Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1. Способы посева сельскохозяйственных и лекарственных культур. 10
1.2. Взаимное влияние растений в посевах через корневые и листовые выделения БАВ - аллелопатическое взаимодействие в агроценозе . 17
1.3. Индивидуальное развитие многолетних лекарственных растений онтогенез в чистых и совместных посевах. 23
1.4. Ботаническая характеристика и медицинское значение изучаемых многолетних лекарственных растений . 30
Глава II. Условия, материалы и методика исследований 40
2.1. Агроклиматическая характеристика и погодные условия места проведения полевых опытов 40
2.2. Методика проведения исследований, объекты и цели, сроки и способы закладки полевых опытов . 44
Глава III. Биологические особенности развития валерианы, зверобоя и пижмы, обусловливающие их продуктивность . 48
3.1. Возрастные изменения и сроки наступления возрастных фаз. 48
3.2. Условия перехода изучаемых культур к генеративному развитию . 56
3.3. Рост и развитие валерианы, зверобоя и пижмы во второй и последующие годы - генеративный период онтогенеза. 60
Глава IV. Урожайность культур в чистых и совместных посевах, использованные технологии возделывания и их экономическая эффективность. 70
4.1 Однолетние культуры в качестве уплотнителей многолетних лекарственных культур в первый год их вегетации. 70
4.2. Уход за многолетними культурами во второй и последующие годы вегетации и их урожайность в разные годы жизни. 80
V. Влияние разных типов почвы на рост, развитие и урожайность изучаемых многолетних культур. 90
5.1 Влияние разных типов почвы на рост, развитие и урожайность изучаемых многолетних культур. 90
5.2 Преимущества и недостатки чистых и совместных посевов и предлагаемые проекты агротехнологии изучаемых культур без затрат ручного труда на уходе за растениями в первый год их жизни. 93
Заключения и общие выводы 108
Рекомендации к производству 113
Список используемой литературы 114
- Взаимное влияние растений в посевах через корневые и листовые выделения БАВ - аллелопатическое взаимодействие в агроценозе
- Ботаническая характеристика и медицинское значение изучаемых многолетних лекарственных растений
- Методика проведения исследований, объекты и цели, сроки и способы закладки полевых опытов
- Условия перехода изучаемых культур к генеративному развитию
Введение к работе
По данным Всемирной организации здравоохранения, более 80% населения Земли применяют для лечения средства традиционной медицины, большую часть которых составляют экстракты и действующие вещества растений.
На долю препаратов, созданных на основе биологически активных веществ из высших растений, приходится не менее четверти всех лечебных средств в развитых странах и около половины от общего количества медикаментов в России.
Спрос на лечебные препараты растительного происхождения постоянно растёт. Вместе с ним растет спрос на лекарственное растительное сырье, и возрастают требования к его качеству.
Актуальность исследований. Возрастающий спрос на лекарственное растительное сырьё и высокие требования современной медицины к лекарственным средствам обязывают производителей применять конкурентоспособные и экологически безопасные технологии возделывания лекарственных растений с минимальными затратами ручного труда. Разработку таких технологий для многолетних лекарственных растений затрудняют некоторые биологические особенности их роста и развития в первый год вегетации.
Большинство из многолетних лекарственных растений сравнительно недавно введены в культуру или находятся в процессе окультуривания. Они ещё не утратили свойства дикорастущих мелкосемянных растений, которые проявляются в растянутости и неодновременности протекания различных этапов их виргинильного и генеративного развития (прорастания, появления проростков, укоренения всходов, плодообразования и созревания семян). Обладая небольшим запасом пластических веществ, семена многолетних лекарственных растений прорастают с поверхности почвы или с относительно небольшой глубины 0,2...1,5 см. В условиях резких перепадов температуры и влажности почвы более 95% проростков, сформированных из мелких семян, погибают. Оставшиеся всходы формируют изреженные, сильно засорённые и низкоурожайные посевы, для восстановления и поддержания которых необходимы ручные прополки и применение гербицидов.
Трудоемкие и экологически небезопасные способы поддержания посевов мелкосемянных лекарственных растений в чистом от сорняков состоянии требуют системного подхода к созданию их промышленных плантаций, в том числе на основе биологически обоснованных и менее трудоемких совместных посевов с однолетними сельскохозяйственными и лекарственными культурами.
