Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Агробиологические особенности календулы лекарственной и агротехнические приемы её возделывания 11
1.1 История вопроса и хозяйственное значение календулы лекарственной 11
1.2 Ботанические и биологические особенности календулы лекарственной 19
1.3 Лекарственное сырье и его химический состав 24
1.4 Технология возделывания календулы лекарственной 28
Глава 2 Условия, объекты и методы проведения исследований 35
2.1 Условия проведения исследований 35
2.2 Объекты и методы исследований 44
Глава 3 Глубина заделки семян – фактор формирования урожайности лекарственного сырья календулы 48
3.1 Влияние глубины заделки семян на полевую всхожесть и густоту стояния растений календулы лекарственной 49
3.2 Влияние глубины заделки семян на наступление фенологических фаз и продолжительность межфазных периодов у календулы лекарственной 51
3.3 Влияние глубины заделки семян на урожайность лекарственного сырья и элементы структуры урожая 58
Глава 4 Влияние нормы высева на формирование урожая лекарственного сырья календулы 64
4.1 Влияние нормы высева на полевую всхожесть, густоту стояния растений и наступление фенологических фаз календулы лекарственной 64
4.2 Влияние нормы высева на урожайность лекарственного сырья и элементы структуры урожая 68
Глава 5 Влияние ширины междурядий на формирование урожая лекарственного сырья календулы 74
5.1 Влияние ширины междурядий на полевую всхожесть, густоту стояния растений и наступление фенологических фаз календулы лекарственной 75
5.2 Влияние ширины междурядий на урожайность лекарственного сырья и элементы структуры урожая 79
Глава 6 Предпосевная обработка семян регуляторами и стимуляторами роста, как фактор формирования урожайности лекарственного сырья календулы 85
6.1 Влияние предпосевной обработки семян регуляторами и стимуляторами роста на полевую всхожесть, густоту стояния растений и наступление фенологических фаз календулы лекарственной 88
6.2 Влияние предпосевной обработки семян регуляторами и стимуляторами роста на урожайность лекарственного сырья и элементы структуры урожая.. 96
Глава 7 Влияние гетерокарпичности семян на формирование урожайности лекарственного сырья календулы 102
7.1 Влияние формы и размеров высеваемых семян на полевую всхожесть, густоту стояния растений и наступление фенологических фаз календулы лекарственной 104
7.2 Влияние формы и размеров высеваемых семян на урожайность лекарственного сырья и элементы структуры урожая 106
Глава 8 Эффективность возделывания календулы лекарственной в низкогорной зоне Горного Алтая 111
Заключение 116
Практические рекомендации 118
Список литературы 119
Приложения 149
- Ботанические и биологические особенности календулы лекарственной
- Влияние глубины заделки семян на наступление фенологических фаз и продолжительность межфазных периодов у календулы лекарственной
- Влияние ширины междурядий на урожайность лекарственного сырья и элементы структуры урожая
- Влияние формы и размеров высеваемых семян на урожайность лекарственного сырья и элементы структуры урожая
Введение к работе
Актуальность исследований. В настоящее время в Российской Федерации возникла острая необходимость производства импортозамещающих лекарственных препаратов растительного происхождения. Ежегодная потребность российской фармацевтической промышленности в лекарственном растительном сырье составляет около 50 тыс. т, однако производят не более 18 тыс. т . Решить эту проблему можно путем интенсификации возделывания лекарственных культур.
Календула (Calendula officinalis L.) - ценное лекарственное растение семейства Asteraceae, входит в число наиболее возделываемых культур, но культивирование ее сопряжено со многими технологическими трудностями.
Почвенно-климатические условия низкогорной зоны Горного Алтая благоприятны для возделывания в культуре лекарственных растений. Значительная удалённость региона от крупных промышленных центров, почти полное отсутствие собственной промышленности позволяют производить здесь экологически чистое лекарственное сырье. В связи с этим, разработка и усовершенствование приемов возделывания календулы для данной зоны актуальна, имеет научное и практическое значение.
