Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние и перспективы культивирования лекарственных растений в Нечерноземной зоне РФ 12
1.1. Виды лекарственных растений, перспективные для выращивания в Нечерноземной зоне РФ 13
1.2. Агротехнические, агрохимические и биологические особенности культивирования лекарственных растений с учетом зонального опыта 17
1.2.1. Общие требования к почвам и потребление элементов питания 18
1.2.2. Обработка почвы 19
1.2.2.1 Основная обработка почвы 19
1.2.2.2. Предпосевная обработка почвы 20
1.2.3. Применение органических удобрений 22
1.2.4. Применение извести 24
1.2.5. Применение минеральных удобрений 25
1.2.6. Посев лекарственных культур 26
1.2.6.1. Подготовка семян к посеву 26
1.2.6.2. Сроки посева 28
1.2.6.3. Глубина заделки семян и норма высева 29
1.2.6.4. Оптимизированные посевы 30
1.2.7. Уход за посевами 31
1.2.8. Эффективность поливов в засушливых районах 32
1.2.9 Уборка лекарственных растений 35
1.2.10. Сушка лекарственного растительного сырья 37
1.2.11. Вредители и болезни лекарственных культур 40
1.2.11.1. Вредители 40
1.2.11.2. Болезни 43
1.2.12. Защита от вредителей, болезней и сорняков 45
1.2.12.1. Агротехнические и организационно-хозяйственные мероприятия 46
1.2.12.2. Биологические и химические методы 50
1.3. Основные направления культивирования лекарственных растений, требующие разработки и уточнения для реализации их биологического потенциала в Нечерноземной зоне РФ 51
1.3.1. Агротехнические 51
1.3.2. Агрохимические 52
1.3.3. Агробиологические 54
Экспериментальная часть
Глава 2 Методика проведения опытов 58
2.1. Почвенно-экологическая характеристика района проведения исследований 58
2.2. Объекты и методы исследований 63
2.3. Погодные условия в период проведения опытов 81
Глава 3 Основная обработка почвы как фактор, определяющий эффективность минеральных удобрений и их роль в формировании избыточной кислотности дерново-подзолистой почвы 87
3.1. Опыт применения обработки почвы с оборотом и без оборота пласта при равномерном распределении удобрений и извести по профилю пахотного (окультуренного) горизонта 94
3.2. Динамика агрохимических свойств почвы в системе обработки с оборотом и без оборота пласта с дифференцированным распределением удобрений по профилю пахотного (окультуренного) горизонта 96
3.3. Влияние способов заделки, глубины размещения и сроков внесения минеральных удобрений на формирование избыточной кислотности дерново-подзолистой почвы 97
3.4. О природе различной интенсивности подкисления дерновоподзолистой почвы при дифференцированном распределении минеральных удобрений по профилю пахотного (окультуренного) горизонта 108
3.5. Биологическая продуктивность и качество лекарственных культур в связи с различной интенсивностью подкисления дерново-подзолистой почвы минеральными удобрениями в системе обработки почвы с оборотом и без оборота пласта 112
Глава 4 Роль извести и природных цеолитов в улучшении агроэкологических условий произрастания лекарственных культур и повышении их продуктивности 116
4.1. Агробиологическая эффективность своевременного известкования почвы при длительном применении минеральных удобрений 117
4.2. Преодоление кальциефобности лекарственных культур на примере валерианы лекарственной 120
4.3. Опыт совместного применения цеолитов и минеральных удобрений под лекарственные культуры 125
Глава 5 Оптимизация способов, сроков и доз применения минеральных удобрений под лекарственные культуры на дерново-подзолистой почве разной степени окультуренности 129
5.1. Опыт локального применения минеральных удобрений под лекарственные культуры в малых и средних дозах 129
5.2. Результаты опытно-производственной проверки локального применения минеральных удобрений под лекарственные культуры 144
Глава 6 Эффективность и достаточность агротехнических способов борьбы с сорняками на основных этапах подготовки почвы к посеву лекарственных культур 146
6.1. Роль основной обработки почвы в подавлении и формировании потенциальной и фактической засоренности посевов лекарственных культур 148
6.2. Динамика накопления биологической массы лекарственных культур в чистых и засоренных посевах 156
6.3. Экономическая эффективность своевременного освобождения посевов лекарственных культур от сорняков 156
Глава 7 Оптимизированные посевы лекарственных культур на фоне эффективных гербицидов 169
7.1. Сравнительная эффективность рядовых и широкорядных посевов лекарственных культур на примере подорожника большого и ромашки аптечной 169
