Семенная продуктивность левзеи сафлоровидной в условиях Пермского края

УДК 633.3:631.53.01(470.53)

Семенная продуктивность левзеи сафлоровидной в условиях Пермского края

Майсак Г. П., кандидат сельскохозяйственных наук

Матолинец Д. А.

ФГБНУ «Пермский НИИСХ» – филиал ПФИЦ УрО РАН

614532, Россия, Пермский край, с. Лобаново, ул. Культуры, д. 12

E-mail: korm.pro2015@yandex.ru

D разработке технологии возделывания любой сельскохозяйственной культуры важное место занимает получение семян в конкретных почвенно-климатических условиях. Впервые в условиях Пермского края изучались элементы технологии возделывания левзеи сафлоровидной (Rhaponticum carthamoides (Willd.) Iljin) на семена. Исследования проведены на опытном поле ФГБНУ «Пермский НИИСХ» – филиала ПФИЦ УрО РАН. В 2018–2019 годах были определены биологическая урожайность семян левзеи сафлоровидной и её структура. Цель исследований — определить семенную продуктивность левзеи сафлоровидной при разных приёмах возделывания в условиях Пермского края. Наибольшая биологическая урожайность семян левзеи сафлоровидной получена при рядовом способе посева с нормой высева 0,4 млн всхожих семян/га — 54,18 г/м², в вариантах с нормой высева 0,2 и 0,3 млн урожайность была несколько ниже и существенно ниже (на 19,98 г/м²) — при норме высева 0,5 млн. При широкорядном способе посева также выделился вариант с нормой высева 0,4 млн всхожих семян на 1 га, обеспечив на 1 м² 51,48 г семян, достоверно ниже она получена при высеве 0,2 млн — на 21,48 г и в пределах ошибки опыта — в остальных вариантах (НСР₀₅ = 19,46 г/м²). При рядовом посеве наибольшая урожайность семян была обусловлена наибольшим числом побегов на 1 м², массой семян в соцветии; в широкорядном — количеством побегов на 1 м², количеством и массой семян в соцветии. Установлена тесная прямая корреляция биологической урожайности семян с количеством генеративных побегов (r = 0,992), средняя корреляция — с количеством (r = 0,658) и массой (r = 0,685) семян в соцветии и средняя обратная — с лабораторной всхожестью (r = –0,584).

Ключевые слова: левзея сафлоровидная, семенная продуктивность, урожайность, структура урожайности.

Левзея сафлоровидная, рапонтикум сафлоровидный, маралий корень (Rhaponticum carthamoides (Willd.) Iljin), относится к семейству Астровые или Сложноцветные, ценное кормовое и лекарственное растение, содержит комплекс из 65 фитоэкдистероидов (ФЭС) уникальной биологической активности, которые не могут быть синтезированы химическим способом ни в одной из лабораторий мира; 18 витаминов и витаминоподобных веществ, повышенные количества водорастворимых макроэлементов, Са, К, N, Р и другие, 47 микроэлементов. Всё это в комплексе стимулирует иммунную систему животных (Miliauskas et al., 2005; Тимофеев, 2009; 2019). На порядок выше ФЭС содержится в листьях, ежегодно возобновляемом ресурсе, комплексная активность которых в 4 раза больше по сравнению с подземными органами (Некратова, 2014; Тимофеев, 2017; Биндасова, 2018).

Исследования, проведённые в Пермском НИИСХ, показали, что надземная масса левзеи может быть высокоэффективным источником кормов, обладающих иммуностимулирующими свойствами, оказывающих положительное влияние на продуктивные и воспроизводительные функции животных. Левзея формирует высокую урожайность зелёной (до 64 т/га) и сухой массы (до 11 т/га) (Матолинец, 2018; Волошин, 2019).