В качестве объектов исследований были взяты 3 многолетние лекарственные культуры, которые являются источниками разнообразных и широко востребованных в фармакологической практике видов растительного сырья, использующихся для производства фитопрепаратов седативного, противовоспалительного и желчегонного действия: валериана лекарственная - Valeriana officinalis L. (корни и корневища), зверобой продырявленный -Hypericum perforatum L. (трава) и пижма обыкновенная - Tanacetum vulgare L. (соцветия).
Общая потребность отечественной медицины в лекарственном сырье представленных видов исчисляется тысячами тонн. Из сырья этих культур производят не один десяток препаратов, обладающих самыми разнообразными лечебными свойствами.
Препараты валерианы лекарственной применяют в качестве успокаивающего средства при бессоннице, нервном возбуждении, неврозах сердечно-сосудистой системы, сопровождающихся спазмами коронарных сосудов, при тахикардии и лечении нейродермитов. В комбинации с препаратами брома, сердечными и успокаивающими средствами их используют для лечения общих неврозов.
Корни валерианы входят в состав успокаивающего и желудочного сборов, кардиовалена, валидола, валокардина, корвалола, валокормида, валоседана и др. (Гаммерман,1967).
Препараты зверобоя продырявленного обладают способностью стимулировать регенерацию тканей; имеют вяжущие и противомикробные свойства. Из травы зверобоя получают препараты иманин и новоиманин, которые применяют при лечении ожогов II и III степени, гингивитов и стоматитов, а также при обработке свежих инфицированных ран.
Галеновые препараты зверобоя используют при дискинезиях желчных путей и желчного пузыря, холециститах, в начальных стадиях желчекаменной болезни, при гастритах с секреторной недостаточностью, метеоризме, болезнях почек, сопровождающихся задержкой жидкости в организме, а также как вспомогательное средство при мочекаменной болезни (Турова, Сапожникова, 1983).
Антимикробный препарат новоиманин применяют наружно при инфицированных ранах, панарициях, флегмонах, гидроденитах, заболеваниях уха, горла и носа, трофических язвах и ожогах. С помощью электрофореза препарат вводят при послеоперационных инфильтратах, лимфоденитах, аденофлегмонах, при некоторых формах остеомиелита, гнойных поражениях плевры и лёгких. Аэрозольные ингаляции новоиманина назначают при бронхитах, пневмотораксах, абсцессах лёгких, гнойных плевритах, ангинах, острых респираторных заболеваниях и обострениях хронического тонзиллита, в том числе и у детей (Атлас лекарственных растений России,2006).
Пижма обыкновенная обладает желчегонными и фитонцидными свойствами, благодаря чему даёт положительные результаты при лечении лямблиоза (Григорьева, 1961), холецистита и гепатита (Гофман, Основин-Ломовицкая, 1959). Препарат, представляющий собой сумму флавоноидов из соцветий пижмы, произведенный в ВИЛАР под названием танацехол, разрешён в качестве желчегонного средства.
Цветочные корзинки пижмы входят в состав сбора для приготовления микстуры по прописи М.Н. Здренко. Эксперименты на животных показали, что настой из соцветий пижмы усиливает амплитуду сердечных сокращений, замедляет ритм сердца. Надземные части растения обладают также инсектицидными свойствами (Атлас лекарственных растений СССР, 1962).
Высокий и устойчивый спрос на экологически чистое растительное сырьё валерианы лекарственной, зверобоя продырявленного и пижмы обыкновенной определили необходимость проведения исследований по усовершенствованию агробиологического направления в технологии возделывания этих культур, способствующего сокращению затрат ручного труда по уходу за посевами без увеличения «гербицидного прессинга» на растения.
Цели, задачи и методы исследований. Основная цель исследований заключалась в изучении биологических и экологически безопасных способов снижения трудоемкости возделывания многолетних лекарственных культур на основе их совместного произрастания под покровом однолетних сельскохозяйственных и лекарственных культур в первый год создания промышленной плантации.
Задачи исследований предусматривали:
подбор однолетних сельскохозяйственных (вика, люпин безалкалоидный, овес, ячмень, озимая пшеница) и лекарственных растений (ромашка аптечная) с благоприятными биологическими,
агротехнологическими и хозяйственными признаками, необходимыми для проведения совместных посевов с многолетними лекарственными растениями (биологическая совместимость в фито- и агроценозе, хозяйственная ценность, почвоулучшающее воздействие, технологическая совместимость по срокам и способам посева и уборки и др.);
- онтогенетические исследования процессов роста и развития многолетних лекарственных растений в чистых посевах первого года вегетации; при их совместном произрастании с зерновыми, зернобобовыми и лекарственными культурами; после уборки покровных культур и в переходящих плантациях длительного пользования;
- сравнительные учеты урожайности и стоимости растительного сырья и семян лекарственных, зерновых и зернобобовых культур по итогам одного, двух и трех лет культивирования растений в чистых и совместных посевах;
- биологические и экономические сроки окупаемости переходящих плантаций многолетних лекарственных культур, созданных на основе их совместных посевов с зерновыми, зернобобовыми и лекарственными растениями.
