Введение к работе
Актуальность исследований. Возрастающий интерес к эфиромасличным, в том числе, и к пряноароматическим растениям связан с чрезвычайно широким их применением во многих отраслях промышленности, в официальной и народной медицине, в сельском хозяйстве и быту. Основные направления использования этой группы растений: промышленность (парфюмерно-косметическая, пищевая, табачная, целлюлозно-бумажная, лакокрасочная, текстильная, мыловаренная, фармацевтическая, ликероводочная), сельское хозяйство (медоносы, декоративные, кормовые культуры, репелленты, пряновкусовые растения, эфирные масла), медицина (фито- и ароматерапия), быт (пищевые добавки, консерванты, косметические средства, красители).
Неповторимый вкус и запах, насыщенность аромата и устойчивую пахучесть в сравнении с их синтетическими аналогами, эфиромасличным и пряновкусовым растениям придают содержащиеся в них эфирные масла.
В последние годы эфирные масла стали успешно использовать для лечения тяжелых заболеваний органов дыхания, нервной системы, госпитальных инфекций, а также в качестве эффективных антиоксидантов и радиопротекторов, что значительно увеличило интерес к этой группе растений (Б.Е. Айзенман и др., 1984; В.П. Зеленков, 2001; В.В. Николаевский, 2000; P. Schiekentanz, 2001).
Поскольку эфирные масла являются сложными многокомпонентными смесями, при их применении в качестве антисептиков продолжительное время не появляются устойчивые к ним микроорганизмы и вирусы (Н.В. Кондратова, 1999). Эта особенность способствовала созданию инновационных средств защиты растений от нематод и гнилей (R. Tsao, 2000). Однако, дефицитность эфирных масел ограничивают возможности практического использования этого способа защиты растений.
После распада СССР Россия лишилась большей части центров изучения и селекции эфиромасличных растений. Основные районы возделывания и заводы по переработке эфиромасличного и пряного сырья остались за пределами страны. Неконтролируемый сбор дикорастущих растений этой группы, нарушение правил выпаса скота, неблагоприятные экологические условия привели к сокращению естественных запасов многих видов эфиромасличных растений (П.С. Чирков, 1983).
Дефицит необходимых лекарственных средств, поиск новых фитопрепаратов, использование малораспространенных пряновкусовых культур, эфирных масел и продуктов их переработки в различных отраслях народного хозяйства, в том числе, и в инновационных технологиях требуют активного изучения возможностей интродукции эфиромасличных растений в места, области, где они ранее не встречались, или введение в культуру более перспективных популяций и эффективных сортов в пределах своего ареала (Б.Е. Айзенман и др., 1984; Н.И. Вавилов, 1965; В.Н. Зеленков, 2001; R. Whyte, 1958). Интродукция основывается на мобилизации исходного материала, первичного и вторичного его испытания в местных условиях в сочетании с разработкой агротехнических приемов культивирования (Н.В. Баханова, Б.Б. Намзалов, 2009; Yu.N. Karpun, 2004). В интродукционном испытании исследуются особенности роста и развития коллекционных образцов в новых для них условиях выращивания. Если продукционные процессы того или иного вида или сорта растений обеспечивают положительную динамику формирования продуктовых органов, то такая культура имеет перспективы на практическое освоение. Для эфиромасличных культур это означает не только расширение ассортимента и сортимента овощной продукции, но, и главным образом, получение сырья для пищевой, парфюмерной, косметической и фармацевтической промышленности и медицины.
Эфирные масла пользуются большим спросом на мировом рынке. Но из-за малого содержания ароматических веществ в растениях и сложности технологических процессов по их выделению, эфирные масла обладают большой рыночной стоимостью от 50 до 500 за 1 кг. (М.В. Канаев, 2008). До 1991 г. потребности отечественной промышленности в эфирных маслах обеспечивались за счёт производств, расположенных в бывших союзных республиках. В стране выращивали 12 эфиромасличных культур и вырабатывали 37 наименований эфирных масел. Среднегодовое производство эфирных масел составляло 1124 т, импортировалось 250-300 т тридцати видов различных масел. В то же время в мире производилось 40.000 т натуральных эфирных масел (И.В. Черных, 2004).
В настоящий момент отечественные компании, использующие данное сырьё в своих технологических процессах, закупают его у стран Евросоюза и Средней Азии, что значительно удорожает стоимость конечной продукции.
