Биоморфологические особенности и сырьевая продуктивность видов рода котовник (Nepeta L.) в условиях Ленинградской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.01, кандидат сельскохозяйственных наук Кузнецова, Наталья Михайловна

• Кузнецова, Наталья Михайловна
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Кузнецова, Наталья Михайловна

ВВЕДЕНИЕ.

1 БИОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗНЫХ ВИДОВ КОТОВНИКА (Обзор литерататуры).

1.1 Морфологические особенности видов котовника

1.2 Биологические и экологические особенности видов котовника.

1.3 Аллелопатические свойства эфирного масла котовника

1.4 Химический состав надземной части котовника

1.5 Агротехника видов котовника.

1.6 Хозяйственно-ценные свойства видов котовника.

2 ОБЪЕКТ, МЕСТО И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Объекты исследований.

2.2 Агроклиматические и погодные условия в годы проведения исследований.

2.3 Характеристика почвы.

2.4 Методы исследований

3 РОСТ И РАЗВИТИЕ ВИДОВ КОТОВНИКА В КУЛЬТУРЁ (Результаты исследований).

3.1 Рост и развитие видов котовника.

3.2 Особенности цветения видов котовника.

3.3 Особенности плодоношения видов котовника.

3.4 Эколого-биологические особенности видов котовника.

3.5 Сырьевая продуктивность и хозяйственно-ценные показатели видов котовника в условиях Ленинградской области.

4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЬШАНИЯ ВИДОВ

КОТОВНИКА.

ВЫВОДЫ.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ЙРОЙЗВОДСТВУ.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ

ЛИТЕРАТУРЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Биоморфологические особенности и сырьевая продуктивность видов рода котовник (Nepeta L.) в условиях Ленинградской области»

Актуальность исследований. В настоящее время одним из приоритетных направлений исследований агробиологии становится изучение эфирномасличных растений, которые обладают многочисленными полезными свойствами -лекарственными, нектароносными и пылыденосными, декоративными, из них получают эфирные масла. Основной потребитель эфирных масел и ароматических веществ - парфюмернокосметическая и фармацевтическая промышленность. Масла применяют в ветеринарии, в защите растений, в кожевенной, меховой, лакокрасочной, золоторудной, оптической и других отраслях промышленности. Многие эфирномасличные растения выращиваются хозяйствами для получения промышленного медосбора. Поэтому необходимо увеличить площади посева под эфирномасличными культурами, а также расширить ареалы их возделывания и вводить в культуру новые виды.

Среди эфирномасличных растений особое место занимают виды котовников, обладающие полезными свойствами. Для обоснования возможности возделывания и выявления перспективных видов котовника необходимо изучить биоморфологические особенности роста и развития, сырьевую и семенную продуктивность в условиях культуры в Ленинградской области.

Цели и задачи исследований. Комплексное изучение видов котовника с целью выделения наиболее продуктивных видов для последующего введения их в культуру в условиях Ленинградской области. Сравнительное исследование биоморфологических особенностей роста и развития и установление уровня продуктивности видов котовника.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследования:

- изучить особенности роста и развития разных видов котовника;

- изучить биологические и морфометрические показатели разных видов котовника;

- определить сырьевую, семенную продуктивность и содержание эфирного масла в растениях разных видов котовника в условиях Ленинградской области;

- наметить пути рационального практического использования разных видов котовника.

Научная новизна исследований. Впервые в условиях Ленинградской области проведено сравнительное изучение морфологических и биологических особенностей роста и развития разных видов котовника: выявлена сырьевая и семенная их продуктивность; установлен уровень содержания эфирного масла; проведена комплексная оценка видов по основным хозяйственно-полезным признакам; выявлены образцы видов наиболее адаптированные для Ленинградской области.

Практическая значимость работы. В результате проведенных исследований изучены биологические и морфологические особенности роста и развития разных видов котовника в условиях Ленинградской области. Выявлена урожайность семян и зеленой массы, а также выход эфирного масла. Полученные данные могут служить биологической основой методов для отработки технологии возделывания котовника и для налаживания его селекции и семеноводства. Полученные эксперементальные данные, выявленные закономерности роста и развития видов котовника существенно пополнили характеристику рода и могут быть использованы для уточнения его систематики.

