 °С. Снижение показателей СЭТ на высоте 1650 м в комплексе с высоким количеством осадков повлияло на способность семян созревать и проявилось в увеличении календарных сроков прохождения межфазных периодов, а также в снижении урожайных качеств чернушки посевной. По нашим данным, в горных условиях продолжительность вегетационного периода чернушки посевной изменялась от 117 до 148 дн. Средние температурные показатели в этот
1. Среднесуточная температура воздуха и СЭТ
Посев - всходы Всходы - цветение Цветение - созревание Вегетационный период
Высота н.у.м., м Год среднесут., °С СЭТ, °С продолжит., дн. среднесут., °С С ° н" Э С продолжит, дн. среднесут., °С С ° н" Э С продолжит, дн. среднесут., °С СЭТ, °С продолжит, дн.
2010 14,0 177,2 34 24,6 880,4 59 28,3 436,3 24 22,3 1493,9 117
1100 2011 16,3 230,8 36 22 867,9 46 23,1 572,8 43 20,5 1671,5 125
2012 - - - - - - - - - - - -
2010 11,5 82 30 19 486 54 20,3 382,6 37 16,9 950,6 121
1600 2011 10,6 51,9 34 17,8 438,6 56 16,9 291,7 58 15,1 782,2 148
2012 13,4 91,5 27 17,6 643,1 82 16,8 205,2 30 15,9 939,8 139
2. Средние значения морфологических признаков плода Nigella sativa L., мг (n = 30)
Год Высота н.у.м. МСР МПР МСС МВП
2010 1100 853,3 ± 94,87 60,9 1305,5 ± 139,54 58,5 281,2 ± 9,79 19,1 238,0 ± 9,73 22,4
1600 566,7 ± 68,62 66,3 794,6 ± 95,21 65,6 279,3 ± 6,28 12,3 150,8 ± 9,54 34,6
2011 1100 882,7 ± 65,64 40,7 1158,1 ± 83,89 39,7 214,0 ± 13,63 34,3 112,7 ± 5,95 28,9
1600 318,1 ± 33,24 57,3 489,1 ± 51,10 51,2 206,0 ± 5,56 14,8 163,5 ± 8,17 27,4
Примечание: МСР - масса семян на растении; МПР - масса плодов на растении; МСС - масса 100 семян; МВП - масса верхушечного плода.
период также отличались, и сравнительно низкими они оказались на высоте 1600 м. Увеличение продолжительности вегетационного периода до 148 дн. связано с возрастанием количества выпавших осадков, составививших 573 мм рт. ст. Следует отметить также, что сокращение продолжительности вегетационного периода до 117 дн. в большей степени определялось температурным фактором и наблюдалось в 2010 г. Для оптимизации условий теплообеспеченности в генеративный период и повышения использования ресурсов тепла посев семян допустимо проводить в первой декаде мая, или на 15 - 20 сут. раньше традиционных сроков.
Семенная продуктивность N. sativa L. в годы исследования также была неодинаковой (табл. 2).
Сравнительный анализ средних значений элементов продуктивности показал, что наибольшие величины признака масса семян наблюдались на высоте 1600 м в 2010 г. Это соответствовало увеличению показателей среднесуточной температуры во все периоды развития. Однако на высоте 1100 м средние значения были выше и незначительно отличались по годам. Средние показатели массы семян составляли 882,7 мг. Таким образом, если сравнивать условия выращивания на высоте 1100 м и 1600 м, то следует отметить, что семенная продуктивность снижалась по мере возрастания высотного уровня выращивания, что определяется сравнительно низкими значениями среднесуточных температур. Температурный предел оптимального роста и развития чернушки посевной в горных условиях, оценённый нами по показателю СЭТ (выше 10 °С), составлял 1493 - 1672 °С, при этом
за вегетационный период средние температуры должны составлять не менее 20 °С. Длительность жизненного цикла при этом составляла 117 - 125 дн., что соответствовало также сравнительно высоким показателям семенной продуктивности - 853 - 883 мг семян N. sativa. Следует отметить, что увеличение количества осадков на высоте 1600 м привело к увеличению продолжительности жизненного цикла почти в 2 раза и также отразилось в уменьшении средних значений массы семян на растении с 566,7 до 318,1 мг, т.е. почти в 2 раза. Предел выращивания чернушки посевной в горных условиях определялся количеством выпавших осадков за вегетационный период и, по нашим данным, составлял не более 300 мм рт. ст.
Вывод. Выращивание N. sativa L. в горных условиях ограничивается способностью созревать до наступления дождливой погоды осенью, поэтому важно сочетать скороспелость с повышенной семенной продуктивностью культуры.
Список источников
1. Жученко А.А. Адаптивный потенциал культурных растений (эколого-генетические основы). Кишинёв: Изд-во «Штиинца», 1988. 767 с.
2. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Колос, 1979. 416 с.
3. Abdolrahimi B., Mehdikhhani P., Hasanzadeh G.T.A. The effect of harvest index, yield and yield components of three varieties of black seed (Nigella sativa) in different planting densities. International Journal of Agriculture. 2012; 2(1): 93-101.
4. Effect of some agricultural practices on the productivity of black cumin (Nigella sativa L.) grown under
rainfed semi-arid conditions / A. Khaled, N.I. Haddad, B.I. Hattar et al. Jordan Journal of Agricultural Sciences. 2007; 3(4): 385-397.
