Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИЗУЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ATROPA BELLADONNA L. С ЦЕЛЬЮ ВВЕДЕНИЯ В КУЛЬТУРУ В ЦЕНТРАЛЬНО - ЧЕРНОЗЕМНОМ РЕГИОНЕ РОССИИ

ВАК РФ 06.01.13, Лекарственные и эфирно-масличные культуры

Автореферат диссертации по теме "ИЗУЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ATROPA BELLADONNA L. С ЦЕЛЬЮ ВВЕДЕНИЯ В КУЛЬТУРУ В ЦЕНТРАЛЬНО - ЧЕРНОЗЕМНОМ РЕГИОНЕ РОССИИ"



На правах рукописи

СИДЕЛЬНИКОВ НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ

ИЗУЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ATROPA BELLADONNA L. С ЦЕЛЬЮ ВВЕДЕНИЯ В КУЛЬТУРУ В ЦЕНТРАЛЬНО - ЧЕРНОЗЕМНОМ РЕГИОНЕ РОССИИ

06.01.13 — Лекарственные и эфирно-масличные культуры

АВТОРЕФЕРАТ Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Работа выполнена в Белгородском филиале ГУ Всероссийского научно-исследовательского института лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР) РАСХН

Научный руководитель:

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

Конон Нина Трофимовна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук

Зеленков Валерий Николаевич

кандидат сельскохозяйственных наук, профессор

Кобозева Тамара Петровна

Ведущая организация:

ГОУ ВПО Белгородский государственный университет

Защита диссертации состоится «14» мая 2007 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 006.070.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР) РАСХН по адресу: 117236 г. Москва, ул. Грина, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ВНИИ лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР) РАСХН по адресу: 117216 г. Москва, ул. Грина, 7.

Автореферат разослан «_»_2007 г.

Учёный секретарь диссертационного соьета Д 006.070.01

Доктор фармацевтических наук А.И.Громакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации.

В настоящее время наблюдается резкое сокращение площадей под теми лекарственными культурами, которые традиционно выращивались в южных регионах бывшего СССР.

Белладонна (красавка) - Atropa belladonna L. относится к числу лекарственных растений, издавна применяющихся в научной медицине и обладающих широким спектром фармакологического действия.

Препараты белладонны широко используются в медицинской практике в качестве противоспазмалитических и болеутоляющих средств при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, холецистите, желчнокаменной болезни, почечных колитах, в глазной практике - для расширения зрачка, а также других заболеваниях, связанных с нарушением вегетативной нервной системы (Машковский, 1988; Атлас лекарственных растений, 1962; Кортиков, 1997; Михайлов, 2003; Костюк, Чирнов, 2002; Anetzhofer, 1990).

Обеспечение медицинской промышленности сырьем белладонны осуществляется исключительно за счет промышленного выращивания, которое раньше было сконцентрировано в Крыму, на Украине и Северном Кавказе. С распадом СССР, лишившись основных зон возделывания, возникла необходимость в продвижении этого растения в более северные районы, в частности, в Центрально-черноземный регион России. Актуальность диссертационной работы определяется стабильным спросом на лекарственное сырье красавки и необходимостью создания отечественной сырьевой базы.

Белладонна - теплолюбивое растение, лимитированное условиями перезимовки и при возделывании нуждающееся в условиях относительно мягкого климата. Наряду с Северным Кавказом (Краснодарский край), нами предпринята попытка промышленного культивирования белладонны в Белгородской области - зоне со сравнительно континентальным климатом и относительно меньшей суммой эффективных температур.

Наши исследования были сосредоточены на интродукции и изучении основных элементов агротехнологии белладонны.

Цель исследований.

Целью настоящей работы является изучение биологических особенностей Atropa belladonna L., с целью введения в культуру в Центрально-черноземном регионе России и разработка основных агротехнических элементов возделывания красавки в условиях Белгородской области, позволяющих создавать стабильную сырьевую базу для фармацевтической промышленности.

Г РГАУ-МСХА

имени К.А. Тимирязева ЦНо имени Н И. Жглеэкова

Задачи исследований.

1. Изучить особенности сезонного роста и развития белладонны в условиях Централ ьно-черноземного региона России.

2. Разработать основные элементы технологии возделывания красавки (сроки посева н нормы высева) применительно к почве ино-климатическим условиям Белгородской области.

3. Изучить грунтовой и рассадный способы размножения культуры с целью оптимизации густоты стояния растений, обеспечивающих максимальную урожайность качественного сырья и семян.

4. Испытать регуляторы роста, способствующие стимулированию дружности прорастания семян н повышению урожайности красавки.

5. Оценить разнокачественность плодов и семян с целью их практического использования в семеноводстве белладонны.

Научная новизна □«лученных результатов.

На основе многолетних исследований впервые изучены ритмы сезонного развития, основные элементы агротехнологии (сроки посева и нормы высева, грунтовой и рассадный способы размножения) и установлены их оптимальные технологические параметры, позволяющие реализовать максимальные возможности продуктивности растений в условиях Белгородской области.

Установлена эффективность применения регуляторов роста на белладонне, способствующая повышению энергии прорастания, всхожести семян и урожайности качественного сырья.

Получены оригинальные данные но матрикалъной разаокачественности плодов и семян красавки, направленные на улучшение посевного материала и повышения урожайности культуры.

Практическая значимость.

