Allelopathic activity of water-soluble and volatile secretions of Crocus sativus L. (Iridaceae) flowers in the Northern Black Sea region

Abstract

The introduction of new crops to agrophytocenoses, to which Crocus sativus belongs, should be preceded by research into their ecological safety and place in crop rotation. When harvesting raw materials for obtaining saffron, up to 90% of by-products remain, which during decomposition can have a negative effect on the soil and indirectly on the plants that are grown after saffron. Therefore, the aim of the research was to study the allelopathic activity of water-soluble and volatile secretions of Crocus sativus flowers in the agroclimatic conditions of the Northern Black Sea region. The research was conducted in 2021 according to the generally accepted methodology, freshly picked flowers were used, from which individual elements were extracted, and flowers of different stages of flowering. The following research methods were used: field, laboratory, computational and statistical. The results of the research established that the water-soluble secretions of Crocus sativus flowers and their parts stimulate the energy of germination and inhibit the growth of one-day seedlings of Lactuca sativum. Water-soluble secretions of Crocus sativus flowers have a negative allelopathic effect. The index of allelopathic activity under the action of water-soluble secretions of flowers ranges from -0.26 for a flower with all parts to -0.01 for petals. The highest stimulating effect of volatile secretions on the growth of Lactuca sativum roots and the allelopathic activity index value is characteristic of the flower that has just bloomed and the stamens, and the lowest - for the pistils. The allelopathic activity of the volatile secretions of Crocus sativus flower parts is set at the level of 6.4 (pistil) and 28.8% (stamens). Substances that inhibit the germination of Lactuca sativum roots are found mainly in the stamens. It was determined that the volatile secretions of Crocus sativus flower parts reduce the energy of seed germination of the test plant. The practical value of the research is that the results of the research can be used when determining the place of the crop in crop rotation and the duration of its cultivation in one field

Введенню в агрофітоценози нових культур, до яких належить Crocus sativus, повинні передувати дослідження їх екологічної безпечності та місця в сівозміні. При збиранні сировини для отримання шафрану залишається до 90% побічних продуктів, які при розкладанні можуть негативно впливати на ґрунт і опосередковано на рослини, які вирощуються після шафрану. Тому метою досліджень було вивчення алелопатичної активності водорозчинних та летких виділень квіток Crocus sativus в агрокліматичних умовах Північного Причорномор’я. Дослідження проводили у 2021 р. за загальноприйнятою методикою, використовували свіжозібрані квітки, з яких вилучали окремі елементи, та квітки різного ступеню квітування. Використовували такі методи досліджень: польовий, лабораторний, розрахунковий та статистичний. Результатами досліджень встановлено, що водорозчинні виділення квіток Crocus sativus та їх частин стимулюють енергію проростання та пригнічують приріст однодобових проростків Lactuca sativum. Водорозчинні виділення квіток Crocus sativus мають негативну алелопатичну дію. Індекс алелопатичної активності за дії водорозчинних виділень квіток знаходиться в межах від -0,26 для квітки з усіма частинами до -0,01 для пелюсток. Найвища стимулююча дія летких виділень на приріст коренів Lactuca sativum та значення індексу алелопатичної активності характерна для квітки, яка щойно розквітла, та тичинок, а найменша – для маточок. Алелопатична активність летких виділень частин квітки Crocus sativus встановлена на рівні 6,4 (маточка) та 28,8% (тичинки). Речовини, які інгібують проростання коренів Lactuca sativum знаходяться переважно в тичинках. Визначено, що леткі виділення частин квітки Crocus sativus знижуюють енергію проростання насіння тест-рослини. Практична цінність досліджень, полягає в тому, що результати досліджень можуть бути використані під час визначення місця культури в сівозміні і тривалості вирощування її на одному полі