Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,520

TEST REPORT OF TRIFOLIUM PRATENSE EXTRACT AS ANTI-STRESS ACTION DRUG ON A COSMOS BIPINNATUS PLANTS, GROWN IN THE OPEN GROUND NERUNGRI CITY (SOUTH YAKUTIA)

Zaytseva N.V. 1
1 Technical Institute (branch) of «North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosov»
1427 KB
The article presents information about the test results of the red clover extract (Trifolium pratense L.) as a means of relieving stress from cultivated plants, grown in the open ground Nerungri city (South Yakutia). The use of a solution of red clover extract an D5, prepared by the method of decimal homeopathic dilutions and dynamization, for soaking seeds Cosmos bipinnatus contributed to the reduction of the vegetation period for 4 days, increased seed germination (2-fold), improved biometric parameters due to the formation of morphological elements, stimulated the development and activity of the photosynthetic apparatus, increased resistance to freezing temperatures.
South Yakutia
extract of red clover
decimal homeopathic dilutions
seed soaking
improving the sustainability

Применение биологически активных веществ (БАВ) природного происхождения в качестве регуляторов роста является важным резервом повышения устойчивости культурных растений к неблагоприятным условиям произрастания. Существует целый ряд коммерческих препаратов снимающих состояние стресса у культурных растений («Эпин», «Циркон», гуматы, препараты на основе арахидоновой кислоты и др.). Мы предлагаем использовать в качестве источника таких БАВ экстракты клевера лугового (лат.: Trifolium pratеnse L.), произрастающего в Южной Якутии в луговых сообществах.

Растения этого вида имеют богатый химический состав, что обусловливает его широкое применение в народной медицине, косметологии, гомеопатии [1–4]. В стеблях и листьях содержатся эфирное и жирное масла, дубильные вещества, гликозиды трифолин и изотрифолин, органические кислоты (n-кумаровая, салициловая, кетоглутаровая), ситостеролы, изофлавоны, смолы, витамины (аскорбиновая кислота, рутин, тиамин, рибофлавин, фолиевая кислота, каротин, токоферол), белок, жиры, свободные аминокислоты, клетчатка, безазотистые экстрактивные вещества, соли кальция и фосфора. В цветках найдены флавоны и флавонолы (кемпферол, кверцетин, пратолетин, изорамнетин и др.), флавоноиды (гиперозид, гомопизатин, изокверцитрин, лютеолин, маакиаин и др.), изофлавоны (генистеин, формононетин и др.), бензойный альдегид, кумарин, формонетин, октакозанол, триакантанол, лотаустралин, линамарин, пинен, пинитол, куместрол, мелиссовая кислота, гесперидин, дафноретин, гистамин, трифолиол, гераниол, бикумол, ситостерол, медикагол, умбеллиферон, аденин, ксантин и гипоксантин, линалоол, тритерпеновые сапонины, фенолы (гвайакол, генол).

Цель нашего исследования: изучить возможность использовать экстракт клевера лугового в качестве препарата, снимающего состояние стресса у культурных растений, выращиваемых в условиях открытого грунта г. Нерюнгри (Южная Якутия).

Характеристика погодно-климатических условий Южной Якутии. Южная Якутия (ЮЯ) – географическая зона, которая расположена между 56-ой и 63-ей параллелями северной широты, на стыке Забайкальского, Восточносибирского и Дальневосточного регионов; занимает территорию Алданского нагорья и северные отроги Станового хребта в пределах Республики Саха (Якутия). Ее климат характеризуется как резко континентальный холодный влажный [5, 6]. Вегетационный период длится от 80 до 100 дней, причем в течение всего этого времени возможно вторжение арктических воздушных масс, влекущих за собой понижение температуры воздуха, в т.ч. заморозки и осадки в виде града и снега. Низкие зимние температуры (до – 40 °С) являются важнейшим лимитирующим фактором для выращивания здесь тех или иных видов многолетних культурных растений. Ситуация усугубляется также горным характером ландшафта, наличием мерзлоты и высокой влажностью климата (КУ > 1), которые обусловливают специфику почвообразовательных процессов: основная масса почв ЮЯ характеризуется малой мощностью, грубым разложением органической массы, кислой реакцией почвенной среды, низким содержанием питательных веществ [7, 8]. Также, к особенностям климата ЮЯ, можно отнести умеренно теплое (средние температуры июля: + 15…+ 16 °С), пасмурное и дождливое лето. В это время на состояние погоды оказывают значительное влияние тихоокеанские муссоны, обеспечивающие высокую облачность и выпадение большого количества осадков [5, 6]. Максимум осадков в Нерюнгринском районе приходится на июль-август (до 350 мм за сезон) [9]. Количество дождливых дней за летний период составляет не менее 50 %, а в отдельные года, этот показатель может достигать 100 %. Как правило, дожди носят моросящий характер. Это формирует высокую влажность воздуха и почвы. В августе обычны росы и туманы.

