• Научные исследования

29.05.2025

Лабораторная всхожесть и энергия прорастания семян видов и сортов рода Pennisetum Rich

В настоящее время одним из перспективных направлений в озеленении городских территорий является использование злаков культурной и дикорастущей флоры в различных элементах ландшафтного дизайна. В связи с этим значительный интерес представляют виды и сорта рода перистощетинник (Pennisetum Rich.). Так, перистощетинник щетинистый (P. setaceum (Forssk.) Chiov.), имеющий рыхлые, розовые или пурпурные соцветия, используется как декоративное растение в озеленении с VIII–IX. Перистощетинник сизый (P. glaucum R.Br.) используется в качестве декоративного растения в оформлении городских объектов. Как продовольственная культура P. glaucumиспользуется в Африке, Юго-Восточной Азии и в России (с недавнего времени). Перистощетинник мохнатый (P. villosum R.Br. ex Fresen.) в Австралии, Новой Зеландии, Чили относится к широко распространенному сорному растению и используется как декоративное растение.

В последнее время в России возрастает интерес к декоративным представителям растений семейства Poaceae. Проблема расширения ассортимента растений и получения качественного семенного материала всегда была и остается актуальной.

В условиях резко континентального климата юга Амурской области многие виды (сорта) декоративных злаков, представленные в торговой сети, не успевают пройти все фенологические фазы развития. Отсутствует фаза плодоношения и созревания семян, или же семена формируются в малом количестве и не являются жизнеспособными.

Семенное размножение многих декоративных злаков в наших условиях затруднено. К факторам, осложняющим введение растений в культуру на юге Амурской области, относятся периодически повторяющиеся наводнения, глубокое промерзание почвы в зимние месяцы, малый снежный покров, весеннее иссушение почвы, резкие колебания дневных и ночных температур, неравномерное распределение осадков в течение года.

Специальных исследований по оценке качеств, всхожести и жизнеспособности семян декоративных злаковых трав на территории юга Амурской области не проводилось. Отсутствуют рекомендации по условиям хранения и воспроизводству семян интродуцированных видов (сортов) декоративных злаков.

В 2020 году впервые на Дальнем Востоке России была заложена уникальная коллекция декоративных злаков на базе Амурского филиала Ботанического сада-института Дальневосточного отделения Российской академии наук (г. Благовещенск), которая включает 24 рода (33 вида и 30 сортов).

Цель работы — изучить энергию прорастания и лабораторную всхожесть семян видов (сортов) рода Pennisetum, интродуцированных на юг Амурской области.

Материалы и методы

Исследования проводились с 2020 по 2023 г. на базе УНУ «Коллекция генетических ресурсов растений Амурского филиала Ботанического сада-института ДВО РАН» (АФ БСИ ДВО РАН), который расположен на северо-западной окраине г. Благовещенска (50°16′46″ с. ш., 127°32′25″ в. д.), в южной зоне Амурской области. Климат района исследования резко континентальный с муссонной циркуляцией воздушных масс. Продолжительность морозного и безморозного периода — около 170 дней (каждый), период активных температур — 134 дня. Вегетационный период — 150–165 дней.

Амурская область характеризуется неравномерным распределением осадков и тепла в периоды вегетации. Среднегодовое количество осадков — 446 мм. Абсолютный минимум самого холодного месяца (января) — -30,1 °С, самый теплый месяц — июль (+22,5 °С). Климатические данные по г. Благовещенску были предоставлены Амурским центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, был использован архив данных по погодным условиям.

По почвенно-географическому районированию территория Амурского филиала БСИ ДВО РАН относится к Зейско-Буреинской провинции восточной буроземно-лесной области. Под коллекционными участками Амурского филиала БСИ ДВО РАН распространены агробуроземы, которые имеют мощный гумусовый неоднократно перепаханный горизонт.

Вегетационные периоды 2020–2023 гг. характеризовались рядом особенностей (рис. 1).

В 2020 году отмечались обильные осадки в фазы формирования и созревания семян. Количество выпавших осадков — 768 мм (при норме 446 мм). Температура воздуха в июле — сентябре сохранялась на уровне среднемноголетних значений (рис. 1).