Многолетними исследованиями диссертанта определена возможность успешного культивирования белладонны в Центрально-черноземном регионе России с использованием усовершенствованных элементов технологии применительно к данной зоне. С учетом разработанных агроприемов проведен опыт-н о-производственны й посев красавки на площади 10 га.

Комплексное использование регуляторов роста Циркона и Эпина-экетра при обработке семян и вегетирующих растений белладонны способствует 26-28 процентной прибавке урожая сырья с гектара.

Явление матрикалъной разнокачественности плодов и семян открывает новые возможности улучшения посевного материала и повышения урожайности травы и семян. Предложенные методические приемы используются в агротехнической и семеноводческой работе с белладонной в системе ВИЛАР.

Апробация работы.

Результаты исследований по теме диссертация были доложены на VI Международном симпозиуме «Новые к нетрадиционные растения и перспективы их использования», Пущияо, 2005, на VII Международном симпозиуме «Нетрадиционные и редкие растения, природные соединения и перспективы их использования», Белгород, 2006, на международной научной конференции, посвященной 75-легию ВИЛАР, Москва, 2006 г.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, 1 находится в печати.

Связь исследований с проблемным планом лекарственного растениеводства.

Диссертация выполнена в соответствии с разделом тематического плана Белгородского филиала ГУ ВИЛАР и программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2006-2010 гг.

Объем н структура диссертации.

Диссертация изложена на Ii? страницах, содержит 31 таблиц и 14 рисунков, Работа состоит из введения, обзора литературы, условий, материала и методики проведения опытов, 3 глав экспериментальной части, выводов, списка литературы, содержащего 131 источников, в том числе 31 на иностранных языках, и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Объекты, условия.

Объектом исследований служила улучшенная популяция Atropa belladonna L., полученная нз Северо-Кавказского филиала ГУ ВИЛАР.

Диссертационная работа выполнена в 2003-2006 годах в Белгородском филиале ГУ ВИЛАР (пос. Майский) путем постановки палевых и лабораторных опытов.

Климат Белгородской области характеризуется значительной континен-тальностью - жарким летом и сравнительно холодной зимой.

Почва опытных участков в основном представлена черноземом типичного тяжелосуглинистого механического состава.

Закладку опытов и изучение биологических и хозяйственно-ценных признаков белладонны осуществляли согласно общепринятым н специальным методикам: Бейдемаи, 1960^ Гуляев, Гужов, 198?, Методика исследований при ин-

тродукции лекарственных растений (1984); Проведение полевых опытов с лекарственными культурами (1981).

В качестве сроков посева использовали подзимний и весенний. Послед* ний в свою очередь включал ранний, средний и поздний посевы с интервалом в семь дней. Весенний посев проводил» семенами, обработанными водным раствором гибберрелина в концентрации 0,05%, подзимний - семенами без обработки. При изучении нормы высева в грунт применяли 4,6,8 и 10 кг/га.

Рассадный способ размножения красавки изучали путем высадки 75-50 дневной рассады по схеме 70x20,70x30,70x40,70x50 и 70x60 см.

Опыт с регуляторами роста включал два биорегулятора - Эпии-экстра и Циркон.

Посев широкорядный (70 см), опыты закладывали ручной сеялкой и вручную в четырехкратной ловторности, площадь делянок 12-21 м2. Па всех опытах, за исключением росторегуляторов, при посеве вносили гранулированный суперфосфат из расчета 8-10 кг/га Р2О5 н в течение вегетации на однолетних растениях осуществляли одну, а на многолетних - две подкормки аммиачной селитрой из расчета 30 кг/га д.в. азота.

Разиокачесгвенность плодов н семян изучали на 5 модельных растениях, собирая зрелые плоды с интервалом в 7 дней.

Сумму алкалоидов определяли в группе массовых анализов лаборатории аналитической химии ВЙЛАР по ГФ-Х1 (1990), посевные качества - по ГОСТ Р 51096-97.

Результаты обрабатывали статистически по Б.А.Доспехову (1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ II ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Ритмы сезонного развития белладонны

При введении культуры в новые климатические условия изменяются условия существования, а вместе с ними и ритм развитая растения. В каждом конкретном случае происходит акклиматизация растений н их постепенное приспособление к новым условиям жизни.

Знание сезонного ритма развития белладонны в Центрально-черноземном регионе России крайне важно, так как это дает основание установить возможность культивирования этой культуры в Белгородской области.

Сроки наступления основных фенологических фаз красавки в 2003-2006 гг. после посева семенами в первый год вегетации и после отрастания растений - во второй в значительной степени зависели от возраста растений и метеорологических условий года (табл. 1).

Фенологические наблюдения показали, что период прорастания семян в полевых условиях весьма продолжительный. От посева до появления всходов в

разные годы проходило от 29 до 42 дней. Более дружному прорастанию семян и появлению всходов способствовало сочетание высоких положительных температур и запасов почвенной влаги, что наглядно продемонстрировано погодными условиями 2006 года. Метеорологические условия апреля и мая этого гола (повышенная температура воздуха и большое количество осадков) благоприятно влияли на появление всходов, которые были отмечены 17 мая.

Таблица 1

Динамика сезонного развития белладонны в Белгородской области

Фенологическая фаза 2003 г. 2004 г. 20О5г. 2006 г.

I г.ж. 2 г.Ж. 1 г.ж. 2 г.ж. 1 г.ж. 2 г.ж. I г.ж. 2 г.ж.