Левзея сафлоровидная — многолетнее травянистое растение. В России первые посевы левзеи сафлоровидной (в СССР) датируются 1926 годом, но в культуре не удаётся обеспечить длительную хозяйственную эксплуатацию вида (Тимофеев, 2019). По данным ряда авторов, если в природе на субальпийских лугах на одном месте левзея сафлоровидная может произрастать от 50–75 до 120 лет и более, то в культуре — от 3–4 до 15 лет (Тимофеев, 2010; Медведев, Сметанникова, 1981; Постников, 1995; Рубан, Зайнуллина, 2013; Тимофеев, 2019).

Однако такая перспективная культура мало распространена в производстве. Основными причинами являются отсутствие семян в нужном объёме, сложное семеноводство (Карусевич, Осочук, 2016). Вопросами семеноводства в основном занимались в Западной Сибири и в Институте биологии Коми НЦ УрО РАН (Рубан, 2013).

Изученные нами научные публикации за период с 1955 по 2016 год по возделыванию левзеи сафлоровидной свидетельствуют, что практически нет сведений о формировании семян, особенностях технологий на семенниках левзеи сафлоровидной, не отражены приёмы, способствующие повышению семенной продуктивности, её устойчивости в различных условиях выращивания.

Для расширения посевных площадей этой культуры необходима разработка зональной технологии возделывания на семена. Работа по получению качественных семян левзеи весьма трудоёмкая. Посевы страдают от поздневесенних заморозков (происходит отмирание репродуктивных побегов); негативного влияния засорённости (отравление левзеи токсичными выделениями пырея ползучего, одуванчика); расклёва семянок из соцветий птицами; выбивания семян из соцветий дождём и рассеивания их сильным ветром; поражения соцветий фузариозом (загнивание цветоложа); повреждения семян вредителями (насекомыми-фитофагами); негативно сказывается возраст растений в жизненном цикле (не закладываются репродуктивные органы с семенами) (Семена левзеи сафлоровидной: причины дефицита, анализ качества, размножение, 2019).

Изучение семенной продуктивности левзеи сафлоровидной в условиях Пермского края является актуальным и перспективным направлением. Внедрение научных основ получения семян позволит увеличить площади посевов этой уникальной в кормовом и экологическом плане культуры, расширить ассортимент кормовых культур Пермского края для получения биологически активных кормов.

Цель исследований — определить семенную продуктивность левзеи сафлоровидной при разных приёмах возделывания в условиях Пермского края.

Методика исследований. В течение 2010–2016 годов проводились исследования и были опубликованы «Приёмы возделывания левзеи сафлоровидной на корм в Предуралье» (2020). Изучение левзеи сафлоровидной при возделывании на семена провели на опытном поле ФГБНУ «Пермский НИИСХ» – филиала ПФИЦ УрО РАН в 2018–2019 годах на травостоях 9-го и 10-го годов жизни. Почва опытного участка дерново-мелкоподзолистая тяжелосуглинистая со следующими с агрохимическими показателями: гумус — 2,40%, рH_KCl — 4,98, Нг — 3,015, Но — 0,020, S — 23,3, V — 88,54%, содержание подвижных форм фосфора и калия — 355 и 165 мг/кг почвы соответственно.

Опыт двухфакторный: фактор А — способ посева (рядовой и широкорядный); фактор В — норма высева (0,2, 0,3, 0,4, 0,5 млн всхожих семян (4, 6, 8, 10 кг) на 1 га). Опыт заложен методом расщеплённых делянок (Доспехов, 1985). Повторность четырёхкратная. Расположение делянок рендомизированое. Учётная площадь делянки — 30 м². Ежегодно весной вносились минеральные удобрения в дозе N₆₀P₆₀K₆₀.

В период начала созревания семян соцветия завязывали укрывным материалом для сохранения их от расклёва птицами.

Перед учётом урожайности, в соответствии с программой исследования, отбирали образцы для определения структуры урожайности. Уборка семян была проведена вручную, при полной спелости семян (16 июля). Часть генеративного побега вместе с корзинкой срезали и досушивали при комнатной температуре.