Посев - одна из наиболее ответственных операций при возделывании лекарственных культур, определяющих качество и величину урожая. Агротехнические требования, предъявляемые к посеву, заключаются в правильном выборе нормы высева, ширины междурядий, глубины заделки, формы, размеров и способов предпосевной обработки семян.
Степень разработанности темы. Информация о приемах возделывания календулы лекарственной на растительное сырье ограничивается в основном небольшим числом публикаций для европейской части России [Исмагилов, Костылев, 2000; Костылев, 2000; Маланкина, 2000; Соловьева, 2011; Биктимирова, 2013; Вельмисева, 2013; Рыбошлыкова, 2015]. В Сибири исследования по этой культуре проведены И.О. Костюковым в Новосибирском Приобье (2006), С.С. Мельниковой в Омском Прииртышье (2006) и Н.И. Кащенко в Бурятии (2014). В странах ближнего содружества имеются работы по изучению календулы в Казахстане [Дюсенбаева, 2001] и в Республике Беларусь [Карпинская, 2008]. Зарубежные исследования последних лет [Breemhaar, 1995; 1995а; Cromack, 1998; Gesch, 2013; Joly, 2013; Krol, 2017] посвящены в основном разработке элементов технологии возделывания календулы лекарственной на семена.
Цель исследований разработать основные элементы технологии возделывания календулы для стабильного получения урожая лекарственного сырья в низкогорной зоне Горного Алтая.
Задачи исследований:
изучить особенности роста и развития календулы в зависимости от агротехнических приёмов (нормы высева, ширины междурядий, глубины заделки и предпосевной обработки семян регуляторами и стимуляторами роста);
разработать экономически выгодную технологию возделывания календулы для достижения высокой продуктивности лекарственного сырья;
- оценить значение гетерокарпичности семян календулы при производстве лекарственного сырья.
Научная новизна работы. Впервые в условиях низкогорной зоны Горного Алтая
на чернозёмах оподзоленных для реализации потенциала продуктивности и эффективности производства календулы лекарственной разработана научно обоснованная, адаптированная к условиям горного региона технология ее возделывания. Изучено влияние агротехнических приёмов посева (нормы высева, ширины междурядий, глубины заделки, размеров и формы высеваемых семян) и предпосевной
обработки семян регуляторами и стимуляторами роста на формирование урожайности календулы лекарственной. Установлены особенности влияния технологических приёмов на уровни и элементы структуры урожая лекарственного сырья. Определены взаимосвязи между урожайностью и элементами структуры урожая. Рассчитаны показатели экономической эффективности возделывания календулы.
Теоретическая и практическая значимость работы. Дано теоретическое обоснование стабильного получения высокого урожая лекарственного сырья календулы на территории Горного Алтая. Исследования позволили определить оптимальные технологические параметры посева календулы сорта Кальта на лекарственное сырье, способствующие получению 2,40-2,76 т/га воздушно-сухих соцветий. Полученные результаты могут быть использованы в практике лекарственного растениеводства, как в крупных специализированных, так крестьянских и фермерских хозяйствах, что расширяет возможности импортзамещения растительного сырья.
Методология и методы исследования. При проведении исследований и обработке полученных результатов были использованы полевой, лабораторный и математический методы.
Положения, выносимые на защиту:
1. Система технологических приёмов возделывания календулы для эффективного
получения качественного лекарственного сырья в Горном Алтае.
2. Агротехнологическая оценка гетерокарпичности семян календулы лекарственной.
Достоверность результатов исследований. Достоверность результатов научного
исследования подтверждена большим объемом фактического материала, обработанного дисперсионным, вариационно-статистическим, корреляционным методами.
Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены на
международных и всероссийских конференциях: «Модернизация аграрного
образования: Технологический аспект» [Томск, 2013]; Студенческой научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Горно-Алтайского государственного университета [Горно-Алтайск, 2014-2015]; «Развитие науки в XXI веке» [Харьков, 2015]; «Аграрные проблемы Горного Алтая» [Горно-Алтайск, 2016]; «Научный потенциал современной России» [Липецк, 2015]; «Современные тенденции развития науки и производства» [Кемерово, 2016]; «Сельскохозяйственные науки и АПК на рубеже веков» [Новосибирск, 2016]; «Инновационные процессы в условиях глобализации мировой экономики: проблемы, тенденции, перспективы» [Прага, 2016]; «Естественные и технические науки: опыт, проблемы, перспективы» [Ставрополь, 2016].