Посев 25.04 - 23.04 - 18.04 - 18.04 -

Всходы 6.06 - 25.05 - 19,05 - 17.05 -

Начало вегетации (отрастание) - 27.04 - 2.05 - 28.04 - 26.04

Начало стеблевания 28,07 1605 15.07 20.05 10.07 18.05 10.07 14.05

Начало бутонизации 8.08 25.05 27.07 30.05 23.07 26.05 24,07 28 05

Начало цветения 17.08 5.06 7.08 8.06 4.08 6.06 6.08 6.06

Массовое цветение 2008 13.06 12.08 16.06 9.08 13.06 11.08 14.06

Начало плодоношения 3.09 19.06 23.08 22,06 18.08 20.06 20,08 20,06

Массовое плодоношение - 25.6 - 30.06 - 28,06 - 3 07

Созревание плодов 23.09 16.07 16.09 18.07 13.09 15.07 16.09 21.07

Начало вегетации (весеннего отрастания) растений второго года жизни приходится на коней апреля - начало мая, что совпадает с переходом суточных температур через 8-10 С.

Даш цветения и последующих фаз развития значительно различались по годам жизни растений. Так, по данным четырехлетних исследований однолетние растения вступали в фазу массового цветения с 11.08. по 20.08., созревания плодов - с 13.09. по 23.09., тогда как двухлетние - с 13.06, по 16.06, и 15.07.21.07. соответственно. С учетом этого уборку сырья на плантациях второго года вегетации проводили почти на два месяца раньше, чем на плантациях первого года жизни, что позволяло двухлетним растениям в течение одного вегетационного периода сформировать второй урожай надземной биомассы.

Таким образом, растения белладонны первого и второго года вегетации в Белгородской области проходили за сезон полный цикл роста и развития. При этом однолетние растения обеспечивали один укос травы и частичное созрева-

ние плодов, тогда как двухлетние - два укоса сырья и максимальную урожайность семян.

Продолжительность периода от всходов до созревания плодов в первый год жизни составляла 109-121 дней, во второй - от отрастания растений до созревания — от 77 до 85 дней, что вполне соответствует зональным возможностям вегетации теплолюбивых культур.

Сроки грунтового посева белладонны

Интродуцирован ие белладонны в Белгородскую область требовало разработки одного нз основных элементов технологии возделывания - изучения сроков посева этой культуры в ЦЧ регионе России, значительно отличающемся от почвенн о-климатических условий Крыма и Северного Кавказа.

Таблица 2

Фенологические фазы и густота стояния растений белладонны в первый год ве-

гетации в зависимости от сроков посева

Сроки посева Даты по- Всходы массовые Густота СТОЯНИЯ Стебле- Цветение Созревание плодов

сева растений, шт./пог.м. вание массовое

2004 год

Подай мний 26.10 25.05 21 27.07 08.09 12.10

Весенний:

-ранний 23.04 28.05 19 30.07 09.09 12.10

-средний 30.04 01.06 18 02.08 13.09 15.10

-ПОЗДНИЙ 06.05 04.06 15 05.08 16.09 17.10

2005 год

Подзимний 28.10 15.06 18 28.07 23.08 08.10

Весенний:

- ранний 18.04 16.06 17 28.07 22.08 08.10

-средний 25.04 19.06 15 29.07 05.09 18.10

- поздний 02,05 20.06 11 01.08 08.09 19.10

2006 год

Подзимний 26.10 21.05 19 9.07 16.08 14.10

Весенний:

-ранний 18.04 23.05 21 10.07 16.08 17.10

-средний 25.04 29.05 15 13.07 20.08 20.10

- поздний 02.05 4.06 14 19.07 25.08 23.10

В годы исследований подзимний посев осуществляли в третьей декаде октября, ранневесешшй — 18-23 апреля. Появление всходов в наших опытах в

значительной степени зависело от сроков посева и метеорологических условий года (табл. 2).

Наиболее ранние и дружные всходы отмечали при посеве под зиму и рано весной. В этих вариантах семена прорастали на 3-6 дней раньше, чем при средне-весеннем посеве. Период появления всходов белладонны при позднем весеннем посеве был сравнительно растянутым.

Большое влияние на появление всходов оказывали погодные условия. Так, повышение температуры воздуха в апреле и мае 2005 года (на 2,2° выше среднем ноголетних значений) и незначительное количество атмосферных осадков (41% от нормы) в апреле того же года, значительно сдерживали прорастание семян, в результате чего массовые всходы появились 15-20 июня.

При подзимнем посеве семена белладонны, пройдя естественную стратификацию, лучше использовали почвенный запас влаги весной и при повышении температуры до 18-20° более интенсивно прорастали и обеспечивали максимальную густоту стояния растений, на уровне от 18 до 21 пгтУпог.м.

Среди весенних сроков посева лучшие результаты были получены в варианте раннего посева (18-23 апреля) семенами, обработанными гибберешш-ном. В этом варианте густота стояния растений варьировала от 17 до 21 штук на 1 пот. м.

При среднем и особенно позднем сроках весеннего посева высеянные семена испытывали острый дефицит почвенной влаги, в результате чего всходы развивались медленнее и при засухе частично погибали.

Растения белладонны подзимнего н ранневесеннего срока в первый год вегетации по сравнению с поздним весенним посевом характеризовались более мощным развитием: имели большее число побегов, листьев, цветков и плодов на 1 растении, которые в свою очередь являются слагаемыми элементами структуры урожая сырья. Эти варианты превосходил последний по высоте растений- на 3 см, по числу на растении: побегов - на 1, листьев — на 8-11, плодов - на 0,7-0,8.

