Интродукции шлемника байкальского в условиях юга Приморского края

Рациональное использование ресурсов растительного мира является косвенной формой его охраны. Широкое использование в последние годы растительных лекарственных средств повлекло за собой увеличение объёмов заготовок, что наряду с негативным антропогенным воздействием, создает угрозу истощения запасов ряда лекарственных видов. В медицине издавна используются представители сем. губоцветные. Они применяются как в западной, так и восточной традиционных лечебных практиках. В семействе свыше 200 родов (около 3500 видов), распространенных повсеместно, особенно в Средиземноморье, Западной и Центральной Азии. На территории бывшего СССР – около 70 родов (почти 1000 видов). Наиболее известным и используемым с древнейших времен и по настоящее время являются роды Lavandula , Mentha , Leonurus , Salvia и другие. Менее известен род шлемник – Scutellaria L., активно применяемый в тибетской и китайской медицине. Из его корней получают настойку, обладающую гипотензивным и седативным свойствами, в народной медицине шлемник применяют при заболеваниях сердца [8]. Отечественные фармакологи впервые обратили внимание на сведения народной медицины о седативных и гипотензивных свойствах S. baicalensis во время Великой Отечественной войны в связи с частыми стрессами, приводящими к возникновению неврозов и повышению артериального давления [5].

Существует несколько путей получения ценного и дефицитного лекарственного сырья: интродукция, создание искусственных плантаций, метод культуры тканей и клеток лекарственных растений. В настоящее время у многих видов растений происходит сокращение численности и плотности популяций, изменяются границы

распространения видов, обедняется флористический состав сообществ. К таким видам в силу эколого-биологических и ценотических особенностей относится и S. baicalensis , который реагирует на антропогенные воздействия и включен в Красную книгу России. Приморский фрагмент ареала расположен на Приханкайской низменности от южной оконечности оз. Ханка до долины р. Раздольная (рис. 1 в). Южная граница проходит от г. Уссурийска по правобережью р. Раздольная и по долинам pp. Гранитная, Борисовка до границы с Китаем на западе [1]. На Приханкайской низменности разнотравные и разнотравно-злаковые ценозы сохранились в основном в низкогорьях, где S. baicalensis встречается в комплексе с порослевокустарниковым остепененными ассоциациями [6]. Ареал S. baicalensis продолжает сокращаться [3]. В связи с этим большое внимание исследователи уделяют как состоянию природных ценопопуляций [2, 4], так и интродукционным исследованиям [2, 10].

Условия интродукции. Интродукционные площадки S. baicalensis располагались в Хасанском районе Приморского края, окрестности пос. Крас-кино (42° 44′ с.ш., 130° 46′ в.д.) на базе открытого акционерного общества «Юбиком». Полевые исследования популяций S. baicalensis проводилась общепринятыми методами [9].

Агрохимические характеристики почвы. Агрохимический анализ почвы проводился совместно с лабораторией почвоведения Биологопочвенного института по общепринятым методикам. Определение влажности почв, содержание органического вещества (гумуса) методом Тюрина, рН водный, рН солевой, подвижные формы калия и фосфора по Кирсанову, гидролитическая кислотность (Гк) по Гедройцу. В табл. 1 представлены средние значения агрохимических характеристик. Пробы 1, 2, 3 соответствуют интродукционным участкам: 1 – уклон 3º, высокий уровень грунтовых вод; 2 – уклон до 6º, высокая минерализация почвы; 3 – отсутствие уклона, средний уровень грунтовых вод.

