Показатели семян видов калины

Мухаметова Светлана Валерьевна ORCID: 0000-0001-7892-6450 кандидат сельскохозяйственных наук доцент, кафедра садово-паркового строительства, ботаники и дендрологии, Поволжский государственный технологический университет 424000, Россия, республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3, ауд. 245 Mukhametova Svetlana Valer'evna PhD in Agriculture Associate Professor at the Department of Garden and Park Design, Botany and Dendrology of Volga State University of Technology 424000, Russia, Mari El Republic , Yoshkar-Ola, Lenin Square, 3, aud. 245 MuhametovaSV@volgatech.net Другие публикации этого автора     Терентьева Эмилия Александровна студент, кафедра садово-паркового строительства, ботаники и дендрологии, Поволжский государственный технологический университет 424000, Россия, республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, площадь Ленина, 3 Terent'eva Emiliya Aleksandrovna Student at the Department of Garden and Park Design, Botanics and Dendrology of Volga State University of Technology   Mari El Republic, Yoshkar-Ola, Lenin Square, 3 emiliya.terenteva14@bk.ru

Московкина Татьяна Васильевна студент, кафедра садово-паркового строительства, ботаники и дендрологии, Поволжский государственный технологический университет 424000, Россия, республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, площадь Ленина, 3 Moskovkina Tat'yana Vasil'evna Student at the Department of Garden and Park Design, Botanics and Dendrology of Volga State University of Technology   Mari El Republic, Yoshkar-Ola, Lenin Square, 3 moskovkina_t01@mail.ru

Введение. Род Калина (Viburnum L.) содержит около 200 видов. Это высокие кустарники и небольшие деревья, листопадные и вечнозеленые, с супротивным листорасположением. Листья крупные, разнообразной формы, осенью окрашиваются в яркие тона ^[1]. Во флоре России произрастает 9 видов калины ^[2]. Калины декоративны, пыле- и газоустойчивы, некоторые виды выдерживают засуху и засоление почв, хорошо переносят обрезку. Используются в зеленом строительстве для создания придорожных снегосборных полос, в полезащитном разведении, для закрепления горных склонов и в качестве подлесочных видов для привлечения птиц в насаждения ^[3]. Эффектно сочетание калин с кленами, липами, березами, рябинами и хвойными растениями ^{[4, 5]}.

Viburnum opulus L. (К. обыкновенная или красная) в природе растет в лесной и лесостепной зонах почти всей Европы, кроме Крайнего Севера, в Западной Сибири, Средней Азии, Северной Африке и Малой Азии ^[4]. Обладает обширнейшим ареалом в нашей стране, занимающим большую часть территории лесной зоны. Растет в виде небольшого раскидистого дерева или крупного куста высотой 3–4 (6–7) м. Растет быстро, долговечность 50 лет. Листья длиной до 10 см, широкояйцевидные или округлые, трехлопастные, темно-зеленые. Осенняя окраска листьев от оранжево-красной до пурпурной. Цветки собраны в рыхлую зонтиковидную метелку, достигающую 5–10 см в диаметре. В соцветиях по периферии расположены ярко-белые плоские стерильные цветки диаметром 1–1,25 см, которые служат для привлечения жучков бабочек и пчел. В центре соцветия расположены обоеполые цветки, белые или розовато-белые, короткоколокольчатые, диаметром до 0,5 см. Цветет V. opulus в мае–июне. Плоды созревают в сентябре и висят на растениях до выпадения снега и дольше. Плоды-костянки почти шаровидные, ярко-красные с желтоватой мякотью, эффектно выделяются на фоне зелени, диаметром до 8–10 мм, съедобны. Косточка округлая или широкояйцевидная, розовато-коричневая, с заостренной верхушкой и неровной боковой поверхностью, длиной 7–9 мм ^[3].

