CC BY
50
УДК 631.81.095.337:633.88:582.998.1:504 Ю.И. Ермохин, Н.Н. Тищенко, В.В. Сидоренко
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЛЕКАРСТВЕННОГО СЫРЬЯ ТЫСЯЧЕЛИСТНИКА ОБЫКНОВЕННОГО
Использование микроэлементов под лекарственные культуры позволяет повысить устойчивость растений к абиотическим и биотическим факторам, активизирует биохимические и физиологические процессы, повышает урожайность и качество лекарственного сырья. Изучено влияние цинка и меди на урожайность и качество лекарственного сырья тысячелистника обыкновенного. Полевой опыт был заложен в 2012 г. на опытном поле Омского ГАУ на лугово-черноземной маломощной малогумусовой тяжелосуглинистой почве. В опыте вносили расчетные дозы цинка (от 20 до 80 кг д.в./га) и меди (от 2,4 до 9,7 кг д.в./га). Микроэлементы вносили по фону N135P45K45. В качестве микроэлементов использовали ацетат цинка ((CH3COO)2Zn - 29,7%), ацетат меди ((CH3COO)2Cu - 32%). Установлено, что в 2012-2014 гг. при внесении меди прибавки урожая тысячелистника обыкновенного оказались более существенными, чем при внесении цинка, и составили от 1,93 (6,91%) при внесении 0,25 ПДК Cu до 4,58 т/га (16,40%) на варианте 0,75 ПДК Cu. Прибавки урожая тысячелистника обыкновенного при внесении цинка изменялись от 2,27 (8,13%) на варианте 0,25 ПДК Zn до 3,87 т/га (13,9%) на варианте 0,5 ПДК Zn. За три года действия и последействия микроэлементов положительное влияние на биосинтез абсолютно сухого вещества тысячелистника обыкновенного оказали варианты 0,5 ПДК Zn и 0,75 ПДК Cu. На этих вариантах отмечается самая высокая урожайность 31,8 и 32,5 т/га соответственно. Каждый килограмм разового внесенного цинкового и медного удобрения увеличивает урожайность тысячелистника обыкновенного на 0,04 и 0,39 т/га соответственно (r = 0,79-0,86). В результате проведенных исследований установлено, что лекарственное сырье богато витамином С (5,39-7,27 мг%). Содержание дубильных веществ в среднем за годы исследований изменялось от 2,41 до 3,62%, каротина варьировало в среднем от 6,55 до 11,68 мг%.
Ключевые слова: тысячелистник обыкновенный, цинк, медь, урожайность, качество лекарственного сырья.
Введение
Одной их важнейших задач национальной программы «Здоровье» является обеспечение населения страны отечественными лекарственными фитопрепаратами. В стратегии развития фармацевтической промышленности Российской Федерации на период до 2020 г. предусмотрено увеличить долю продукции отечественного производства до 50% [1].
В современной медицине достаточно большой процент лекарственных препаратов производится из лекарственного растительного сырья. В настоящее время потребность в растительном сырье в России составляет примерно 100 тысяч тонн. Потребность отечественной фармацевтической промышленности в лекарственном сырье в основном осуществляется за счет поставки зарубежного сырья [2].
В настоящее время достаточно важной задачей является возрождение лекарственного растениеводства. После распада СССР основные зоны возделывания лекарственных культур, расположенные на территории Белоруссии, Казахстана, Украины, утратили для России прежнее значение. В том числе стоит задача возрождения такой важной лекарственной культуры, как тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), который обладает противовоспалительным, бактерицидным, ранозаживляющим и кровоостанавливающим действием. В состав тысячелистника входят такие биологически активных веществ, как сесквитерпено-вые лактоны, витамин К, флавоноиды, хамазулен, дубильные вещества.
Использование микроэлементов под лекарственные культуры позволяет повысить устойчивость растений к абиотическим и биотическим факторам, активизирует биохимические и физиологические процессы, повышает урожайность и качество лекарственного сырья.