Материалы и методы исследования

Характеристика объекта исследования. Объектом исследования в данном опыте является космея дваждыперистая (Cosmos bipinnatus L.) – высокое раскидистое растение семейства сложноцветных, светолюбивое, холодостойкое, неприхотливое, с обильным и продолжительным цветением. Не смотря на южное (мексиканское) происхождение, космея хорошо себя зарекомендовала при озеленении п. Тында и на приусадебных участках жителей г. Нерюнгри. Выбор этого растения в качестве объекта исследований обусловлен тем, что оно обладает высокими темпами развития от посева семян до наступления цветения, экологически пластично, неприхотливо, но в тоже время чутко реагирует на проводимые агроприемы (что можно определить по внешним признакам), обладает высокой жизнеспособностью даже при пониженных температурах, универсальное по своим декоративным качествам. В условиях открытого грунта г. Нерюнгри выращивается как однолетнее растение.

Технология проведения опыта. Семена космеи дваждыперистой сорта «Сенсация» перед посевом в грунт (за 48 ч.) замачивали в растворе Д5 экстракта клевера лугового, приготовленного методом десятичных гомеопатических разведений. Выбор этого разведения в качестве действующего раствора обусловлен результатами предварительного опыта по изучению препаратов клевера лугового на сельскохозяйственных культурах в лабораторных условиях [10]. Через 24 часа семена извлекали из раствора и просушивали до сыпучего состояния. Контролем служили семена, замоченные в течение 24 часов в воде. Семена высевали на делянки размером 1,5 кв.м. каждая. Повторность опыта четырехкратная. Испытательный участок располагался в черте г. Нерюнгри (Южная Якутия).

Технология приготовления исходного экстракта клевера лугового и рабочих растворов из него методом гомеопатических десятичных разведений. Растения клевера (цветочные головки и верхушки стеблей) собирали в фазу цветения с солнечных участков; высушивали при температуре + 60 °С до абсолютно сухого состояния. Из высушенного сырья готовили экстракты методом гомеопатических десятичных разведений (Д1…Д5).

Первое разведение (Д1) было приготовлено следующим образом: к 10 г абсолютно сухого сырья добавили 90 мл дистиллированной воды, сильно встряхивали в течение 1 минуты, после этого настаивали сутки.

Технология приготовления второго и последующих разведений (Д2-Д5): к 10 мл предыдущего по ряду разведения добавляли 90 мл дистиллированной воды, встряхивали в течение 1 минуты, настаивали в течение 10 мин.

Программа исследований включала: 1) определение полевой всхожести семян; 2) фенологические наблюдения; 3) биометрические измерения (высота растения, см; количество побегов, шт.; количество листьев, шт.; масса растения на сухое вещество, г); 4) физиологические исследования (определение размера ассимиляционной поверхности листьев; оценка устойчивости к температурным стрессам по степени повреждения тканей отрицательными температурами). Методики исследований общепринятые.

Методы математической обработки данных: взвешенная средняя величина (средняя арифметическая выборки); дисперсия и среднее квадратичное отклонение; наименьшее существенное отклонение, НСР05; сравнение выборочных данных посредством критерия Фишера. Математическую обработку данных производили при помощи встроенного в «Microsoft excel» пакета программ анализа данных.

Характеристика погодных условий, г. Нерюнгри (2014 г.). Погодные условия летом 2014 г. сохранили тенденцию к потеплению и увеличению суммы эффективных температур, отмеченную нами в предыдущие годы. Последний существенный ночной заморозок в – 3 °С наблюдали 21 мая. После этого наступил период с положительными дневными и ночными температурами, который продолжался до конца августа. Переход среднесуточной температуры воздуха через 0 °С произошел 19 мая, через 5 °С – 21 мая, через 10 °С – 23 мая [10]. Бездождевой период продолжался практически весь июнь и июль, который можно охарактеризовать также как жаркий и сухой. В течение 16 дней дневные температуры превышали +27 °С, из них в течение 7 дней температура находилась в интервале + 30…+ 34 °С. Только в августе жара постепенно стала спадать. С 10 по 20 августа отмечается относительно прохладный период со среднесуточными температурами + 8….+ 12 °С. Дневные температуры в это время не превышали + 18 °С, ночные – колебались в пределах от + 2 до + 10 °С. 14 сентября температура воздуха опустилась до –2 °С и выпал обильный влажный снег. С этого момента устанавливаются регулярные ночные заморозки. Обратный ход среднесуточных температур: переход через 10 °С – 30 августа, переход через 5 °С – 7 сентября, переход через 0 °С – 14 сентября. Продолжительность вегетационного периода – 118 дней.