Рис. 1. Фрагменты ареала S. baicalensis на территории РФ [1]:

а – Забайкальский фрагмент; б – Амурский фрагмент; в – Приморский фрагмент

Таблица 1. Агрохимические показатели почв

Примечание: Гк – гидралитическая кислотность

Температурный режим. Согласно данным наблюдения за период с 2006 по 2008 гг. включительно территории пос. Краскино, в непосредственной близости к которому располагаются поля S. baicalensis , свойственны положительные среднегодовые температуры воздуха 6,94°С. Наиболее низкие температуры составили 3,52°С, наиболее высокие – 11,9°С. Абсолютный максимум температуры был зарегистрирован в августе 2007 г. и составил 33,7°С, Минимальная температура воздуха составила -20,2°С, отмеченная в январе 2006 г. За 5 лет наблюдений первые заморозки регистрировались в период с 21 октября по 13 ноября, а последние с 30 марта по 14 апреля, таким образом, среднее количество морозных дней за год составляет 139,6. Среднее количество осадков и влажность составили соответственно 740,16мм и 69,2%. Средняя годовая температура на поверхности почвы в п. Краскино около 8,6°С, абсолютный максимум на почве достигает 58°С, минимум составлял -31°С. Замерзает почва в период с 12 по 25 октября, начинает оттаивать с 30 марта по 14 апреля. Средняя температура самого холодного месяца (январь) -14,9°С, самого теплого (июль) +19,2°С.

Биологические и морфологические особенности развития интродуцента. Фенологические наблюдения за циклом развития проводили в течение трех сезонов (2006-2008 гг.). Фиксировались следующие фазы: начало вегетации (появление ростков), начало цветения (зацветание первых экземпляров), начало массового цветения (число цветущих экземпляров более 20%), конец массового цветения, конец цветения, созревание семян, осыпание семян, начало отмирания (усыхание частей растений, принятие осенней окраски), полное отмирание. Наблюдения проводили с периодичностью 4-5 дней, смену фаз развития отмечали соответствующими датами. По нашим наблюдениям семена S. baicalensis в лабораторных условиях начинают прорастать на 3-4 день после постановки опытов и заканчивают на 11-14 день. Энергия прорастания их на 7-8 день 32-45%. После 6-и месяцев хранения максимальная всхожесть семян около 41%. Семена сохраняют нормальную всхожесть (≈ 45-50%) в течение 12 месяцев, затем значения показателей резко снижаются.

Однолетние растения шлемника зацветают во второй половине лета (в августе), образуют полноценные семена. Осенью к концу сентября на корневой шейке закладываются почки возобновления, из которых в следующем году развиваются новые побеги. Массовое отрастание отмечено в третьей декаде апреля. Из почек развиваются однолетние побеги, несущие одну весенне-летнеосеннюю генерацию листьев. В конце апреля молодые побеги достигали длины 5-7 см с 4-6 парами листьев, длиной 4,0-1,2 см, ширины 0,15-1,3 см. В последующем наблюдается интенсивный рост побегов и формирование куста (рис. 2 и 3). Через месяц растения достигали 30-40 см высоты, а диаметр куста – 50-60 см, количество побегов было в пределах 40-60 шт.

Рис. 2. Динамика роста генеративных побегов S. baicalensis различного возраста. 1-3 годы жизни растений

Рис. 3. Климатограмма и феноспектр S. baicalensis различного возраста: а – отрастание; б – образование стебля; в – бутонизация; г – цветение; д – созревание семян; е – конец вегетации

Семенная продуктивность и урожайность S. Baicalensis . Природная популяция находилась в окрестностях с. Чернятино (43° 57,610′ с.ш. 131° 32,091′ в.д., высота над уровнем моря 125 м), Октябрьского района. Злаково-полынное дубовое редколесье. Проективное покрытие травостоя 100%, высота травостоя 30 – 100 см. В природной популяции в вегетационный период 2008 г. среднее число семян в коробочке равно 2,2±0,005, число генеративных побегов на 1 растение 4,32±0,03. Потенциальная семенная продуктивность природной популяции S. baicalensis составляет 123,76±10,3 шт., реальная – 64,8±15,7 шт. Коэффициент семенной продуктивности в природной популяции несколько ниже чем в культуре и составляет 52,4%, что согласуется с данными приводимыми Ю.А. Бухашеевой [4] для Бурятии.