Результаты работы используются при проведении лекционных и лабораторных занятий по курсу «Ботаника» на кафедре ботаники, генетики и селекции Санкт-Петербургского государственного аграрного университета и в других высших учебных заведениях. Основные положения, выносимые на защиту:

- биоморфологические особенности роста и развития видов котовника в условиях Ленинградской области;

- сырьевая, семенная продуктивность видов котовника и содержание эфирного масла в фазу цветения видов котовника в условиях Ленинградской области;

- пути рационального практического использования видов котовника.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на четырех конференциях:

1. На конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете (СПбГАУ, февраль 2007 г);

2. Международной научно-практической конференции «Культура и образование в XXI веке: теоретические аспекты» (СПбГАУ, 30 января-1 февраля 2008 г);

3. На конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете (СПбГАУ, февраль 2009 г);

4. 5-й Международной научной конференции Ирана и России по проблемам развития сельского хозяйства (СПбГАУ, 8-9 октября 2009 г).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 печатных работ, освещающих основное содержание работы, в том числе 5, из них, в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.

Личный вклад диссертанта. В диссертации изложены результаты четырехлетних исследований автора по изучению роста и развития видов котовника в условиях Ленинградской области. В диссертационную работу вошли данные полевых и лабораторных исследований, полученные лично диссертантом.

Благодарности. Выражаю слова благодарности доктору сельскохозяйственных наук, профессору, заведующиему отделом овощных и бахчевых культур ВНИИР им. Н.И. Вавилова Буренину Валентину Ивановичу и сотрудникам отдела за предоставленный семенной материал разных видов котовника из коллекции ВНИИР и консультации. Приношу сердечную благодарность моему учителю, научному руководителю и наставнику - доктору биологических наук Н.М. Найде, а так же выражаю искреннюю благодарность за поддержку и советы проректору по учебно-методической работе, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Ф.Ф. Ганусевичу.

Заключение диссертации по теме «Общее земледелие», Кузнецова, Наталья Михайловна

Результаты исследований)

3.1 Рост и развитие видов котовника

Все растения были посеяны семенами в открытый грунт. Семена прорастали медленно. Первые всходы были отмечены через 18 дней у котовников кошачьего (Германия, к-3), Мусина, крупноцветкового и закавказского. Высота проростков у котовника венгерского (Дагестан, к-15, вр.31) составляла от 3,5 до 4,1 см, а у остальных видов от 2,9 до 3,5 см.

Проростки имеют по две опушенные семядоли почковидной формы с сердцевидным основанием. Длина и ширина листовой пластинки семядолей одинакова - 0,4 - 0,5 см. Проросток имеет ещё 1-2 пары супротивных, простых округлых листьев с тупозубчатым краем. Их длина от 07, до 1,5 см, ширина от 0,6 до 0,7 см, при длине черешков от 1,2 до 1,4 см. Длина гипокотиля, в среднем, до 1,5 см, эпикотиля до 1,4 см. В семядольном узле его гипокотиля закладываются придаточные корни. Длина главного корня у всех видов была до 2,5 см, но наиболее длинная у котовника венгерского - до 4.2 см. В таком состоянии растения находились до 3-х недель.

Следующие две недели растения достигали высоты 5 см и формировали 5-7 пар настоящих листьев. Листья короткочерешковые удлиненно - яйцевидные с тупозубчатым краем. Ширина листовой пластинки до 4 см, длина до 1,2 см. Сформировавшиеся в семядольном узле в гипокотиле придаточные корни сокращаются и втягивают в почву 1-3 междоузлия побега. В пазухах нижних листьев появляются боковые побеги, нижняя часть которых также втягивается в почву придаточными корнями. В результате этого образуется первичный куст. У растений котовников сибирского и венгерского (Дагестан, к-15, вр.31) в возрасте пяти недель обнаруживаются остатки главного корня, корневая система смешанного типа. У остальных видов котовника корневая система мочковатая.