7.2. Эффективность рядовых посевов в зависимости от факторов риска 172
7.2.1. Загущенность и засоренность посевов 172
7.2.2. Дефицит элементов питания 173
7.2.3. Влагообеспеченность растений 177
7.3. Результаты опытно-производственной проверки рядовых посевов подорожника большого и подорожника блошного 181
Глава 8 Комплексное и долевое участие агротехнологических факторов в формировании и сохранении урожая лекарственных культур в интенсифицированных звеньях севооборота 184
8.1. Гербициды, как альтернатива ручной прополке в пропашных посевах лекарственных культур 198
Заключение (выводы) 202
Список использованной литературы 205
Приложения 236
Дополнительные материалы, характеризующие научно-производственную деятельность соискателя
Россия 272
Украина 311
Белоруссия 356
- Виды лекарственных растений, перспективные для выращивания в Нечерноземной зоне РФ
- Опыт применения обработки почвы с оборотом и без оборота пласта при равномерном распределении удобрений и извести по профилю пахотного (окультуренного) горизонта
- Экономическая эффективность своевременного освобождения посевов лекарственных культур от сорняков
- Гербициды, как альтернатива ручной прополке в пропашных посевах лекарственных культур
Виды лекарственных растений, перспективные для выращивания в Нечерноземной зоне РФ
На основании ботанических, интродукционных и агротехнических исследований Всероссийского института лекарственных и ароматических растений (Московская область), Сибирской зональной станции ВИЛАР (Новосибирская область), Московской сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева, Томского медицинского института, Центрального сибирского ботанического сада ("Энциклопедический словарь лекарственных, эфирномасличных и ядовитых растений", 1951, "Состояние и перспективы научных исследований по интродукции лекарственных растений", 1977, "Новые лекарственные культуры", 1979, "Интродукция лекарственных растений", 1982, "Лекарственные растения, нуждающиеся в охране", 1983, "Интродукционное исследование лекарственных растений", 1985, "Лекарственные растения ботанического сада ВИЛР", 1984, "Изучение лекарственных растений в ботаническом саду НПО "ВИЛАР", 1991, Березнеговская и др., 1977, Соболевская и др., 1977, Рабинович A.M., 1989, Щенев и др., 2000, Полуденный и др., 2001 и многие другие) к лекарственным растениям, перспективным для выращивания в специализированных хозяйствах Нечерноземной зоны могут быть отнесены следующие виды, условно разделенные на 5 групп. (В скобках указаны традиционные зоны возделывания лекарственных культур в России и в странах СНГ на основе имеющихся рекомендаций и технологических карт). За основу деления по группам взяты следующие критерии: для районированных популяций и сортов - степень завершенности агротехнологи-ческих исследований с указанием в рекомендациях и технологических картах адаптированных к производственным условиям способов, сроков и норм посева, систем обработки почвы, применения удобрений, пестицидов и средств механизации; способов сушки и послеуборочной доработки лекарственного растительного сырья; для опытных интродуцентов - основных агротехнических приемов культивирования в новых почвенно-климатических условиях; для новых и перспективных видов лекарственных растений - особенностей роста и развития в условиях открытого грунта.
В первую группу вошли лекарственные растения, имеющие завершенные агро-технологии; белена черная (Зап.Сибирь), валериана лекарственная (Зап.Сибирь, ЦЧО, Зап. и Сев.Украина, Белоруссия), женьшень (Дальний Восток), календула лекарственная (Лесостепь Украины, Поволжье, Киргизия), копеечник альпийский (Лесостепь Украины), левзея сафлоровидная (Зап.Сибирь), маклея сердцевидная (Сев.Кавказ), мальва лесная (Московская и Белгородская область), мята перечная (Лесостепь Украины, Сев.Кавказ), наперстянка шерстистая (Лесостепь Украины), облепиха крушиновидная (Московская область, Забайкалье), подорожник блошный (Лесостепь Украины), подорожник большой (Лесостепь Украины), пустырник сердечный (Зап.Сибирь), расторопша пятнистая (Поволжье, Сев.Кавказ), ревень тангутский (Киргизия), родиола розовая (Московская область), ромашка аптечная (Зап.Сибирь, Сев.Кавказ, Лесостепь Украины, Белоруссия, Прибалтика), синюха голубая (Зап.Сибирь), спорынья (Зап.Сибирь), шиповник майский (Волго-Уральская зона), эхинацея пурпурная (Московская область, Сев.Кавказ, Белгородская область). Всего 22 вида.