Учет урожайности н качества сырья в первый год вегетации осуществляли в фазу массового цветения при одноукосной технологии (табл. 3).

По данным трехлетних исследований установлено, что при практически одинаковом содержании суммы алкалоидов в траве белладонны (не ниже показателя ФС (42-II04-77)), поздний весенний посев по урожайности сырья и семян в первый год вегетации существенно уступал подзимнему и ранневесенне-му (при НСРоз** 2,1 и 0,07 ц/га). При этом растения последних вариантов отличались более мощным развитием, облиственностью и количеством репродуктивных органов. В результате доля листьев и цветков в этих вариантах составляла 65%, тогда как у растений поздневесснних посевов - на 5% меньше.

Семена белладонны всех вариантов опыта характеризовались высокими посевными качествами, соответствующими категории оригинальных семян.

Во второй год вегетации календарные сроки фенологических фаз развития растений (независимо от сроков посева) наступали практически одновременно. Лишь в варианте позднего весеннего посева их отрастание проходило более интенсивно, что, по-видимому, обусловлено меньшей густотой стояния растений.

Таблица 3

Хозяйственно ценные признаки белладонны при разных сроках посева в первый год жизни (2004-2006 гг.)

Признаки Подзимний посев Весенний посев НСР05

ранний средний поздний

Урожайность сырья (сухой травы), ц/га 18,1 17,6 17,0 15,3 2,1

Процентное соотношение в сырье: • листьев и цветков 65 65 63 60

- стеблей 35 35 37 40

Содержание алкалоидов в траве, % 0,37 0,43 0,39 0,41 0,12

Урожайность семян, ц/га 0,37 0,36 0,34 0,28 0,07

Всхожесть семян, % 86 88 87 86

Таблица4

Суммарная урожайность и качесгво сырья белладонны в зависимости от сроков посева во второй год вегетации

Сроки посева Урожайность травы, ц/га Содержал с дов в Т1 !е алкалои-раве,% Урожайность семян, ц/га

2005 г. 2006 г. 2005 г. 2006 г. 2005 г. 2006 г.

Подзимний 29,5 31,9 0,50 0,41 2,54 2,87

Весенний: -ранний 29,8 32,4 0,48 0,39 2,58 2,91

-средний 28,3 30,9 0,44 0,37 2,12 2,65

-поздний 27,2 29,5 0,47 0,40 2,00 2,47 1

НСРоз 2,4 2,0 0,07 0,06 0,23 0,18

В опытах с двухлетними растениями в течение вегетационного периода проведено два укоса сырья, однако по хозяйственным признакам сохранилась тенденция, аналогичная первому году вегетации (табл. 4).

Наиболее высокая урожайность травы за два укоса и семян отмечалась при посеве под зиму и рано весной. По содержанию биологически активных веществ сырье несколько превышало ФС 42-1104-77 (0,35%), однако различая по вариантам опыта находились в пределах ошибки опыта.

Таким образом, в условиях Белгородской области подзимний и ран невесенний посевы белладонны обеспечивают более дружное прорастание семян, полноту всходов, высокий урожай лекарственного растительного сырья и семян. В качестве подстраховки посевы красавки целесообразно проводить в два срока - под зиму и ранней весной в соотношении 50:50.

Влияние норм высева белладонны на урожайность и качество сырья и семян

Одним из основных агротсхналогических приемов возделывания белладонны является норма высева, ранее изученная для условий Крыма и требующая уточнения для Центрально-черноземного региона России.

При подзимнем и весеннем посеве принятые нами нормы высева составили 4, б, 8 и 10 млн. шт/га всхожих семян, что соответствовало 4, б, 8 и 10 кг/га. Трехлетними опытами установлено, тто число всходов оказалось прямо пропорционально числу высеянных семян (табл. 5).

Минимальное число всходов на одном погонном метре рядка было отмечено в варианте с нормой высева 4 кг/га. По годам оно колебалось от 9,5 до 17,0 шт. при посеве весной и от 4,2 до 9,0 шт. — под зиму. Максимальное количество всходов наблюдали в варианте 10 кг/га, которое варьировало от 25,0 до 31,5 при весеннем и от 22,3 до 27,2 шт. на 1 п.м. при подзимнем посевах. Существенное влияние на прорастание семян оказывали метеорологические условия. Прохладная погода, установившаяся в мае 2004 года, способствовала их недружному прорастанию и формированию сравнительно изреженных всходов.

В наших опытах испытуемые нормы высева практически не влияли на развитие однолетних растений, которые одновременно вступали в отдельные фенологические фазы своего развития. При этом урожайность воздушно-сухой травы по вариантам изменялась от 14,4 до 16,5 ц/га, содержание алкалоидов в сырье - от 0,39 до 0,46%. В первый год вегетации в варианте с нормой высева 4 кг/га урожайность сырья была минимальной, что, по-видимому, обусловлено меньшим количеством растений на рядке. Высев семян б кг/га обеспечил наивысшую урожайность воздушно-сухой травы (16,5 ц/га), равную контролю (8кг/га) и существенно превысил вариант с нормой 4 кг/га (при 11СР=2,0 ц/га).

