CC BY
37
УДК 573.6: 633.819
Л. О. Сушкова, С. Л. Белопухов, Л. Б. Дмитриев, В. Л. Дмитриева, К. П. Хайдуков, И. Г. Шайхиев
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ МЯТЫ ПЕРЕЧНОЙ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ
НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ В МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Ключевые слова: мята перечная, дерново-подзолистая почва, тяжелые металлы, органическое вещество, гумус,
урожайность.
Приведены данные исследований по урожайности и качеству мяты перечной разных сортовпри выращивании на дерново-подзолистых почвахв Московской области. Показано, что наибольшая урожайность по биомассе была у мяты сорта Краснодарская 2. В среднем, за годы испытаний урожайность зеленой массы сортов Янтарная, Чернолистная и Краснодарская 2 равна 84,9; 83,8 и 100,8 ц/га; воздушно-сухой массы -37,9; 35,2; 39,2 ц/га соответственно. С учетом среднего содержания эфирного масла 2%от всей биомассы (по литературным данным) сбор эфирного масла может составить 43 - 102 кг/га или по основному компоненту - ментолу - 24 - 46 кг/га. При последующей глубокой переработке из биомассы мяты после выделения из нее ментола можно получать биологически активные вещества с высокой добавленной стоимостью. Содержание в биомассе тяжелых металлов Zn, Cu, Hg, Cd, РЬменьше ПДК.
Key words: peppermint, podzolic soil,soil organic matter, humus, productivity, heavy metal.
In conditions of the Moscow region in 2011-2015 on sod-podzolic soils, we conducted studies on the cultivation of peppermint varieties Yantarnaya, Krasnodarskaya 2 and Chernolistnaya. The highest yield was in mint varieties Krasnodarskaya 2. The average yield in the years of testing on the green mass for grades Yantarnaya, Chernolistnaya and Krasnodarskaya 2 amounted to 84.9; 83.8 and 100.8 c / ha; on air-dry weight - 37.9; 35.2; 39.2 c / ha, respectively. With regard to the content of essential oil to a 2% charge level of the essential oil may be 43 - 102 kg / ha or basic component - menthol - 24 - 46 kg / ha. On the subsequent deep processing of biomass mint after separating from her menthol can be produced biologically active substances with high added value.
Важным направлением развития сельского хозяйствав настоящее время является выращивание лекарственных и эфиромасличных культур для производства ингредиентов для фармацевтической, пищевой, химической ипарфюмерной
промышленности. Это особенно актуально в связи с курсом страны на импортозамещение. Многие эфиромасличные культуры производятся в южных регионах Российской Федерации. Так при выращивании мяты на фоне жаркого сухого лета в листьях и наземных частях растений идет более высокое накопление терпеновых соединений -основных компонентов эфирных масел мяты перечной [1-3]. Однако, агроклиматические условия некоторых районов Нечерноземной зоны и новые сорта растений также позволяют выращивать высококачественную мяту перечную.
Районированные сорта мяты перечной Чернолистная, Янтарная, Краснодарская 2, Загадка, Кубанская 6 и другие начали возделывать в Московской области.
Изучение компонентного состава эфирных масел - это шаг не только к развитию парфюмерной промышленности. Многие эфиромасличные растения содержат необходимые вещества, используемые в различных областях. Так, мята перечная ценна своим богатым содержанием ментола и его изомеров, используемых в химической промышленности. Некоторые компоненты масла мяты применяют при производствелекарственных препаратов,
рекомендуемых при сердечно-сосудистых заболеваниях, кондитерских изделий, ликеров [4-7].
Цель наших исследований - оценить урожайностьи качество продукции различных сортов мяты, выращиваемых в Московской области.
Объекты и методы исследования
Характеристика сортов мяты
Сорт Краснодарская 2 выведен во ВНИИ масличных культур им. В.С. Пустовойтова индивидуальным отбором из семенного потомства аллополиплоидной формы производственной перечной мяты с последующим вегетативным размножением. Растение высотой 48-95 см, пирамидальной формы, стебель толстый, слегка опушенный, без антоциана. Нижние ветви длиннее верхних, прикреплены низко. Лист крупный, эллиптический, зубчатый. Корневище мощное, толстое, розовое с характерной антоциановой окраской. Продолжительность вегетационного периода 100-110 дней. Содержание эфирного масла в листьях достигает 4 %, а доля ментола в нём -около 40-45 %. Сорт универсален, пригоден для возделывания на эфирное масло и аптечный лист. Среднеустойчив к полеганию и осыпанию листьев.