5. Tonfer1 O., Kizil S. Effect of seed rate on agronomic and technological characters of Nigella sativa L. International Journal of Agriculture & Biology. 2004; 6(3): 529-532.
6. Методические указания по семеноведению ин-тродуцентов / отв. ред. акад. Н.В. Цицин. М.: Наука, 1980. 64 с.
7. Методика фенологических наблюдений в ботанических садах СССР: сб. ст. / под ред. П.И. Лапина. М.: Изд-во Главного ботанического сада АН СССР, 1972. 135 с.
8. Сацыперова И.Ф. Основные аспекты и методы изучения репродуктивной биологии травянистых растений при их интродукции // Труды Ботанического института. СПб.,1993. Вып. 8. С. 25 - 35.
9. Бейдеман И.Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ // XII Тимирязевские чтения. М.: Изд-во АН СССР, 1954. 82 с.
10. Бейдеман И.Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. Методические указания. Новосибирск: Сибирское отделение изд-ва «Наука», 1974. 155 с.
11. Молостов А.С. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1966. 239 с.
12. Руденко А.И. Определение фаз развития сельскохозяйственных растений. М.: МОИП, 1950. 151 с.
13. Шульгин А.М. Агрометеорология и агроклиматология. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 200 с.
14. Акаев Б.А. Физическая география Дагестана: учеб. пособие ДГПУ / под ред. Б.А. Акаева. М.: Школа, 1996. 380 с.
15. Физическая география Дагестанской АССР / К.К. Гюль и др. Махачкала: Дагестанское книжное издательство, 1959. 250 с.
16. Габибуллаева Л.А. Биологические особенности и ресурсный потенциал Nigella sativa L. в условиях Дагестана: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Владикавказ, 2021. 19 с.
17. Габибуллаева Л.А. Влияние экспозиции склона на семенную продуктивность Nigella sativa l. в условиях Дагестана // Известия Горского государственного аграрного университета. 2021. Т. 58. № 1. С. 125 - 132.
References
1. Zhuchenko A.A. Adaptive potential of cultivated plants (ecological and genetic bases). Chisinau: Publishing house "Shtiintsa", 1988. 767 p.
2. Dospekhov B.A. Field experience methodology: (with the basics of statistical processing of research results). M.: Kolos, 1979. 416 p.
3. Abdolrahimi B., Mehdikhhani P., Hasanzadeh G.T.A. The effect of harvest index, yield and yield components of three varieties of black seed (Nigella sativa) in different planting densities. International Journal of Agriculture. 2012; 2(1): 93-101.
4. Effect of some agricultural practices on the productivity of black cumin (Nigella sativa L.) grown under rainfed semi-arid conditions / A. Khaled, N.I. Haddad, B.I. Hattar et al. Jordan Journal of Agricultural Sciences. 2007; 3(4): 385-397.
5. Ton^erl O., Kizil S. Effect of seed rate on agronomic and technological characters of Nigella sativa L. International Journal of Agriculture & Biology. 2004; 6(3): 529-532.
6. Methodical instructions for seed breeding of introducers / res. ed. acad. N.V. Tsitsin. M.: Nauka, 1980. 64 p.
7. Methodology of phenological observations in the botanical gardens of the USSR: Sat. Art. / ed. P.I. Lapin. M.: Publishing House of the Main Botanical Garden of the Academy of Sciences of the USSR, 1972. 135 p.
8. Satsyperova I.F. The main aspects and methods of studying the reproductive biology of herbaceous plants during their introduction. Proceedings of the Botanical Institute. SPb., 1993; Is. 8: 25-35.
9. Beideman I.N. Methods for studying the phenology of plants and plant communities // XII Timiryazev Readings. M.: Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1954. 82 p.
10. Beideman I.N. Methodology for studying the phenology of plants and plant communities. Methodical instructions. Novosibirsk: Siberian branch of the Nauka publishing house, 1974. 155 p.
11. Molostov A.S. Methods of field experience. M.: Kolos, 1966. 239 p.
12. Rudenko A.I. Determination of the phases of development of agricultural plants. M.: MOIP, 1950. 151 p.
13. Shulgin A.M. Agrometeorology and agroclimatol-ogy. L.: Gidrometeoizdat, 1978. 200 p.
14. Akaev B.A. Physical geography of Dagestan: textbook. allowance DSPU / ed. B.A. Akayeva. M.: School, 1996. 380 p.
15. Physical geography of the Dagestan ASSR / K.K. Gul et al. Makhachkala: Dagestan book publishing house, 1959. 250 p.
16. Gabibullaeva L.A. Biological features and resource potential of Nigella sativa L. in the conditions of Dagestan: Abstract of the thesis. Dis. ... Cand. Biol. Sci. Vladikavkaz, 2021. 19 p.
17. Gabibullaeva L.A. Influence of slope exposure on seed productivity of Nigella sativa l. in the conditions of Dagestan. Izvestia of the Gorsk State Agrarian University. 2021; 58(1): 125-132.
Лейла Ахмедовна Габибуллаева, младший научный сотрудник, leila.amirova@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-9749-2432
Leila A. Gabibullaeva, junior research associate, leila.amirova@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-9749-2432
Статья поступила в редакцию 17.05.2022; одобрена после рецензирования 30.05.2022; принята к публикации 18.06.2022.
The article was submitted 17.05.2022; approved after reviewing 30.05.2022; accepted for publication 18.06.2022. -♦-
