В XXI в. павловния считается быстрорастущим деревом, обладающим уникальными свойствами. Саженцы павловнии, высаженные на постоянное место, через два месяца вырастают примерно до 1–1,5 м, через полгода – 3–4 м, через год – 5–6 м, через три года – 14–15 м и в возрасте 7–8 лет могут использоваться как качественная древесина.
Paulownia, или Адамово дерево, «Дерево будущего», «Чудо-дерево», а в Кыргызстане – «Кут дарак», дерево благоденствия, – одно из самых быстрорастущих древесных растений на Земле, обладающее ценными качествами. Латинское название дерева «Paulownia» было дано швейцарским ботаником Тунбергом, в 1835 г. голландские ботаники Зуккарини и Зибольд в результате исследований выяснили, что Paulownia относится к семейству Scrophulariaceae [1, с. 230].
В природе, при теплом климате, высота деревьев этого рода может превышать 20 м. Ствол павловнии прямой, цилиндрической формы. Форма пышной кроны округлая или раскидистая, зависит от разновидности растения и способа обрезки дерева. Кора гладкая, сероватая, с небольшими прожилками. Ветви слегка опушенные. Цветут метелками до появления листьев. Соцветия располагаются на верхушке дерева. Цветки обоеполые, колокольчатые. При созревании плодов в коробочках образуются мелкие крылатые семена.
По химическому составу цветки павловнии в основном состоят из флавоноидов, фенилпропаноидов, терпеноидов, летучих компонентов, полисахаридов, лигнанов и иридоидов, которые обладают различными полезными для здоровья свойствами, такими как антиоксидантное, противовоспалительное, антибактериальное, противовирусное, противораковое, гипогликемическое, гиполипидемическое, нейропротекторное и иммунорегулирующее [2, с. 1].
Листья крупные, сердцевидные, супротивные, черешки длинные (15–25 см), нижняя сторона шелковистая. Листья павловнии отличный корм для скота, по составу близки к люцерне. В зеленой массе содержится около 20 %, после листопада – 12 % протеинов, также она богата микроэлементами. При проведении сравнительного анализа содержания питательных веществ в люцерне посевной (Medicаgo satíva), павловнии войлочной (Paulоwnia tomentоsa), красном клевере (Trifolium pratеnse), суданской траве (Sorghum × drummondii) и овсянице луговой (Festuca pratensis), выявили, что павловния войлочная (Paulоwnia tomentоsa) по питательным свойствам занимает второе место после люцерны (Medicаgo satíva) [3, с. 49].
В листьях павловнии содержатся флавоноиды, одно из наиболее востребованных биологически активных веществ. Проведенный анализ по методикам, принятым в химии растительного сырья, показал, что в составе полифенольных соединений содержание флавоноидов составило около 2,4 %. При анализе спиртового экстракта было определено, что содержание флавоноидов составляет 1,4 % [4, с. 343].
Павловния размножается семенами, черенками, прикорневой порослью. Каждый способ характеризуется своими особенностями, трудностями и преимуществами.
При микроклональном размножении павловнии войлочной выявлено, что растения, которые были получены путем размножения в тканевых культурах in vitro, развиваются лучше, чем те, которые были получены из семян. По результатам экспериментов отмечена 100 %-ная стерильность эксплантов и не выявлено повреждений [5, с. 73].
Павловния имеет ряд преимуществ: ускоренный метаболизм, который способствует быстрому росту, крупные листья производят большое количество кислорода, тем самым очищают воздух эффективнее, по сравнению с другими древесными растениями. Павловния имеет разветвленный стержневой корень, длиной около 9 м, что позволяет ей быть гораздо устойчивее к ветрам и использоваться для создания ветрозащитных поясов [6, с. 8].
Павловния поражается насекомыми-вредителями. В основном заражается ведьминой метлой (грибковое заболевание) и страдает от насекомых (Agrotis ypsilon (Rott.), A. toxionis Butler, Euxoa segetum Schiff, Serica orientalis Matsch, Anomala corpulenta Matsch, Holotrichia diomphalia, Gryllotalpa unispina Saussure, G. africana palisot de Beauvois, Empoasca flavescens (Fabricius), Cicadalla viridis L., Cryptotothlea variegata Snellen, Psilogramma menephron Cramer, Batocera horsfieldi Hope, Megopis sinica White and Basiprionota bisignata Boh.), поедающих их листья [7, с. 52].