Научная новизна. Изучен онтогенез валерианы лекарственной, зверобоя продырявленного и пижмы обыкновенной в совместных посевах с викоовсяной смесью, люпином однолетним, овсом, озимой пшеницей, ячменём и ромашкой аптечной при озимом, подзимнем и ранневесеннем сроках их посева; определены продолжительность возрастных фаз, их хозяйственная ценность и условия перехода валерианы, зверобоя и пижмы к генеративному развитию при совместном произрастании с однолетними сельскохозяйственными и лекарственными культурами и после их уборки; предложен экономически обоснованный и экологически безопасный агрокомплекс по возделыванию многолетних лекарственных культур в совместных посевах с однолетними сельскохозяйственными и лекарственными растениями.
Практическая ценность. Результаты исследований послужили основой для разработки интенсивных технологий возделывания этих культур без затрат ручного труда на уходе за посевами. Предложенные технологии позволяют повысить в 1,5-2 раза эффективность использования пашни и снизить себестоимость производства лекарственного сырья и семенного материала.
Внедрение работы. Разработаны типовые технологические карты по возделыванию валерианы, зверобоя и пижмы в совместных посевах с однолетними сельскохозяйственными культурами и ромашкой аптечной.
По предложенной технологии в отделении ОПХ «Коренево» филиала ГУ ВИЛАР в Московской области созданы промышленные плантации зверобоя продырявленного и валерианы лекарственной на площади 2,7 га. Связь темы диссертации с планом научных исследований.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с «Программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований Всероссийского научно-исследовательского института лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР) по научному обеспечению агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2003-2006 гг.»
Апробация работы,. Основные положения работы были доложены на Международной научной конференции, посвященной памяти профессора А.И.Шретера (Москва, ВИЛАР, 2004), Международной научной конференции, посвященной 75-летию создания ВИЛАР (Москва, ВИЛАР, 2006), на VII Международном симпозиуме «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования», Пущино, 2007.
Публикации. По материалам исследований опубликовано 8 статей, освящающих основное содержание работы.
Основные положения, выносимые на защиту.
Результаты онтогенетических и агротехнологических исследований, определяющие биологическую возможность и экономическую эффективность совместного выращивания многолетних лекарственных растений (валерианы лекарственной, зверобоя продырявленного, пижмы обыкновенной) с однолетними зерновыми, зернобобовыми и лекарственными культурами: викоовсяной смесью, люпином безалкалоидным, овсом посевным, озимой пшеницей, ячменем и ромашкой аптечной в условиях Центральных районов Нечерноземной зоны РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 184 страницах машинописного текста и включает 25 таблиц, 4 рисунка и 26 фотографий. Состоит из введения, обзора данных литературы, 4 глав экспериментальных исследований, заключения, выводов, списка литературы и приложений на 55 страницах. Список литературы включает 156 наименований, из которых 45 на иностранных языках.
Взаимное влияние растений в посевах через корневые и листовые выделения БАВ - аллелопатическое взаимодействие в агроценозе
Г. Молиш и Г. Мадаус установили влияние разных видов растений друг на друга через выделение активных веществ в среду при совместном произрастании. (MoIisch,1937, G.Madaus,1938).
Мадаусом установлено влияние Achillea millefolium, Artemissia absinthium, Digitalis purpurea, Vrtica-species и Sinapis alba на различные, в непосредственной близости от них возделываемые другие виды растений. К результатам исследований Г.Мадауса в области взаимного аллелопатического влияния растений критически относился К.Мотес (Mothes,1939). Результаты его исследований по подпокровным посевам фиалки трёхцветной {Viola tricolor L) с озимой рожью и пшеницей не подтверждали многолетние данные Мадауса.
В этой связи интересны исследования Г.Молиша (Molisch,1937) по изучению причин аллелопатического влияния растений друг на друга. В их основе - способность растений выделять в почву и воздух особые химические вещества, которые уже в самых малых дозах оказывают влияние на соседние растения.