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения, содержит 18 таблиц, 31 рисунок, 25 приложений и списка литературы. Работа изложена на 175 страницах. Список литературы включает 293 наименований, в том числе 54 на иностранных языках.
Личный вклад автора состоит в определении цели и задач исследования, планировании и проведении полевых экспериментов, сборе и обработке фактического материала, его анализе, формулировке выводов, подготовке научных публикаций, написании и оформлении текста диссертации. В проведении полевых экспериментов принимали участие студенты кафедры агротехнологий и лесного дела ГорноАлтайского государственного университета [Царегородцев, Царегородцева, 2014; Царегородцева, Жапаркулова, 2015; Царегородцева, Руслан уулы А, 2015].
Ботанические и биологические особенности календулы лекарственной
Календула лекарственная (Calendula officinalis L.) относится к отряду покрытосеменных, классу двудольных, семейству астровых и подсемейству сложноцветных [Онтогенетический атлас лекарственных …, 1997].
Дикий родственник календулы лекарственной – календула полевая (Calendula arvensis L.), имеет более мелкие соцветия и короткий вегетационный период [Исмагилов, 2000].
Насчитывается около 20 видов календулы махровых и немахровых форм. Традиционно желтые и оранжевые цветки могут быть очень светлыми, почти белыми, или темными, до коричневого оттенка [Рабинович, 1987].
Другие распространенные названия – ноготки лекарственные, ноготки аптечные. Под названием «Ноготков лекарственных цветки» календула включена в Государственную фармакопею [ГФ, 2015].
Календула – средиземноморский вид, произрастает в Южной Европе, Передней Азии и на Ближнем Востоке [Полуденный, 1979; Тюрина, 1992].
Корневая система имеет один короткий стержневой корень, но сама корневая система очень мощная развилистая с большим количеством ветвящихся боковых корешков [Курганская, 1995].
Стебель у календулы прямостоячий, нередко от основания разветвленный, ребристый, покрытый короткими, жесткими, в верхней части железистыми волосками, высотой 15-80 см [Рябоконь, 2009]. Толщина цветоносного стебля у соцветий 1,5-2,5 мм. Листья очередные, 3-15 см длины, нижние – черешковые, продолговато-ланцетные, верхние – сидячие, стеблеобъемлющие [Полуденный, 1979; Кучеров, 1990].
Цветки золотисто-желтые или оранжевые, собраны в корзинки, достигающие 3-5 см в диаметре у немахровых и до 8-10 см у махровых форм, располагаются одиночно на концах стебля и его разветвлениях. Различают черепитчатую, хризантемовидную, лучистую, анемоновидную и герберовидную форму соцветий [Петренко, 1987].
Наружные (краевые) язычковые цветки ланцетные, трехзубчатые, с изогнутой коротко опушенной трубкой и длинным (вдвое длиннее обвертки) отгибом. Расположены в 2-3 ряда у немахровых форм и до 25 рядов – у махровых. Длина язычковых цветков 15-30 мм, ширина 3-5 мм. Язычковые цветки пестичные, плодушные. Пестик с изогнутой нижней одногнездной завязью, тонким столбиком и двухлопастным рыльцем [Кучеров, 1990].
Внутренние цветки – трубчатые, пятизубчатые, длиной до 3-10 мм, имеют 5 тычинок, сросшихся пыльниками в трубку. Пестик находится в рудиментарном состоянии, поэтому трубчатые цветки являются бесплодными и выполняют мужскую функцию [Кучеров, 1990]. В качестве лекарственного сырья используют соцветия.