V. opulus морозостойка, хорошо растет и плодоносит почти на самой северной границе леса. Теневынослива, на открытых местах плодоносит более обильно. Требовательна к богатству и увлажнению почвы. Принимает значительное участие в сложении подлеска широколиственных и мелколиственных лесов в долинах рек и на других пониженных элементах рельефа. Удовлетворительно переносит засоление почвы. Устойчива к запыленности и загазованности воздуха. В природе V. opulus размножается семенами, порослью от пня, корневыми отпрысками и укореняющимися побегами. Семена разносят птицы. Ценный медонос, цветет рано и позволяет собирать нектар в период, когда большинство нектароносных растений еще не цветет. В питомниках проводят семенное размножение. Сбор плодов осуществляют целыми кистями с помощью секаторов или садовых ножниц, после этого их сразу перерабатывают или высушивают на открытом воздухе, в проветриваемых помещениях или в сушилках. Семена отделяют от мякоти плодотерками и отмывают в воде. Предварительно из плодов можно получить сок. Выход чистых семян из плодов 8–10 %. Затем их подсушивают. Всхожесть семян сохраняется 2 года. Масса 1000 семян 26 г (от 21 до 31 г). Семена, высеянные осенью, весной не всходят, а прорастают лишь на последующую весну. Поэтому лучше после переработки плодов семена-костянки сразу же закладывать на стратификацию (во влажном песке при температуре +4…+5°C в течение 6 мес.). Посев стратифицированных семян проводят весной, норма высева 6–7 г или 240 семян на 1 м посевной строки, глубина заделки 3 см. Необходимы мероприятия по защите посевов от мышей и других грызунов. Семена V. opulus содержат до 9 % углеводов, 36,8 % жиров, 2,6 % общего азота, служат кормом для животных ^[3]. Из семян извлекают масло, которое богато жирными кислотами, питательными веществами, обладает антимикробными свойствами, способствует повышению иммунитета, снижению уровня холестерина в крови и повышению эластичности стенок кровеносных сосудов ^[6].

Viburnum sargentii Koehne (К. Саржента) растет в южной части Дальнего Востока и на юге Восточной Сибири, в подлеске хвойно-широколиственных и лиственных лесов в горных районах. Крупный кустарник, в лучших условиях до 3 м высотой. Долговечность 40–50 лет. Растет быстро, но под пологом леса медленно. Листовые пластинки яйцевидные, 3-лопастные. Цветки и плоды сходны с калиной обыкновенной. Цветение в мае, в течение 15–20 дней. Семена округлые, диаметром 5–7 мм, с неровной боковой поверхностью. По экологическим свойствам близка к V. opulus, несколько превосходит ее по морозостойкости. При извлечении семян из плодов можно получать сок. Выход чистых семян-костянок из плодов 8–12 %. Семена сохраняют всхожесть 5 лет. Всхожесть 70–80 %. По размерам семена крупнее, чем у V. opulus, масса 1000 шт. в среднем равна 33 г. Семена на стратификацию закладывают сразу после сбора, ее продолжительность 4–5 мес. На 1 м посевной строки высевают 8 г или 240 шт. семян, глубина заделки 3 см ^[3].

Viburnum lantana L. (К. черная или гордовина) распространена в лесах средней и южной половины Европы, в Крыму, на Кавказе, в Малой Азии, Северной Африке ^{[3, 4]}. Это крупный кустарник 2,5–3 м высотой или небольшое деревце до 6 м высотой. Растет быстро, долговечность до 50 лет. Почки войлочные, без чешуй. Листья эллиптические или яйцевидные, 5–10 см длиной, с короткими черешками ^[3]. Молодые побеги, соцветия и листья снизу имеют сплошное белое войлочное опушение, верхняя сторона листьев темно-зеленая, сильноморщинистая ^[1]. Осенью листья желтеют, краснеют или принимают оригинальный пурпурно-фиолетовый оттенок, опадают очень поздно. Цветет в мае–июне, в течение 6–15 дней, раньше калины обыкновенной. Цветки все обоеполые, белые, с длинными торчащими тычинками и желтыми пыльниками, диаметром 6–8 мм, собраны в плотные зонтиковидные соцветия диаметром 6–10 (16) см. Цветки душистые, не содержат нектара, опыляются пчелами, которые собирают пыльцу ^[3]. Плоды продолговатые, длиной до 8 мм, съедобные, созревают в августе–сентябре. В начале созревания зеленые, затем приобретают ярко-красную окраску и постепенно становятся черными, при этом в одном соплодии присутствуют плоды той и другой окраски ^{[1, 3]}. Семена яйцевидно-эллиптические или эллиптические, сплюснутые с боков, с 3-мя бороздками на брюшной стороне и 2-мя на спинке ^[3].