Лекарственные растения чаще других проявляют аллелопатическую активность, так как многие из них в процессе массового развития выделяют в окружающую среду значительные количества биологически активных веществ. Сильную аллелопатическую активность проявляют ландыш, щавель конский, валериана (Семенихин, Муш, 1972), горицвет, орхидные, толокнянка, пижма и другие лекарственные растения.
Вредоносность сорных растений часто связана с действием их химических выделений на культурные растения. Известна аллелопатическая агрессивность пырея ползучего (Грюммер,1964), мари белой, росички реснитчатой на кукурузу (Dayaday, Pons, 1978). По нашим наблюдениям, в посевах пижмы уже на второй год почти полностью вытесняются все сорняки, даже осот розовый испытывает сильное угнетение. Однако полынь обыкновенная нормально сосуществует с пижмой.
По мнению А.М.Гродзинского (1965), в среде любых посевов идёт непрерывное накопление и превращение тех или иных биогенных веществ за счёт образования и выделения растениями в среду: 1) продуктов вторичного метаболизма - органических кислот, эфирных масел, алкалоидов, гликозидов, флавоноидов, витаминов и др.; 2) веществ гидролитического и автолитического распада белков, амидов кислот, имино- и аминопроизводных, индолилпроизводных, аммиака; 3) веществ разной степени минерализации и гумификации растительного материала, предшествующих образованию гуминовых кислот; сложных соединений часто полимерного строения, преимущественно ароматического ряда, содержащих в гетероциклах азот.
Накопление в почве активных веществ до токсического уровня приводит к почвоутомлению (Гродзинский,1965; Посипанов,1985), которое в значительной степени обусловлено высокой концентрацией подвижных фенольных соединений, прежде всего кислот (Henneguin Juste, 1967).
Фенольные соединения затрудняют монокультуру пшеницы (Muller-Wiles, Loschke,1980). Довольно сильное почвоутомление вызывает люпин, который при бессменном выращивании полностью выпадает на третий -четвёртый год (Гончарова и др., 1977). Длительное возделывание люцерны ограничивает накапливающиеся под ней сапонины (Мишустин, Наумова,1955; Степанова, 1975).
Токсичность почвы, возникающая в условиях обычного водно-воздушного режима, может быть обусловлена накоплением вредных продуктов (колинов) как результат совместной деятельности растений, микроорганизмов и животных (Гродзинский,1965). Однако, накопление колинов в почве может не только препятствовать росту и развитию растений и снижать их продуктивность, но и, наоборот, оказывать на них благотворное воздействие, усиливать рост и повышать урожайность.
Это положение иллюстрируют результаты опытов Ф. Обердорфа (Oberdorf, 1950, 1953) в климатических условиях средней Германии. Совмещённые посевы сои с валерианой лекарственной способствовали получению более высокого урожая сои по сравнению с ее чистыми посевами. Совокупный доход от совместных посевов двух культур также был выше, чем от посева одной сои.
По исследованиям Г.Боде (1939/40), листовые выделения полыни горькой оказывали отрицательное влияние на другие лекарственные растения, что позже подтвердили учёные Лейпцигского университета (Heeger,1956).
По наблюдениям Г.Фридриха (G.Friedrich, 1953), из-за сильного аллелопатического влияния на фруктовые деревья оказался не пригодным к совместному выращиванию кориандр посевной {Coriandrum sativum). За счет выделения в атмосферу эфирных масел кориандр вызывал тяжелые повреждения у молодых деревьев, вплоть до их гибели.
Физиологическое действие многих органических соединений, обладающих большой реактивностью, уже давно используют в сельском хозяйстве. На этом основано действие многих гербицидов (Филатов, 1951; Благовещенский, 1963; Полянский и др., 1964). Выраженными ингибирующими свойствами обладают производные оксикислот - лактоны. Они задерживают прорастание семян и пыльцы, рост корней, подавляют развитие грибных и микробных клеток (BIeim,1955). Наиболее известным ингибитором этой группы соединений является кумарин и его производные, а также ряд соединений, близких по строению.
А.М.Гродзинский (1965, 1970) считает, что лактоны, в том числе и кумарины, нарушают поляризацию клеток в растущих тканях, замедляют, а затем и прекращают их рост.