Махровость соцветий обусловлена формированием преимущественно женских язычковых цветков, у которых полностью подавлено развитие тычинок и сильно разрастается венчик. Исследования Е.Ф. Мелконовой (1994) показали, что махровость наследуется как рецессивный признак. Формирование махровых соцветий даже на одном и том же растении сильно зависит от погодных условий. В засушливую солнечную погоду формируются преимущественно немахровые соцветия. В дождливую погоду у растений, выращенных из крючковидных семян, процент формирования махровых соцветий очень высок, за счет чего увеличивается средняя масса соцветий [Костылев, 2011].
Махровость соцветий, как мутация, может искусственно вызываться обработкой семян различными мутагенами. Так, махровость может возникнуть при воздействии на семена диметилсульфатом [Татевосян, 1977, 1979]. Данный мутаген воздействует на мейотическое деление: у махровых растений, начиная с профазы, первое деление мейоза протекает со значительными нарушениями.
Из-за своеобразной формы плодов (изогнутые, невскрывающиеся паракарпные, семянки без эндосперма) растения календулы получили в народе название «ноготки». Плоды – семянки различной формы и величины в зависимости от их положения в соцветии [Сампиев, 2002; Самылина, 2007; Ellis, 1988]. Наружные плоды крупные, с длинным полым носиком, серповидные, длиной до 20 мм; срединные – без носика, изогнуты в виде кольца с широким крылом; внутренние – мелкие, крючковидной формы или кольцеобразносогнутые (длиной 8-10 мм), без носика и крыла. На выпуклой стороне семена имеют острые зубцы, коричнево-желтого или сероватого цвета [Сампиев, 2002; Самылина, 2007].
Однако все формы плодов способны формировать нормально развитые растения [Яценко, 1983; Костылев, 2011].
В зависимости от степени махровости соцветия,семена располагаются в несколько рядов. Количественное соотношение трех типов семян в корзинке зависит от количества рядов семян. У немахровых соцветий с двумя-тремя рядами наружные серповидно-изогнутые семена составляют – 25 % от общего количества семян в соцветии, срединные ладьевидные – 34-38 %, мелкие кольцевидные – 37-41 % [Theobald, 1989].
Семена сохраняют всхожесть в течение 3-5 лет [Полуденный, 1979]. Различная всхожесть семян обусловлена, в первую очередь, сроками сбора и зрелостью семян [Еременко, 1987].
Сырье календулы производят десятки стран мира, в частности, Польша, Германия, Китай, Египет, Россия и др. Однако различные сорта существенно отличаются как по урожайности, так и по содержанию фармакологически значимых веществ [Маланкина, 2012]. Основные выращиваемые сорта: в России – Кальта и Рыжик [Конон, 2000], в Германии – Erfurter Orangefarbige Gefullte, а для любительского выращивания – Fiesta Gitana, Orange Gitana [Frizche, 1990]; в Словакии – Plamen и Plamenplus [Haban, 2008]; на Кубе – Fiesta Gitana и Радио [Fiallo, 2000]. В Китае и Египте сырьё, как правило, не сортовое, а местная популяция с широко варьирующим содержанием действующих веществ [Маланкина, 2012].
Являясь по происхождению растением южным, календула, тем не менее, способна успешно произрастать практически по всей территории России и ближнего зарубежья. Без ущерба для урожая календула переносит резкие колебания дневных и ночных температур в высокогорных районах Таджикистана [Кадамшоев, 1996]. Нормальное плодоношение и созревание семян календулы возможно при посеве в грунт в Сибири и в условиях Центральной Якутии [Еременко, 1986; Пасько, 1993]. Интродукционные опыты в Полярно-альпийском ботаническом саду на Кольском полуострове позволили признать календулу лекарственную перспективной культурой для озеленения городов и поселков Мурманской области [Тамберг, 1950; Горелова, 1994].
Календула - растение холодостойкое. Всходы ее способны хорошо выдерживать кратковременные заморозки. Для роста и развития календуле вполне достаточно температуры 8-12С [Kohlein, 1976].
