УДК 581.4 Морфология растений
Цель исследования – изучить в условиях культуры особенности биологии (фенология, морфологические параметры, репродуктивность), биохимического состава листьев и урожайности зеленой массы. В статье представлены результаты изучения биологических особенностей, биохимического состава листьев и урожайности зеленой массы лука Суворова. Феноритмотип – коротковегетирующий весенне-раннелетнецветущий эфемероид (87–107 дней). Весной отрастает в 1–2-й декаде апреля. По продолжительности цветения является среднедлительноцветущим (14–19 дней). В 2022 г. лук Суворова выделяется наибольшими показателями по всем элементам семяпродуктивности и морфометрическим параметрам. В 2022 г. среднее число цветков одного зонтика составило 229,2 ± 35,80 шт., плодов – 135,2 ± 15,25 шт., реальная семяпродуктивноть – 282,7 ± 17,36, семенификация плода – 35,6 %; в 2023 г. число цветков сос¬тавило 158,3 ± 21,65 шт., в сравнительном аспекте меньше в 1,4 раза (на 71 шт.), плодов – 108,3 ± 17,09 шт., меньше в 1,2 раза (на 27 шт.), реальная семяпродуктивность – 190,0 ± 24,3, меньше в 1,5 раза (93 шт.)., семенификация плода – 29,8 %, меньше в 1,2 раза (5,8 %). В 2022 г. высота цветоноса достигала до 122,4 см, длина листовой пластинки – 47,8 см, диаметр зонтика – 8,7 см. В 2023 г. высота цветоноса – 106,5 см (на 15,5 см короче), длина листа – 44,6 см (на 3,2 см короче), диаметр зонтика – 11,2 см (на 2,5 см больше). Урожайность зеленой массы лука Суворова по срокам вегетации и по годам отличается. В 2023 г. средняя урожайность (2,550 кг/м2) выше на 0,657 кг/м2, чем в 2022 г. (1,893 кг/м2). В составе листьев лука Суворова в период весеннего отрастания обнаружено 174,0 мг% аскорбиновой кислоты, 1,30 мг/100 г каротина, 4,68 % сахара, 1,44 % протеина, 0,38 % сырого жира, 0,31 % азота; из минеральных веществ: 0,07 % кальция, 0,07 % серы, 0,05 % фосфора, 0,24 % калия, 0,002 мг/кг кобальта, 0,53 мг/кг меди, 4,28 мг/кг марганца, 4,74 мг/кг цинка. Многолетний опыт исследования позво¬ляет рекомендовать лук Суворова для более широкого использования в Башкирском Предуралье в качестве огородной культуры, а также в фитодизайне.
лук Суворова, фенология, морфометрия, биохимический состав, семяпродуктивность, урожайность
Введение. Интродукционное изучение дикорастущих видов рода Allium L., включающего декоративные, пищевые, лекарственные и редкие растения, играет важную роль в обогащении ассортимента культивируемых растений Республики Башкортостан.
Лук Суворова (Allium suworowii) в природе произрастает на мягких почвах в предгорьях Средней Азии (Горная Туркмения, Памир-Алай, Тянь-Шань), является редким растением Казахстана. Он входит в группу луковичных анзур.
Луки группы анзур в Башкирском Предуралье дают самую раннюю витаминную зелень, также очень рано зацветают. Они представляют практический интерес как пищевые и ранне-летнецветущие декоративные растения [1–3].
В химическом составе листьев обнаружены фловоноиды, каротиноиды, аскорбиновая кислота, в луковицах выявлено содержание углеводов [4–6].
Цель исследования – изучить в условиях культуры особенности биологии (фенология, морфометрические параметры, репродуктивность), биохимического состава листьев и урожайности зеленой массы.
Материалы и методы. Эксперимент проводили на коллекционном участке лаборатории флоры и растительности в 2022–2023 гг. Материалом для исследований послужили растения лука Суворова, достигшие генеративного возраста, в количестве 30 шт.
При ботанических исследованиях (фенология, морфометрия, репродуктивность) использованы методики [7–10].
Полученные данные обрабатывали методами вариационной статистики [11].