Широкое применение в качестве сырья имеют эфирные масла таких культур, как кориандр, тмин, душица, иссоп, эстрагон. Однако, большинство регионов РФ не имели исторической специфики по их промышленному возделыванию. Такое положение не может быть признано нормальным и, тем более, неизменным. Для каждой зоны страны, в связи с их отличительными почвенно-климатическими условиями, должны быть разработаны экологически обоснованные агротехнические приёмы возделывания тех видов полезных растений, которые могут дать наибольший практический эффект при выращивании их как на больших площадях с применением собственных интенсивных технологий, так и в небольших фермерских хозяйствах и на приусадебных участках. Проблемы интродукции эфирномасличных и пряноароматических растений, в частности, их продукционные возможности в условиях Северо-Запада РФ изучены недостаточно, поэтому исследования в этом направлении являются весьма актуальными как с научной, так и с практической позиций.
Цель и задачи исследований. Целью представленной работы являлось исследование продукционных возможностей и оптимизация технологического обеспечения интродукции кориандра, тмина, душицы, иссопа и эстрагона в условиях Северо-Запада РФ на примере Новгородской области. В задачи исследования входило изучение влияния:
Сортовых особенностей на урожайность и качество продукции кориандра, тмина, душицы и иссопа в посевной культуре;
Некоторых частных элементов агротехнического сопровождения интродукции на урожайность и качество продукции кориандра, тмина, душицы и иссопа в посевной культуре;
Способов вегетативного размножения и площадей питания на урожайность и качество продукции душицы, иссопа и эстрагона;
Ростовых веществ на урожайность, качество продукции и экономическую эффективность вегетативно размножаемой душицы, иссопа и эстрагона;
Продукционных возможностей эфиромасличных растений на экономическую целесообразность их возделывания.
Объектами наших исследований были кориандр посевной (Coriandrum sativum L.), тмин обыкновенный (Carum carvi L.), душица обыкновенная (Origanum vulgare L.), эстрагон (Artemisia dracunculus L.).
Предметом исследований явился поиск возможностей повышения продуктивности изучаемых пряновкусовых овощных растений в посевной (сортообразцы, сроки посева, глубина заделки семян, почвенные условия) и вегетативно размножаемой культуре (способ вегетативного размножения, площадь питания, обработка посадочного материала ФАВ).
Научная новизна исследований заключается в теоретическом обосновании комплексного подхода к решению проблемы эффективности и увеличения объемов выращивания нехарактерных с точки зрения специализации сельскохозяйственного производства Новгородской области пряновкусовых овощных культур. Исследовано влияние на формирование урожайности и качества продукции кориандра, тмина, душицы, иссопа и эстрагона сортовых особенностей, некоторых элементов агротехнического сопровождения интродукции (плодородие почв, сроки посева, глубина заделки семян и т.д.), способов вегетативного размножения, схем посадки и обработки посадочного материала регуляторами роста. Аналогичной работы по научно-практическому освоению эфирномасличных культур на Северо-Западе РФ, в частности, в Новгородской области ранее не проводилось.
Практическая значимость. В результате исследований, проведенных нами в 1997…2005 гг., определена степень продуктивности видов эфиромасличных растений при выращивании как на пряноароматическую зелень, так и для экстракции эфирного масла у посевной и вегетативно размноженной культуры.
Адаптированы к местным экологическим условиям некоторые элементы агротехнического сопровождения интродукции изученных видов растений (сорта, популяции, сроки посева, глубина заделки семян, способы вегетативного размножения и схемы посадки). Подобраны наиболее активные экологически безопасные регуляторы роста, обеспечивающие высокую приживаемость посадочного материала и повышение продуктивности растений при сохранении или улучшении качества урожая. Экономически доказано, что посевом семян выгодней всего выращивать кориандр на плоды, душицу на зелёную массу, а иссоп – на зелёную массу и эфирное масло; при вегетативном размножении иссоп и эстрагон целесообразно возделывать, преимущественно, на эфирное масло, а душицу – только на зелёную массу.