Семена календулы начинают прорастать при температуре 2-4С, но лучше прорастают при температуре от 15 до 20С [Полуденный, 1979]. По данным Т.М. Мельниковой (2009), наиболее стабильная полевая всхожесть семян наблюдается при посеве их на оптимальную глубину - 2 см, при оптимальной температуре - 5-6С. Сухие и жаркие погодные условия вызывают стресс растения. В этих условиях развитие растений ускоряется, сокращается время цветения и снижается урожайность соцветий, уменьшается количество махровых соцветий. Напротив, если в период формирования генеративного побега и в фазе бутонизации условия будут прохладные и влажные, наблюдается резкое повышение махровости и увеличение урожайности соцветий. С точки зрения возделывания календулы для получения соцветий, такие погодные условия благоприятны на протяжении всего периода цветения [Cromaсk, 1997].
Выделяют следующие фазы роста и развития календулы: - Всходы, в зависимости от температуры и влажности почвы, появляются через 6-14 дней после посева [Кучеров, 1961; Полуденный, 1979; Баландина, 1991]. В период вегетативного развития наблюдается интенсивный рост растений.
Фаза бутонизации наступает через 20-25 дней после появления всходов [Полуденный, 1979]. В этой фазе продолжается рост надземной части календулы. Продолжительность фазы изменяется в зависимости от условий вегетации. Начало фазы цветения наблюдается через 38-54 дня после появления всходов [Кучеров, 1961; Полуденный, 1979]. В фазу цветения происходит возобновление интенсивного прироста биомассы за счет сильного ветвления и образования новых цветоносов.
Влияние глубины заделки семян на наступление фенологических фаз и продолжительность межфазных периодов у календулы лекарственной
В связи с тем, что календула лекарственная в низкогорной зоне Горного Алтая практически не изучалась, важно определить продолжительность вегетационного периода, даты наступления основных фаз развития, их продолжительность.
Определение дат наступления фенофаз лекарственной культуры необходимо также для выявления сроков осуществления приемов ухода и уборки, от которых во многом зависит уровень урожайности культуры и качество получаемого растительного сырья.
Пригодность сорта для возделывания в конкретной зоне и его хозяйственная ценность во многом определяются его биологическими особенностями, характером динамики определенных этапов роста и развития, особенно продолжительностью его вегетационного периода [Кондратенко, 2004].
В.В. Глуховцев (2001), Н.Н. Мишин (2004) считают, что продолжительность вегетационного периода и его отдельных межфазных периодов определяется наследственными особенностями и в значительной мере зависит от условий среды: температуры почвы и воздуха, осадков, влажности воздуха и т.д.
Связь между тепловым режимом среды и поведением растений проявляется уже на самом первом этапе их жизни – в период прорастания семян и появления всходов. Глубина заделки семян оказывает прямое влияние на температурный и водный режим, сложившийся непосредственно вблизи семян. По данным Н.К. Ижик (1976), наиболее заметно такая связь проявляется в изменении продолжительности периода посев–всходы. На рисунке 3 отчетливо видно влияние глубины заделки семян на продолжительность периода посев–массовые всходы.
Первыми появились всходы с глубины заделки семян на 2-5 см: на 19-й день – в 2014 г., на 15-й день – в 2015 г., на 14-й день – в 2016 г. Затем появились всходы в вариантах с глубиной заделки на 1см и без заделки семян: на 20-й день в 2014 г., на 16-й день – в 2015-2016 гг. Позднее появились всходы в вариантах с глубиной заделки семян на 6-10 см: на 22-28-й день в 2014 г., на 17-23-й день – в 2015 г., на 16-21-й день – в 2016 г. Исследованиями установлена закономерность, что с увеличением глубины заделки семян период посев–массовые всходы растягивался. По литературным данным этот период может варьировать от 6-12 [Хотин, 1991], 8-15 [Махов, 1980] до 19-26 дней [Ельчининова, Сорокина, 2012].
В 2014 году этот период был более продолжительным, так как погодные условия начала мая были неблагоприятными: температура воздуха ниже средней многолетней в сочетании с большим количеством осадков (в мае выпало 2,6 средней многолетней месячной нормы). Глубина посева оказывает влияние на развитие почвенных и семенных инфекций. По литературным данным [http://agroarchive.ru/hnicheskiy-metod/] по обеим группам инфекций установлена.