Анализ данных мониторинга плодородия почв РФ на площади 44 млн га позволил установить значительное преобладание площадей с недостаточным содержанием подвижных
© Ермохин Ю.И., Тищенко Н.Н., Сидоренко В.В., 2016
форм микроэлементов. Так, сумма площадей с низкой и средней обеспеченностью цинком составила 95,5%; медью - 50,9% [3]. В Омской области, по данным агрохимического обследования почв, проведенного Омской областной проектно-изыскательской станцией химизации, обменный цинк в черноземах южной лесостепи находится в первом минимуме [4]. Так как микроэлементы поступают в растения из почвы, становится очевидной необходимость внесения их в почву.
Кроме этого, цинк и медь играют важную роль для растений. Цинк принимает участие во многих физиолого-биохимических процессах растений: в процессах транскрипции, стабилизации нуклеиновых кислот, белков и особенно компонентов биологических мембран, а также в обмене витамина А и нуклеиновом обмене. Ему принадлежит важная роль в синтезе нуклеиновых кислот и белка. Недостаток цинка приводит к нарушению обмена веществ у растений и возникновению целого ряда заболеваний. Медь в растениях активно участвует в процессах дыхания, фотосинтеза, восстановления, фиксации азота и регулирует образование хлорофилла; входит в состав целого ряда ферментов-оксидаз. При сильном недостатке меди снижается урожайность и качество сельскохозяйственной продукции.
Цель исследований - дать агроэкологическую оценку влияния цинка и меди на урожайность и качество лекарственного сырья тысячелистника обыкновенного.
Объекты и методы
Объектами исследования служили: тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), почва, микроэлементы (цинк, медь).
Полевой опыт был заложен в 2012 г. на базе Омского ГАУ на лугово-черноземной маломощной малогумусовой тяжелосуглинистой почве. Предшественник - чистый пар.
До закладки опыта в почве к моменту посадки в среднем содержалось: N-NO3 - 9; P2O5 -60; K2O - 138 (2%-ная уксуснокислая вытяжка); меди - 0,3; цинка - 0,65 мг/кг почвы в слое 0-30 см.
Опыт был заложен в четырехкратной повторности, учетная площадь делянки - 10 м2. Размещение вариантов систематическое. Схема опыта (варианты): контроль; фон (N135P45K45); фон + 0,25 ПДК Zn (20 кг д.в./га); фон + 0,5 ПДК Zn (40 кг д.в./га); фон + 0,75 ПДК Zn (60 кг д.в./га); фон + ПДК Zn (80 кг д.в./га); фон + 0,25 ПДК Cu (2,4 кг д.в./га); фон + 0,5 пДк Cu (4,9 кг д.в./га); фон + 0,75 ПДК Cu (7,0 кг д.в./га); фон + ПДК Cu (9,7 кг д.в./га).
Формы минеральных удобрений, используемых при закладке полевого опыта: аммиачная селитра (N - 34%), двойной гранулированный суперфосфат (P2O5 - 37,0%), калий хлористый (К2О - 60,0%), ацетат цинка ((CH3COO)2Zn - 29,7%), ацетат меди ((CH3COO)2Cu -32%).
Уборку урожая зеленой массы и соцветий Achillea Millefolium L. проводили методом прямого поделяночного взвешивания в фазе массового цветения.
Из показателей качества тысячелистника обыкновенного определяли содержание сухого вещества весовым методом, витамина С - по Мури, определение содержания дубильных веществ проводили согласно ГОСТ 24027.2-80, каротина - ГОСТ 13496.17-95, общую зольность - согласно Государственной фармакопеи [5-8].
Полученные в результате исследований данные подвергались математической и статистической обработке по Доспехову [9].
Результаты исследований
Влияние микроэлементов на процессы роста и развития лекарственных культур в течение вегетации находит отражение в изменении урожайности.
В 2012-2014 гг. в опыте по изучению эффективности использования микроэлементов под тысячелистник обыкновенный на лугово-черноземной почве южной лесостепи Омской области предусматривалось выявить закономерности действия и последействия различных доз цинка и меди на урожайность данной культуры (таблица).
