Особливості інтродукції лікарських рослин лісових екотопів

Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Особливості інтродукції лікарських рослин лісових екотопів

Тетяна Шевченко,

Людмила Глущенко,

Наведено результати досліджень з інтродукції та введення в культуру видів, які потребують специфічних умов вирощування. Вивчено біологічні особливості таких цінних лісових видів, як Carex brevicollis DC, Thymus serpyllum L. та Malva excisa Rchb., що забезпечить успішне збереження їх генофонду й послужить основою для подальшої розробки технологій вирощування для отримання лікарської сировини.

Ключові слова: інтродукція, збереження, лікарські рослини, Carex brevicollis DC, Thymus serpyllum L. та Malva excisa Rchb.

Шевченко Татьяна, Глущенко Людмила, Онук Лиана. Особенности интродукции лекарственных растений лесных экотопов. В статье представлены результаты по изучению биологических особенностей таких ценных лесных видов, как Carexbrevicollis DC, Thymusserpyllum L. и Malva excisa Rchb.

В условиях культуры данные виды хорошо размножаются как семенами, так и вегетативно. Семена Carexbrevicollisн е требовательны к температуре прорастания и прорастают в диапазоне от 10 до 35⁰С, оптимальная температура - на уровне 20-25⁰С. При семенном размножении более эффективным является рядовой способ посева с шириной междурядий 60 см и глубиной заделки семян до 3 см. При вегетативном размножении лучшим строком посадки, который обеспечивает высокую сохранность посадочного материала, - 95,7 %, при ранневесеннем сроке посадки сохранность составляет 92,8 %, оптимальная глубина посадки - 12-14 см. В связи с лекарственной ценностью, реликтовой природой и ограниченным распространением в Украине, выращивание Carexbrevicollisвозможно, используя как вегетативный, так и семенной способы размножения.

Посев семян Thymusserpyllumна глубину до 1 см с междурядьями 15-30 см или по 10-20 шт. в отдельные гнёзда является оптимальным. Всходы отмечены через неделю, массовые - на 12-15 день. Через 25-30 дней после посева сеянцы достигают высоты 3-5 см. Оптимальным сроком посева семян в открытый грунт является подзимний. Так, лабораторная всхожесть семян - 50-70 %, семенной способ размножения длительный и экономически не оправдан. Размножение вегетативным способом - делением куста - обеспечивает наилучшие результаты: сплошное покрытие почвы и цветение в год посадки.

При семенном размножении Malvaexcisa лучшие результаты были получены при рядовом способе посева с шириной междурядий 60 см, расстоянием между кустами 40 см и глубиной заделки семян до 3 см, что обеспечивает массовую всхожесть и необходимую площадь питания растений. В условиях культуры растение часто поражается ржавчинными грибками и вредителями, что отрицательно влияет на качество как сыръя, так и семян.

Проведенные исследования обеспечивают успешное сохранение генофонда указанных видов в условиях exsitu и могут быть использованы при разработке технологий выращивания для получения качественного фармацевтического сырья.

Ключевые слова: интродукция, охрана, лекарственные растения, CarexbrevicollisDC, ThymusserpyllumL., MalvaexcisaRchb.

Shevchenko Tatyana, Hlushchenko Ludmila, Onuk Liana. Specifics of Introduction Medicinal Plants of Forest Ekotope. The results of introduction of medicinal plants requiring specific growing conditions are represented in the article. The biological features of such forest species as Carex brevicollis DC, Thymus serpyllum L. and Malva excisa Rchb are studied.

These species are good breeding by seed and vegetatively in culture conditions. Carex brevicollis seeds are unpretentious to germination temperature, germinate in the range of temperatures from 10 to 35⁰С, the optimal temperature is 20-25⁰С. Spring line sowing method with 60 cm row spaces and depth of seeding up to 3 cm is the most effective for seed breeding. Autumn planting period is the best for vegetative breeding and provides 95,7 % plant preservation. Early spring planting period provides 92,8 % plant preservation. The optimum seeding depth is 12-14 cm. Cultivation of Carex brevicollis should be developed due to Carex brevicollis medical value, relict nature and limited dissemination in Ukraine. Cultivation of Carex brevicollis is possible using vegetative propagation or be sowing seeds in soil. Because of medical value, relict nature and limited in Ukraine.