Установлено, что с уменьшением нормы высева в траве увеличивалось процентно-весовое содержание листьев и цветков - наиболее ценных компонен-

тов сырья. Так, в варианте с нормой высева 4 кг/га на долю листьев и цветков в сырье приходилось 66,4, а в варианте 10 кг/га - 57,3%.

Таблица 5

Число всходов и густота травостоя белладонны в зависимости от нормы высева

семян

Признаки Норма высева, г/мг (кг/га)

0,4 (4) 0,6 (6) 0,8(8) 1,0(10)

весенний посев (2004-2006 гг.)

2004 год

Число всходов на 1 п.м. 9,5±0,4 14,0+0,6 19,5+0,8 25,0+1,0

Число растений на 1 н.м. перед уборкой 8,2±0,5 12,7+0,5 16,4+0,6 21,3+1,0

2005 год

Число всходов на 1 п.м. 14,0+0,3 19,5+0,7 27,0+1,1 31,5+1,4

Число растений на 1 п.м. перед уборкой 13,0±0,5 17,2+0,6 22,5+1,0 24,6+1,3

2006 год

Число всходов на 1 п.ы. 17,0±0,6 20,0+0,5 29,5+1,2 31,0±U

Число растений на 1 п.м. перед уборкой 14,4+0,4 16,8+0,6 23,0+1,0 21,4+1,1

подзн.мннй посев (2003-2005 гг.)

2003 год

Число всходов на 1 п.м. 1 4,2±0,1 9,8+0,5 16,4+0,6 22,3+0,9

Число растений на 1 [ ^ ^ п,м. перед уборкой ! ' - ' 8,3+0,4 14,0+0,5 18,2+0,7

2004 год

Число всходов на I п.м. 8,5±0,4 13,5+0,6 23,2+1,1 26,4+0,8

Число растений на 1 п.м. перед уборкой 7,2±0,3 10,7+0,6 18,4+0,7 21,0+0,9

2005 год

Число всходов на 1 п.м. 9,0+0,4 14,6+0,5 25,4+1,0 27,2+1,2

Число растений иа 1 п.м. перед уборкой 7,5+0,2 11,5+0,4 18,«±0,8 20,4+1,0

Во второй год вегетации в опыте отмечалось интенсивное развитие растений, особенно в вариантах с меньшими нормами высева, что, ло-вшшмому, было связано с увеличением их площади питания.

Во всех вариантах опыта за два укоса были получены сравнительно высокие показатели урожайности листостебельной массы и содержания биологически активных веществ (табл. 6).

Таблица 6

Суммарный урожай и качественная характеристика сырья за два укоса в опыте с нормами высева во второй год вегетации (2005-2006гг.)

Норма высева, г/м2 (кг/га) Урожайность травы, ц/га. Процентное с СЫ1 »отношение в эье Содержание суммы алкалоидов в траве, %

листьев и цветков стеблей

0,4(4) 25,0 56,3 43,7 0,40

0,6(6) 26,1 57,8 42,2 0,42

0,8(8) 24,4 57,6 42,4 0,45

1,0(10) 23,5 57,6 42,4 0,49

НСР05 2,8 0,08

Анализ табличных данных показал, что во второй год вегетации различий между вариантами по хозяйственным признакам не обнаружено, что свидетельствует о равноценности испытуемых норм высева.

При этом в более разреженных посевах (с нормой высева 4 и б кг/га) двулетние растения развивались даже лучше, чем в затушенных {8 и 10 кг/га) и обеспечивали высокую семенную продуктивность.

Таким образом, в первый год вегетации отмечено преимущество нормы высева 6 кг/га, тогда как во второй и последующие годы уменьшение нормы высева до 4 кг/га давало практически одинаковый урожай качественного сырья и семян. При выращивании белладонны в Белгородской области с целью подстраховки получения стабильных всходов в годы с разными метеорологическими условиями норма высева семян при весеннем посеве может быть увеличена до б, а при подзимнем - до 8 кг/га.

Рассадный способ возделывании белладонны при разных схемах посадки

Рассадному способу размножения красавки предшествовало изучение качества посадочного материала, обеспечивающего хорошую приживаемость растений в полевых условиях.

В Белгородской области высадку рассады в грунт в разные годы проводили 18-25 мая, под полив, когда риск весенних заморозков был практически минимальным. К моменту высадки в поле она достигала высоты 5-11 см и формировала 4-8 листьев.

Установлено, что рассада высотой 7-9 см с 5-6 листьями является наиболее оптимальной для высадки на плантацию. Приживаемость растений в этих вариантах была достаточно высокой и варьировала по годам от 91 до 97%. He-

пользование переросшей и слаборазвитой рассады для закладки плантаций нецелесообразно, так как в этом случае выпады растений достигают 22%.

С целью оптимизирования параметров размещения растений на участке были изучены разные площади питания. При этом схема опыта включала 5 вариантов- схем посадки 70x20,70x30,70x40,70x50,70x60 см.

При рассадном способе размножения растения белладонны особенно быстро росли н развивались, значительно опережая грунтовой посев семенами. Сроки наступления фенофаз не зависели от схемы посадки растений, а в большей степени определялись годом их жизни. Так, в первый год вегетации растения всех вариантов вступили в фазу массового цветения 2 августа, тогда как во второй — 30 мая.

На втором году жизни морфологические признаки растений при рассадном способе возделывания достигали максимальной величины. При этом увеличение плошади питания приводило к возрастанию числа генеративных побегов, листьев н их размеров. Так, в варианте при схеме посадки 70x20 см на растении образовывалось в среднем 2,92 побегов н 129 листьев, длина которых составляла 15,4 см, ширина - 7,81 см, то при схеме 70x60 см - 4,51; 167; 17,3 и 8,6 см соответственно.

