Влияние фиторегулятора из побегов ивы остролистной (Salix acutifolia Willd.) на всхожесть семян деревьев лиственных пород

Лесовосстановление и лесоразведение в лесостепной и степной зонах требует значительного количества посадочного материала

Перспективными объектами для поиска регуляторов роста нового поколения являются природные биологически активные вещества, вызывающие ростостимулирующий эффект в малых и сверхмалых концентрациях, что позволяет значительно снизить расход препаратов.

Растительное сырье является основным источником биологически активных веществ и антиоксидантов, широко используемых в производстве фармакологических препаратов и биодобавок. Большая часть биологически активных веществ в растениях находится в оболочках в виде биополимерных комплексов, которые по существующим технологиям не переводятся в биодоступную форму.

Для максимального извлечения биологически активных веществ (потенциальных регуляторов роста растений) при экстракции из сырья необходимо не только произвести разрушение оболочки клетки, но и освободить значительную их часть из внутриклеточных биополимерных структур. Суть предлагаемого подхода заключается в переводе в биологически доступную форму фитостеринов, тритерпенов и других биологически активных веществ, содержащихся в растительном сырье и некоторых отходах сельскохозяйственной и пищевой промышленности, за счет высокоинтенсивной кавитационной переработки сырья с образованием биокомпозитов наноразмерных частиц

Обычно регуляторы роста извлекаются из растительного сырья путем экстракции органическими растворителями. Существенными преимуществами кавитации являются исключение из технологии органических растворителей, снижение материальных и трудовых затрат на производство.

Кавитационный диспергатор — это принципиально новый вид оборудования. Под воздействием кавитации, в биологическом сырье рвутся сложные связи волокон органических веществ на молекулярном уровне. Как следствие этого процесса дисперсность биологического сырья значительно увеличивается, и его частицы уменьшаются в размерах до 0,1–8 мкм. При этом скорость протекания процесса экстрагирования повышается (в 10–100 раз), увеличивается выход экстрагируемых веществ, обеспечивается экстракция веществ, недоступных другими способами. Использование кавитацинной диспергации позволяет получать биологически активные вещества в одностадийном процессе и сделать их доступными для массового использования

Цель, объекты и методики работ

Цель работы — установление влияния различных концентраций фиторегулятора, созданного на основе побегов ивы остролистной (Salix acutifolia Willd.) на всхожесть семян и динамику их прорастания для повышения эффективности выращивания посадочного материала.

В процессе исследований был разработан способ получения фиторегулятора из побегов ивы остролистной, а затем выполнены работы по установлению эффективности его применения при обработке семян деревьев лиственных древесных видов различными концентрациями препарата.

Указанный фиторегулятор изготовлялся следующим образом. В две стеклянные банки размером 0,5 л наливали по 200 мл воды в каждую и размещали по 20 побегов (черенков) ивы (рис. 1).

Рисунок 1 - Стеклянные банки с побегами (черенками) ивы

DOI:10.60797/IRJ.2025.157.88.1

Одну банку с черенками размещали при комнатной температуре, вторую ставили на подоконник с таким расчетом, чтобы нижняя часть банки находилась в зоне более высокой температуры.

Раствор начинали готовить с появлением корней на черенках. При этом черенки вынимаются из банок и размещаются на 7 дней в холодильник с температурой до 40 С. После чего черенки измельчаются на вибромельнице. Полученный в результате концентрат фиторегулятора разбавляется дистиллированной водой до следующих концентраций: 1,0; 0,1; 0,01; 0,001 и 0,0001%.

Выбор побегов ивы остролистной в качестве сырья для приготовления фиторегулятора роста объясняется двумя основными причинами. Во-первых, данный вид сырья является доступным в неограниченном количестве практически на всей территории Российской Федерации им Республики Казахстан. Во-вторых, побеги ивы являются превосходным источником протеина, витаминов группы В, витамина Е, меди, железа, марганца, кальция и фосфора. Другими словами, они богаты витаминами, макро- и микроэлементами, необходимыми для растений.

Исследовались семена таких видов как: тополь душистый (Populus suaveolens Fisch.), вяз гладкий (Ulmus laevis Pall.), дуб черешчатый (Quercus robur L.) и клен остролистный (Aсer platanoides L.). В процессе проведения исследований отбирались крупные, хорошо вызревшие, наиболее жизнеспособные семена каждого из указанных видов.

Отобранные семена небольшими партиями на 1–1,5 минуты помещали в 3–5% раствор поваренной соли (30–50 г на 1 л воды) и аккуратно перемешивали. При этом пустые семена всплывали и их удаляли. Осевшие на дно семена вынимались и дважды промывались чистой водой, а затем подсушивались.

Посев семян производился в весенний период (апрель-май) в 3-х кратной повторности. Семена всех четырех видов не стратифицировались и не проходили других видов обработки кроме замачивания в растворе фиторегулятора или в воде.