Янтарная - включен в Госреестр по всем зонам возделывания культуры, создан во Всероссийском научно-исследовательском институте
лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР). Растение высотой 78-86 см, прямостоячее, куст полусомкнутый. Стебель толстый, светло-зеленый, слабо окрашен антоцианом, неопушенный. Лист желто-зеленый, гофрированный, неопушенный. Степень облиственности 64-68 %. Корневище длинное, желто-зеленое. Урожайность корневищ 130-185 ц/га. Урожайность зеленой массы 162-190 ц/га, сухого листа - 22-27 ц/га. Содержание
эфирного масла 2,84-3,22 %, ментола в масле 46-48 %, сбор эфирного масла - 53,7-74,7 кг/га. Вегетационный период 90-105 дней.
Чернолистная - сорт создан в ВИЛАРе. Растение высотой 61-106 см, сомкнутой формы, стебель ветвистый, неопушенный, с антоциановой окраской. Нижние ветви прикреплены низко. Лист крупный, широкояйцевидный, зубчатый, темно-зеленый. Корневище мощное, выполненное. Урожайность 20,5 ц/га. Содержание эфирного масла до 2 %. Сорт поздний, массовое цветение наступает на 102-133-й день. Сорт специального назначения, пригоден для возделывания на аптечный лист. Не полегает (по результатам государственного сортоиспытания мяты ментольной, 1985).
Полевые опыты проводились в 2011-2015 гг. на четырех участках:
1. Полевая опытная станция РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (2013-2015 г.).
2. Опытный участок ФГБНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений".
3. Ботанический сад имени С.И. Ростовцева.
4. Московская обл., Сергиево-Посадский район, СПК «Родина».
Опыты проводили в 4-х кратной повторности. Площадь делянки 10 м2, учетная площадь 4 м2. На момент отбора проб, мяту на каждом участке выращивали в течение трех лет. Удобрения вносили при закладке опыта в виде органоминеральных смесей в борозды при посадке корневищ, исходя их методических рекомендаций ВИЛАР по выращиванию мяты перечной. За годы
Таблица 1 - Агрохимическая характеристика почвы, 1-ой фракции по Тюрину
исследований ни органические, ни минеральные удобрения дополнительно не применяли. Отбор образцов ежегодно проводили в период со 2 по 5 августа.
При анализе почв для получения усредненного образцапробы почвы отбирали на опытных участках в 5 точках методом "конверта" на глубину 0-25 см. Определяли следующие показатели: Сорг (по Тюрину), рН(водн), подвижный углерод (0,1М №ОН вытяжка, 1-я фракция гумусовых веществ, определяемая при исследовании фракционно-группового состава гумуса по Тюрину, с выделением в нем содержания гуминовых (ГК), фульвокислот (ФК) и их соотношения, легкотрансформируемый органический углерод (расчетным методом), содержание тяжелых металлов. Пробоподготовку образцов осуществляли в Учебно-научном центре коллективного пользования «Сервисная лаборатория комплексного анализа химических соединений» РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, химический анализ проводили по известным методикам [8, 9].
Результаты и их обсуждение
В таблице 1 приведены результаты содержания органического углерода почв и рН по всем четырем участкам. Почвы участков № 1 и 2 более кислые по сравнению с 3 и 4 участками, максимальное содержание Сорг в ботаническом саду. Содержание гумуса на опытных полях участков № 1 и 2 близко к норме для дерново-подзолистых почв и составляет 1,28 и 1,57 %, соответственно.
содержание подвижного углерода и групповой состав
№ участка рН Сорг, % С№ОН СГК СФК СГК:СФК
1 5,5 1,28 0,49 38,3 0,10 7,8 0,39 30,5 0,26
2 5,6 1,57 0,43 27,4 0,12 7,6 0,31 19,7 0,39
3 6,5 2,09 0,52 24,9 0,15 7,18 0,37 17,7 0,41
4 6,0 0,87 0,51 58,6 0,14 16,1 0,37 42,5 0,38
НСР05 0,3 0,05 0,02 0,03 -
Примечание: Над чертой - С, % к возд. сух. почве,
В таблице 1 также приведено содержание подвижного углерода и фракционный состав кислот в пахотном слое всех участков. Низкое содержание гуминовых кислот наблюдается на участке № 1, максимальное - на участке № 3. Варьируется и качественный состав гумуса: доля фульвокислот на опытных полях намного выше, чем в ботаническом саду и Сергиево-Посадском районе. Только на Полевой опытной станции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева соотношение Сгк:Сфк (признак улучшения качественного состава гумуса дерново-подзолистых почв) чуть меньше, чем на остальных участках - 0,25 по сравнению с 0,37-0,40. Содержание гумуса - 4,8 %, полученное нами на
чертой - С, % к Собщ почвы.