Обнаруженная нами сильная обратная корреляция между световым периодом активного роста культуры (спарк) и её урожайностью позволяет использовать эту закономерность для ускорения селекционного процесса многолетних эфиромасличных растений.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Оптимизация технологического сопровождения интродукции кориандра, душицы, иссопа и эстрагона повышает их продукционные возможности и основания для промышленного возделывания в условиях Северо-Запада на примере Новгородской области;
-
Многолетние эфиромасличные растения формируют высокие урожайность и качество продукции как при семенном, так и при вегетативном размножении делёнками;
-
Применение регуляторов роста при вегетативном размножении многолетних эфиромасличных культур способствует наращиванию их продуктивности с сохранением или повышением эфиромасличности зелёной массы;
-
Производство однолетних и многолетних эфиромасличных растений в местных условиях является экономически эффективным как при выращивании на паряноароматическую продукцию, так и на сырьё для экстракции эфирного масла.
Апробация результатов исследований. Результаты исследований были представлены на Международной конференции «Экология и жизнь» (В. Новгород, 2000), на конференции преподавателей и аспирантов С.-ПбГАУ (С.-Петербург, 2001), на Четвёртом Международном симпозиуме «Новые нетрадиционные растения и перспективы из использования» (Москва, 2001). На Международной конференции «Генетические ресурсы лекарственных и ароматических растений» (Москва, 2004), на ежегодных отчётных заседаниях кафедры растениеводства НовГУ им. Ярослава Мудрого (1999-2005 гг.), на юбилейной конференции в С.-ПбГАУ (С.-Петербург, 2006). Результаты исследований, представленные в работе "Состояние и пути развития семеноводства для получения экологически чистой продукции нетрадиционных пряновкусовых культур в условиях Северо-Запада России" стали победителем гранта Министерства образования и науки РФ по ведомственной научной программе "Развитие научного потенциала высшей школы" (Москва, 2005). Также результаты были доложены на Седьмом Международном симпозиуме «Новые нетрадиционные растения и перспективы из использования» (Москва, 2007).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 39 научных статьях, трёх учебных пособиях, написанных лично автором или в соавторстве.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Её содержание изложено на 290 страницах компьютерного текста; работа включает: 45 таблиц, 18 рисунков, 20 приложений, список использованной литературы, содержащий 449 наименований, в том числе 40 на иностранных языках.
Во введении дана общая характеристика работы, обоснована её актуальность, определены цель и задачи исследований, сформулирована научная новизна и практическая значимость полученных результатов.
В первой части «История использования и особенности культуры эфиромасличных растений на примере кориандра, тмина, душицы, иссопа и эстрагона» проанализированы историческая хроника, происхождение и распространение, биохимический состав и применение, ботанические и биологические особенности, агротехника каждой изучаемой культуры. Отмечена недостаточная изученность указанных видов растений в условиях Северо-Запада России.
Во второй части «Программа, методика и условия проведения исследований» рассмотрены вопросы научно-методического обеспечения программы, направленной на решение комплекса задач по интродукции малораспространенных и новых для Северо-Запада РФ эфиромасличных культур кориандра, тмина, душицы, иссопа и эстрагона. Программой предусмотрена закладка 40 монофакторных или 15 факториальных опытов одновременно на нескольких почвенных участка с разной степенью окультуренности. Представлены методики основных и сопутствующих наблюдений и учётов со сносками на их источники. Проведён анализ агроклиматических и почвенных условий за период экспериментальной работы.
В третьей части «Исследование продукционных возможностей и оптимизация технологического обеспечения эфиромасличных культур в условиях Северо-Запада РФ» изучено влияние на урожайность и качество продукции кориандра, тмина и многолетних эфиромасличных растений: сортовых особенностей, некоторых частных элементов агротехнического сопровождения интродукции в посевной культуре, способов вегетативного размножения и площадей питания; обработки посадочного материала физиологически активными веществами (ФАВ). Дана агроэкономическая оценка влияния продукционных возможностей изучаемых эфиромасличных культур на эффективность их возделывания в условиях Северо-Запада РФ.
В заключении приводятся основные выводы и предложения производству по теме исследования.
Автор выражает глубокую благодарность за поддержку и ценные указания при выполнении представленной к защите работы профессорам А.Г. Воликову, Г.В. Губанову, Н.Н. Максимюку, Н.Н. Семчуку, доцентам Т.А. Николаевой, Г.А. Антонову, сотрудникам станции агрохимической службы «Новгородская».