Прямая зависимость между глубиной посева и их развитием: чем мельче заделка семян, тем ниже развитие болезней, и наоборот
В наших же исследованиях, несмотря на продолжительный период посев – всходы, длительное время взаимодействия семян с влажной почвой, в вариантах с глубиной заделки 7-10 см, всходы были здоровыми, не поврежденными грибковыми заболеваниями. Это обусловлено тем, что семена календулы обладают выраженным противогрибковым действием, которое было доказано работами Ю.Н. Куркиной и О.Г. Пшеничной (2011).
В условиях низкогорной зоны Горного Алтая, даты наступления фенологических фаз и продолжительность межфазных периодов календулы лекарственной в значительной степени зависели от исследуемых параметров и погодных условий (рисунок 4; приложения 3,4,5).
На продолжительность межфазного периода всходы–бутонизация оказали сильное влияние исследуемые варианты. Фаза бутонизации в вариантах с глубиной заделки до 3 см и без заделки семян наступила после появления всходов на 43-й день – в 2014 г., на 42-й – в 2015 г. и на 39-й в – 2016 г. В вариантах с глубиной заделки семян от 4 до 8 см наступление фазы бутонизации в среднем за три года отмечалось на 1-2 дня позже. Еще позднее фаза бутонизации наступила при более глубокой заделке семян – на 9,10 см. В 2014 г. она наступила на 46-й день после появления всходов, в 2015 г. – на 44-й день и в 2016 г.– на 45-й день. По результатам трехлетних исследований установлена закономерность удлинения продолжительности межфазного периода всходы – бутонизация с увеличением глубины заделки семян.
Установлено, что календула лекарственная вступает в фазу полного цветения через 30-40 дней после всходов, по календарным датам – это вторая третья декада июля [Исмагилов, 2000; Шорин, 2013]. В наших исследованиях наступление фазы цветения в среднем за три года отмечалось значительно позднее: на 65-69-й день после появления всходов в вариантах с глубиной заделки семян до 5 см и без заделки семян, на 62-67-й день – с глубины 6-8 см, на 63-65-й день – с максимальной глубины заделки семян – 9,10 см.
Отмечается, что сроки цветения в определенной степени находятся в зависимости от погодных условий. Жаркая погода без осадков укорачивает период от всходов до полного цветения, а влажная и прохладная этот период удлиняет [Шорин, 2015]. Гидротермический коэффициент данного периода составил в 2014 г. – 2,7, в 2015 г. – 1,8, в 2016 г. – 2,1, что говорит о достаточном увлажнении территории.
Важный межфазный период календулы лекарственной для формирования урожая лекарственного сырья – бутонизация–цветение. В это время одновременно с образованием бутонов и соцветий продолжается интенсивный рост надземной части растений. В 2014 г. продолжительность межфазного периода бутонизация– цветение с увеличением глубины заделки семян сокращалась с 26 дней (0-5 см), 23 дней (6-8 см) до 19 дней (9-10 см) в 2014 г. Такая закономерность сохранялась и в последующие годы исследований.
Межфазный период цветение–конец вегетации соответствует периоду сбора лекарственного сырья (соцветий). За три года исследований средняя продолжительность этого периода в вариантах с глубиной заделки семян на 1-8 см и при поверхностном посеве варьировала от 38 (2016 г.) до 45 дней (2014 г.), при максимальной глубине заделки – от 36 (2015 г.) до 40 дней (2014 г.). Гидротермические условия периода вегетации в годы исследований позволили произвести по 5 сборов лекарственного сырья. Даты проведения первых сборов напрямую зависели от глубины заделки семян. С увеличением глубины заделки семян от 7 см массовое цветение наступало на 4-5 дней позже по сравнению с контрольным вариантом в 2014-2015 гг., на 2 дня – в 2016 г. В целом с увеличением глубины заделки семян сокращался межфазный период цветение– конец вегетации.
Таким образом, с увеличением глубины заделки семян возрастала продолжительность межфазных периодов посев-всходы и всходы-бутонизация, но снижалась – бутонизация-цветение и цветение-конец вегетации.