Урожайность абсолютно сухого вещества тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium L.) и окупаемость удобрений урожаем в зависимости от доз цинка и меди
Вариант опыта Урожайность, т/га Средняя урожайность, т/га Урожайность за 3 года, т/га Прибавка за 3 года действия и последействия Zn и Cu Окупаемость 1 кг Zn, Cu урожаем, кг
2012 г. 2013 г. 2014 г. т/га %
Контроль 0,53 6,43 16,5 7,82 23,46 - - -
N135Р45К45 (фон) 0,81 6,62 20,5 9,31 27,93 - - -
Фон + 0,25 ПДК ги 1,09 8,21 20,9 10,07 30,2 2,27 8,1 113,50
Фон + 0,50 пдк ги 1,18 8,72 21,9 10,09 31,80 3,87 13,9 96,75
Фон + 0,75 ПДК ги 0,80 8,27 22,5 10,52 31,57 3,64 13,0 60,67
Фон + пдк ги 0,86 7,77 22,6 10,41 31,23 3,3 11,8 41,25
Фон + 0,25ПДК Си 1,07 7,39 21,4 9,95 29,86 1,93 6,9 839
Фон + 0,50 ПДК Си 1,14 7,74 21,2 10,03 30,08 2,15 7,7 448
Фон + 0,75 ПДК Си 1,27 8,64 22,6 10,84 32,51 4,58 16,4 636
Фон + ПДК Си 1,20 8,27 21,9 10,46 31,37 3,44 12,3 344
НСР05 0,11 0,5 0,5 - - - - -
Исследования в 2012 г. показали, что тысячелистник обыкновенный в условиях Западной Сибири способен за вегетацию обеспечить урожайность абсолютно сухого вещества 0,80-1,18 т/га при внесении цинка и 1,07-1,27 т/га при внесении меди. В 2013 г. урожайность тысячелистника обыкновенного значительно увеличилась и составила 7,77-8,72 т/га при внесении цинка и 7,39-8,64 т/га при внесении меди. В 2014 г. было установлено, что урожайность абсолютно сухого вещества тысячелистника обыкновенного в третий год проведения исследования возросла по сравнению с предыдущими годами и составила 20,9-22,6 т/га при внесении цинка и 21,2-22,6 т/га при внесении меди.
Улучшение условий питания на лугово-черноземной почве за счет внесения цинка обеспечило прибавки урожая тысячелистника обыкновенного от 2,27 (8,13%) при внесении 0,25 ПДК Zn (20 кг д.в./га) до 3,87 т/га (13,9%) при дозе 0,5 ПДК Zn (60 кг д.в./га). При дальнейшем повышении дозы цинка увеличение урожайности не происходило.
За три года действия и два года последействия меди на рост и развитие тысячелистника обыкновенного можно заключить, что применение меди в различных дозах способствовало отзывчивости данной культуры практически одинаково по сравнению с цинковыми удобрениями. При внесении меди прибавки урожая тысячелистника обыкновенного составили 1,93 т/га (6,91%) при внесении 0,25 ПДК Си и 4,58 т/га (16,40%) на варианте 0,75 ПДК Си. При увеличении дозы меди выше 0,75 ПДК Си наблюдается снижение урожайности тысячелистника обыкновенного [10; 11].
Сравнивая урожайные данные по годам проводимых исследований, следует отметить резкие отличия: в 2013 г. урожайность тысячелистника обыкновенного была выше в 6-8 раз
по сравнению с урожаем 2012 г. В 2014 г. урожайность тысячелистника обыкновенного по сравнению с 2013 г. увеличилась в 3-5 раз, а по сравнению с 2012 г. почти в 20 раз. Это объясняется тем, что культура многолетняя и в первый год после посадки у растений еще слабо сформировалась корневая система, которая не смогла обеспечить вегетативную массу необходимым количеством элементов минерального питания для создания высокого урожая зеленой массы. К 2014 г. (третий год жизни) растения уже хорошо укоренились, что сразу сказалось на формировании урожайности.