Важную роль в стимулировании и в подавлении обмена веществ в растениях выполняют гликозиды в процессе и после их гидролиза (Patrick, 1955; Кмаиек, 1963; Гродзинский, 1965). В ростовых процессах также принимают участие полифенольные соединения, которые поступают в почву из опада и пожнивных остатков и взаимодействуют с нативными ауксинами (Кефели, Турецкая, 1963).
К числу веществ фитогенного происхождения, определяющих взаимодействие растений в фитоценозах, относят эфирные масла, каратиноиды, смолы и каучук. Среди них - ациклические и алифатические терпены и продукты их окисления или восстановления: спирты, альдегиды и кетоны, которые влияют на прорастание семян, рост корней, листьев и стеблей, фотосинтез и дыхание (Cannon и др., 1962; Гродзинский,1965).
Ботаническая характеристика и медицинское значение изучаемых многолетних лекарственных растений
Соцветие большей частью крупное, щитковидное, из одного верхушечного или, чаше, ещё 2-3 парами пазушных, трихотомических боковых полузонтиков. Оно встречается рыхлое и широкое, плоское или, напротив, плотное, шаровидное, в узлах щетинисто опушённое, при плодоношении несколько разрастающееся.
Прицветники травянистые, зелёные, иногда окрашены антоцианом, с белой каймой, яйцевидно-ланцетовидные, длиной 3-4(5) мм, шириной 1,5 мм. Цветки обоеполые, мелкие, душистые; венчик бледно-лиловый или почти белый, иногда интенсивно сиреневый. Трубка венчика у основания с однобоким мешковидным вздутием. Зубцы чашечки во время цветения почти не заметные, при плодах разрастаются в хохолок из 10 сросшихся основаниями перистых остевидных лучей. Тычинок 3, выступающих из трубки венчика. Завязь нижняя, трёхгнёздная, с трёхраздельным рыльцем.
Плод - одногнёздная, бурая, плоская семянка, с обеих или только с дорзальной стороны голая, в очертании узкая, линейно - или продолговато-ланцетовидная, длиной 3-4 мм; хохолок часто бывает длиннее семянки (Ворошилов, 1960; Шретер, 1976). В Московской области валериана лекарственная цветёт со второй половины июня до конца июля, а плодоносит в с конца июня до середины августа (Конон, ). В условиях естественного произрастания она цветёт со второй половины мая по август, а плодоносит со второй половины июня по август (Флора СССР, Т.ХХШ, 1958)
Линеевский вид Valeriana officinalis L. чрезвычайно полиморфный, морфологически подвижный, флуктурирующий по большинству признаков. Общими отличительными его признаками являются: редуцированное корневище с многочисленными длинными и относительно тонкими корнями; перисторассечённые стеблевые листья (за исключением редко встречающейся цельнолистной разновидности); крупное щитковидное соцветие; зелёные продолговатые, ланцетные или линейно-ланцетные, острые, по краю плёнчатые и всегда более или менее грубо реснитчатые прицветники. Все прочие признаки варьируют в очень сильной степени и независимо друг от друга образуют самые различные сочетания (Грубое, 1958) В кариологическом отношении Линеевский вид валерианы представляет полиплоидный ряд с гаплоидным числом хромосом равным семи (п = 7), причём зарегистрированы диплоиды (2n = 14), тетраплоиды (2п - 28), гекасплоиды (2п = 42), и октоплоиды (2n = 56). Однако каждый кариотип настолько морфологически неоднороден, что своими морфологическими признаками перекрывает другие кариотипы (Грубов,1958).
ВЛ.Ворошилов (1959) с некоторыми уточнениями признаёт правомерность деления Линеевского вида валерианы на более мелкие географические виды. А.И.Шретер (1976) так же разделяет вид валерианы на 10 географических видов. Однако признаёт, как и X Фармакопея СССР и фармакология, практическую однозначность их медицинского применения.
Созданные в ВИЛАРе сорта валерианы «Кардиола» и «Маун» на основе популяции, возделываемой в Воронежском совхозе с 40-х годов прошлого века, по современной классификации относятся к валериане волжской, имеющей тетраплоидный набор хромосом (2п = 28) (Конон,1980). А.И. Шретер (1976) описывает как вид валерианы лекарственной (1976) Крееровский вид валерианы болотной (Valeriana palusiris Kreyer).
Ареал Линеевского вида валерианы охватывает огромные пространства равнин и горных хребтов Евроазиатского материка от Атлантического до Тихого океана в лесной и лесостепной зонах с заходом по долинам рек на север в тундровую и на юг - в степную зоны.
