Влияние различной освещённости на рост и развитие базилика эвгенольного (Ocimum gra tissimum L.)

Введение. Климат определяет район, в пределах которого растение особенно продуктивно даёт высокий урожай хорошего качества. Важнейшими факторами, под воздействием которых происходит рост растений и накопление эфирного масла, являются свет, тепло, влага и пищевой режим. Различные эфирномасличные растения в процессе эволюции выработали определённые требования к основным факторам роста. Сейчас не уделяется должного внимания вопросам управления процессами образования эфирного масла и его качественному составу. Результаты исследования закономерностей накопления эфирных масел и важнейших компонентов в них под влиянием климатических условий помогут продвижению теплолюбивых эфиромасличных растений в северные районы страны, а также грамотному управлению этими процессами [1].

В литературе мало материалов по изучению реакции базилика эвгенольного на процессы накопления эфирного масла при различной освещенности. В.П. Лю-бименко и М.А. Новиков в 1910 г. изучали образование эфирного масла у базилика обыкновенного (Оcimum basili-cum L.) при различной освещенности в условиях Крыма. Д.Л. Понпа изучал эти процессы в условиях Кубани также у базилика обыкновенного [2]. А.А. Хотин в условиях Московской области изучал роль внешних факторов в накоплении эфирных масел [3]. Были и более ранние работы по изучению влияния различной освещенности на накопление эфирного масла, но они проводились в других климатических условиях и с другими эфироносами. Подобные исследования с базиликом эвгенольным (Оcimum gratissimum L.) не проводились. Представляет научный и практический интерес изучение особенностей роста, развития и накопления эфирного масла растениями базилика эвгенольного в зависимости от различной освещенности. Целью данной работы является изучение влияния различной освещённости на накопление базиликом эвгенольным (O. gratissimum) эфирного масла и его компонентный состав в условиях Адыгеи.

Материалы и методы. Работа проводилась в 2011–2013 гг. на Майкопской опытной станции ВИР. Материалом для исследований служили сорта базилика эвгенольного Вознесенский-2 и Скоро-спелый-87. Рассаду выращивали в теплицах по общепринятой методике [4]. Посев пророщенными семенами проводили во второй декаде марта, в поле высаживали рассаду в первой декаде мая на 5-рядковых делянках по 25 растений на делянке. Ряды располагали с севера на юг.

Уход за растениями заключался в прополке сорняков и поддержании влажности почвы в пределах 80–85 % от полной полевой влагоёмкости. Полив проводили напуском по 70 л на каждую делянку. Сроки полива определяли по влажности почвы на контрольной делянке с естественным освещением. Влажность почвы контролировали весовым методом, регулярное тестирование почвы проводили с помощью цифрового аппарата КС-300.

Содержание эфирного масла определяли по методу Гинсберга. Содержание эвгенола определяли рефрактометрическим методом, качественный состав масла – методом газовой хроматографии на приборе «Кристалл 5000.2» с ионной ловушкой «Polaris DSQ», с масс-селективным детектированием (ГХ/МС).

Для изучения влияния различной освещенности на растения базилика эвгенольного применяли искусственное затенение. Для этого изготавливали из деревянных реек каркас (высотой 1,5 м, шириной 3 м, длиной 11 м) на весь первый блок делянок, на которых размещался сорт Вознесенский-2. Второй подобный каркас ставили над делянками, где был высажен сорт Скороспелый-87. На каркас натягивали материал (над каждой делянкой материал с разной способностью пропускать свет). Затеняли растения только от прямых солнечных лучей.

Схема опыта:

• 1.    Контроль – естественное освещение, без затенения.

• 2.    Слабое затенение (марля редкая – 60 отверстий на 1 см²), коэффициент естественного освещения (КЕО) равен 50, снижает освещенность на 50 %.

• 3.    Среднее затенение (густая марля – 150 отверстий на 1 см²), снижает освещенность в среднем на 60 %.

• 4.    Сильное затенение (бязь), снижает освещенность на 75 %.

• 5.    Очень сильное затенение (сатин), снижает освещенность на 90 %.

Растения под затенением находились от посадки до массового цветения цветков на ветвях первого порядка на контрольных делянках (ровно 100 дней). В период вегетации проводили фенологические наблюдения, на учётных растениях каждой делянки измеряли высоту куста, число, массу и размеры побегов, листьев, соцветий. Содержание эфирного масла в растениях и компонентный состав масла определяли в момент массового цветения [5]. Освещённость измеряли люксметром ТКА ПКМ (модель 41). Температуру воздуха (на высоте 2 и 30 см от поверхности почвы), температуру почвы (на поверхности и на глубине 10 см) измеряли каждый день одновременно в 7, 10, 13, 16 и 19 ч. Фиксировали минимальную и максимальную температуру. Влажность почвы (в слое 0–10 см) определяли весовым методом каждые семь дней, ежедневное тестирование проводили прибором КС-300.