участке № 3 (ботанический сад), достаточно велико и не характерно для дерново-подзолистой почвы. Но здесь надо учитывать степень окультуренности почвы и расположение самого участка - в осеннее время территория подвергается обильному листопаду от расположенных вблизи деревьев и кустарников.
Проведенная нами оценка содержания углерода, экстрагируемого горячей водой (Сэгв), как важного показателя плодородия пахотных почв и критерия уровня содержания в почве легкоразлагаемого органического вещества, показала, что его количество составило (мг/кг): для участка № 1 -468±20; № 2 - 470±21; № 3 - 775±34; № 4 - 730±32.
Данный углерод представлен, в основном, органическими соединениями, образующимися на самых ранних стадиях трансформации растительных остатков, а также микробной биомассой. В наших исследованиях содержание Сэгв было наиболее
Таблица 2 - Урожайность зеленой и воздушно-сухой
высоким на участке № 3, что практически в 1,5 раза больше, чем на участке № 1 и № 2, и на 6 % выше, чем на участке № 4.
В таблице 2 приведены средние данные по урожайности мяты.
:ы мяты перечной, ц/га
№ участка Урожайность мяты, ц/га по сортам
Янтарная Чернолистная Краснодарская 2
зеленая масса воздушно-сухая зеленая масса воздушно-сухая зеленая масса воздушно-сухая
1 50,8 21,7 67,1 29,1 56,0 22,4
2 85,3 38,6 80,6 34,9 98,9 36,4
3 100,3 46,4 90,8 37,7 112,9 46,7
4 103,2 45,2 96,5 38,9 135,4 51,3
НСР05 7,7 3,1 6,9 2,8 7,2 2,9
Урожайность биомассы мяты всех сортов за годы испытаний была ниже, чем по литературным данным результатов государственного
сортоиспытания мяты ментольной, однако видно, что растения хорошо адаптировались к условиям Московской области, и сбор воздушно-сухой надземной массы составил от 21,7 до 51,3 ц/га. Наибольшая урожайность отмечена у мяты сорта Краснодарская 2. В среднем за годы испытаний урожайность (ц/га) зеленой массы сортов Янтарная, Чернолистная и Краснодарская 2 составила 84,9; 83,8; 100,8; воздушно-сухой массы - 37,9; 35,2; 39,2, соответственно. С учетом среднего содержания эфирного масла 2 % от всей биомассы, сбор его составил 43 - 102 кг/га, или по основному компоненту - ментолу - 24-46 кг/га.
В таблице 3 представлены данные по среднему содержанию тяжелых металлов в образцах мяты сорта Янтарная за 2011-2014 годы с разных участков.
Если сравнить полученные результаты с ПДК по содержанию тяжелых металлов в
Таблица 3 - Содержание тяжелых металлов в образцах
продовольственном сырье и пищевых продуктах (СанПиН 2.3.2.1078-01) для свежих овощей, то следует, что во всех образцах мяты содержание тяжелых металлов не превышает ПДК, и продукция может использоваться в пищевых целях. Это особенно важно в связи с загрязнениями почвы тяжелыми металлами из-за интенсивного применения органических и минеральных загрязнений и перехода металлов в сельскохозяйственную продукцию [10-14].
Таким образом, мята может представлять для агропромышленного комплекса Нечерноземной зоны России практический интерес. При цене на эфирное масло мяты на мировом рынке 12$ за 1 кг [15] доход от выращиваемой продукции может составлять от 36000 до 85000 руб/га. При этом годовая потребность российской промышленности в эфирных маслах, которые в настоящее время закупают за рубежом, оценивается в 3000 - 3500 тонн, а доля масла мяты перечной в этом объеме составляет 10-13 % [15].
мяты сорта Янтарная, мг/кг
№ участка РЬ Cd нд Zn Си
1 0,32±0,11 0,021±0,004 0,012±0,005 1,7±0,6 2,6±0,7
2 0,22±0,06 0,026±0,005 0,009±0,004 1,7±0,5 2,4±0,5
3 0,24±0,09 0,023±0,005 0,010±0,004 1,4±0,3 1,9±0,5
4 0,29±0,08 0,023±0,004 0,011±0,004 1,6±0,4 1,8±0,5
ПДК 0,5 0,03 0,02 5 10
Заключение.