По литературным данным, на различных стадиях вегетации в свежих органах павловнии содержится высокое количество ионов тяжелых металлов, например железа (в первой половине вегетации), цинка (в летний период), но к концу вегетации содержание их резко падает. Накопление этих элементов в растении зависит от их содержания в почве и биологической доступности. Павловния также способна накапливать в древесине значительные количества микроэлементов, таких как марганец, свинец, барий, селен, цезий, мышьяк [8, с. 2].
В пределах городских территорий негативное влияние на растительность оказывают три фактора – это всестороннее воздействие урбанизированной среды, сильно загрязненный атмосферный воздух, а также почва и различного рода рекреационные нагрузки. Зеленые насаждения в урбанизированной среде обитания человека играют разнообразные роли, например средообразующую, гигиеническую, эстетическую, оздоравливающую. Однако изменения окружающей среды в неблагоприятную для растений сторону снижают устойчивость, долговечность и эффективность выполнения своих функций, легко повреждаются насекомыми и заболеваниями [9, c. 152].
В создании благоприятных условий для жизнедеятельности человека очень важна санитарно-гигиеническая роль растений, которые поглощают из воздуха различные токсические вещества и задерживают на поверхности ассимиляционных органов значительное количество пыли. Зеленые насаждения участвуют в формировании микроклимата территории населенных пунктов и обеспечивают защиту человека от неблагоприятных климатических воздействий. Древесные растения очищают, увлажняют и обогащают кислородом атмосферу городов, изменяют радиационный и температурный режимы, снижают силу ветра и шума [10, c. 86].
Павловния после вырубки не требует повторной посадки, так как имеет высокую регенеративную способность и может восстановиться при возделывании в течение 70 лет [11, c. 16]. Она, как и все древесные растения, имеет большое значение для окружающей среды. В населенных пунктах снижает шум, защищает от вредных газов, ветра, выделяет большое количество кислорода, очищает от болезнетворных бактерий, снижает запыленность атмосферы.
Главная обязанность современного общества – защищать и улучшать природные зоны, зеленые насаждения городского ландшафта и передавать их следующим поколениям [12, с. 25].
Цель исследования – изучить в лабораторных условиях особенности роста и развития Paulownia Pao Tong Z07 в различных экспериментальных группах.
Материалы и методы исследования
Объект исследования – сорт павловнии Pao Tong Z07. Этот сорт является наиболее уникальным, он был выведен на основе трех видов павловнии: Paulownia tomentosa, Р. fortunei и Р. kawakamii. Обладает отличной скоростью роста, способен приспосабливаться к изменениям температуры окружающей среды и почвы. Устойчив к болезням, температурным перепадам и холоду до -33 °C (самый холодостойкий из всех сортов). Основываясь на методе посева семян [13, с. 59; 14, с. 73; 15, с. 336], семена исследуемого сорта павловнии посадили в специальные деревянные ящики, наполненные почвосмесью (чернозем + биогумус), в количестве 90 шт. Ящики поместили в флористический шкаф автоматической саморегуляции (16 часов дня и 8 часов ночи), с температурой 28°С, мощностью 40 Вт. Поливали обычной водой через день. Фенологические наблюдения за количественной оценкой прорастания семян проводились в неделю один раз. Для пересадки выросших ростков использовали сначала бумажные стаканчики, затем горшочки диаметром 15 см. С момента пересадки выросших росточков в стаканчики мы разделили их поровну на три экспериментальные группы, которые затем поливали: первая группа – (вода + стимулятор роста НВ-101, 10 капель на 5 л воды), вторая группа – (вода + биогумус), третья контрольная группа – (вода).
HB-101 представляет собой концентрированную несинтезированную питательную формулу, изготовленную из растительных экстрактов гималайского кедра, кипариса, сосны и подорожника. Препарат стимулирует рост растений, улучшает прорастание семян, повышает устойчивость растений к неблагоприятным факторам окружающей среды.