Результаты и обсуждение. В летние месяцы с восходом солнца освещенность резко увеличивалась и достигала 80 тыс. люкс в мае и более 100 тыс. люкс в июле. В середине августа освещённость на кон трольных делянках без затенения была 90–95 тыс. люкс. Слабое затенение уменьшало освещённость на 45–50 %, среднее – на 55–60 %. При сильном затенении освещённость была на 75, а при очень сильном на 90 % ниже, чем на контрольных делянках. В ясные солнечные дни разница влияния затенения была больше, в пасмурные облачные дни влияние затенения сглаживалось.

Затенение влияло не только непосредственно на растения, но и на температуру и на влажность почвы. Температура воздуха на высоте 30 см и выше поверхности почвы на контрольных и затененных делянках была незначительно ниже, чем на делянках с естественным освещением. Но эта разница наблюдалась только в безветренную погоду и была столь мала, что её влиянием на ассимиляционные процессы можно пренебречь (табл. 1).

Таблица 1

Влияние различной освещенности на температуру воздуха и почвы (среднее за 2-ю декаду августа 2012 г.)

Время суток, ч	Показатели	Без затенения	Затенение
			слабое	среднее	сильное	очень сильное
10	Освещенность, тыс. люкс	95,8	57,2	41,8	23,7	10,2
	Температура воздуха на высоте 30 см	23,5	24,2	24	23,2	23,7
	Температура воздуха – 2 см от поверхности почвы	28,4	25,8	24,9	24,8	23,8
	Температура поверхности почвы	33,6	30,2	26,7	24,4	20,2
	Температура  почвы  на глубине 0–5 см	23,3	22,2	21,4	20,5	20,8
16	Освещенность, тыс. люкс	94,2	49,1	29,6	25,2	14,6
	Температура воздуха на высоте 30 см	29,7	28,9	28,7	29,6	29,4
	Температура воздуха – 2 см от поверхности почвы	40,3	35,4	30,5	27,6	25,3
	Температура поверхности почвы	51,7	40,6	31,7	26,8	23,2
	Температура  почвы  на глубине 0–5 см	32,2	30,3	28,6	25	21,1

Прямые солнечные лучи на делянках без затенения особенно сильно нагревали растения и поверхность почвы. В утренние часы до восхода солнца температура поверхности почвы на всех делянках была на 1–3 ºС выше, чем температура воздуха. С восходом солнца воздух нагревался быстрее почвы. Разница температуры поверхностного слоя почвы на делянках с разным затенением увеличивалась с повышением солнечной радиа- ции. На контрольных делянках (без затенения) поверхность почвы нагревалась больше, чем на затенённых.

Максимум температуры приходился на 14–18 ч, затем почва постепенно остывала и к 6 ч утра температура поверхности почвы на всех делянках была одинаковой, на 1–2 оС выше температуры воздуха. После полудня во второй декаде августа поверхность почвы на контрольных делянках нагревалась до 50 ºС. Слабое затенение делянок снижало температуру поверхности почвы примерно на 10, среднее – до 20 оС, очень сильное затенение – наполовину.

В слое почвы на глубине 5–10 см разницы в температуре не наблюдалось. На глубине 0–5 см при слабом затенении температура была на 1–2 ºС ниже, чем на открытых делянках. При сильном затенении эта разница достигала 10–12 ºС.

Уменьшение освещенности влияет не только на температуру поверхности почвы, но и на испарение влаги. Влажность почвы на всех затенённых делянках (в слое 0–10 см) была выше, чем на контрольной делянке. И чем сильнее затенение, тем больше сохранялось влаги в почве. В прохладное лето 2011 г. разница температуры и влажности почвы между затенёнными делянками и делянками с естественным освещением была меньше, но выявленная закономерность сохранялась.

Затенение рассады сразу после посадки повысило приживаемость растений. При слабом затенении отмечено сокращение периода от посадки до технической спелости растений на 3 дня. Дальнейшее уменьшение освещённости растений привело к увеличению вегетационного периода: при среднем затенении – на 6 дней, при сильном затенении – на 10–12 дней и при очень сильном – на 18–20 дней. Интенсивная освещенность вызывает ускоренное цветение базилика эвгенольного.

В жаркое, солнечное лето высота растений при сильном затенении превышала контрольные на 18–20 см, в прохладный год – на 9–10 см (табл. 2).

Таблица 2

Влияние различной освещенности на морфологические признаки базилика эвенольного сорта С-87 (среднее за 2011–2013 гг.)

Морфологические признаки	Ед. изм.	Контроль, без затенения	Затенение
			слабое	среднее	сильное	очень сильное
Высота растений	см	68,3	70,6	76,2	83,7	76,9
Число листьев	шт.	526,2	490,1	412,5	394,4	320,1
Масса листьев	г	169,3	159,5	128,0	105,6	65,3
Масса соцветий	г	89,7	89,9	80,1	60,3	30,1
Масса стеблей	г	87,2	96,8	112,5	155,3	152,6
Масса растений	г	347,6	346,4	320,7	301,6	282,7
Длина листа	см	7,9	9,2	12,4	13,8	10,5
Ширина листа	см	5,8	6,5	7,3	8,8	8,3

Число листьев на растении при затенении уменьшалось, и чем меньше освещенность, тем меньше было листьев. При очень сильном затенении число листьев снижалось на 25–38 % от контроля.