В 2021 году средняя температура воздуха в августе — сентябре была на уровне показателей 2020-го. Максимальные показатели температуры в период созревания семян (июль — сентябрь) были в пределах 26,7–33,8 °С (рис. 1).

В июле 2022 г. осадки были обильными, отклонение от нормы составило 106 мм (рис. 1). Температура воздуха в июле — августе была на уровне показателей 2020–2021 гг.

В 2023 году количество выпавших осадков и среднемесячная температура в сентябре соответствовали норме.

Материалом для исследования были выбраны как однолетние растения (P. glaucum), так и условно многолетние — P. setauceum и P. villosum, которые за один вегетационный период в условиях юга Амурской области проходят полный цикл развития. Несертифицированный интродукционный материал был приобретен в российских интернет-магазинах, а также по программе международного обмена генетическими ресурсами (делектус) между ботаническими садами. Семена собраны с июля по сентябрь. После сбора семена хранились в бумажных пакетах в холодильнике при температурном режиме +5 °С.

При определении энергии прорастания и всхожести семян за основу были взяты рекомендации М.М. Ишмуратовой и К.Г. Ткаченко и ГОСТ 12038-84. Семена раскладывали в стеклянные чашки Петри по 100 шт. каждого вида и сорта в трехкратной повторности. Энергию прорастания и всхожесть устанавливали на 4-е и 7-е сутки соответственно. Массу 1000 семян определяли согласно ГОСТ 12042-80. Отбор воздушно-сухих семян осуществляли по результату визуального осмотра. Для партий семян, сформированных случайным выбором (по 500 шт. в двукратной повторности), производили взвешивание с точностью до 0,01 г, полученные данные использовали для вычисления среднего показателя массы 1000 семян. Массу 1000 семян у двух сортов P. glaucum (Африкан Парпл, Величественный фиолетовый) и двух видов (P. setaceum, P. villosum) 2020 г. сбора не было возможности определить, поскольку было малое количество семян и не соответствовало требованиям ГОСТ 12042-80.

Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью программы Microsoft Excel (США). Латинские названия таксонов приведены в соответствии с международной базой The International Plant Names Index.

Результаты и обсуждение

Исследования показали, что масса 1000 семян (рис. 2) видов и сортов Pennisetum варьировала в зависимости от года сбора.

Максимальные значения показателя массы 1000 семян по годам были отмечены у сортовP. glaucum: в 2020 г. — Пурпурное величество, в 2021-м — Пурпурное величество и Пурпурные свечи, в 2022-м — Пурпурные свечи, в 2023 г. — Величественный фиолетовый (рис. 2).

Результаты автора подтверждают литературные данные о том, что высокие показатели массы 1000 семян не влияют на высокие показатели лабораторной всхожести (табл. 1). Для остальных видов и сортов эти значения оставались в одних пределах с незначительным отклонением. У видов Pennisetum, имеющих мелкие семена и низкий показатель массы 1000 семян, отмечен высокий показатель всхожести на протяжении всех лет исследований (табл. 1).

Стабильность показателя массы 1000 семян у P. setaceum и P. villosum указывает на устойчивость видов в условиях интродукции юга Амурской области и характеризует хорошие адаптационные возможности. У сортов P. glaucum выявлена высокая изменчивость массы 1000 семян по годам, что показывает зависимость сортов от колебаний погодных условий.

Семена растений одного и тоже вида (сорта) могут иметь разный по глубине период покоя. Полученные семена были проверены на глубину покоя по оценке энергии прорастания и лабораторной всхожести по годам сбора (после 6 месяцев хранения) (рис. 3, табл. 1).

Низкий показатель энергии прорастания по сравнению с другими сортами (видами) отмечен у P. glaucum Африкан Парпл и P. glaucumПурпурное величество в 2021 г. и 2023 г. (рис. 3). Только в 2023 г. низкий показатель энергии прорастания выявлен у P. glaucum Пурпурные свечии P. glaucum Пурпурный барон. Энергия прорастания семян у сорта Величественный фиолетовый в 2020 г. была равной показателям лабораторной всхожести (рис. 3, табл. 1). У P. glaucum Purple Majestyэнергия прорастания в 2022–2023 гг. снизилась на 2% по сравнению с показателями 2020–2021 гг. Для всех сортов P. glaucum выявлено сильное варьирование показателей энергии прорастания по сравнению с P. setaceum и P. villosum.