Результаты исследования и их обсуждение

Применение экстракта клевера лугового для замачивания семян космеи дваждыперистой сократило продолжительность периода от посева семян до начала цветения на 4 дня (рис. 1).

zajz1.wmf

Рис. 1. Продолжительность периода «посев семян – начало цветения», НСР05 = 3,36 дня

Количество растений на делянке («полевая всхожесть») под влиянием обработки было больше почти в 2 раза по сравнению с контрольным вариантом (рис. 2). На делянках с контрольными растениями в среднем число растений составило 20 шт., а на делянках с обработанными растениями этот показатель в среднем составил 38 растений, что достоверно превышает контрольные данные и является следствием такого рода воздействия на растение.

zajz2.wmf

Рис. 2. Количество растений на делянке, НСР05 = 7,04 шт.

Размеры обработанных растений практически соответствовали контрольному варианту (таблица), зато количество боковых побегов, и, следовательно, количество листьев на 1 растении превосходили аналогичные показатели контрольного варианта на 35 % и 56 % соответственно.

Вследствие более высокой интенсивности процессов ветвления и закладки морфологических элементов у обработанных экстрактом клевера растений, а также их большей численности на делянках, у этого варианта суммарная площадь листовой поверхности всех растений делянки на 72 % превышала контрольный вариант (таблица).

Биометрические показатели растений космеи дваждыперистой, обработанных экстрактом клевера лугового

ВАРИАНТЫ

Высота растений, см

Количество боковых побегов на растении, шт.

Количество листьев на растении, шт.

Площадь листовой поверхнос-ти растений на делянке, кв. см

Контроль (семена замоченные в воде)

91,5

15,4

22,4

538

Растения, обработанные раствором экстракта клевера лугового, Д5

88,2

20,8

35,0

924

Отклонение от контроля

– 3,3 (– 3,4 %)

+ 5,4 (+ 35 %)

+ 12,6 (+ 56 %)

386 (+ 72 %)

НСР05

13,3

2,66

7,35

241

zajz3.wmf

Рис. 3. Масса сухого вещества растения, % к исходной массе, НСР05 = 3,49 %

О повышении эффективности процессов фотосинтеза можно судить по данным о содержании сухого вещества в растениях (рис. 3). У растений космеи, обработанных экстрактом клевера масса сухого вещества составляла 15,3–22,5 % (в среднем 19 %) от исходной массы пробы, в то время как у контрольных растений этот показатель колебался на уровне 10,4–14,2 % (среднее значение показателя по повторениям – 12 %).

zajz4.wmf

Рис. 4. Степень повреждения листьев отрицательными температурами, НСР05 = 16,4 %

Поскольку растения космеи цветут во втором периоде лета, в условиях г. Нерюнгри в период осенних заморозков они вошли в фазу активного роста, цветения и образования новых декоративных элементов. В связи с этим установить «потенциал декоративности» растений не удалось. На верхушках боковых побегов было отмечено большое количество зачатков соцветий, поврежденных заморозками. Т.е. растения еще только находились в процессах массового образования цветков, и эти процессы были остановлены ранними осенними заморозками, характерными для ЮЯ.

Интересны результаты, полученные нами при лабораторном испытании устойчивости тканей растений к кратковременному действию отрицательных температур. Листья контрольных растений после 20 минутного пребывания при температуре в – 15 °С были повреждены полностью (100 %). В тоже время повреждение листьев, срезанных с обработанных растений не превышали 42 % от площади листа (рис. 4).

Заключение

Таким образом, применение раствора экстракта клевера лугового, приготовленного методом гомеопатического потенцирования, для замачивания семян космеи дваждыперистой, способствовало сокращению сроков вегетации, повышению всхожести семян, существенно улучшило биометрические показатели обработанных растений, способствовало развитию и стимулированию деятельности фотосинтетического аппарата, повышению устойчивости к действию отрицательных температур.

Все это позволяет рекомендовать экстракты клевера лугового в качестве антистрессовых препаратов для повышения устойчивости культурных растений к погодным условиям Южной Якутии. В качестве действующей можно считать 5-ю потенцию 10 % экстракта.