Хозяйственно-ценные признаки белладонны в зависимости от схемы посадки рассады представлены в табл. 7.

Таблица?

Влияние рассадного способа размножения на хозяйственные признаки красавки в первый и второй годы жизни растений (2005-2006 гг.)

Варианты Урожайность травы, ц/га Содержание суммы алкалоидов в траве, % Урожай мян ность се-ц/га

1 г.ж. 2 г.ж. 1 г.ж. 2 г.ж. 1 г.ж. 2 г.ж.

70x20 см (1400 см1) 17,2 32,6 0,44 0,43 0,48 2,42

70x30 (2100 см2) 18,9 34,4 0,42 0,49 0,54 2,56

70x40 см (2800 см2) 17,0 32,1 0,47 0,44 0,59 2,48

70x50 см (3500 см2) 16,4 30,5 0,40 0,48 0,61 2,20

70x60 см (4200 см2) 15,7 28,3 0,43 0,46 0,60 2,14

НСР„5 2,1 2,6 0,08 0.06 0,09 0,17

При рассадном способе размножения белладонны лучшим оказался вариант со схемой 70x30 см. При равном содержании действующих веществ он существенно превзошел варианты с площадью питания 3500 и 4200 см1 по уро-

жайности надземной биомассы, а на втором году вегетации - и по семенной продуктивности.

Таким образом, наряду с посевом семян в грунт в нашей зоне возможно размножение белладонны рассадой. Лучшей схемой посадки, обеспечивающей высокую урожайность товарного сырья и качественных семян является площадь питания растений 2100 см2 (70x30 см), что составляет около 50 тыс. растений на 1 га.

Рассадный способ размножения с одной стороны способствует значительной экономии посевного материала, а с другой — является более трудоёмким и экономически высокозатратным. Тем не менее, этот способ размножения не исключается и может успешно использоваться в селекционной работе с белладонной.

Испытание регуляторов роста на белладонне

В производственных условиях белладонна в основном размножается семенным путем. Семена этой культуры имеют период покоя, обусловленный ингибиторами, содержащимися в семенной оболочке, сравнительно низкую энергию прорастания и продолжительный период от посева до всходов (В1мЛ, Шаг, 1971). В связи с этим появилась необходимость в поиске и применении регуляторов роста, способствующих ускорению прорастания семян.

В последние годы при подборе регуляторов роста большое внимание уделяется не только их влиянию на всхожесть, рост и развитие растений, но н на возможность проявления антистрессовых свойств, которые позволяют культурным растениям адаптироваться к неблагоприятным условия внешней среды. К таким регуляторам относятся Эпин-эксгра и Циркон.

Обработка семян Цирконом и Эпин-экстра в норме расхода 0,1 и ОД мл/кг в лабораторных условиях повышала энергию прорастания и всхожесть семян на 13*15%, в полевых условиях всходы появлялись на 4-5 дней раньше, чем в контроле (обработка водой). При этом густота стояния растений в опытных вариантах заметно превышала контроль. Так, через 30 дней после посева на вариантах с Цирконом степень покрытия делянки белладонной составила 15-26%, Эпином-экстра —16-20%, в то время как в контроле всего 5-8%.

Обработка семян и вегетирующих растений белладонны регуляторами роста приводила к повышению площади ассимиляционной поверхности и продуктивности растений первого года вегетации. При этом урожайность воздушно сухой травы в вариантах с росторегуляторами превышала контроль на 2836%. Особенно эффективным их действие оказалось в годы с экстремальными метеорологическими условиями, что согласуется с литературными данными (Зотова, Гончарук, 2004; Воронина, Чуринова н др., 2006)

п

Важным показателем адаптации белладонны к условиям Белгородской области является ее перезимовка. По данным наших исследований установлено, что росторегуляторы положительно влияют на перезимовку. Так, в холодную зиму 2006 года выпады растений в контроле составляли 15,3%, в вариантах с Цирконом и Эгтаном-экстра - 6,7 и 6,9%.

На двухлетних плантациях красавки проведены испытания регуляторов роста при двукратной обработке вегетирующих растений. Отмечено их существенное влияние на ростовые процессы и урожайность товарного сырья и семян.

По сумме двух сборов прибавка урожайности травы белладонны в среднем составила в варианте с Цирконом 30%, Эпин-экстра - 25%, содержание суммы алкалоидов в сырье было сравнительно высоким - 0,60 и 0,56% при 0,53% у контроля. Структурный анализ урожая показал, что в вариантах с росторегуля-торам и сырье было более обогащенным листьями и цветками. По этому признаку контроль уступал им на 9-12%.

Начало цветения растений в вариантах с Цирконом и Эпин-экстра наблюдалось на 3-5 дней раньше, чем в контроле, при этом оно было более дружным и способствовало увеличению продуктивности плодов и ускорению их созревания. Биометрические учеты показали, что число зрелых плодов на вариантах с росторетулятором было в 2,3-2,5 раза больше, чем в контроле, которые в свою очередь обеспечивали и большую урожайность качественных семян. Вариант, обработанный водой, в среднем уступал Циркону и Эпину-экстра по этому признаку на 47-38%.