В условиях 2012 г. положительное влияние на накопление сухого вещества оказали варианты 0,50 ПДК Zn и 0,75 ПДК Си. Максимальная урожайность от цинка и меди на этих вариантах находилась в пределах 1,18-1,27 т/га. В условиях 2013 г. положительное влияние оказали варианты 0,50 ПДК Zn и 0,75 ПДК Си. Максимальная урожайность на этих вариантах составила 8,72 и 8,64 т/га соответственно. В условиях 2014 г. положительное влияние на накопление сухого вещества оказали варианты 0,75 ПДК Zn и 0,75 ПДК Си.
Исследования показали, что каждый килограмм разового внесенного медного удобрения (Си, кг д.в./га) в год действия и два года последействия увеличивает урожайность сухого вещества тысячелистника обыкновенного (У, т/га) соответственно на 0,040; 0,187; 0,163 т (рис. 1-3, уравнения (1)-(3)).
Рис. 1. Зависимость урожайности тысячелистника обыкновенного от внесения различных доз меди, 2012 г.
Рис. 2. Зависимость урожайности тысячелистника обыкновенного от внесения различных доз меди, 2013 г.
Рис. 3. Математическая зависимость урожайности тысячелистника обыкновенного от внесения различных доз меди, 2014 г.
Изучая влияния действия и последействия цинковых удобрений на растения тысячелистника обыкновенного можно заключить, что увеличение урожайности в первый год действия происходит при внесении 0,5 ПДК Zn, а в последующие два года последействия от применения 0,5 и 0,75 ПДК Zn (рис. 4-6, уравнения (4)-(6)).
X >
ю то
о
X
>5 ТО
X о
£1 >
1,4 1,2 то 1 ^ 0,8 6 4 2 0
то
<я „
и 0 ш
3 0
ш 10 0,
У = -0,0002Zn + 0,012Zn + 0,86 (4) П=0,72
20 40 60
Доза Zn, кг д.в./га
80
100
Рис. 4. Зависимость урожайности тысячелистника обыкновенного от внесения различных доз цинка, 2012 г.
10
X
> и 8
га
ю
га 6
п го
1- т
1-
и и 4
1 ш
15 Ц
га ш
* т 2
О
о
>
0
Н
У = -0,00092п2 + 0,092п + 6
^ = 0
98
7 (5)
20
40
60
Доза Zn, кг д.в./га
1Г
80
100
Рис. 5. Зависимость урожайности тысячелистника обыкновенного от внесения различных доз цинка, 2013 г.
0
0
Доза Zn, кг д.в./га
Рис. 6. Зависимость урожайности тысячелистника обыкновенного от внесения различных доз цинка, 2014 г.
Три года исследований показали положительное влияние на биосинтез абсолютно сухого вещества вариантов 0,50 ПДК Zn и 0,75 ПДК Си. На этих вариантах отмечается самая высокая урожайность за 3 года исследований: 31,80 и 32,51 т/га соответственно. Об этом свидетельствует установленная высокая функциональная связь общей урожайности за 2012-2014 гг. с дозами применяемой меди и цинка (рис. 7-8, уравнения (7)-(8)).
Уравнения (7)-(8) показывают, что каждый килограмм разового внесенного цинкового и медного удобрения в процессе действия и последействия увеличивает урожайность тысячелистника обыкновенного соответственно на 0,04 и 0,39 т/га (рис. 7-8). На возникновение зависимостей между урожайностью и дозами применения цинка и меди под тысячелистник обыкновенный на лугово-черноземной почве указывают коэффициенты корреляции (г = 0,79-0,86).
го
32,5 32 31,5
¡2 31
и
° 30,5
15
I 30
а. 29,5
29
к
го ?
§ 28,5 28 27,5
•
••• Я
• ... У = г = 0 + 28,9 (7) 79
10 20 30 40 50 60 Доза Zn, кг д.в./га
70
80
90
0
Рис. 7. Математическая модель связи урожайности тысячелистника обыкновенного с действующими дозами применения цинка, 2012-2014 гг.