V. lantana более теплолюбива, чем V. opulus. Светолюбива, к почве малотребовательна, может расти на известняках. Засухоустойчива, переносит засоление почвы. Возобновляется семенами, порослью от пня, корневыми отпрысками. В питомниках размножают семенами. Плоды заготавливают и извлекают семена так же, как и у других видов калины. Выход чистых семян из плодов составляет от 15 до 20 %. Масса 1000 семян 40 г (от 32 до 46 г). Семена содержат 8,3 % углеводов, 28,3 % жиров, 2,5 % общего азота. Всхожесть семян сохраняется 2 года. При осеннем посеве всходы появляются весной следующего года, при весенних – летом этого же года. Рекомендуется стратификация в течение 3 мес. Норма высева семян до 10 г на 1 м посевной строки ^[3]. Обработка семян стимуляторами (по типу «Гетероауксин») вдвое увеличивает всхожесть ^[2].

Viburnum lentago L. (К. канадская) в естественных условиях растет в лесах Северной Америки, где достигает 10-метровой величины. В культуре высокий кустарник, иногда деревце высотой 3–5 (6) м. Долговечность 80 и более лет. Крона густая. Листья заостренные, ярко-зеленые, блестящие, словно кожистые, 5–10 см длиной. Весной при распускании листья красно-коричневой окраски, поздней осенью окрашиваются в пурпурно-красные тона. Цветение с конца мая до середины июня ^[1]. Соцветия – выпуклые зонтиковидные метелки, диаметром 6–12 см. Цветки кремово-белые с приятным ароматом ^[3]. Плоды эллипсоидальные или яйцевидные, довольно крупные, длиной 12–15 мм, вначале краснеют, по мере созревания становятся сине-черными с сизым налетом, съедобные, созревают в сентябре–октябре. Довольно вкусны, особенно подвяленные. Требовательна к почвенной влаге ^{[1, 3]}. Выход чистых семян из плодов 8–12 %. Древесина оранжево-коричневая, твердая и тяжелая, пригодна для изготовления мелких токарных изделий ^[3]. Растет сравнительно быстро, теневынослива, не требовательна к условиям среды, но чувствительная к недостатку влаги в почве ^[4].

Калины, особенно V. opulus и V. sargentii, довольно часто повреждают насекомые, что ведет к потере декоративных качеств и снижению урожая плодов. Наибольший вред наносит калиновый листоед. Из-за наносимых им повреждений во многих регионах отказались от использования калин в городском озеленении. Также часто вредят калине гусеницы сиреневого бражника и барбарисовой цветочной моли, различные тлей, более редко – калиновый серпокрыл, ивовый желтый листоед, синяя блошка, галлица, пяденица и др. Из заболеваний калины чаще всего наблюдается мучнистая роса, различные пятнистости листьев и бактериальная пятнистость, реже встречается мозаика, цитоспороз и др. Важнейшими условиями для обеспечения устойчивости растений в заболеваниям и повреждению насекомыми являются соблюдение агротехнических мероприятий при выращивании посадочного материала и посадке на постоянное место, внесение удобрений, борьба с излишней кислотностью почвы, своевременное удаление сорняков и пораженных частей растений, проведение профилактических мероприятий. Важную роль в уничтожении вредных насекомых играют птицы. Так, синицы выбирают самых мелких насекомых из складок и трещин коры, скрученных листьев и цветков ^[3]. Для борьбы с тлей можно использовать щадящие методы, например, трехкратное опрыскивание растений мыльным раствором и настойкой табака ^[7]. V. lantana более устойчива к калиновому листоеду по сравнению с V. opulus и V. sargentii ^[8].