Перед посевом из семян каждого вида отбиралось по 300 семян, которые разделили на 6 партий по 50 шт. по количеству вариантов опыта. Семена первого варианта обрабатывались раствором фиторегулятора концентрацией 1,0%, второй вариант — 0,1%, третий — 0,01%, четвертый — 0,001%, пятый — 0,0001%, шестой вариант служил контролем, в котором фиторегулятор не использовался, а семена просто смачивались в воде.

Подготовку почвы для посадки проводили вручную. Семена высевали на глубину 2–3 см за исключением семян тополя, которые слегка присыпали почвой. После посева производился систематический полив во избежание пересыхания верхних горизонтов почвы.

Как отмечалось нами ранее, в процессе исследований мы использовали фиторегулятор, представляющий собой раствор, приготовленный из побегов ивы остролистной. Полученными концентрациями фиторегулятора обрабатывали семена путем замачивания семян каждого варианта опыта на сутки.

Данные о всхожести семян тополя душистого приведены в таблице 1.

Материалы таблице 1 свидетельствуют, что замачивание семян тополя душистого в растворе фиторегулятора из побегов ивы увеличивает всхожесть семян с 86% на контроле до 88–98% в опытных посевах.

Применение фиторегулятора в дозе 0,01% позволяет на 12% сократить расход семян при аналогичном показателе количества всходов.

Особо следует отметить, что фиторегулятор из побегов ивы существенно повлиял на скорость прорастания семян тополя душистого. Если на контроле всходы появлялись в течение 8 недель, то при использовании для стимуляции роста фиторегулятора в концентрации 0,01% уже в течение четырех недель прорастают все всхожие семена. При этом 72% семян проросло уже на второй неделе. Ускорение прорастания семян позволяет значительно сократить срок выращивания посадочного материала. Последнее особенно важно при выращивании сеянцев с закрытой корневой системой, когда в теплицах планируется выращивание нескольких ротаций сеянцев.

Положительное влияние фиторегулятора проявляется на всхожести и энергии прорастания семян вяза гладкого (табл. 2). 

Как следует из таблицы 2 всхожесть семян вяза гладкого на контроле составляет 88%. Аналогичную всхожесть дают семена, обработанные фиторегулятором в дозе 0,0001%. В остальных вариантах всхожесть семян варьируется от 92 до 98% при лучшем результате в варианте с концентрацией 0,01%. При этом концентрации фиторегулятора 0,01 и 0,001% приводят к ускорению прорастания семян до 5 недель, при 8 неделях на контроле.

Одной из наиболее ценных пород является дуб черешчатый и для лесовосстановления и лесоразведения необходимо большое количество его посадочного материала. Полученные нами данные свидетельствуют, что за счет применения фиторегулятора можно значительно сократить расход желудей (табл. 3).

Согласно материалам таблицы 3, всхожесть желудей на контроле составляет 84%, в то время как при использовании фиторегуляторов она варьируется от 90 до 98%. Таким образом, используя фиторегулятор из побегов ивы концентрацией 0,01% можно на 14% сократить расход желудей при посеве, а также сократить срок появления всходов с 8 до 5 недель.

Влияние фиторегулятора на всхожесть и энергию прорастания семян клена остролистного рассмотрено в таблице 4.

Материалы таблицы 4 наглядно свидетельствуют, что фиторегулятор из побегов ивы оказывает влияние на всхожесть и интенсивность прорастания семян у клена остролистного аналогичное другим видам исследуемых древесных пород. Применяя фиторегуляторы, можно повысить всхожесть семян до 98% при 88% в контрольном варианте и сократить срок прорастания семян с 8 до 5 недель. При этом оптимальной концентрацией реагента для семян клена остролистного является 0,01%.

Наглядное представление о влиянии концентрации фиторегулятора, созданного на основе побегов ивы, на всхожесть семян лиственных древесных видов позволяют получить данные, приведенные на рисунке 2.

Рисунок 2 - Количество проросших семян при разных концентрациях фиторегулятора, используемых при их обработке

DOI:10.60797/IRJ.2025.157.88.6

Из материалов рисунка 2 следует, что практически все концентрации фиторегулятора оказывают положительное влияние на прорастание семян. При этом оптимальным вариантом является использование фиторегулятора в концентрации 0,01%.

1. Побеги ивы остролистной являются доступным материалом для производства фиторегулятора для тополя душистого (Populus suaveolens Fisch.), вяза гладкого (Ulmus laevis Pall.), дуба черешчатого (Quercus robur L.), клена остролистного (Acer platanoides L.).

2. Обработка семян тополя душистого, вяза гладкого, дуба черешчатого и клена остролистного путем замачивания на одни сутки в раствор фиторегулятора, приготовленного из побегов ивы остролистной, позволяет увеличить их всхожесть на 12–14% и сократить период прорастания на 2–3 недели.

3. Максимальный эффект достигается при обработке семян раствором фиторегулятора в концентрации 0,01%.

Использование фиторегулятора позволяет сократить расход семян и срок выращивания посадочного материала, что, несомненно, скажется на себестоимости последнего.