Для условий Московской области на дерново-подзолистых почвах можно рекомендовать для выращивания сорта мяты перечной сортов Янтарная, Краснодарская 2 и Чернолистная с урожайностью зеленой массы до 135 ц/га и сбором эфирного масла до 100 кг/га. При последующей глубокой переработке из биомассы мяты после выделения из нее ментола можно получать
биологически активные вещества с высокой добавленной стоимостью с содержанием тяжелых металлов в продукции ниже значений ПДК.
Литература
1. К.П. Хайдуков, Л.К. Шевцова, Н.Н. Кузьменко, Плодородие, 3(66), 11-13 (2012).
2. С.Д. Гилев, И.Н. Цымбаленко, А.П. Курлов, И.В. Русакова, АПК России, 73, 104-110 (2015).
3. В.С. Паштецкий, Л.А. Радченко, К..Г Женченко, Аграрный вестник Урала, http://elibrary.ru/contents.asp?issueid=1427753&selid=2403 5925 5, 24-27 (2015).
4. С.Л. Белопухов, Научный фонд «Биолог», 4, 44-46 (2015).
5. Л.О. Сушкова, В.Л. Дмитриева, Л.Б. Дмитриев, С.Л. Белопухов, Бутлеровские сообщения, 34, 4, 149-151 (2013).
6. V.L. Dmitrieva, L.B. Dmitriev, S.L. Belopukhov, IZVESTIYA TSKhA, special issue, 124-136 (2012).
7. М.В. Рябухина, А.В. Филиппова, С.Л. Белопухов, Т.А. Федорова, Вестник РУДН. Серия: Агрономия и животноводство, 1, 12-17 (2015).
8. М.Д. Маслова, Т.В. Шнее, И.С. Прохоров, С.Л. Белопухов, Агрохимический вестник, 1, 30-32 (2014).
9. С.Л. Белопухов, А.В. Жевнеров, Е.В. Калабашкина, И.И. Дмитревская, Бутлеровские сообщения, 32, 10, 7275 (2012).
10. В.И. Савич, С.Л. Белопухов, М.Д. Алифиров, Г.Н. Кушнир, И.Г. Шайхиев, Вестник технологического университета, 18, 20, 238-242 (2015).
11. В.А. Кончиц, С.Л. Белопухов, Т.А. Федорова, Вестник РУДН. Серия: Агрономия и животноводство, 4, 33-41 (2015).
12. В.И. Савич, С.Л. Белопухов, В.В. Гукалов, Д.С. Скрябина, И.Г. Шайхиев, Вестник Казанского технологического университета, 18, 12, 185-189 (2015).
13. В.Н. Гукалов, В.И. Савич, С.Л. Белопухов, О.А. Шапкина, В.В. Верхотуров, Вестник Алтайского государственного аграрного университета, 5(127), 5864 (2015).
14. С.Л. Белопухов, Е.В. Калабашкина, И.И. Дмитревская, Известия ВУЗов. Прикладная химия и биотехнология, 1(2), 162-165 (2012).
15. Е.В. Черкашина, Дис. док.экон. наук, М.: ГУЗ. 2014. -419 с.
© Л. О. Сушкова - аспирант кафедры физической и органической химии РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева; С. Л. Белопухов - д. с/х.н., профессор, заведующий кафедрой физической и органической химии РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, [email protected]; Л. В. Дмитриев - к.х.н., профессор кафедры физической и органической химии РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева; В. Л. Дмитриева - заведующая лабораторией кафедры физической и органической химии РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева; К. П. Хайдуков - к.б.н., ведущий научный сотрудник ВНИИ агрохимии им. Д.Н.Прянишникова; И. Г. Шайхиев - д.т.н., заведующий кафедрой Инженерной экологии Казанского национального исследовательского технологического университета.
© L. O. Sushkova - Postgraduate of the Department of Physical and Organic Chemistry RGAU-ICCA name K.A. Timiryazev; S. L. Belopukhov - PhD, Professor, Head of the Department of Physical and Organic Chemistry RGAU-ICCA name K.A. Timiryazev, [email protected]; L. V. Dmitriev - PhD., Professor, Department of Physical and Organic Chemistry RGAU-ICCA name K.A. Timiryazev; V. L. Dmitrieva - head of the Laboratory of the Department of Physical and Organic Chemistry RGAU-ICCA name K.A. Timiryazev; K P. Khaidukov - PhD., leading researcher of the Institute of Agrochemistry. 1 G. Shaikhiev - PhD, Head of Department of Environmental Engineering of Kazan National Research Technological University.