Доза Cu, кг д.в./га
Рис. 8. Математическая модель связи урожайности тысячелистника обыкновенного с действующими дозами применения меди, 2012-2014 гг.
Кроме этого, исследования показали, что применение цинковых и медных удобрений в оптимальных дозах и сочетаниях к уровням обеспеченности азотом, фосфором и калием (фон) положительно влияли на качество урожая. Содержание витамина С зависело от метеоусловий года и варьировало от 5,28 до 11,38 мг%. Содержание дубильных веществ изменялось по годам проводимых исследований от 0,84 до 5,97%, что указывает на положительный биосинтез дубильных веществ от использования цинка и меди. Содержание каротина в среднем за годы исследований варьировало от 6,55 (Контроль) до 11,68 (фон + 0,50ПДК Zn) мг%.
Заключение
Результаты исследований позволяют сделать вывод о положительном влиянии микроэлементов (цинка и меди), применяемых на лугово-черноземной почве под тысячелистник обыкновенный, на урожайность и показатели качества лекарственного сырья.
Список литературы
1. Приказ Минпромторга РФ от 23.10.2009 г. № 965 «Об утверждении Стратегии развития фармацевтической промышленности Российской Федерации на период до 2020 года» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: СПС «КонсультантПлюс».
2. Сидельников, Н.И. Экзогенная регуляция биопродуктивности лекарственных культур при возделывании в центральном черноземном регионе Российской Федерации : дис. ... д-ра с.-х. наук : 06.01.06 / Сидельников Николай Иванович. - М., 2014. - 295 с.
3. Аристахов, А.Н. Эколого-агрохимическое обоснование оптимизации питания растений и комплексного применения макро- и микроудобрений в агроэкосистемах : дис. ... д-ра биол. наук в форме науч. докл. : 06.01.04 / Аристахов Алексей Николаевич. - М., 2000. - 88 с.
4. Красницкий, В.М. Агрохимическая характеристика и плодородие почв Омской области / В.М. Крас-ницкий. - Омск, 1999. - 51 с.
5. ГОСТ 13496.17-95. Корма. Методы определения каротина. - Минск : Изд-во стандартов, 2002.
- 6 с.
6. ГОСТ 24027.2-80. Сырье лекарственное растительное. Методы определения влажности, содержания золы, экстрактивных и дубильных веществ, эфирного масла. - М. : Изд-во стандартов, 1999. - 8 с.
7. ГОСТ 27548-97. Корма растительные. Методы определения содержания влаги. - Минск : Изд-во стандартов, 1998. - 6 с.
8. Государственная фармакопея СССР. Общие методы анализа, лекарственное растительное сырье. XI издание. Выпуск 2. - М. : Медицина, 1990. - 400 с.
9. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. - 5-е изд., доп. и перераб. - М. : Колос, 1985. - 351 с.
10. Тищенко, Н.Н. Диагностика минерального питания, эффективности удобрений и качества урожая тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium L.) на лугово-черноземной почве Западной Сибири : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук : 06.01.04 / Тищенко Наталья Николаевна. - Омск, 2011. - 16 с.
11. Шах, Н.В. Диагностика потребности тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium L.) в цинке на основе полевого опыта с удобрениями на лугово-черноземной почве Западной Сибири / Н.В. Шах, Ю.И. Ер-мохин, В.В. Кривоногова, Н.Н. Тищенко // Молодой ученый. - 2015. - № 2. - С. 89-91.
Ермохин Юрий Иванович, доктор с.-х. наук, профессор, Омский ГАУ, e-mail: [email protected]; Тищенко Наталья Николаевна, кандидат с.-х. наук, доцент, Омский ГАУ, e-mail: [email protected]; Сидоренко Валентина Витальевна, аспирант, Омский ГАУ, e-mail: [email protected].
SUMMARY Yu.I. Ermokhin, N.N. Tishchenko, V. V. Sidorenko
Agroecological assessment influence of microelements on productivity and as a medicinal
plant Achillea millefolium L.