Большое разнообразие условий местообитаний определило высокую экологическую пластичность валерианы лекарственной. Формы из самых влажных и из самых сухих условий обитания в культуре под Москвой обнаружили хорошую стойкость и продуктивность (Ворошилов, 1959). Л.И.Казакевич (1922) относит валериану к наиболее засухоустойчивым растениям Саратовской области, несмотря на её широколистность и отсутствие признаков ксероморфизма.
Выращивание валерианы для медицинских целей практиковали ещё в Древнем Риме. В средневековой Западной Европе ее выращивали в монастырских садах монахи бенедиктинцы; позднее аптекари в аптекарских садах и огородах.
Промышленная культура валерианы получила значительное распространение к середине XIX века, когда ежегодное производство корня валерианы в отдельных странах Западной Европы достигло уровня 400-500 т. В Тюрингии только в районе Кёлледа в 1887 году под валерианой было занято 63 га, а в 1888 - 50 га (Tschirch, 1932). Широкое распространение эта культура имела и в других провинциях Германии, особенно в Баварии и Гарце. Средняя урожайность корня валерианы в то время в Германии составляла 30-35 ц / га (Heeger, 1956).
В 20-е годы XX века в Бельгии ежегодно производили 250-300 т., а в отдельные годы до 350-400 т. корней валерианы (Крейер, 1936). По другим данным только провинция Ганегау ежегодно выращивала до 300 т, а в некоторые годы даже по 700-800 т.(КгоЬег,1925).
В настоящее время все страны Европы, за исключением России, производят корень валерианы не только для внутреннего потребления, но и на экспорт. Много корня валерианы производят также США, Китай и Япония. Японский валериановый корень всегда ценился на мировом рынке.
В царской России возделыванием корня валерианы практически не занимались; обходились заготовками корня дикорастущей валерианы и импортом. Широкое распространение промышленная культура в нашей стране получила только после Октябрьской революции, особенно в годы первых пятилеток. Уже в 1929 году Госторг РСФСР запланировал посевы валерианы на площади 133 га: 110 га на Северном Кавказе, ЮгавЦЧОиЗга в Крыму.
Методика проведения исследований, объекты и цели, сроки и способы закладки полевых опытов
Экспериментальная работа была построена на комплексном использовании методики полевых опытов (Доспехов, 1968.1973) и изучении сезонного ритма развития растений и растительных сообществ (Серебряков, 1947;Бейдеман,1974).
Вместо вегетационного опыта по изучению влияния почв на рост и развитие растений, различающихся по механическому составу, мы применили вегетационно-полевой метод. Сущность вегетационно-полевого метода заключалась в том, что в полевом опыте на участке, имеющем тяжёлую суглинистую почву, по всем вариантам были на весь пахотный горизонт проведены почвенные выемки объёмом 25x20x22 куб. см и заменены супесчаными почвами ГУП «Коренево» (рис. 1). В этих опытах было изучено влияние разных по механическому составу почв на рост и развитие растений валерианы, зверобоя и пижмы. При этом растения изучаемых культур росли и развивались от посева до завершения вегетации в равных условиях питания, водообеспеченности и освещённости в течение всей жизни, или онтогенеза. Единственным различием для растений было то, что они произрастали на почвах разного механического состава: тяжёлом суглинке с содержанием гумуса (по Тюрину) 2,1-2,5%, подвижного фосфора (по Кирсанову) 20 мг и 25 мг К20 на 100 г абсолютно-сухой почвы, рН солевой вытяжки - 5,3 - 6,2, влагоёмкость 56%. Коренёвские супесчаные почвы отличались лишь влагоёмкостью (38 и 42%) и содержанием гумуса (2,6% и 7,8%) при прочих равных показателях.
Объектами изучения были валериана лекарственная, зверобой продырявленный и пижма обыкновенная. Предметом исследований - чистые и совместные посевы названных культур с викоовсяной смесью, люпином безалкалоидным, овсом, ромашкой аптечной озимого, подзимнего и ранневесеннего посева, а также с озимой пшеницей и ячменём. При этом преследовались цели более эффективного использования пашни и получения высококачественного лекарственного сырья с минимальными затратами денежных средств и ручного труда на уходе за посевами, особенно в первый год вегетации названных лекарственных культур. Для достижения намеченных целей было необходимо выявить наиболее подходящие виды культивируемых растений (компонентов агроценоза), которые при совместном выращивании подавляли бы развитие сорняков, но при этом меньше угнетали многолетние лекарственные культуры. Необходимо было выявить закономерности развития изучаемых культур в агроценозе в качестве его компонентов, чтобы выработать принцип управления сменой доминирующих компонентов, не позволяющих сорной растительности занимать доминирующее положение в агроценозах, т.е. в посевах.