К началу третьей декады июня высота растений достигала от 10 до 12 см у котовников кошачьего, Мусина, закавказского, гальского, венгерского, коканд-ского, сибирского и кистевидного, а у жилкованого до 8 см. Особи представлены первичным кустом, состоящим из 3-8 удлиненных надземных побегов у котовников кошачьего, Мусина, закавказского, гальского, венгерского, коканд-ского, сибирского и жилкованого, а у котовника кистевидного - 22. Побеги имели по 6-8 пар листьев.

В первой декаде июля высота взрослых вегетативных особей колеблется от 40 до 45 см у котовников кошачьего, Мусина, закавказского, кистевидного, сибирского и венгерского, у котовника кистевидного до 37 см, а наименьшая высота растений в этом состоянии у жилкованого от 10 до 12 см. Корневище у особей разветвленное. В верхней части корневищ можно выделить «активную часть» от 1 до 2 узлов с боковыми почками, из которых формируются подземные побеги, корневища и многочисленные придаточные корни. Связь боковых подземных побегов с материнским побегом сохраняется. Растения котовников венгерского, кокандского, сибирского, кистевидного и жилкованого оставались в вегетативном состоянии до конца вегетационного периода, так как они развивались более медленно и в этом состоянии ушли в зиму. В целом, для котовников венгерского и жилкованого в условиях Ленинградской области характерна нормальная последовательность возрастных состояний.

Раньше всех фаза бутонизации наступила у котовника закавказского 01.07.06 года, затем у котовника крупноцветкового - 05.07.06 года, а у растений котовников кошачьего (Германия, к-3) и Мусина вступали в фазу бутонизации с 10.07.06 года. В это время растения имели высоту от 15,3 см у котовника жилкованого и 25,9 см у котовника кистевидного, до 77,3 см у котовника Мусина. Среднее число побегов от 3 до 8 штук насчитывалось у большинства видов, исключение составил котовник кистевидный, у которого было до 22 побегов. Среднее число листьев на одном побеге варьировало от 12 штук у котовника жилкованого до 88 штук у котовника Мусина. Среднее число листьев на растении, в первый год жизни котовников, колебалось от 72 у котовника жилкованого, на 1-м году жизни, до 2028 штук у котовника кистевидного, на втором году жизни. По нашим наблюдениям, рост листьев заканчивался к началу массового цветения, они достигали максимальных размеров. Размеры стеблевых листьев значительно различались по образцам. Так, наиболее крупные стеблевые листья характерны для образцов котовника венгерского, у которых ширина составляла 4 см, а длина - 7 см. Узкие и удлиненные листья мы наблюдали у котовника жилкованого, где длина - 4 см, а ширина - 0,5 см. Более округлый и мелкий стеблевой лист отмечали у котовника Мусина с шириной -2 см и длиной - 2,5 см. Аналогичные закономерности мы отметили и у при-цветных листьев: длинные прицветники у котовника венгерского длиной - 0,9 см, а шириной - 0,1 см; широкие прицветные листья у котовника кокандского длиной 0,8 см, а шириной - 0,5 см, а самые крупные прицветные листья были у котовника жилкованого длиной 0,8 см, а шириной 0,5 см.

В первый год жизни к цветению перешли такие виды котовников как кошачий, Мусина, закавказский и гальский. Так, начало цветения наступило раньше всех у котовника закавказского 14.07.06 года, затем у котовника крупноцветкового 20.07.06 года, а у котовников кошачьего (Германия, к-3) и Мусина 15.07.06 года.