Агрометеорологические показатели вегетационных периодов в годы исследований были достаточно контрастными, это обусловило объективность исследований. В первой декаде апреля в оба года установилась тёплая погода: температура воздуха была выше среднемноголетних показателей на 3,2 и 4,4ºС соответственно. В дальнейшем в течение месяца и двух декад июня 2018 года она была ниже среднемноголетних показателей на 1,3–2,5ºС. Вторая и третья декады мая были тёплыми, с третьей декады июня установилась жаркая погода. Апрель, май и июнь были дождливыми. С начала июля установилась засушливая погода.

Во вторую и третью декаду апреля и начиная со второй декады июня до уборки семян в 2019 году, установилась прохладная погода: температура воздуха была ниже среднемноголетних показателей на 0,4–2,6ºС. Май был тёплым, первая декада июня — засушливой с температурой воздуха выше среднемноголетних показателей на 0,9–5,0ºС.

Результаты исследований. Сход снега в 2018 и 2019 годах отмечен 15 и 18 апреля. Отрастание левзеи сафлоровидной началось через 17 дней (3 мая) при переходе температуры воздуха через 6,1ºС в 2018 году и на 6 дней позже — в 2019 году.

Период от полного весеннего отрастания до фазы полной бутонизации составил 15 дней при наборе суммы положительных температур 206,6ºС в 2018 году и 18 дней и 198,2ºС соответственно — в 2019 году.

В 2018 году в условиях частых дождей (избытка влаги) и невысоких температур июня затянулись рост и развитие растений левзеи сафлоровидной. По аналогичным наблюдениям Б. А. Постникова (1995) выявлено, что в отдельные годы с дождливой и холодной погодой цветение и завязывание семян бывает неполным, при этом наблюдается запаздывание с началом цветения на 15–20 дней по сравнению с обычными сроками.

Период от полной бутонизации до фазы начала цветения составил 35 и 26 дней с суммой температур 537,7 и 316,4ºС соответственно в 2018 и 2019 годах. Формирование и налив семян в 2018 году происходили при высокой температуре воздуха и остром дефиците влаги, в 2019 году — при лимите тепла и неудовлетворительных запасах влаги. Полная спелость семян отмечена 15 и 14 июля. Период от начала весеннего отрастания до полного созревания семян составил 74 и 82 дня с сумой положительных температур 1285,8 и 1204,8ºС.

Таким образом, дождливая влажная погода 2018 года во время цветения и формирования семян, жаркая и сухая — в период налива сказалась на урожайности семян левзеи сафлоровидной и её структуре. Так, в среднем по широкорядному и рядовому способу посева вне зависимости от нормы высева: биологическая урожайность семян — 12,6 и 64,9 г/м², продуктивных стеблей на 1 м² — 6 и 14 шт., масса 1000 семян — 5,54 и 16,78 г соответственно в 2018 и 2019 годах.

Уборка семян была проведена при полной спелости семян (16 июля). Так же как и в предыдущие годы исследований, начало отрастания весной и дальнейшее прохождение фенофаз левзеи сафлоровидной не зависели от изучаемых способов посева и норм высева.

Отмечена отличная перезимовка растений во всех вариантах опыта, как и в первые годы пользования.

При сравнении способов посева (рядового и широкорядного) левзеи сафлоровидной в среднем за 2018–2019 годы установлено, что наибольшая биологическая урожайность семян была получена при рядовом посеве — 44,54 г/м², что существенно (на 5,92 г/м²) выше, чем при широкорядном способе посева (НСР ₀₅ = 5,78 г/м²) (табл. 1).

Среди изучаемых способов посева в среднем за 2 года исследований максимальную биологическую урожайность семян левзеи сафлоровидной обеспечил рядовой способ с нормой высева 0,4 млн всхожих семян/га — 54,18 г/м², что существенно выше (на 19,98 г/м²), чем при норме высева 0,5 млн и в пределах ошибки опыта — при нормах высева 0,2 и 0,3 млн (НСР₀₅ = 19,46 г/м²). При широкорядном способе посева также выделился вариант с нормой высева 0,4 млн всхожих семян на 1 га, обеспечив на 1 м² 51,48 г семян, незначительное отклонение отмечено в вариантах с нормой 0,3 и 0,5 млн всхожих семян/га и достоверно ниже (на 21,48 г/м²) — при высеве 0,2 млн (НСР₀₅ = 19,46 г/м²) (табл.).