The optimum conditions of seed breeding for Thymus serpyllum are 1 cm depth and 15-30 cm width between rows 15-30 cm, seeding 10-20 units in each a small hole is in soil. Seeds sprout in a week, massively - in 12-15 days. Seedlings are 3-5 cm height in 25-30 days after sowing. The best time for sowing seeds to open ground is the sub winter period of sowing. Seed breeding method is long lasting and economically disadvantageous because its laboratory germination varies from 50-70 %. Vegetative reproduction method (by dividing the bush) provides the best results: a complete covering of soil and flowering in the year of planting.

The optimal conditions for seed breeding of Malva excisa are planting in-row method of sowing with a 60 cm width between rows, 40 cm distance between bushes and to 3 cm depth of seeding. These conditions provide plants germinated simultaneously and necessary area of plants nourishment. In terms of type of culture is often affected by rust and pests that adversely affect the quantity and quality of raw materials as well as seeds.

Rust and pests often damage species in culture conditions. This impact negatively affects on quantity and quality of raw materials as well as seeds.

The research provides successful gene pool preservation of the species in ex situ conditions and is a basis for further development of cultivation technologies in order to obtain high quality pharmaceutical raw materials.

Key words: introduction, preservation, medicinal plants, Carex brevicollis DC, Thymus serpyllum L., Malva excisa Rchb.

вегетативне розмноження генофонд лісова рослина

Постановка наукової проблеми та її значення

Збереження різноманіття генофонду живих організмів - найважливіша умова існування біосфери. Біорізноманіття - одна з вагомих складових частин збалансованого розвитку людства, його збереження, відтворення й збагачення, що належить до найважливіших завдань сучасності. Розв'язання проблеми збереження біорізноманіття вбачаємо не лише в пасивних формах охорони довкілля, а й у невиснажливому використанні й відтворенні біологічних ресурсів [16].

Аналіз досліджень цієї проблеми. Інтродукція надає можливість деякою мірою розв'язувати проблеми зі збереженням видового різноманіття, оскільки це забезпечує необхідну теоретичну й практичну базу для введення певних видів у культуру. Комплексне вивчення рослинних об'єктів як у природних умовах, так і при перенесенні їх у нові, дає підстави сподіватися на успіх уведення їх у культуру [12]. Особливий інтерес у процесі інтродукції викликають ті види, які потребують нестандартних підходів до створення оптимальних умов їх зростання. Це, передусім, лісові рослини, серед яких - Carex brevicollis DC, Thymus serpyllum L. та Malva excisa Rchb.

Мета й завдання роботи - вивчити біологічні особливості деяких цінних лісових видів для збереження генофонду та подальшої розробки технології вирощування в умовах культури. Досягнення поставленої мети передбачає вивчення морфологічних, біоекологічних, репродуктивних особливостей в умовах культури.

Матеріали й методи дослідження. Предметом проведених досліджень були рідкісні та цінні в господарському плані види, приурочені до лісових екотопів, умови яких складно відтворювати під час культивування. Підставою для проведення інтродукційних досліджень слугувала попередня оцінка запасів сировини. Експериментальну частину роботи виконано в Дослідній станції лікарських рослин ІАП НААН та в Кременецькому ботанічному саду. Вихідний матеріал для проведення досліджень отримано методом відбору насіння й садивного матеріалу в природних умовах. Для вивчення морфо- біологічних особливостей, особливостей росту та розвитку рослин і господарсько-цінних ознак досліджуваних видів застосовано польові досліди в комплексі з лабораторними. Вивчено вікові стани, ріст та розвиток рослин, насіннєву продуктивність. Схожість насіння й морфобіологічніособливості плодів вивчали згідно з міжнародними правилами [5]. Посівні якості насіння визначали за рекомендаціями з насінництва інтродуцентів [14]. У період росту й розвитку проводили фенологічні спостереження та біометричні виміри [1, 9]. Облік урожаю здійснювали в період, рекомендований нормативними документами й методичними рекомендаціями [6, 13].