Для этого в течение четырёх вегетационных периодов (2003-2006 гг.) в период вегетации растений проводили постоянные сравнительные наблюдения за ростом и развитием однолетних и многолетних растений по фенофазам и фазам онтогенеза.
При решении поставленных задач использовали одно- и двухфакторные полевые опыты. В полевых опытах определяли характер включения растений изучаемых видов в агроценоз, их рост и развитие в различных посевах (модельных агроценозах) валерианы, зверобоя и пижмы, дифференциацию каждого изучаемого вида по возрастным фазам онтогенеза в зависимости от условий произрастания. В этих опытах широко использовали метод расщеплённых делянок.
Площадь опытных делянок в разные годы составляла от 113,4 м2. (делянки первого порядка) до 3,8 м2 (делянки второго порядка), а в мелкоделяночных опытах - до 3,5 м2. Повторность полевых опытов по делянкам первого порядка - трёхкратная при четырёхкратном контроле. Площадь контрольных делянок чистого посева удваивали, что позволяло производить их расщепление при разных сроках уборки на лекарственное сырьё и семена.
Для выявления особенностей развития каждого изучаемого вида (с целью последующего управления ростом и развитием растений в совместном посеве и формированием урожайности возделываемых культур) проводили отборы проб в разные сроки наступления возрастных и фенологических фаз.
Совместные посевы однолетних культур и лекарственных многолетников проводили в два приёма. При первоочерёдном высеве однолетних культур сплошным рядовым способом (с междурядьями 15 см) каждый четвёртый высевающий аппарат перекрывали заслонкой. После посева однолетних культур в просевы, полученные в результате перекрытия каждого четвёртого рядка сплошного посева, всевали рядки лекарственной культуры.
Опытный участок, подготовленный для ранневесенних совместных посевов валерианы, зверобоя и пижмы с викоовсяной смесью, люпином, ячменём и ромашкой, маркировали сеялкой СО-42.
Для того чтобы иметь возможность проводить механизированный уход за посевами лекарственных культур, подготовленный под посев опытный участок после разбивки делянок по следам дисковых сошников сеялки СО-4,2 засевали ручной сеялкой CP-IM лекарственными культурами. Однолетние культуры всевали по шнуру также сеялкой СР-1М в междурядья многолетних лекарственных культур через каждые 15 см.
При использовании озимых посевов пшеницы и ромашки в качестве совместных культур для подзимних и ранневесенних посевов зверобоя, пижмы и валерианы подготовленный, размаркированный и размеченный участок засевали озимой пшеницей и ромашкой, а перед их уходом в зимовку проводили подзимние посевы зверобоя и пижмы в конце августа, а ранневесенние посевы валерианы, зверобоя и пижмы - в конце апреля -начале мая.
Такие посевы многолетних лекарственных культур позволяли осуществлять полный механизированный уход после уборки однолетних.
Сроки наступления фенологических и фаз онтогенеза определяли визуально. За начало каждой фазы брали время наступления её примерно у 10% особей, за полное наступление - более 50%. Визуальные наблюдения по однолетним культурам и после их уборки однолетних культур и по многолетним подкрепляли прямым подсчётом.
Сроки уборки однолетних сельскохозяйственных культур на зелёный корм и сено и лекарственных на растительное сырьё определяли с учетом погодных условий по качественным товароведческим характеристикам; на зерно и семена - по их биологической зрелости.
Условия перехода изучаемых культур к генеративному развитию
Весеннее отрастание озимой ромашки, озимой пшеницы и переходящих посевов валерианы, зверобоя и пижмы начиналось за 1-2 недели до начала весенних полевых работ, сразу после схода с полей снега и установления тёплой погоды. Раньше всех отрастали чистые посевы валерианы, за тем валериана совместных посевов, зверобоя и пижмы. Валериана чистых посевов начинала отрастать под снегом, и сразу после схода снега рядки её чистых посевов были хорошо видны. Растения имели выраженную антоциановую окраску, которая постепенно становилась зелёной.