Плоды калины содержат очень большое количество различных витаминов (38,4 % витамина C, 1,17 мг% каротина, 130 мг% катехинов), значительное количество сахаров, присутствуют дубильные, пектиновые и белковые вещества, красители, органические кислоты. Издавна плоды V. opulus употребляют в пищу. Ее свежие плоды имеют горький, терпкий горько-кислый вкус и своеобразный аромат, обусловленный содержанием валериановой кислоты и ее эфиров. После заморозков плоды теряют горечь и становятся более вкусными. В начале 20-го века плоды еще широко использовали в пищу, в настоящее время их потребление сократилось. Из калины можно готовить кисель, варенье, лепешки, кашу, начинку для пирогов и ватрушек. Сок калины обладает желирующим свойством и из него можно получать мармелад и пастилу, особенно в вмеси с яблочным пюре. Из калинового сока можно готовить вино и наливки. Хорошо хранятся сушеные плоды и протертые с сахаром или медом. V. sargentii по химическому составу плодов и применению практически не отличается от V. opulus ^[3]. На Дальнем Востоке она является ценным источником биологически активных веществ с различным физиологическим действием на организм человека ^[9]. Черные плоды калин используют в пищу значительно реже, чем красные. Сладкими плодами обладает V. lentago. Плоды V. lantana в пищу не используют, хотя они съедобны ^[3].

В качестве лекарственных растений используют V. opulus и V. sargentii. Для приготовления препаратов официальной медицины используют кору стволов и ветвей калины обыкновенной. В коре содержится гликозид вибурнин, дубильные вещества, органические кислоты, смолистые вещества и др. ^[3]. Препараты из коры обладают кровеостанавливающим, болеутоляющим, спазмолитическим, седативным действием; длительный прием снижает содержание в крови холестерина. Плоды оказывают моче- и потогонное, противовоспалительное действие, применяются при бронхите, воспалении легких, усиливают сокращения сердца, помогают при болезнях желудка и печени. Настой из плодов обладает общеукрепляющим действием, применяется при неврозах, отеках, гастрите, колите и т.д. ^[5]. Из отжима плодов V. sargentii получают препарат, обладающий антирадикальной активностью, применяемый для борьбы со стрессом ^[10].

Таким образом, калины являются декоративными и лекарственными растениями. Для их успешного семенного размножения необходимо знать показатели семян в условиях интродукции. Также морфология семян (косточек) является ценным идентификационным видовым признаком калин ^[11].

Цель настоящего исследования – сравнительный анализ показателей семян видов калины в условиях Республики Марий Эл.

Методы и объекты исследования. Исследования были проведены в 2020 году в рамках дисциплины «Основы научных исследований». Объектом исследования стали семена 4-х видов калины сбора 2018–2020 гг., предоставленных Ботаническим садом-институтом ПГТУ (г. Йошкар-Ола, Республика Марий Эл). Семена-косточки были собраны с коллекционных растений экспозиции «Фрутицетум». Плоды собирали в сентябре–октябре в фазу массового созревания в разных частях кроны растений с освещенной стороны, семена извлекали перетиранием плодов в воде (рисунок 1).

Рисунок 1 – Плоды калин с черными плодами: а – V. lentago, б – V. lantana

Массу 1000 воздушно-сухих семян определяли по ГОСТ 13056.4-67 «Семена деревьев и кустарников. Методы определения массы 1000 семян» взвешиванием по 250 семян в 2-х навесках на электронных весах SJCE VIBRA с точностью 0,01 г. Размеры 30 семян каждого вида измеряли штангенциркулем с точностью до 0,01 мм (рисунок 2). Данные обработали с помощью пакета анализа данных прикладной программы Microsoft Excel на 95-процентном уровне значимости. Достоверность различия оценена посредством t-критерия при α=0,05. Уровень изменчивости и мера корреляции оценены по ^[12]. Показатель точности опыта не превышал 5 %.