Виклад основного матеріалу й обґрунтування отриманих результатів дослідження

Carex brevicollis- цінний лікарський вид, що входить до складу родини Cyperaceae.Цебагаторічнакореневищнатрав'янистаполікарпічнарослина, щорозвиваєтьсязатипомпослідовноїзмінимонокарпічнихгенеративнихівегетативнихпагонів. Рослина проявляє в природних умовах ознаки еврітопності, трапляється від низин до альпійського поясу, що до вологиналежитьдоксеромезофітів, світлолюбнавічнозеленарослиназраннімперіодомцвітіння. До ґрунтових умов невибаглива, може зростати на слабокислих, нейтральних і слаболужних лісових суглинках, чорноземах та вапняках. У межах України природне поширення Carex brevicollisохоплює Правобережний Лісостеп у басейні Південного Бугу. Приурочена до дібровних формацій, входить до фітоценозів, де часто є домінантом трав'янистого ярусу [16]. Попередня оцінка запасу сировини засвідчила диз'юнктивність ареалу та обмеженість запасу Carex brevicollisу межах України. Для проведення інтродукційних робіт садивний матеріал відібрано в дубових і дубово-грабових лісах Вінницької області.

В умовах культури, стан проростка починається з моменту проривання перикарпію при основі плода й виходу назовні піхви сім'ядолі та зародкового корінця, а закінчується утворенням 46 листочків (завдовжки 3,0±0,12 см, завширшки 1,4±0,05 мм) і первинної кореневої системи, яка складається з головного та 3-5 додаткових коренів. У другій половині червня простежуємо ювенільну фазу розвитку, яка триває 15-17 діб і з утворенням бруньок відновлення ювенільні рослини переходять в іматурну фазу розвитку. Тривалість іматурного стану складає 24-26 діб і відзначається формуванням 2-6 дочірніх пагонів. На початку серпня утворюються діагеотропні пагони, які закладають основу вторинного куща, із цього періоду рослина переходить до дорослого віргінільного стану. Із формуванням репродуктивних органів, що відбувається в кінці серпня - на початку вересня, рослина набуває ознак генеративних особин. До молодих генеративних рослин належать особини 1- 3-річного віку, до середньовікових - 4-6-річного, сенільний період - на десятому році вегетації, коли в системі пагонів маємо більше відмерлих парціальних кущів, ніж живих [7].

Сезонний ритм розвитку Carex brevicollisсуттєво залежить від погодних умов. Початок відростання починається з моменту сніготанення, а тривалість вегетаційного періоду обмежується настанням тривалих мінусових температур. Для проходження періоду генеративного розвитку потрібна відносно невисока сума температур - 484-788⁰С. Ріст генеративних пагонів проходить досить інтенсивно, досягаючи 2,5-3,0 см за добу в період цвітіння й формування плодів. Ріст листків настає вже після формування генеративних пагонів, максимальний приріст простежуємо в кінці травня до 2,0 см за добу. На інтенсивність росту впливають вік рослини, освітленість і погодні умови.

Carex brevicollisу природних умовах розмножується як насінням, так і вегетативно, із переважанням вегетативного способу. В умовах культури використано обидва способи розмноження. Насіння відібране в природі мало схожість до 70 %, тоді як зібране з дослідних ділянок - 83,7-90,4 %. Проте насіння швидко втрачає життєздатність, уже через 24 місяці зберігання схожість не перевищувала 24,8 %. У лабораторних умовах насіння проростає в діапазоні температур від 10 до 35⁰С, оптимальною є температура на рівні 20-25⁰С. Освітлення не має суттєвого впливу на схожість й енергію проростання.