Биохимические анализы выполнены в лабораториях отдела химического анализа кормов растениеводческой и пищевой продукции в ФГУ «Центр агрохимической службы «Башкирский» [12, 13]: при количественном определении содержания аскорбиновой кислоты (витамина С) использовали йодометрический метод; сухого вещества – ГОСТ 31640 (высушиванием при температуре 105 °C); азота и протеина – фотометрический индофенольный метод; фосфора – ГОСТ 26657 (фотометрический метод после мокрого озоления); калия – ГОСТ 30504 (пламенно-фотометрический метод); кальция – ГОСТ 26570 (комплексонометрический метод); определение массовой доли сырого жира – ГОСТ 13496.15 (по обезжиренному остатку в аппарате Сокслета); каротина – ГОСТ 13496.17 (фотометрический метод); углеводов (сахара) – ГОСТ 26176 (с антроновым реактивом); марганца, цинка, меди, кобальта – ГОСТ 30178-96 (атомно-абсорбционный метод), серы – ГОСТ 25555-14 [14].
Метеорологические условия годов исследования в Уфе АМС (Агрометеостанция) представлены в таблице 1.
Таблица 1
Метеорологические условия годов исследования луков-анзуров в Уфе*
|
Год исследования |
Месяц |
|||||
|
Апрель |
Май |
Июнь |
Июль |
Август |
Сентябрь |
|
|
Средняя температура воздуха, °C |
||||||
|
2022 |
7,8 |
10,9 |
16,4 |
20,4 |
19,7 |
11,9 |
|
2023 |
8,7 |
15,8 |
16,5 |
21,7 |
18,2 |
13,5 |
|
Среднемноголетний показатель |
5,2 |
13,2 |
18,1 |
19,7 |
17,2 |
11,6 |
|
|
Сумма осадков, мм |
|||||
|
2022 |
63 |
69 |
132 |
9 |
13 |
21 |
|
2023 |
15 |
32 |
18 |
44 |
18 |
35 |
|
Среднемноголетний показатель |
33 |
47 |
67 |
55 |
58 |
48 |
*URL: http://www.pogodaiklimat.ru.
Результаты и их обсуждение. Исследование биологии лука Суворова проводится в ботаническом саду г. Уфы с 1997 г. Ранее нами были изучены особенности развития этого лука из семян: генеративное состояние при этом наступает на 7-й год жизни, массовое стрелкование – на 9-й год. Также изучена продуктивность семян у разновозрастных растений: семяпродуктивность у средневозрастных растений больше в 4,2 раза, чем у молодых растений, у старовозрастных растений отмечено снижение продуктивности семян (в 9,3 раза). В условиях Башкирского Предуралья лук Суворова показал себя зимостойким, устойчивым и перспективным растением для выращивания в Республике Башкортостана (сумма баллов 17). Лук Суворова представляет интерес как эндемичное и как декоративное раннецветущее растение [15].
По фенологическому ритму развития лук Суворова относится к группе коротковегетирующих растений. Весной отрастает в 1–2-й декаде апреля (табл. 2).
Таблица 2
Фенологические данные лука Суворова (2022–2023 гг.)
|
Фенологическая фаза |
2022 |
2023 |
|
Весеннее возобновление |
13.04 |
03.04 |
|
Отрастание цветоносного побега |
30.04 |
25.04 |
|
Раскрытие зонтичного чехлика |
30.05 |
10.05 |
|
Цветение |
04.06 |
18.05 |
|
Конец цветения |
22.06 |
01.06 |
|
Начало созревания семян |
22.07 |
28.06 |
|
Конец созревания семян |
28.07 |
06.07 |
|
Длительность вегетационного периода (дней) |
107 |
87 |
|
Продолжительность цветения (дней) |
19 |
14 |
В 2022 г. (холодный, дождливый май и июнь) фаза цветения происходила в 1–3-й декаде июня (04.06–22.06), фаза плодоношения – в 3-й декаде июля (22.07–28.07), цветение длилось 19 дней, вегетационный период – 107 дней. В 2023 г. (ранняя, жаркая и засушливая весна и лето) растения зацвели раньше на 17 дней (18.05–31.05), созревание плодов началось раньше на 24 дня (28.06–06.07), цветение (18.05–01.06) было короче на 5 дней, вегетационный период (87 дней) короче на 20 дней.
В таблице 3 представлены средние морфометрические измерения.
Таблица 3
Морфометрические параметры (2022–2023 гг.), см
|
Параметр |
2022 |
2023 |
|
Высота генеративного побега |
122,38±1,78 |
106,25±2,06 |
|
Толщина генеративного побега |
1,05±0,06 |
0,93±0,02 |
|
Длина листа |
47,80±0,66 |
44,60±2,39 |
|
Ширина листа |
6,43±0,59 |
5,93±0,64 |
|
Диаметр соцветия |
11,17±0,46 |
8,69±0,40 |
|
Диаметр цветка |
1,97±0,02 |
1,93±0,03 |
Из таблицы 3 видно, что за годы исследования показатели некоторых параметров (высота стрелки, длина листа, диаметр зонтика) отличаются. В 2022 г. высота цветоноса достигала до 122,4 см, длина листовой пластинки – 47,8 см, диаметр зонтика – 8,7 см. В 2023 г. высота цветоноса – 106,5 см (на 15,5 см короче), длина листа – 44,6 см (на 3,2 см короче), диаметр зонтика –11,2 см (на 2,5 см больше); следующие параметры (толщина стрелки, ширина листа, диаметр цветка) существенно не отличаются.