Для установления влияния сроков посева котовника на начальные фазы его развития, в 2010 году мы провели ранний посев семян 28.04.10 года котовника кошачьего (Германия, к-3). Начало всходов было отмечено 15.05.10 года, т.е. ровно через 17 дней, как и при позднем посеве 30.05.06. Цветение особей началось с 12.06.10 года через 75 суток со дня посева или через 58 дней от начала всходов. При раннем сроке сева развитие особей в первые 3-4-е недели шло медленне, чем, при позднем сроке посева 30.05.06 года. Однако, цветение и в первом и во вторм случае отмечено в конце первой декады- начале второй декады июля.

Последовательность начала цветения была в следующем порядке: 14.07.06 -котовник закавказский; 15.07.06 - котовник кошачий и котовник Мусина; 20.07.06 - котовник крупноцветковый (Приложение 6).

Растения всех видов котовника цвели и плодоносили ежегодно в течение 4-6 лет. По продолжительности жизни изученные виды можно разделить на две группы:

1 группа - продолжительность жизни 4 года - котовники кошачий, Мусина, крупноцветковый, закавказский, гальский, кокандский, кистевидный и сибирский;

2 группа - продолжительность жизни 6 лет - котовники венгерский и жилко-ваный.

На третий год жизни растения котовников характеризуются максимальными показателями урожайности зеленой массы, семян и морфологических параметров (табл. 3, Приложение 3).

Нами установлено, что если общая продолжительность жизни видов котовника жилкованого и венгерского составляет до 6 лет, то устойчивая сырьевая продуктивность сохранялась со 2-го по 5-й год жизни растений. За сезон можно проводить до 2-х укосов: первый в первой декаде июля, а второй в конце августа- начале сентября. На 6-ой год жизни у этих видов мы отмечали выпадение некоторых особей, у других особей отмирание части побегов и разрушение ба-зальной части материнского побега. Эти признаки - показатели старения растений. оо ;-4 ОЧ 4^ и> К) - Я ^ Я

Котовник кокандский (Германия) Котовник венгерский (Дагестан) Котовник гальский (Лен. обл.) Котовник закавказский (Лен. обл.) Котовник крупноцветковый , (Германия) | Котовник Мусина (Лен. обл.) Котовник Мусина (Швейцария) Котовник кошачий (Германия) К) Вид

25,9 56,8 45,7 69,3 65,4 77,3 75,3 65,1 и> 2006 год (1-й год жизни) Высота растений, см

ОЧ и) 4^ (Л 4^ оч Число главных побегов на растении, шт. оч 00 сл о Ы О и) о ю К) 00 и> ОЧ 'Ж Облиственность растения, шт. о о ю 0,133 0,021 0,075 0,041 0,280 0,197 0,167 ОЧ Масса одного растения, кг р чо и! 0,614 0,099 0,345 0,190 1,288 ] 0,908 0.768 Урожайность зеленой массы, кг/м2 и» 87,6 66,3 104,1 98,6 98,9 98,4 85,8 00 2007 год (2-й год жизни) Высота растений, см

- ОЧ ЧО о Оч 00 ■ ЧО Число главных побегов на растении, шт.

905 (л о о 1862 ЧО о —] Оч 1274 Оч ОО о Облиственность растения, шт.

0,077 0,267 0,036 0,356 0,082 0,420 0,427 0,334 - Масса одного растения, кг

0,354 1,228 0,166 1,639 0,379 1,932 1,967 1,536 ы Урожайность зеленой массы, кг/м2 к> о! 89,5 о о 102,3 115,1 101,6 108,3 115,5 и> 2008 год (3-Й год жизни) Высота растений, см

- оч ЧО ¡3 и) Число главных побегов на растении, шт. о Оч оч 4^ и) -о К) 1786 1296 о о 1326 -4 К-1 Облиственность растения, шт.

0,077 0,311 0,043 0,356 0,099 0,490 0,427 0,292 Оч Масса одного растения, кг

0,354 1,433 0,198 1,639 0,455 ■2,254 1,967 1,344 -4 Урожайность зеленой массы, кг/м2

39,3 74,3 67,3 87,5 96,4 97,4 98,4 85,6 00 2009 год (4-Й год жизни) Высота растений, см

40 К) ЧО ОЧ 4^ (л чо Число главных побегов на растении, шт. и; 00 к> ОЧ к> 00 00 м 00 (л к) и/ Оч о 00 оч -4 о ы о Облиственность растения, шт.