В течение зимне-весеннего периода генеративные растения валерианы формировали зачаточную вторичную розетку из 5-7 чешуевидных листьев (до 2-7 см длины) и укороченные побеги (0,5 - 0,9 см), у которых отмечали дифференциацию соцветия с образованием боковых побегов и листовых обёрток.
При выходе из зимовки чистые посевы валерианы представляли собой агроценоз генеративных и не полностью завершивших ювенильную фазу растений. Генеративные растения в течение 2-2,5 недель формировали развитую вторичную розетку листьев и к середине мая вступали в фазу массового стеблевания. Рост генеративных побегов происходил за счёт растяжения зачаточных междоузлий, образованных при подснежном и ранневесеннем отрастании растений, а также образования новых междоузлий на верхушках стеблей при окончательной дифференциации соцветия, цветков и их составных частей. К середине третьей декады мая высота генеративных побегов составляла от 25 до 50 см. В это время проводили омоложение -вершкование генеративных растений. Для этого опытные делянки делили на 3 части. На одной части делянки генеративные побеги скашивали на высоте 20 см от поверхности почвы. Не повреждали при этом наиболее развитые розеточные растения посева и прикорневые листья генеративных растений. На другой части скашивали генеративные растения вместе с розеточными полностью на уровне поверхности почвы (срез 0-5 см.). Третью часть делянки оставляли без омоложения для получения семян и определения влияния плодоношения на корневую продуктивность растений и урожайность корней убранных на семена посевов. Наиболее развитые невершкованные растения в чистых посевах к моменту созревания плодов имели высоту генеративных побегов от 175 до 235-240 см и толщину у основания от 2,5 до 4,5-5,0 см. Каждое такое стрелкующееся растение чистых посевов образовало от 2-х до 5-7 генеративных побегов и имело высокую семенную продуктивность (до 1- 2,4 г/раст.).
Валериана совместных посевов после весеннего отрастания продолжала вегетировать в основном в розеточной форме. Наибольшее количество генеративных растений имели ее совместные посевы с ромашкой аптечной разных сроков посева. Однако процент стрелкующихся растений в них был невысоким и составлял от 6,7 до 10,5%, или от 2-х до 4-х растений на 1 м рядка, в то время как в чистых посевах этот показатель был примерно на порядок выше (см. табл.2). При этом генеративные растения совместных посевов, как правило, имели один небольшой побег (высотой до 1 м и толщиной у основания 0,5-0,6 см) и низкую семенную продуктивность (менее 0,1 г/раст.), Многие из них отмирали после плодоношения без стрелкования дочерних розеточных растений, т.е. вели себя по типу двулетних.
На вершкованных чистых посевах, у которых генеративные побеги были скошены на высоте 20 см от поверхности почвы, отмечали ускоренное отрастание спящих пазушных почек из узлов оставшейся части генеративных побегов и корневища. Из пазушных почек стеблевой части отрастали в основном новые генеративные побеги второго порядка, которые повторно подкашивали.
У развитых вершкованных растений происходило отрастание новых генеративных побегов из спящих почек корневища. Быстро отрастающие побеги генеративных растений затеняли розеточные растения и оказывали отрицательное влияние на их рост и развитие. При таком способе омоложения в посеве не происходила смена доминирующего компонента агроценоза, так как более развитые генеративные растения в течение 1,5-2-х недель восстанавливали доминирующее положение и усиливали конкуренцию за свет, воду и элементы минерального питания. Такое явление особенно сильно проявлялось в случаях, когда в посевах генеративные растения составляли больше половины общего количества растений.
В чистых посевах, омоложенных полным удалением всей надземной массы на уровне поверхности почвы (на срезе 0-5 см), повторное отрастание розеточных и спящих почек корневищ генеративных растений происходило в зависимости от погодных условий в течение 2-3-х недель. Из пазушных почек корневищ наиболее развитых генеративных побегов также отрастали новые генеративные побеги, но несколько позднее и в меньших количествах и размерах. Повторное скашивание таких побегов было не всегда обязательно.
Ранневесенняя подкормка валерианы полным минеральным удобрением (NPKJ30 способствовала усилению роста и развития растений чистых посевов, увеличению надземной и корневой массы растений. Сроки ее проведения зависели от предназначения плантации. На семенных участках минеральную подкормку проводили в начале отрастания растений. В чистых посевах, предназначенных на получение корня валерианы, где с начала отрастания растений не было необходимости наращивать и развивать их надземную массу, подкормку полным минеральным удобрением проводили только после омоложения генеративных растений.