Масса листьев при слабом затенении на растении уменьшилась в среднем на 10 г, при сильном – на 50 г, а при очень сильном затенении – в три раза. Листья базилика эвгенольного при затенении становились более крупными, но значительно тоньше. Слабое затенение вызывало более интенсивную окраску листьев, но при очень сильном затенении растений (при недостаточном освещении) листья бледнели, истощались. Междоузлия у затененных растений вытягивались. Длина и ширина листа увеличивалась на 2,5–3 см.

Сильное освещение несколько замедляло рост побегов. Междоузлия у скороспелого сорта С-87 были на 2–3 см короче, нежели на затененных растениях, куст становился компактнее, листья мельче. У позднеспелого, более теневыносливого сорта Вознесенский-2 эти изменения менее заметны.

Масса соцветий при слабом затенении не изменилась. Но при увеличении затенения резко уменьшалась и при сильном затенении была на треть меньше, а при очень сильном – на две трети меньше, чем на растениях получающих полное естественное освещение. В то же время масса стеблей при сильном затенении увеличивалась в 1,5–1,8 раза.

Содержание влаги в листьях, как и во всем растении на затенённых делянках, была выше, чем на контрольных. С нарастанием затенения содержание воды в растениях (в процентах от сырого веса) увеличивалось. Если влажность почвы в пробе с незатененных делянок была 70,5 %, то при слабом затенении – 74,6, при сильном – 79,2, а при очень сильном затенении – 85,6 %.

Оптимальная температура и лучшая обеспеченность влагой на затенённых делянках способствовала большему накоплению эфирного масла в листьях и соцветиях базилика эвгенольного. Наоборот, высокая температура на контрольных делянках и повышенная испаряемость влаги из почвы несколько снижали содержание эфирного масла в растениях. Затенение растений заметно уменьшало испарение эфирного масла (табл. 3).

Таблица 3

Влияние различной освещённости на содержание* и сбор эфирного масла у сорта С-87 (среднее за 2011–2013 гг.)

Биохимические показатели	Естественная освещенность	Затенение
		слабое	среднее	сильное	очень сильное
Содержание эфирного масла, %:
в листьях	0,854	1,121	1,240	1,365	1,102
в соцветиях	0,952	1,613	1,816	1,967	1,988
в целых растениях	0,504	0,670	0,715	0,780	0,792
Сбор эфирного масла, г/делянки	21,6	23,1	22,8	21,9	19,7
Содержание эвгенола в эфирном масле, %	68,3	71,5	71,6	71,8	72,0

* – Содержание эфирного масла, пересчитанное на сырьё с 70 %-ной влажностью

Накопленные за последние годы данные показывают, что в условиях Адыгеи, обеспеченной в достаточном количестве осадками и теплом, процесс накопления эфирного масла в растениях базилика эвгенольного проходил лучше, чем в засушливых районах.

Сбор эфирного масла на слабо затенённых делянках незначительно увеличивался, но при сильном и очень сильном затенении продуктивность базилика эвге- нольного уменьшалась. Очень сильное затенение угнетало растения. Содержание эвгенола в масле при снижении освещенности несколько увеличивалось, видимо, за счет уменьшения его испарения.

Заключение. Базилик эвгенольный относится к числу растений, обладающих высокой отзывчивостью на изменение факторов внешней среды. Исходя из многолетних наблюдений, можно предположить, что для минимальной фотосинтетической активности базилику эвгенольному нужен уровень освещения 1000 люкс. Нормальный процесс фотосинтеза при наличии всех других необходимых условий начинается при освещенности 3–6 тыс. люкс. Световое насыщение наступает при освещенности 50– 60 тыс. люкс. Нижний предел освещенности, при котором наблюдается отток ас-симилятов, возможно, находится на уровне 1–2 тыс. люкс, верхний – 80– 90 тыс. люкс.

В целом для растений базилика эвгенольного характерна высокая пластичность к различной освещённости. Прямые солнечные лучи имеют меньшее значение, чем свет рассеянный. Освещённость через влияние на температуру и влажность почвы воздействует на синтез эфирного масла. Существенное влияние оказывают интенсивность и продолжительность освещения. С возрастанием освещенности (начиная с определенного минимума) рост, развитие и накопление эфирного масла увеличивается до определенного максимума. Слишком сильное освещение прямыми солнечными лучами (в июле-августе) влияет негативно. Часть световых лучей повышает температуру растений, что приводит к испарению эфирного масла. Поэтому слабое затенение растений в условиях Адыгеи приводит к оптимальному для базилика эвгенольного световому насыщению. При освещенности 50–60 тыс. люкс базилик лучше растет и увеличивает валовой сбор эфирного масла. Дальнейшее затенение растений уменьшает количество и массу листьев и соцветий, увеличивает процентное содержание эфирного масла и повышает количество эвгенола в масле.