Рисунок 2 – Семена видов калины:

а – V. lantana, б – V. lentago, в – V. opulus, г – V. sargentii

Результаты исследования. Средние многолетние значения показателей семян приведены на рисунке 3. Самыми крупными семенами характеризовалась V. lentago. Семена данного вида обладали наибольшей длиной, толщиной и массой, но по ширине уступали других видам. Наибольшей шириной семян отличалась V. sargentii, различие статистически значимо. Семена V. opulus не имели существенного значимого по длине и толщине семян с V. sargentii, по ширине – с V. lentago, по массе – с V. lantana. По остальным показателем между изученными видами различие статистически достоверно. Наименьшие размеры семян установлены у V. lantana.

Рисунок 3 – Средние многолетние значения размеров (столбцы) и массы (график) семян

Полученные данные согласуются с результатами других исследователей в г. Москве ^[13]. В условиях Польши семена европейского вида V. lantana обладают сходными значениями размеров и массы в наших исследованиях, а семена дальневосточного вида V. sargentii более мелкие и легкие ^[14]. По данным (того-то) семена обладают большей толщиной, чем в настоящем исследовании, а семена V. lantanaи V. lentago имеют менее вытянутую форму ^[11].

По средним многолетним значениям между толщиной и шириной семян выявлена значительная отрицательная корреляция (r=–0,70), между толщиной и длиной – значительная положительная (r=0,52). Масса семян очень тесно коррелировала с их длиной (r=0,96), значительно – с толщиной (r=0,65), при этом с шириной связь отсутствовала (r=0,09). На сильную корреляцию массы и длины семян калин также указывают другие авторы ^[14].

Размеры семян в годы исследования приведены в таблице 1. Наибольшим уровнем изменчивости отличалась толщина семян (коэффициент вариации составил 11,7–22,4 %), в то время как длина и ширина семян варьировали в пределах 4,3–10,1 %.

Таблица 1 – Размеры семян видов калины в годы исследования

Семена V. lantana в 2018 и 2020 гг. были более длинными, чем в 2019 году на статистически достоверном уровне, но толщина была наибольшей, напротив, в 2019 году. По ширине семена в изученные годы не различались между собой. Семена V. lentago в годы исследования по длине и толщине не различались, но в 2019 году были более широкими. Семена V. opulus наибольшей длиной характеризовались в 2018 году, наименьшей – в 2020 году, различие статистически значимо. Ширина семян данного вида была существенно большей в 2020 году, толщина – в 2018 году. Семена V. sargentii в 2018 году были более длинными и более тонкими, чем в 2019 году, различие существенно. Погодичная изменчивость показателей в большинстве случаев была слабой (коэффициент вариации составил 0,2–4,5 %), лишь толщина семян V. opulus и V. sargentii варьировала значительно (12,0 и 18,1 % соответственно).

Значения массы 1000 семян в годы исследования указаны в таблице 2. Семена V. lantana характеризовались наибольшей массой в 2019 году, в то время как у остальных 3-х видов самые тяжелые семена установлены в 2018 году. В сравнении с литературными данными ^[3], семена V. opulus и V. sargentii в условиях Республики Марий Эл более тяжелые, а V. lantana – соответствуют указанному диапазону.

Таблица 2 – Масса 1000 семян видов калины в годы исследования

Однофакторный дисперсионный анализ не выявил достоверного влияния погодных условий лет исследования на массу и размеры семян. Установлено значимое влияние фактора видовой специфичности на массу семян (Fфакт.=125,6 > Fкрит.=4,8), доля его влияния по Плохинскому составила 98,4 %.

Заключение. Таким образом, изученные 4 вида калины в условиях Республики Марий Эл формируют семена с характерными для них размерами и массой. Самыми крупными семенами обладает V. lentago, самыми мелкими – V. lantana. Выявлено значимое влияние фактора видовой специфичности на массу семян, в то время как существенного влияния фактора погодных условий разных лет на массу и размеры семян не установлено. Масса семян очень тесно положительно коррелировала с их длиной и значительно – с толщиной. Толщина семян отрицательно коррелировала с их шириной и положительно с длиной. За время 3-х лет исследования наиболее тяжелые семена у большинства видов образовались в 2018 году.