Вторую группу составили лекарственные растения с адаптированными к условиям Нечерноземной зоны основными элементами технологии возделывания: арника облиственная, арника Шамиссо, горец почечуйный, горицвет весенний, девясил высокий (Лесостепь Украины), душица обыкновенная, иван-чай узколистный, зверобой продырявленный (Киргизия), ландыш майский, лимонник китайский, нарциссы, тмин обыкновенный, тысячелистник обыкновенный (Лесостепь Украины), укроп аптечный (Поволжье), череда трехраздельная ( Лесостепь Украины, Северный Кавказ), чистотел большой, шалфей лекарственный (Белгородская область,Крым, Молдавия). Всего 17 видов.
В третью группу вошли лекарственные растения, прошедшие в условиях Нечерноземной зоны первичные ботанические, интродукционные и агротехнические испытания с положительными результатами: аконит джунгарский, аконит северный, аконит степной, алтей лекарственный (Крым, Молдавия), аралия манжурская, багульник болотный, бадан толстолистный, бедренец камнеломкий, белоцветник летний, буквица олиственная, борщевик сибирский, василистник вонючий, василистник малый, василистник простой, василек синий, вздутоплодник сибирский, володушка многожильчатая, воробейник краснокорневой, гармала обыкновенная, горец змеиный, горичник Морисона, горькуша лопуховидная, гроссгеймия шароголовая, десмо-диум канадский (Поволжье, Сев. Кавказ, Лесостепь Украины), дудник окаймленный, дудник уклоняющийся, дурман обыкновенный (Лесостепь Украины), дягиль лекарственный, живокость высокая, живокость сетчатоплодная, живокость спутанная, жгун-корень Моннье, желтокорень канадский, желтушник серый (Украина), желтушник левкойный, золотая розга, змеевик, золотарник канадский (Украина), иссоп лекарственный, кандык сибирский, касатик высокий, касатик низкий, клопогон даурский, козлятник лекарственный, кориандр, красоднев желтый, крапива двудомная (Поволжье), копеечник желтоватый, костяника, крестовник широколистный, кровохлебка лекарственная, курильский чай, лапчатка прямостоячая, лобазник вязолист-ный, лилия даурская, лимонник даурский, льнянка обыкновенная, лобелия одутлая, лопух большой, лук батун, лук медвежий, лук слезун, лук Фетисова, лунносеменник даурский, любисток аптечный, мак прицветниковый, манжетка обыкновенная, мать-и-мачеха, медвежье ухо, мордовник шароголовый, морковник луговой, мыльнянка лекарственная, наперстянка красная (Северный Кавказ), наперстянка крупноцветковая, наперстянка пурпурная, наперстянка реснитчатая, окопник лекарственный, очиток большой, очиток едкий, пажитник сенной (Киргизия), пастернак посевной, пастушья сумка, первоцвет весенний, переступень белый, перец стручковый (Северный Кавказ), пижма обыкновенная, пион уклоняющийся, подофилл щитовидный, полынь горькая, полынь Сиверса, порезник густоцветковый, пупавка красильная, ребро-плодник обыкновенный, репешок аптечный, репешок волосистый, ромашка бальзамическая, рута душистая, свербига восточная, скополия корниолийская, солодка уральская, спаржа обыкновенная, стальник полевой (Крым, Молдавия, Лесостепь Украины), термопсис ланцетовидный, тысячелистник азиатский, тысячелистник лобазниковый, фасоль обыкновенная, фиалка вечерница, физохлема сибирская, хатьма обыкновенная, хохлатка плотная, хохлатка сизая, цикорий обыкновенный, цимицифуга даурская, чемерица Лобеля, чернобыльник, шалфей дубравный, шалфей крупноцветковый, щавель кислый, щавель конский, щавель малый, эспарцет, эремурус Регеля, якорцы стелющиеся. Всего 123 вида.