Результаты исследования и их обсуждение
В исследовании авторов проведены эксперименты роста и развития сорта павловнии (Paulownia Pao Tong Z07) в лабораторных условиях. Семена были привезены из Болгарии.
Семена высадили в специальные ящики, покрыли клеенкой и поместили в флористический шкаф (рис. 1). Рост и развитие всходов павловнии в ящиках продолжались более трех месяцев (11.11.2022 – 26.02.2023).
Первые всходы наблюдались на 7-й день после посадки семян. Сроки прорастания семян отличались друг от друга, к концу января количество появившихся всходов составило 90 % от общего количества высаженных семян (рис. 2).
В ноябре – декабре наблюдался медленный рост, с середины января развитие начало усиливаться (рис. 3).
Укоренившиеся ростки высотой 4–5 см в количестве 81 шт. были посажены в бумажные стаканчики, которые разделили на три группы. 9 семян не взошли. Полив в экспериментальных группах производился в режиме, указанном в разделе «Материалы и методы исследования». Рост и развитие растений в бумажных стаканах продолжались почти месяц (26.02.2023 – 28.03.2023) (рис. 4).
Рис. 1. Ящики, помещенные в флористический шкаф
Рис. 2. Появившиеся всходы семян
Рис. 3. Количественный рост растений из семян
Рис. 4. Рост и развитие растений в бумажных стаканах
На этом этапе наблюдался бурный рост растений, причем в первой группе влияние стимулятора НВ-101 оказалось очень эффективным. Средняя высота растений в марте достигла более 10 см (рис. 5). Развитие растений во второй и контрольной группах показало почти одинаковые результаты, около 10 см (рис. 5).
Рис. 5. Рост растений в экспериментальных группах в течение месяца
Рис. 6. Пересадка растений в горшки
Положительное влияние биогумуса приравнивается к контролю. Из этого следует, что биогумус для роста и развития исследуемого сорта павловнии оказался неэффективным. Рост и развитие каждого растения происходят во всех группах по-разному. Как видно, некоторые экземпляры отстают в росте, но в какой-то период они также быстро произрастают. Из 81 шт. растений, пересаженных в стаканы, по 2 шт. с каждой группы не выжили. Всего осталось 75 шт. растений.
Как видно из рисунка, усиленный рост наблюдался сразу после пересадки в период с 26.02.2023 по 08.03.2023. В последующие дни рост стабилизировался.
С наступлением весны рост растений усиливается, уже через месяц (28.03.2023) пересадили их в горшочки диаметром 15 см (рис. 6).
Полив производился так же, как выше указано, в трех группах. Месячный прирост саженцев (28.04.2023) в среднем достиг: в первой группе (вода + НВ-101) –25 см высоты, ширина листовой пластинки – 15 см; во второй группе (вода + биогумус) – 13 см, ширина листа – 10 см; в третьей контрольной группе (вода) – 15 см и 12 см соответственно. По результатам исследований следует, что стимулятор роста НВ-101 оказывает наиболее эффективное влияние на рост и развитие Paulownia Pao Tong Z07. Рост и развитие растений второй группы (вода + биогумус) также немного отстают от контрольной.
В конце эксперимента осталось 72 саженца, 2 экземпляра из второй экспериментальной группы (вода + биогумус) и 1 из контрольной группы не выжили. Выясняется, что саженцы, при поливе раствором биогумуса не дают положительного результата по сравнению с контрольной группой. Таким образом, до осени можно вырастить годовалые саженцы павловнии, которые являются индикатором в фиторемедиации урбанизированных территорий.
Заключение
Эксперименты с ростом и развитием сорта павловнии (Paulownia Pao Tong Z07), выявили, что при росте и развитии этого растения важен выбор стимуляторов роста, поскольку растение по-разному реагирует на их действия. Стимулятор роста НВ-101 очень эффективно повлиял на развитие растения. Наблюдения в данном эксперименте показали, что вода также дает положительные результаты.
Павловния – декоративное и медоносное дерево, быстро приспособливается к местности, устойчиво к погодным условиям, восстанавливает почву.