Таким образом, комплексное применение росторегуляторов на белладонне способствует повышению всхожести семян, усилению ростовых процессов и повышению урожайности и качества сырья и семян. При этом ростостимулирующее действие Циркона и Эпина-экстра в годы с экстремальными погодными условиями проявляется в большей степени.

Матрнкальная разнокачественносгь плодов и семян белладонны н их практическое значение

Разнокачественносгь семян растений - явление широко известное и используемое в сельскохозяйственной практике.

Цветение белладонны в Белгородской области наблюдается в период с нюня по август. В зависимости от метеорологических условий продолжительность периода цветения популяции варьирует по годам от 35 до 45 дней. При этом на одном растении одновременно можно наблюдать бутоны, цветки, зеленые и зрелые плоды.

Влияние разных сроков формирования плодов на продуктивность

и качество семян

Крайне неравномерное цветение — гиодообразование белладонны способствует разнокачественностн семян, завязавшихся при опылении в разные сроки. Одним из условий формирования неоднородных семян является время заложения генеративных органов и различные темны прохождения этапов органогенеза, а также неодинаковая обеспеченность их метаболитами. С целью определения периода формирования максимального количества наиболее качественных плодов и семян использовали пять двухлетних модельных растений, и с момента появления зрелых плодов осуществляли их сбор с интервалом в 7 дней. В общей сложности проведено пять сборов (табл. 8).

Таблица 8

Продуктивность плодов и семян белладонны в зависимости от сроков созревания (2004-2006 гг.)

Сроки сбора (дата) Средняя масса, г Число семян с плода

сырых плодов с 1 растения 1 плода семян с 1 растения семян с 1 плода

Первый (27.07) 48,7+2,1 0,50+0,02 4,13+0,20 0,26+0,03 186+5,23

Второй (03.08) 87,6+4,2 0,44+0,02 7,44+0,24 0,24+0,03 169+6,44

Третий (10.08) 101,0+4,9 0,39+0,01 9,11 ±0,37 0,21+0,02 155+5,22

Четвертый (17.08) 83,5+4,3 0,36+0,02 7,90+0,27 0,20+0,01 137+5,10

Пятый (24.08) 43,4+3,0 0,29+0,01 4,0+0,18 0,18+0,01 132+4,81

Продуктивность и величина репродуктивных органов белладонны находились в прямой зависимости от очередности их зарождения на растении. Плоды первых сроков формирования были наиболее крупными и характеризовались повышенной продуктивностью семян. Так, средняя масса одного плода, убранного 27.07, составляла 0,50 г с числом семян 186 шт., тогда как при уборке 24.08, — 43,4 и 132 шт. соответственно. Установлена прямая коррелятивная зависимость между величиной плодов и семенной продуктивностью. В обше массе урожая на долю плодов, сформировавшихся последними и отличающихся низкой семенной продуктивностью, приходилось только 12 %.

Масса 1000 семян, энергия прорастания и всхожесть являются основными параметрами, определяющими посевные качества семенного материала.

Семена первых сроков формирования являлись наиболее крупными с массой 1000 штук равной 1,54 г. С каждым последующим сроком уборки их абсолютная масса постепенно уменьшалась, и к пятому сроку она составила 1,07 г. Семена всех сроков уборки характеризовались высокой всхожестью от

85 до 96%. Однако этот показатель, равно как и масса 1000 семян, четко коррелировал со сроками их формирования. Семена, убранные первыми, имели максимальную всхожесть (96%), последними - на 11 % ниже.

Таким образом, плоды белладонны, завязавшиеся на растении в разные сроки характеризуются разнокачесгвенностью.

Изучение разных фракций плодов и семян белладонны

Белладонна образует совокупность плодов, семян и их фракций.

Для изучения их разнокачественности нами с пяти индивидуальных растений были собраны все плоды и разделены на фракции: мелкая с диаметром 0,9-1,2, средняя - 1,3-1,6, крупная - 1,7-2,0 см, С плодов каждой фракции были выделены семена, определен выход их с единицы массы и элементы семенной продуктивности.

Установлено, что в обшей массе урожая на долю мелких плодов приходилось 19, средних - 45 и крупных — 36%. При этом основную фракцию составляют плоды средней величины. Семена из плодов разных фракций в целом характеризовались высокими показателями посевных качеств, которые соответствовали категории оригинальных семян. Однако из плодов мелкой фракции получали более мелкие семена, масса 1000 штук которых составляла 1,13 г. и уступала семенам средней и крупной фракции плодов на 13-33%, по энергии прорастания на 5-6, а по всхожести - на 8% соответственно.

Таблица 10

Влияние разных фракций семян и плодов на хозяйственные признаки белладонны 2 года вегетации (2005-2006 гг.)

Признаки Семена с фракций плодов НСРм

мелкая средняя крупная

Высота растений, см Н2±А2 140+3,6 144+4,3

Число генеративных побегов на 1 растении, шг. 3,1+0,12 3,5+0,14 3,9+0,12

Число листьев на 1 растении, шт. 132±5,8 144+6,1 156+5,2

Урожайность сухой травы за 2 укоса, ц/га 22,6 24,1 26,7 3,2

Содержание суммы алкалоидов в сырье, % 0,42 0,39 0,41

Урожайность семян, ц/га 2,71 2,89 3,18 0,31

Масса 1000 семян, г 1,08 1,12 1,10

Всхожесть семян, % 84 83 84

С целью изучения влияния величины семян белладонны на урожайность надземной биомассы и содержание биологически активных веществ в сырье, нами проведен полевой опыт.