Четвертую группу составили лекарственные растения, прошедшие первичные ботанические, интродукционные и агротехнические испытания в условиях Нечерноземной зоны с переменными результатами (из-за вымерзания или частичного подмерзания, ослабленного и неполного развития, поражения вредителями и болезнями, низкой продуктивности и неудовлетворительного качества лекарственного растительного сырья): амми большая (Крым, Молдавия, Северный Кавказ), амми зубная (Крым, Молдавия), астрагал повислоцветковый, астрагал серповидный, астрагал шерстистоцветковый (Лесостепь Украины), безвременник великолепный, белладонна красавка (Северный Кавказ), бессмертник песчаный (Украина), гамамелис виргинский, горечавка желтая, датиска коноплевая (Московская область, Лесостепь Украины), дурман индейский (Крым, Молдавия), жабрица остроконечная, зверобой волосистый, зверобой шероховатый, кендырь коноплевый, копеечник чайный, крестовник плосколистный, марена красильная (Крым, Туркмения), мачок желтый (Северный Кавказ, Казахстан, Крым, Молдавия), мелисса лекарственная, монарда, паслен дольчатый (Казахстан), подснежник Воронова, полынь цитварная (Крым, Молдавия), ромашка далматская (Крым, Молдавия), секуринега полукустарниковая (Крым, Молдавия), скополия гималайская, спирея японская, сферофиза солонцовая, тимьян обыкновенный (Молдавия), чернушка дамасская (Лесостепь Украины), шлемник байкальский, ятрышник шлемоносный. Всего 34 вида.
Для пятой группы характерны лекарственные растения, имеющие завершенные агротехнологии для стран СНГ, но из-за существенных различий в почвенно-климатических условиях, неспособные произрастать в условиях Нечерноземной зоны в открытом грунте: алое древовидное, гамамелис виргинский, каланхое перистое, кассия остролистная, пассифлора инкарнатная, полынь цитварная, почечный чай, раувольфия змеиная, стефания гладкая, харг кустарниковый, эрва шерстистая. Всего 11 видов.
В соответствии с приведенными данными, в которых отражен далеко не полный перечень лекарственных растений 3, 4 и 5 группы, 39 видов лекарственных растений 1 и 2 группы пригодны к промышленному выращиванию в различных районах Нечерноземной зоны (в частности в Московской, Тверской, Ивановской, Новгородской, Новосибирской и Томской области на основании завершенных или достаточно полных агротехнологических исследований. Следующие 123 вида лекарственных растений 3 группы могут быть рекомендованы к опытному освоению по результатам первичных ботанических, интродукционных и агротехнических испытаний. Еще 34 вида лекарственных растений из 4 группы, при благоприятных условиях выращивания, могут стать дополнительным источником ценного лекарственного сырья на фермерских и приусадебных участках.
Растения 5 группы могут быть частично освоены в условиях закрытого грунта.
Опыт применения обработки почвы с оборотом и без оборота пласта при равномерном распределении удобрений и извести по профилю пахотного (окультуренного) горизонта
В лекарственном севообороте № 1, при равномерном внесении удобрений (органические удобрения вносили в предшествующий период, а минеральные удобрения - под предпосевную культивацию), обработки почвы с оборотом и без оборота пласта (традиционной) имели свои отрицательные, положительные и равноценные стороны .
В числе отрицательных сторон минимальной обработки - закономерное снижение влажности почвы по всему профилю окультуренного горизонта; уплотнение верхнего и нижнего слоя; менее значительное снижение потенциальной засоренности почвы под воздействием гербицидов и относительное увеличение в ее составе доли двудольных сорняков, косвенно свидетельствующее о распространении многолетнего осота в посевах (табл. 7-9).
В числе положительных сторон минимальной обработки - улучшение водо-прочности почвенных агрегатов (суммарно для фракций от 7 до 0,25 мм, табл. 9) и ежегодная экономия трудовых и производственных затрат (за счет сокращения числа и глубины обработок почвы) на 3,83 чел.час/га или на 431,5 руб/га (в ценах 2002 г.). В том числе: 1,49 чел/час (159,1 руб/га) при замене вспашки на дискование и 2,34 чел/час (272,4 руб/га) на сокращение междурядных обработок.