При насіннєвому розмноженні найефективніший рядковий спосіб сівби із шириною міжрядь 60 см та глибиною загортання насіння до 3 см, що забезпечило вихід сировини - сухого листя, на рівні 14,1 ц/га. Вегетативний спосіб полягав у розмноженні діленням куща й окремими парцелами. Найкращий спосіб посадки - осінній, який забезпечує 95,7 % збереження рослин, за ранньовесняного - збереження досягає 92,8 %, оптимальною є глибина висадки 12-14 см. Найвищу врожайність - 23,4 ц/га - забезпечує площа живлення із шириною міжрядь 60 см та відстанню між кущами 20 см [8]. Порівняння площ, закладених насіннєвим і садивним матеріалом, указує на перевагу вегетативного способу вирощування. За такого розмноження рослини швидше розвиваються й досягають максимальної продуктивності.

Інший цінний вид, приурочений до лісових екотопів, - це чебрець повзучий Thymus serpyllum. Багаторічний літньо-зимово-зелений напівкущикі з тонкими стеблами, що закінчуютьс язавждилежачими безпліднимипагонами. Квітконосні пагони прямостоячі, висхідні, 5,0-13,0 см заввишки, опушені під суцвіттями досить довгими горизонтально відстовбурченими або направленими вниз волосками. Листя 5,0-10,0 мм завдовжки і 1,5--3,5 мм завширшки, по краю до середини й навіть далі - довговійчасте. Бічні жилки товстуваті, різко виступаючі на кожній стороні пластинки та чітко помітні зверху. Крапчасті залози малопомітні, верхівкові листки біля основи суцвіття еліптичні, із заокругленими краями. Суцвіття головчасте, компактне, квітконоси значно коротші від чашечок, коротковолосисті. Чашечка вузькодзвоникоподібна, 4,0--4,5 мм завдовжки при квітках, із короткою волосистою трубкою, зубчики верхньої губи чашечки гостротрикутні, по краю більш-менш війчасті. Війки наявні інколи всього лише на верхівці зубчика. Віночок 6,0--8,0 мм довжиною, ясно-бузковий, рожево-бузковий, яскравий. Горішки короткоеліпсоїдні, близько 0,6 мм завдовжки й діаметром 0,5 мм, бурі [10].

Вид досить поширений на Поліссі України та формує щільні ценопопуляції при незначній рясності інших видів. Як правило, це пустоші та сукцесійні стадії розвитку угруповань на легких за механічним складом ґрунтах (борові піски, лісові галявини в соснових і змішаних лісах, вирубки). Незважаючи на значне поширення виду, його сировинні запаси обмежені, через радіоактивне забруднення територій масового зростання, що виключає можливість експлуатації наявних запасів сировини. Ослаблення ценопопуляцій відбувається й через пошкодження кореневої системи під час заготівлі, що зумовлено легким механічним складом ґрунтів, а також під впливом зміни освітлення, погодних умов тощо. Загальний обсяг щорічної заготівлі в умовах відносної екологічної безпеки складає близько 11,3 т щорічно [2].

Для проведення інтродукційних робіт садивний і насіннєвий матеріал відібраний у соснових лісах Чернігівської області. Кращим прийомом вирощування виду виявився спосіб формування суцільних насаджень, які успішно конкурують із бур'яновою рослинністю й здатні формувати врожай сухої трави на рівні 2,5 ц/га.

При насіннєвому розмноженні на першому році життя коренева система добре розвинена та швидко проникає в глибину ґрунту, головний корінь через рік досягає довжини 25--30 см і має до 10 бокових коренів завдовжки від 10 до 20 см. Додаткові корені утворюються в меживузлях стебла й швидко вкорінюються.

В умовах культивування висівали насіння на глибину до 1 см у борозенки, віддалені одна від одної на 15--30 см або по 10--20 шт. в окремі гнізда. Лабораторна схожість насіння, зазвичай, низька -- 50--60 %, зрідка -- до 70 %. У польових умовах поодинокі сходи з'являються через тиждень, масові -- на 12--15 день після висіву. Поява сходів недружна. Насіннєва оболонка при проростанні виноситься на поверхню ґрунту. Через 25--30 днів після висіву сіянці досягають висоти 3--5 см і мають у цей період до трьох пар справжніх листків. У пазухах кожного листка, починаючи з сім'ядольного, з'являються пагони другого порядку. Стеблові та черешкам притаманний фіолетовий відтінок. Довжина кореневої системи в цей період досягала 10 см; коренів першого порядку нараховується 4--8 шт., їх довжина -- від 0,3 до 5,0 см. Суцільне покриття ґрунту відзначено через рік після висіву насіння. Головний пагін сланкий, укорінюється у вузлах, злегка здерев'янілий, завдовжки 20--30 см, пагонів другого порядку до 25 см -- до 10 шт., третього порядку -- до 40--50 шт., довжина яких до 1 см.