0,063 0,133 о о 42* 0,168 0,049 0,280 0,230 0,208 К) Масса одного растения, кг

0,290 0,614 0,066 0,776 0,228 1,288 1,059 0,960 к> К) Урожайность зеленой массы, кг/м2

4 р о» й к а & и» о "в

•во § Н

-о а £ (6 О

Я Я л а о к 3 и> »

Н с

5 О о* д х} ^ 2 ч тз

• 89

3 н

В а

Я ® я ас а се ^ а ]а о

ВЗ Я н о ю а а я и

133 ы о © о\ Л о о ч© п п

Я9

Продолжение таблицы 3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

9. Котовник кистевидный (Германия) 46,7 22 968 0,085 0,395 56,6 26 2028 0,101 0,466 89,7 26 1300 0,101 0,466 76,3 28 1288 0,109 0,502

10. Котовник кошачий (Китай) 64,2 6 372 0,243 1,118 89,8 7 644 0,283 1,304 112,3 8 792 0,324 1,490 89,4 7 630 0,283 1,304

11. Котовник сибирский (Швейцария) 64,8 8 480 0,030 0,140 87,4 12 1032 0,045 0,210 87,3 13 1144 0,049 0,227 82,9 8 560 0,030 0,140

12. Котовник жилкова-ный (Великобритания) 15,3 6 72 0,019 0,091 16,8 7 140 0,023 0,106 25,4 6 156 0,019 0,091 24,6 5 120 0,016 0,076

13. Котовник венгерский (Дагестан) 57,8 3 156 0,133 0,615 88,6 5 450 0,223 1,026 95,5 6 552 0,267 1,231 76,3 3 246 0,133 0,615

14. НСР05 0,05 0,03 0,03 0,02

От эффективности опыления зависит уровень урожайности семян. В связи с этим мы изучали особенности цветения и опыления видов котовников.

В 2006 году массовое цветение в первый год жизни растений, мы наблюдали со второй декады июля до второй декады августа у таких растений как котовники кошачий, Мусина, закавказский и гальский. Продолжительность цветения составляла от 61 дня у котовника крупноцветкового и до 65 дней у котовника Мусина (Швейцария, к-6). Цветение заканчивалость во второй декаде сентября (Приложение 5 и 6).

В 2007 году, во второй год жизни, фаза бутонизации была отмечена со второй декады июня, а фаза цветения с первой декады июля и продолжалась до второй декады сентября. Массовое цветение видов котовника наблюдали через 10 дней от начала цветения и составляло от 56 дней у котовника Мусина (Швейцария, к-6) до 71 дня у котовника закаваказского. Виды, которые зимовали в виргинильном состоянии перешли к цветению на втрой год жизни во второй декаде июня и заканчивалось их цветение во второй декаде сентября (Приложение 5 и 7).

В 2008 году, в третий год жизни, растения всех видов имели средневозрастное генеративное состояние. Характер цветения растений котовника был аналогичным 2007 году и практически не отличался (Приложение 5 и 8).

В 2009 году, в четвертый год жизни, онтогенетическое состояние растений мы оценили как старое генеративное, за исключением котовника венгерского и жилкованош. Цветение их совпало с сокращением числа побегов, числа листьев на растении, цветков и уменьшением продолжительности цветения (Приложение 5 и 9). Вместе с тем, такие виды как котовник венгерский и жилкованый сохранили все признаки средневозрасного генеративного состояния и характер их цветения не отличалось от предыдущих лет. Так, у котовника жилкованого цветение прордолжалость всего 35 дней, а у котовника венгерского до 58 дней (Приложение 5 и 9).

Изучение ритмов суточного цветения отдельных цветков видов котовника в условия Ленинградской области показало, что длительность жизни отдельного цветка в условиях Ленинградской области колеблется от 3 до 6 дней (табл. 4).