Регулярность цветения растений, завязываемость плодов, также образование полноценных семян зависят от погодных условий года.
По всем элементам семяпродуктивности в 2022 г. лук Суворова выделяется наибольшими показателями (табл. 4).
Таблица 4
Показатели семенной продуктивности лука Суворова (2022–2023 гг.)
|
Продуктивность одного соцветия |
2022 |
2023 |
||
|
M±m |
Cv, % |
M±m |
Cv, % |
|
|
Число цветков, шт. |
229,2±35,80 |
9 |
158,3±21,65 |
27 |
|
Число плодов, шт. |
135,2±15,25 |
23 |
108,3±17,09 |
32 |
|
Плодоцветение, % |
61,5 |
– |
67,8 |
– |
|
Реальная семенная продуктивность, шт. |
282,7±17,36 |
12 |
190,0±24,3 |
26 |
|
Число семян в плоде, шт. |
2,1±0,19 |
17 |
1,8±0,10 |
12 |
|
Семенификация плода, % |
35,6 |
– |
29,8 |
– |
|
Потенциальная семенная продуктивность, шт. |
1374,0±244,05 |
36 |
949,5±129,90 |
27 |
|
Коэффициент продуктивности, % |
22,2 |
– |
20,1 |
– |
Примечание: М – среднее значение параметра, m – ошибка среднего, Сv – коэффициент вариации.
В 2022 г. среднее число цветков одного зонтика составило 229,2 ± 35,80 шт.,плодов – 135,2 ± 15,25 шт., реальная семяпродуктивноть – 282,7 ± 17,36, семенификация плода – 35,6 %; в 2023 г. число цветков составило 158,3 ± 21,65 шт., в сравнительном аспекте меньше в 1,4 раза (на 71 шт.), плодов – 108,3 ± 17,09 шт., меньше в 1,2 раза (на 27 шт.), реальная семяпродуктивность – 190,0 ± 24,3, меньше в 1,5 раза (93 шт.), семенификация плода – 29,8 %, меньше в 1,2 раза (5,8 %).
Наиболее важным показателем практической ценности многолетних луков является содержание в листьях и луковицах аскорбиновой кислоты. В листьях лука Суворова в период весеннего отрастания отмечено накопление 123 мг/% витамина С, сухого вещества – 13,7 %, каротиноидов – 14,7 мг/кг, хлорофилла а – 25,9 · 10-3 % и хлорофилла b – 10,2 · 10-3 [4].
Для проведения биохимического анализа пробы листьев лука Суворова нами были отобраны в фазу отрастания.
В составе листьев лука Суворова в период весеннего отрастания обнаружено 174,0 мг% аскорбиновой кислоты, 1,30 мг/100 г каротина, 4,68 % сахара, 1,44 % протеина, 0,38 % сырого жира, 0,31 % азота; из минеральных веществ: 0,07 % кальция, 0,07 % серы, 0,05 % фосфора, 0,24 % калия, 0,002 мг/кг кобальта, 0,53 мг/кг меди, 4,28 мг/кг марганца, 4,74 мг/кг цинка.
В таблице 5 приведены показатели по урожайности надземной фитомассы лука Суворова.
Таблица 5
Урожайность зеленой массы лука Суворова (2022–2023 гг.)
|
Показатель |
2022 |
2023 |
||
|
15.04 |
25.04 |
15.04 |
25.04 |
|
|
Высота растения, см |
11,6±0,75 |
35,1±3,10 |
25,4±2,46 |
40,0±1,19 |
|
Масса надземной части одного растения, г |
9,4±0,91 |
53,7±3,87 |
20,6±3,99 |
64,4±3,23 |
|
Урожайность (30 растений), кг/м2 |
0,282 |
1,611 |
0,618 |
1,932 |
Уборку урожая надземной массы лука Суворова проводили 15 и 25 апреля. Из таблицы 5 видно, что урожайность зеленой массы лука Суворова по срокам вегетации и по годам отличается. В 2022 г. вес надземной части одного растения лука Суворова 15 апреля составил 9,4 ± 0,91 г; 25 апреля – 53,7 ± 3,87; 2023 г. – 15 апреля – 20,6 ± 3,99 (больше в 2,2 раза), 25 апреля – 64,4 ± 3,23 г (больше в 1,2 раза). Урожайность надземной массы в 2022 г. 15 апреля составила 0,282 кг/м2, в 2023 г. – 0,618 кг/м2 (больше на 0,336 кг/м2 ); в 2022 г. 25 апреля урожайность составила 1,611 кг/м2, в 2023 г. – 1,932 кг/м2 (больше на 0,321 кг/м2 ). В 2023 г. средняя урожайность (2,550 кг/м2) выше на 0,657 кг/м2, чем в 2022 г. (1,893 кг/м2).