Равноценные стороны обработки почвы с оборотом и без оборота пласта (табл. 10, 11) определяли одинаковые для всего периода исследований агрохимические показатели и уровни урожайности лекарственных культур (подорожника большого, ромашки аптечной и валерианы лекарственной) и их предшественников (озимой пшеницы, кукурузы и ячменя).
В лекарственном севообороте № 2, с дифференцированным внесением извести, органических и большей части минеральных удобрений по профилю пахотного (окультуренного горизонта) основные изменения произошли в динамике агрохимических свойств почвы.
Экономическая эффективность своевременного освобождения посевов лекарственных культур от сорняков
В соответствии с результатами экономического анализа основную часть прямых производственных затрат (от 46,6...53,0 до 85,8...89,2% от их общей стоимости на возделывание культуры) составили затраты на уборку, сушку и послеуборочную урожая. Значительную часть расходов (от 7,3...9,5 до 29,1...31,1%) представили производственные материалы (горюче - смазочные материалы (ГСМ), семена, гербициды, 1 минеральные и органические удобрения). На долю ручного ухода за посевами (при су- ществующей оплате труда сельскохозяйственного рабочего) пришлось от 2,3...2,9 до 10,5...11,9%. Наименее дорогостоящими оказались технологические операции, связан- ные с посевом (от 0,9...1,4 до 5,6...6,4%) и механизированным уходом за посевами (от г 0,3...0,4до5,8...7,4%, рис. 18).
Вместе с тем, безвозвратные экономические потери урожая лекарственных культур от несвоевременного ухода за опытными посевами при практически равных затратах на сам уход (менялись сроки ухода за посевами, а не их количество) составили значитель-f ную величину: в посевах календулы лекарственной - от 3...5 до 13-23 тыс.руб/га; эхина-f цей пурпурной 1 г.в. - от 4... 14,5 до 29...31 тыс.руб/га; эхинацеи пурпурной 2 г.в. - от } 14...31 до 91...109 тыс.руб/га; шалфея лекарственного 1 г.в. - от 10...16 до 97...108 тыс.руб/га; валерианы лекарственной 1 г.в. - от 24,5...38 до 177-193 тыс.руб/га (приложение).
Результаты экономического анализа позволили определить потери до 25% урожая безопасными и хозяйственно-восполнимыми за счет сокращения затрат ручного труда при уходе за посевами и экономии средств на проведение уборки, послеуборочной доработки и сушки меньшего количества лекарственного растительного сырья (рис. 18). Потери от 25 до 50% урожая - критическими и хозяйственно-невосполнимыми из-за резкого снижения предполагаемого дохода (рис. 19). Потери более 50% урожая (на примере эхинацеи пурпурной) - биологически неоправданными из-за значительных выпадов и последующей "постсорняковой" депрессии растений на 2 и 3 году жизни. Сущность этого явления заключалась в том, что засоренные посевы многолетних лекарственных культур (на примере эхинацеи пурпурной), изреженные и ослабленные к концу вегетации, не восстанавливали на будущий год свой биологический потенциал до уровня ухоженных посевов (около 40-60% от потенциально возможной массы). Относительное выравнивание "ухоженных" и "засоренных" посевов по биопродуктивности надземной массы с "депрессивными" различиями до 20%) происходило только на четвертом году вегетации растений.
Таким образом, ни одна из предшествующих систем обработки почвы, включая наиболее интенсивную по типу сдвоенного пара, оказалась не в состоянии подорвать потенциал сорных растений до уровня, безопасного для произрастания средне и медленно растущих лекарственных культур на протяжении всего периода вегетации. Для сохранения потенциального урожая лекарственных культур требовались более эффективные способы борьбы с сорняками или ручные прополки в рядках, сроки проведения которых определялись динамикой развития чистых и засоренных посевов.
Запаздывание с освобождением посевов от сорняков на 1-2 недели сверх установленного срока (именуемого периодом безопасного произрастания лекарственных культур с сорняками) приводило к невосполнимым потерям 10-25% будущего урожая.