Для вегетационного сезона 2008 г. зафиксированы следующие показатели: среднее число семян в коробочке 2,7±0,005, среднее число генеративных побегов на 1 растение 6,73±0,03. Потенциальная семенная продуктивность интродуцированного S. baicalensis на 1 генеративный побег составляет 251,25± 4,6 шт., реальная – 168,99±11,9. Наличие полноценных семян – один из основных показателей соответствия условий произрастания биологическим потребностям вида. Это положение подтверждается высоким коэффициентом семенной продуктивности интродуцента, который равен 67%, что свидетельствует о хорошей адаптации вида к условиям

Исследования проведенные Ю. А. Банаевой [2] для природных приморских популяций S. baicalensis показали, что размер семян составлял 2,00-2,10 мм; масса 1000 шт. семян 1,25-1,39 г. Наши исследования природной популяции обнаружили: величина семян составляет 1,8±0,01 мм; масса 1000 шт. семян 1,27±0,05 г, что достаточно близко к вышеприведенным литературным данным. Для исследуемой агропопуляции аналогичные показатели равны, соответственно: 2,35±0,01 мм и 1,83±0,03г, что согласуется с указанным наблюдением. Установлено в результате интродукции линейные размеры семян возросли на 30,6%, вес – 44,1%.

Для установления ценности семян как посевного материала проведены опыты по определению лабораторной всхожести семян. Семена, собранные в 2007 г, проверяли в год сбора и спустя год. Чистота семян равна соответственно 97,4% и 98%, достаточно высока, что возможно определялось грамотным проведением агротехнических работ в необходимые фенологические фазы. При температуре 25°С прорастание семян начинается на 3-и сутки после закладки. Энергия прорастания семян на 5-й день в группе без периода покоя составила 37%, у семян годовой выдержки – 32%, лабораторная всхожесть на 10-е сутки равнялась, соответственно 52 и 41%. Для природных приморских популяций Ю.А. Банаева [2] указывает максимальную лабораторную всхожесть 45% для свежих семян. Анализ значений энергии прорастания и всхожести семян S. baicalensis показал, что при хранении указанные показатели несколько снижаются, приближаясь к показателям природных популяций.

Нами была определена урожайность надземных и подземных частей S. baicalensis на трех интродукционных площадках. Наибольшая плотность генеративных особей шлемника отмечена на п. 3 – 21,6 экз/м², но при этом эксплуатационный запас корней на данном участке является самым низким 712,8 кг/га, надземной части 1468,8 кг/га. Максимальная урожайность корней приходится на п. 2 – 7475,3 кг/га (плотность посадки 13,4 экз/м²), на п. 1 – 3200,0 кг/га (плотность посадки 18,6 экз/м²), надземной части 3280 кг/га и 1143,2 кг/га соответственно. Также определена урожайность природной популяции. Плотность генеративных побегов составляет 4,4 экз/м², урожайность корневой части 954,36 кг/га, надземной части 2553,1 кг/га. Проведенные обследования показали значительный (в пределах порядка) разброс значений эксплуатационного запаса на интродукционных площадках. Это свидетельствует о неоднородных условиях произрастания S. baicalensis . При этом необходимо отметить, что минимальные значения сырьевого биоресурса коррелируют с максимальной плотностью посадок.

В целях сохранения природной популяции S. baicalensis в Приморском крае вести заготовку сырья (особенно корневой части) нецелесообразно и, в связи с этим, сырье необходимо выращивать в условиях культуры. Динамика накопления флавоноидов шлемника байкальского в условиях интродукции и природной популяции было изучено нами ранее [7].

Выводы: выращенный в культуре шлемник байкальский в условиях юга Приморского края проходит полный цикл развития с образованием полноценных семян с первого года вегетации. Семенная продуктивность при этом на 14,6 % выше, чем в природных популяциях, что свидетельствует о хорошей адаптации вида к условиям выращивания. Эксплуатационный запас культивируемых растений зависит от плотности посадки, при минимальной плотности урожайность культивируемого S. baicalensis в 7,8 раза превосходит урожайность природной популяции.