Большое значение на качество посевного материала оказывают условия, в которых происходит формирование семян на материнском растении — с момента оплодотворения и до созревания. В данных исследованиях у семян P. villosum 2020 года сбора наблюдались единичные всходы, что, вероятно, связано с незрелостью семенного зародыша, так как погодные условия 2020 г. были неблагоприятными в период созревания семян, количество осадков превысило норму в 2 раза (рис. 1). Наибольшие показатели всхожести у семян P. villosum отмечены в 2021 г. (91%) и 2022 г. (85%). Следовательно, семена P. villosum в период созревания в 2020 г. подвергались большему воздействию влаги, чем семена 2021–2022 гг. Показатели всхожести семян 2023 г. меньше на 13–19% по сравнению с другими годами.

Отмечены массовые всходы у семян P. setaceum2021–2022 гг. сбора на следующие сутки — после хранения при положительной низкой температуре +5 °С на протяжении 6 месяцев. Количество проросших семян составило 90% и 77% соответственно. Энергия прорастания на 4-е сутки — 95–98%, всхожесть — 97–98%.

Анализ полученных результатов показал, что после 6 месяцев хранения высокая (не ниже 70%) лабораторная всхожесть у семян 2020 года сбора была у: P. glaucum Пурпурное величество, Пурпурный барон, P. setaceum. В 2021 году высокая всхожесть отмечена у P. glaucum Purple Majesty, P. setaceum, P. Villosum, в 2022-м — у P. villosum, P. setaceum, P. glaucumВеличественный фиолетовый, в 2023-м — P. setaceum, P. villosum. Низкие показатели всхожести отмечены у сортов Африкан Парпл и Пурпурное величество 2021 г. — 8% и 12% соответственно (табл. 1).

На протяжении четырех лет исследований высокий показатель лабораторной всхожести был у P. setaceum, что, вероятно, связано с высокой адаптационной способностью. У семян P. villosum 2023 г. наблюдаются снижение всхожести до 72% и низкий показатель энергии прорастания (32%) по сравнению с другими годами исследования. Вероятно, это связано с неблагоприятными погодными условиями (рис. 1). У P. setaceum отмечена низкая энергия прорастания (39%), но на конечную лабораторную всхожесть это не повлияло, показатели остались высокими (табл. 1). При проращивании семян сортов P. glaucum различных годов сбора не удалось выделить образцы, имеющие наиболее высокие показатели лабораторной всхожести.

Сорта характеризуются противоположными показателями энергии прорастания и всхожести по годам исследований. Это указывает на индивидуальные особенности сортообразцов P. glaucum. Анализ изменчивости всхожести семян и массы 1000 семян по годам показал, что все сорта P. glaucum чувствительны к колебаниям метеорологических факторов. В разные годы репродукции сорта P. glaucum имели высокие (73–96%), средние (50–69%) и низкие (8–12%) показатели всхожести.

Выводы

1. Исследования показали, что семена большинства изучаемых сортов P. glaucum характеризовались сильным варьированием показателей энергии прорастания (от 2 до 93%) и лабораторной всхожести (от 8 до 96%) и изменчивостью массы 1000 семян (4,74–11,10 г), что объясняется различиями в погодных условиях в годы репродукции.

2. У P. Setaceum, имеющего мелкие семена и низкий показатель массы 1000 семян (1,12–1,44 г.), отмечен высокий показатель всхожести (от 90 до 98%) на протяжении четырех лет исследований. Стабильность данного показателя указывает на высокие адаптивные возможности растений в условиях юга Амурской области.

3. Семена P. villosum характеризуются высокой лабораторной всхожестью, однако отмечено снижение данного показателя (с 91 до 72%) по годам. Это свидетельствует о том, что в условиях резко континентального климата адаптационные возможности вида не столь высоки, как у P. Setaceum, и они подвержены изменениям погодных условий в годы выращивания.

Об авторах

Анна Юрьевна Иванова, младший научный сотрудник

Anya1-88@mail.ru

Амурский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Ботанический сад-институт Дальневосточного отделения Российской академии наук», Игнатьевское шоссе, 2-й км, Благовещенск, Амурская обл., 67500, Россия