Полученные результаты подтверждаются структурой урожайности. При рядовом посеве максимальная урожайность семян обеспечена наибольшим числом побегов на 1 м² и массой семян в соцветии, в широкорядном — количеством побегов на 1 м², количеством и массой семян в соцветии.

Структура урожая и лабораторная всхожесть семян левзеи сафлоровидной при разных нормах высева и способах посева (среднее за 2018–2019 гг.)

Результаты статистической обработки полученных данных демонстрируют тесную положительную корреляцию биологической урожайности семян с количеством генеративных побегов (r = 0,992), среднюю степень — с количеством (r = 0,658) и массой (r = 0,685) семян в соцветии и среднюю отрицательную — с лабораторной всхожестью (r = –0,584).

Заключение. Проведённые исследования позволяют заключить, что условия Пермского края обеспечивают получение семян левзеи сафлоровидной. На формирование семян оказывают существенное значение агрометеорологические условия вегетационных периодов. Наибольшая биологическая урожайность семян получена при рядовом способе с нормой высева 0,4 млн всхожих семян/га — 54,18 г/м², незначительно ниже она была при норме высева 0,2 и 0,3 млн и существенно ниже (на 19,98 г/м²) — при посеве 0,5 млн. При широкорядном способе посева также выделился вариант с нормой высева 0,4 млн всхожих семян на 1 га, обеспечив 51,48 г семян на 1 м², достоверно ниже (на 21,48 г) урожайность была получена при посеве 0,2 млн и в пределах ошибки опыта — в остальных вариантах (НСР₀₅ = 19,46 г/м²). Полученные результаты подтверждаются структурой урожайности. В рядовом посеве наибольшая урожайность семян была обеспечена наибольшим числом побегов на 1 м² и массой семян в соцветии, в широкорядном — количеством побегов на 1 м², количеством и массой семян в соцветии. Установлена тесная положительная корреляция биологической урожайности семян с количеством генеративных побегов (r = 0,992), средняя степень корреляции — с количеством (r = 0,658) и массой (r = 0,685) семян в соцветии и средняя степень отрицательной корреляции — с лабораторной всхожестью (r = –0,584).