Відростання пагонів дворічних рослин починається залежно від протікання зимово-весняного періоду, зазвичай на початку квітня; квітування -- кінець квітня -- травень. Із середини серпня спостерігаємо повторне осіннє квітування рослин, а за окремих умов вони здатні цвісти до пізньої осені. Дозрівання насіння розтягнуте з кінця липня по вересень. Насіння дрібне, темно-бурого, із переважанням бурого кольору, поверхня гладенька, глянцева. Нижні несправжні кільця головчастого суцвіття формують помітно крупніше насіння, що має значно вищу за середню схожість від 85 до 92 %, тоді як насіння верхніх ярусів дають насіння з нижчими показниками лабораторної схожості від 35 до 50 %, а в польових умовах узагалі не дають сходів. Маса 1000 насінин -- 0,53+0,01 г. В одному суцвітті нараховується до 725 насінин.

Кращим строком висіву насіння у відкритий ґрунт є підзимовий, проте насіннєвий спосіб розмноження, при створенні суцільних покривів із Thymus serpyllumтривалий та економічно себе не виправдовує.

Оцінка способів розмноження Thymus serpyllumзасвідчила, що розмноження вегетативним способом -- діленням куща -- дало в дослідах найкращі результати. Суцільне покриття ґрунту й цвітіння спостерігаємо в рік посадки, при цьому посів більш рівномірний, ніж при насіннєвому розмноженні, вихід сухої сировини - на рівні 2,5-3,0 ц/га [3].

У лісових і північних лісостепових регіонах Правобережної України трапляються калачики вирізані Malva excisa.Суперечливийтаксон, якийяксамостійнийвидвизнаєтьсялишеу «флорах» країнСхідноїЄвропи, вінших - якпідвидабонавітьформаMalva аісеаL. s. l. [4, 17]. Узв'язкузцимвидпотребуєдетальнихдосліджень.

Malva excisa- літньо-зеленийтрав'янистийбагаторічник. Стеблопряме, циліндричне, гіллясте, рідше - просте, більш-меншгустопокритепритиснутимизірчастимиволосками, якідонизунерідкопереходятьупучкувато-зірчастізвідстовбурченимипроменямиабонавітьзовсімголі. Листячерешкові, нижніокругліабоокругло-ниркоподібні, п'ятилопатевічип'ятироздільні, серцеподібні, крупногородчасті, зрідка - цілісні [4]. Стебловілисткиглибоко 5-7 роздільніаборозсічені, короткочерешкові, верхні - зутисненимижилками, голіабозрозсіянимиволосками, знизупожилахзірчасто-волосистіаботількизпростимипритиснутимиволосками. Квітизібранівкитицеподібнісуцвіття: нижні - надовгихквітконіжках, щозначноперевищуютьчашечку, анерідкойвіночок. Листочкипідчашшя - овальніабопродовгувато-яйцеподібні, унизузвужені, гостріабозлегкатупуватііззірчастимопушенням [4]. Чашечка 7-10 мм із жорсткуватих яйцеподібних листочків, зрослих до середини або до 2/3, при плодах дещо розростається. Віночок великий у 2,5-3,0 рази перевищує чашечку. Пелюстки обернено яйцеподібні або довгасто-обернено-яйцеподібні, нагорі - виїмчасті, рожеві. Тичинкова трубка з довгими простими відстовбурченими волосками [4]. Плоди із 1822 плодиків, зібраних навколо конусоподібного глибокоребристого голого карпофора. Насінини ниркоподібні, голі, гладенькі, темно-бурі або сірі [4]. Екотопами виду виступають луки, узлісся, трапляється між чагарниками, як бур'ян біля будинків та парканів, у садках, біля лісових доріг, як рудеральна рослина. Урбанофоб та антропофіт. Надає перевагу дерново-підзолистим і сірим лісовим ґрунтам, збагаченим сполуками азоту. За відношенням до екологічних чинників - гемікриптофіт, мезофіт, нейтрофіл, геліофіт [4]. Завдяки наявності слизу, Malva excisaзастосовується в народній медицині внутрішньо та зовнішньо при запальних і застудних хворобах, а також для полоскань, як пом' якшувальний засіб, у разі опіків і подразнень шкіри. У деяких місцевостях уживають у їжу листя й молоді пагони. Стебла можуть бути використані для отримання грубого волокна. Медонос - регіонально рідкісний вид Рівненської області [4, 11].