Лук Суворова отличается высокой декоративностью. Это ранневесенне-зеленое растение. Соцветие – многоцветковый головчатый шаровидный тирс, розово-фиолетовые цветки звездчатой формы. Листья крупные, ремневидные. За период исследований (2007–2023 гг.) продолжительность цветения вида в среднем составила 14 дней (10–19 дней), высота растений – 115 см (125–150 см), диаметр соцветий – 11 см (9–13,5 см).
Использование растений данного лука в озеленении – газон, клумба, миксбордер, рокарий.
Заключение. В условиях Башкирского Предуралья лук Суворова показал себя зимостойким, устойчивым и перспективным растением для выращивания в Республике Башкортостан. По фенологическому ритму развития лук Суворова проходит все стадии жизненного цикла развития. Он относится к группе коротковегетирующих растений (87–107 дней), по продолжительности цветения является среднедлительноцветущим (10–19 дней).
В листьях лука Суворова в период весеннего отрастания обнаружены: аскорбиновая кислота (174,0 мг%), каротин (1,30 мг/100 г), сахар (4,68 %), протеин (1,44 %), сырой жир (0,38 %), азот (0,31 %) и минеральные вещества.
Урожайность зеленой массы лука Суворова по срокам вегетации и годам отличается. В 2023 г. средняя урожайность (2,550 кг/м2) выше на 0,657 кг/м2, чем в 2022 г. (1,893 кг/м2).
Многолетний опыт исследования позволяет рекомендовать лук Суворова для более широкого использования в Башкирском Предуралье в качестве огородной культуры, также и использования его в фитодизайне.
1. Гемеджиева Н.Г., Токенова А.М., Фризен Н.В. Обзор современного состояния и перспективы изучения казахстанских видов рода Al¬lium L. // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 2021. Т. 20, № 1. С. 97–101.
2. Павлова И.В. Луки (род Allium L.) Средней Азии в коллекции Главного ботанического сада имени Н.В. Цицина РАН в Москве. Роль среднеазиатских луков в современном ассортименте декоративных растений // Известия Национальной академии наук Кыргызской Республики. 2018. № 6. С. 70–92.
3. Тухватуллина Л.А. Интродукция Allium giganteum Regel и его биохимический состав в культуре // Вестник КрасГАУ. 2023. № 7. С. 47–53.
4. Виды лука группы «анзур» – источники ранней зелени / М.И. Иванова [и др.] // Вестник Чувашской ГСХА. 2018. № 1. С. 10–15.
5. Соколов П.Д. Растительные ресурсы России и сопредельных государств. М.: Наука, 1994. С. 62–72.
6. Фомина Т.И., Кукушкина Т.А. Содержание биологически активных веществ в надземной части некоторых видов лука (Allium L.) // Химия растительного сырья. 2019. № 3. С. 177–184.
7. Трулевич Н.В. Эколого-фитоценотические основы интродукции растений. М.: Наука, 1991. С. 109–113.
8. Бейдеман И.Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. Новосибирск: Наука, Сиб. отделение, 1974. 154 с.
9. Голубев В.Н. Основы биоморфологии травянистых растений центральной лесостепи. Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1962. 511 с.
10. Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений // Ботанический журнал. 1974. Т. 59, № 6. С. 826–831.
11. Зайцев Г.Н. Математика в экспериментальной ботанике. М.: Наука, 1990. 256 с.
12. Методы биохимического исследования растений / А.И. Ермаков [и др.]. М.; Л.: Сельхозиздат, 1972. С. 308–315.
13. Разумов В.А. Массовый анализ кормов. М.: Колос, 1982. 176 с.
14. Методические указания по определению серы в кормах растительного происхождения. М.: Росинформагротех, 2004. 8 с.
15. Тухватуллина Л.А. Биологические особенности Allium suworowii в культуре в Башкирском Предуралье // Вестник КрасГАУ. 2022. № 6. С. 30–35.