Установлено, что растения белладонны первого года вегетации, выращенные из семян крутгноплодной фракции отличались более интенсивным ростом н развитием уже на начальных этапах онтогенеза и формировали урожай фитомассы на 15% выше, чем из мелкой фракции.

На втором году жизни растения, выращенные из семян крупной фракции плодов, характеризовались повышенным количеством генеративных побегов и листьев на 1 растении, а также урожайностью (табл. 10).

Урожайность воздушно-сухой травы за два укоса в среднем составила 26,7 ц/га, семян 3,18 ц/га при 22,6 и 2,71 ц/га в варианте с мелкой фракцией.

Таким образом, ю фракции крупных плодов белладонны получают наиболее качественный посевной материал, обеспечивающий повышенную урожайность товарного растительного сырья и семян.

ВЫВОДЫ

1. В результате многолетних исследований установлена возможность выращивания белладонны в качестве многолетней культуры в новой почвенно-кяиматаческой зове России. В условиях Белгородской области красавка проходит полный цикл сезонного развития; в первый год вегетации обильно цветет, формирует удовлетворительный одноукосный урожай качественного сырья (16-18 ц/га) и обеспечивает частичное созревание плодов. Во второй и последующие годы вегетации белладонна достигает максимальной урожайности семян (2,5-2,9 ц/га) и воздушно-сухой травы при двухукосной технологии возделывания (28-30 ц/га) с содержанием алкалоидов в траве 0,40-0,49%.

2. Для почвекно-климатических условий центрального черноземного региона России разработаны основные элементы технологии возделывания белладонны, Определены лучшие для этой культуры сроки посева в Белгородской области - подзимний и ранневесешшй, которые целесообразно проводить в соотношения 50;50 при ширине междурядий 70 см. Установлены оптимальные нормы высева белладонны в количестве 6 млн. всхожих семян при весеннем посеве и 8 млн. - при подзимнем, которые соответствуют 6 и 8 кг/га,

3. Наряду с грунтовым способом размножения кулыуры разработан рассадный, который при оптимальной схеме размещения рассады 70x30 см, в количестве 50 тысУга, уже в первый год вегетации культуры позволяет получить около 19 ц/га травы и 0,5 ц/га семян. Рассадный способ размножения белладонны, как более трудоемкий н высокозатратный, может использоваться в селекционной работе для ускоренного размножения перспективных номеров с ограниченным количеством семян.

4. Для обработки семян и вегетирующнх растений белладонны подобраны ре-

гуляторы роста биологической природы Циркон и Эпин-эксгра; установлены их нормы расхода и сроки обработки. Применение биорегуляторов роста на 4-5 дней ускоряло появление всходов, усиливало ростовые процессы на всех эта]ах онтогенеза, способствовало дружному созреванию плодов; увеличивало урожайность травы на первом и втором годах вегетации на 2032%, семян - на 31-56%.

5. Установлена матрикальная разнокачественностъ плодов и семян, обусловленная неравномерным цветением и неодинаковыми условиями развития завязи и формирования плодов. Плоды, сформированные на растении в разные сроки, различаются между собой по величине и образуют разнокачественный посевной материал. Семена, выделенные из фракции крупных плодов обеспечивали повышенную урожайность товарного сырья и семян, отвечающих требованиям ФС 42-1104-77 н ГОСТ Р51096-97.

Список работ опубликованных по теме диссертации

1. Сидельников H.H. Нормы высева при возделывании Atropa belladonna L. в Белгородской области // Труды YI Международного симпозиума «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования». — М„ Пущино, 2005. - Т.З. - С.438-440.

2. Сидельников H.H., Конон Н.Т. Влияние сроков посева на морфобиологи-ческую характеристику к урожай Atropa belladonna L. // Материалы Международной научной конференции 75 лет ВИЛАР «Генетические ресурсы лекарственных растений». - М., 2006. - С.274-278,

3. Сидельников H.R Atropa belladonna L. // Материалы Международной научной конференции 75 лет ВИЛАР «Генетические ресурсы лекарственных растений». - М-, 2006. - С.287-290.

4. Пушкина Г.П., Сидельников HJÍ. Применение регуляторов роста при выращивании белладонны. // Материалы Международной научной конференции 75 лет ВИЛАР «Генетические ресурсы лекарственных растений». -М., 2006. -С.380-384.

5. Конон Н.Т., Сидельников Н.И, Хазиева Ф.М. Матрикальная разнокачественностъ плодов и семян Atropa belladonna L. //Труды Y1I Международного симпозиума «Нетрадиционные и редкие растения, природные соединения и перспективы их использования». - Белгород, 2006. - Т.2. - С.71-74.

6. Сидельников H.H., Конон Н.Т. Элементы агротехнологин возделывания белладонны в Белгородской области//Arpo XXI, 2007. - Ш 1-3.~C.4M2.

7. Пушкина ГЛ., Бушковская Л.М., Сидельников Н.И. Защитно-ептулирующнй эффект регулятора роста эпин-экстра на лекарственных культурах // Материалы научной конференции «Полифункщюналыюсгь действия эпии-экстра». — М., 2007. (в печати).

Подписано в печать 10.04.2007 г. Исполнено 11.04.2007 г. Печать трафаретная.

Заказ №276 Тираж: 100 зкз,

Типография « И -Й ФОРМАТ» ИНН 7726530900 115230, Москва, Варшавское ш,, 36 (495)975-78-56