С каждой последующей неделей потери урожая кратно возрастали вплоть до полной его гибели.
Продолжительность безопасного произрастания лекарственных культур с сорняками прежде всего зависела от скорости, с которой лекарственные растения накапливали вегетативную массу и распределяют ее по площади междурядий. По этому критерию быстрорастущие лекарственные культуры, в основном однолетние (календула, мальва , подорожник блошный, расторопша, череда и другие) необходимо было освободить от сорняков в течение 4-6 недель после появления собственных всходов; средне- и медленнорастущие, в основном многолетние (валериана, девясил, наперстянка, подорожник большой, пустырник, шалфей, эхи-нацея и другие) - в течение 2-4 недель.
В соответствии с данными экономического анализа очевидна не только доходная значимость своевременного освобождения лекарственных культур от сорняков, но и его заниженная стоимостная оценка. Имея долю приведенных затрат в общем технологическом объеме от 2,3 до 11,9%, данный технологический прием позволял, в зависимости от сроков применения, сохранить от 15...30 до 80...98% потенциально возможного урожая.
Гербициды, как альтернатива ручной прополке в пропашных посевах лекарственных культур
В таблицах 56 - 60 представлены данные по урожайности лекарственых культур при ранневесеннем и поздневесеннем сроках посева в зависимости от длительности произрастания с сорняками и применения гербицидов.
В условиях сухой и жаркой первой половины вегетационного периода 1999 года, происходило выравнивание урожайности цветков календулы, как на уровне варианта с прополкой (7,3-9,1 ц/га), так и при совместном произрастании с сорняками в течение 4 недель после появления всходов культуры. В последнем случае степень подавления культуры к уровню контрольного варианта составила: 20-21% при ранневесеннем посеве и 20-24% при поздневесеннем.
Применение гербицида трефлана в незначительной степени способствовало сохранению урожайности цветков календулы только при ранневесеннем посеве и только на уровне варианта без прополки (+7%, табл. 57).
Эхинацея пурпурная одинаково хорошо развивалась как при ранневесеннем, так и поздневесеннем посеве, о чем свидетельствует высокая продуктивность листа на уровне контроля с прополкой; соответственно 16,9-17,4 и 14,3-15,5 ц/га.
Подавление культуры сорняками, при всех сроках их совместного произрастания, возрастало в следующем ряду факторов: поздневесенний посев + гербицид -поздневесенний посев без гербицида - ранневесенний посев + гербицид - ранневе-сенний посев без гербицида. На варианте без прополки положительное действие гербицида нивелировалось почти полным (на 95-97%) подавлением культуры сорняками (табл. 58).
Условия года способствовали получению выровненной, но низкой урожайности корней валерианы при ранневесеннем (6,8-6,9 ц/га) и поздневесеннем сроках посева (5,3-5,8 ц/ra), даже при оптимальных условиях ухода за растениями.
При совместном произрастанием культуры с сорняками, гербициды в 1,5-2 раза сокращали потери урожая, но не исключали необходимость проведения ручной прополки по всходам (табл. 59).
Шалфей лекарственный, единственная из опытных культур, которая по условиям года, имела значительное преимущество при ранневесеннем посеве; 20,3 -21,9 ц/га против 7,8 - 8,7 ц/га при поздневесеннем (табл. 60). Однако, и в этом случае, положительное действие гербицидов не было достаточным для исключения первой ручной прополки по всходам.
Результаты проведенных исследований свидетельствуют о недостаточно эффективном действии гербицидов, необходимом для существенного увеличения сроков безопасного произрастания пропашных посевов лекарственных культур с сорняками. Вместе с тем, гербициды способствуют физическому облегчению и меньшей стоимости первой ручной прополки по всходам, за счет общего снижения засоренности посевов, как по численности, так и по массе сорняков (табл. 61, приложения 29-32).
Обязательными условиями эффективного противодействия сорнякам в пропашных посевах средне- и медленнорастущих лекарственных культур являются комплексные мероприятия, направленные на борьбу с сорняками в предшествующий период и способствующие усилению темпов роста и развития растений в процессе вегетации (обработка почвы - минеральное питание - стимуляторы роста -гербициды - обработка междурядий - облегченные прополки).