Use of medicinal plants for trace elements can improve the resistance of plants to abiotic and biotic factors that activates the biochemical and physiological processes, improves productivity and quality of medicinal raw materials. The paper studied the effect of zinc and copper on the yield and quality of medicinal plant yarrow. The field experiment was laid out in 2012 in the experimental field of the Omsk State Agrarian University on meadow chernozem malogumusovoy low-power heavy-soil. The experiment was added calculation doses of zinc (from 20 to 80 kg/ha) and copper (2.4 to 9.7 kg/ha). Trace elements were added over the background Ni35P45K45. As used microelements zinc acetate ((CH3COO)2Zn - 29,7%), copper acetate ((CHsCOObCu - 32%). It was established that in 2012-2014, when making copper yield increase yarrow have been more significant than in making zinc, and amounted to 1.93 (6.91%) when making up to 0.25 MPC Cu 4.58 (16.40%) in the MPC 0.75 Cu. Yield increase yarrow in making zinc varied from 2.27 (8.13%) on a variant 0.25 Zn to 3.87 (13.9%) in the 0.5 version of the MPC Zn. During the three years of the aftereffects of trace elements and a positive effect on the biosynthesis of absolutely dry matter yarrow have 0.5 MPC Zn and 0.75 Cu. In these cases, it has the highest yield of 31.8 and 32.5 t/ha, respectively. Every single application kilogram zinc and copper fertilizer increases productivity yarrow 0.04 and 0.39 t/ha, respectively (r = 0.79-0.86). As a result of our research found that the medicinal raw materials rich in vitamin C (5.39-7.27 mg%). The content of tannins in the middle of the years of study ranged from 2.41 to 3.62%, carotene ranged from an average of 6.55 to 11.68 mg%.
Keywords: yarrow, zinc, copper, yield, quality medicinal raw materials.
Ermokhin Yuriy Ivanovich, Dr. Agr. Sci., Prof., Omsk SAU, e-mail: [email protected]; Tishchenko Natalya Nikolaevna, Cand. Agr. Sci., Assoc. Prof., Omsk SAU, e-mail: [email protected]; Sidorenko Valentina Vitalevna, Postgraduate, Omsk SAU, e-mail: [email protected].
УДК 631.81.095.337:546.47:633.88:582.998.1:504 Н.Н. Тищенко, А.Х. Шойкина
ЭКОЛОГО-АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЦИНКА НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЛЕКАРСТВЕННОГО СЫРЬЯ ПИЖМЫ ОБЫКНОВЕННОЙ
В настоящее время актуальными задачами являются введение лекарственных трав в культуру, повышение урожайности и качества лекарственного сырья. Один из способов решения этих задач - разумное использование микроэлементов (цинка) в роли удобрений. Выбор указанного микроэлемента обусловлен низким его содержанием в черноземных почвах южной лесостепи Западной Сибири. В работе изучено влияние цинка на урожайность и качество лекарственного сырья пижмы обыкновенной. Полевой опыт был заложен в 2012 г. на опытном поле Омского ГАУ на лугово-черноземной маломощной малогумусовой тяжелосуглинистой почве. В опыте вносили расчетные дозы цинка (от 20 до 80 кг д.в./га) по фону N135P45K45. В качестве микроудобрения использовали ацетат цинка ((CH3COO)2Zn - 29,7%). Исследования 2012-2014 гг. показали, что пижма обыкновенная в условиях Западной Сибири способна за вегетацию сформировать полноценный укос и обеспечить урожайность абсолютно сухого вещества в сумме за 3 года 46,7-57,7 т/га при внесении цинковых удобрений на фоне макроэлементов в сочетании 3:1:1. В условиях действия и последействия цинковых удобрений максимальная урожайность составила 57,7 т/га при дозе 0,75 ПДК Zn, (60 кг д.в./га). В результате проведенных исследований (в среднем за 2012-2014 гг.) установлено, что в лекарственном сырье пижмы обык-
© Тищенко Н.Н., Шойкина А.Х., 2016