Для введення в культуру насіння зібрано в с. Глинне Рокитнівського району Рівненської області та висіяне в листопаді того ж року. Сходи з'явилися в травні наступного року. Польова схожість становила 80 %. При насіннєвому розмноженні найкращі результати отримано при рядковому способі сівби з шириною міжрядь 60 см, відстанню між кущами 40 см та глибиною загортання насіння до 3,0 см, що забезпечило дружні сходи й необхідну площу живлення рослин. Живі пропагули зібрано в червні 2013 р. поблизу с. Залав'є Рокитнівського району Рівненської області та висаджено на інтродукційних ділянках. Відновлення вегетації простежено на початку серпня цього ж року, приріст - до 6 см, у стані сформованої розетки рослини увійшли в зиму.

Весняне відновлення виду починається в І декаді квітня, вегетація триває в середньому 146 днів. Найвищий приріст спостерігаємо в період формування генеративних пагонів, досягаючи 3-6 см за добу. Загалом за вегетаційний період висота рослини сягає до 160 см. Із середини вересня до кінця другої декади жовтня рослини формують листкові розетки висотою 12-14 см. Бутонізація починається із середини червня й триває 98±2 дні, квітування - у першій половині липня, триває 71±3 дні. Масове цвітіння припадає на кінець першого тижня квітування й триває 18-20 днів. Цвітіння має два піки з різницею в 5-7 днів. Інтенсивність квітування на другій хвилі становить 20-50 %. Фаза плодоношення починається в липні й триває до листопада. Пік утворення плодів припадає на серпень - вересень. Початок дозрівання насіння настає з другої половини серпня та триває впродовж усього осінньо-зимового періоду. Осіннє відмирання настає в третій декаді вересня й триває до перших морозів.

В умовах культури вид може вражатися грибами роду Puccinia sp.Початок ураження іржею зафіксовано напровесні, пошкоджуються переважно листки, менше - стебла, ступінь ураження - 1015 %. У наступні періоди ураження поширюється на всі органи рослини й може сягати до 80-90 %. Мульчування поверхні ґрунту довкола рослин, зокрема шаром соломи, призупиняє ураження, а застосування фунгіцидів повністю пригнічує розвиток хвороби в подальшому. Уже з перших тижнів вегетації відзначається ушкодження молодих пагонів клопом Pyrrhocorisapterus,який живиться соком рослин. У травні - червні Malva excisaуражається жуком Podagrica malvae.У випадку масового розмноження шкідників можна застосовувати будь-які дозволені інсектициди, при використанні надземної частини як лікарської сировини - біопрепарати.

Висновки та перспективи подальшого дослідження

Вивчено біологічні особливості таких цінних лісових видів, як CarexbrevicollisDC, ThymusserpyllumL. та Malva excisaRchb. У зв'язку з лікарською цінністю, реліктовою природою й обмеженим поширенням в Україні культивування Carexbrevicollisможливе як вегетативним способом розмноження, так і посівом насіння в ґрунт. Проведені дослідження забезпечують успішне збереження генофонду цих видів в умовах ex situі послужать основою подальшої розробки технологій вирощування, для одержання якісної фармацевтичної сировини.

Джерела та література