Литература

1. Биндасова Т. Н. Морфологические параметры, продуктивность и динамика экдистероидов у Rhaponticum carthamoides в возрасте 1–28 лет / Т. Н. Биндасова, Н. П. Тимофеев // Перспективы развития и проблемы современной ботаники: материалы IV (VI) Всероссийской молодёжной конференции c участием иностранных учёных, 2018. — С.43–46.
2. Роль левзеи сафлоровидной в кормлении молочных коров / В. А. Волошин, Д. А. Матолинец, Н. А. Морозков, Г. П. Майсак // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. — 2019. — Т. 49. — № 5. — С.52–60.
3. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. — М., 1985. — 352 с.
4. Карусевич А. А. Разработка методики культивирования и изучения особенностей развития левзеи сафлоровидной в Витебской области / А. А. Карусевич, Г. Н. Осочук // Вестник фармации. — 2016. — № 4 (74). — С.38–44.
5. Матолинец Д. А. Биологические особенности и элементы технологии возделывания левзеи сафлоровидной в условиях Пермского края / Д. А. Матолинец, В. А. Волошин // Кормопроизводство. — 2018. — № 1. — С.21–25.
6. Матолинец Д. А. Приёмы возделывания левзеи сафлоровидной на корм в Предуралье / Д. А. Матолинец, В. А. Волошин, Г. П. Майсак. — Пермь, 2020. — 24 с.
7. Медведев П. Ф. Кормовые растения европейской части СССР: справочник / П. Ф. Медведев, А. И. Сметанников. — Л.: Колос, 1981. — 336 с.
8. Некратова А. Н. Выращивание маральего корня как ценного лекарственного растения в условиях Томской области: / А. Н. Некратова, Н. А. Некратова // Материалы научно практической конференции «Особо охраняемые природные территории. Интродукция растений», 2014. — С.179–181.
9. Постников Б. А. Маралий корень и основы введения его в культуру / Б. А. Постников. — Новосибирск, 1995. — С.272.
10. Рубан Г. А. Особенности семенной репродукции левзеи сафлоровидной / Г. А. Рубан, К. С. Зайнуллина // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. — 2013. — № 4 (35). — С.22–25.
11. Семена левзеи сафлоровидной: причины дефицита, анализ качества, размножение [Электронный ресурс]. — URL: https://levzea.com/a149829-semena-levzei-saflorovidnoj.html (дата обращения 17.11.2019).
12. Тимофеев Н. П. Накопление и изменчивость содержания экдистероидов в лекарственном сырье левзеи сафлоровидной / Н. П. Тимофеев // Сельскохозяйственная биология. — 2009. — № 1. — С.106–117.
13. Тимофеев Н. П. Корневые системы левзеи сафлоровидной разного возраста [Электронный ресурс] / Н. П. Тимофеев // Интродукция нетрадиционных и редких растений. — 2010. — C.218–223. — URL: https://levzea.ru (дата обращения 11.09.2020).
14. Тимофеев Н. П. Управление биосинтезом и накоплением экдистероидов Rhaponticum carthamoides при культивации [Электронный ресурс] / Н. П. Тимофеев // Химия и технология растительных веществ. — Сыктывкар, 2019. — С.221. — URL: https: // leuvzea.ru (дата обращения 17.10.2020).
15. Identification of radical scavenging compounds in Rhaponticum carthamoides by means of LC-DAD-SPENMR / G. Miliauskas, T. A. Van Beek, P. de Waard, R. P. Venskutonis, E. J. Sudholter // J. Nat. Prod. — 2005. — Vol. 68. — Is. 2. — P.168–172.

Seed productivity of Maral root in the Perm Territory

Maysak G. P., PhD Agr. Sc.

Matolinets D. A.

Perm Agricultural Research Institute – branch of the Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

614532, Russia, the Perm Territory, selo Lobanovo (village), Kultury str., 12

E-mail: korm.pro2015@yandex.ru

When developing a growing technique for each crop efficient seed production becomes a crucial process in a particular region. For the first time Maral root (Rhaponticum carthamoides (Willd.) Iljin) was studied for seed production in the Perm Territory. Productivity of Maral root and its yield parameters were analyzed in 2018–2019. The aim was to test seed production of Maral root under different cultivation techniques. The highest seed yield was obtained under row planting and the seeding rate of 0.4 million germinated seeds — 54.18 g/m². Seeding rates of 0.2 and 0.3 million seeds led to lower productivity, the one of 0.5 million seeds significantly reduced crop yield by 19.98 g/m². Planting of 0.4 million seeds/ha in wide rows provided 51.48 g of seeds/m². Other variants showed lower productivity, while 0.2 million seeds significantly reduced seed yield by 21.48 g. The highest productivity under row seeding was explained by the highest shoot number per 1 m² and seed weight per inflorescence, while under the wide-row seeding — by shoot number per 1 m², seed quantity and weight per inflorescence. Seed yield had strong positive correlation with the number of shoots (r = 0.992), the medium one — with seed number and weight per inflorescence (r = 0.658 and r = 0.685, respectively). Medium negative correlation was observed between seed yield and seed laboratory germination (r = –0.584).

Keywords: Maral root, seed productivity, yield, yield parameters.

References

1. Bindasova T. N. Morfologicheskie parametry, produktivnost i dinamika ekdisteroidov u Rhaponticum carthamoides v vozraste 1–28 let / T. N. Bindasova, N. P. Timofeev // Perspektivy razvitiya i problemy sovremennoy botaniki: materialy IV (VI) Vserossiyskoy molodezhnoy konferentsii c uchastiem inostrannykh uchenykh, 2018. — P.43–46.

2. Rol levzei saflorovidnoy v kormlenii molochnykh korov / V. A. Voloshin, D. A. Matolinets, N. A. Morozkov, G. P. Maysak // Sibirskiy vestnik selskokhozyaystvennoy nauki. — 2019. — Vol. 49. — No. 5. — P.52–60.

3. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezultatov issledovaniy) / B. A. Dospekhov. — Moscow, 1985. — 352 p.

4. Karusevich A. A. Razrabotka metodiki kultivirovaniya i izucheniya osobennostey razvitiya levzei saflorovidnoy v Vitebskoy oblasti / A. A. Karusevich, G. N. Osochuk // Vestnik farmatsii. — 2016. — No. 4 (74). — P.38–44.

5. Matolinets D. A. Biologicheskie osobennosti i elementy tekhnologii vozdelyvaniya levzei saflorovidnoy v usloviyakh Permskogo kraya / D. A. Matolinets, V. A. Voloshin // Kormoproizvodstvo. — 2018. — No. 1. — P.21–25.

6. Matolinets D. A. Priemy vozdelyvaniya levzei saflorovidnoy na korm v Predurale / D. A. Matolinets, V. A. Voloshin, G. P. Maysak. — Perm, 2020. — 24 p.

7. Medvedev P. F. Kormovye rasteniya evropeyskoy chasti SSSR: spravochnik / P. F. Medvedev, A. I. Smetannikov. — Leningrad: Kolos, 1981. — 336 p.

8. Nekratova A. N. Vyrashchivanie maralego kornya kak tsennogo lekarstvennogo rasteniya v usloviyakh Tomskoy oblasti: / A. N. Nekratova, N. A. Nekratova // Materialy nauchno prakticheskoy konferentsii “Osobo okhranyaemye prirodnye territorii. Introduktsiya rasteniy”, 2014. — P.179–181.

9. Postnikov B. A. Maraliy koren i osnovy vvedeniya ego v kulturu / B. A. Postnikov. — Novosibirsk, 1995. — P.272.

10. Ruban G. A. Osobennosti semennoy reproduktsii levzei saflorovidnoy / G. A. Ruban, K. S. Zaynullina // Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. — 2013. — No. 4 (35). — P.22–25.

11. Semena levzei saflorovidnoy: prichiny defitsita, analiz kachestva, razmnozhenie [Elektronnyy resurs]. — URL: https://levzea.com/a149829-semena-levzei-saflorovidnoj.html (data obrashcheniya 17.11.2019).

12. Timofeev N. P. Nakoplenie i izmenchivost soderzhaniya ekdisteroidov v lekarstvennom syre levzei saflorovidnoy / N. P. Timofeev // Selskokhozyaystvennaya biologiya. — 2009. — No. 1. — P.106–117.

13. Timofeev N. P. Kornevye sistemy levzei saflorovidnoy raznogo vozrasta [Elektronnyy resurs] / N. P. Timofeev // Introduktsiya netraditsionnykh i redkikh rasteniy. — 2010. — P.218–223. — URL: https://levzea.ru (data obrashcheniya 11.09.2020).

14. Timofeev N. P. Upravlenie biosintezom i nakopleniem ekdisteroidov Rhaponticum carthamoides pri kultivatsii [Elektronnyy resurs] / N. P. Timofeev // Khimiya i tekhnologiya rastitelnykh veshchestv. — Syktyvkar, 2019. — P.221. — URL: https: // leuvzea.ru (data obrashcheniya 17.10.2020).

15. Identification of radical scavenging compounds in Rhaponticum carthamoides by means of LC-DAD-SPENMR / G. Miliauskas, T. A. Van Beek, P. de Waard, R. P. Venskutonis, E. J. Sudholter // J. Nat. Prod. — 2005. — Vol. 68. — Is. 2. — P.168–172.