Окончание вегетации определялось наступлением первых осенних заморозков. Вегетационный период в зависимости от глубины заделки семян и метеорологических условий в годы исследований варьировал от 98 (при максимальной глубине заделке семян) до 112 дней (при глубине заделки семян, близкой к рекомендуемой) (таблица 8).
Влияние ширины междурядий на урожайность лекарственного сырья и элементы структуры урожая
В среднем за 3 года максимальная урожайность была в варианте с шириной междурядий 45 см – 2,33 т/га, минимальная – при ширине междурядий 60 см – 2,04 т/га (таблица 13). Результаты исследований Е.М. Алферовой с соавт. [http://www.scienceforum.ru/] по изучению влияния ширины междурядий на урожайность соцветий календулы лекарственной в Омской области говорят обратное: максимальная урожайность была получена при ширине междурядий 60 см – 3,8 ц/га, а при ширине междурядий 45 см – 3,5 ц/га.
На урожайность лекарственного сырья большое влияние оказывает не только различная ширина междурядий, но и гидротермический коэффициент. На основании анализа погодных условий трех лет исследований, необходимо отметить, что низкогорная зона Горного Алтая относится к зоне избыточного увлажнения, где ГТК колеблется от 1,9 до 2,7. Полученные нами данные в условиях достаточного и даже избыточного увлажнения, подтверждают результаты исследований Д.А. Костылева (2000), который отмечал, что при достаточном увлажнении максимальная урожайность была определена при ширине междурядий 45 см, при остром недостатке влаги – при 75 см, в умеренно засушливых условиях – при 60 см.
Как и в предыдущих опытах, сохраняется тенденция увеличения урожайности лекарственного сырья во всех вариантах опыта во все годы исследований от 1-го сбора к 3-му, а затем – снижения (рисунок 15, приложение 14), за счет уменьшения количества и массы соцветий на одном растении (рисунок 17 а, б; приложение 15).
В наших исследованиях установлено, что 2-3 сборы более урожайные, в это время сформировалось около 46 % от всего урожая лекарственного сырья (рисунок 16, приложение 7). Так же по литературным данным наиболее продуктивны второй и третий сборы (конец июля - начало августа), в это время формируется до 50 % от всего урожая лекарственного сырья [Гончаров, 2011].
При анализе структуры урожая лекарственного сырья было установлено, что максимальное количество соцветий на одном растении было в вариантах с шириной междурядий 45 и 60 см во всех сборах (рисунок 17). Количество соцветий в 1-3 сборах различалось незначительно (21-22 шт.) и снижалось к 5 сбору до 11 шт. Близкие показатели были в варианте с шириной междурядий 60 см, при ленточном способе посева, показатели были ниже, но закономерности снижения количества соцветий к 5 сбору сохранялись. В исследованиях Н.В. Шорина (2013), по изучению календулы лекарственной сорта Кальта, в условиях Омского Прииртышья, по числу соцветий на одном растении выделился вариант с междурядьями 45 см (16 шт.).
Масса одного соцветия по вариантам варьировала незначительно: от 0,145 г при ширине междурядий 45 см до 0,124 г при ленточном способе посева (1-ый сбор). Более заметным варьирование было по сборам. По данным Д.А. Костылева (2000) при ширине междурядий 45 см масса одного соцветия изменялась от 0,125 до 0,159 г.
Масса соцветий одного растения по вариантам также значительно не различалась, а по сборам варьировала в более широких пределах: при ширине междурядий 45 см от 3,0 г (1-ый сбор) до 1,4 г (5-ый сбор), при ширине междурядий 60 см – от 2,9 г (1-ый сбор) до 1,2 г (5-ый сбор).
Из исследованных элементов структуры урожая ширина междурядий оказала заметное влияние только на количество соцветий на одном растений.
Полученные нами данные корреляционного анализа, позволяют сделать вывод, что урожайность лекарственного сырья календулы находится в положительной сильной связи от количества и массы соцветий с одного растения (r=0,90±0,05 и r=0,86±0,03 соответственно) (рисунок 18; приложение 9).
Менее сильной оказалась связь с массой одного соцветия (r=0,51±0,06). Слабую связь установили с густотой стояния растений (r=0,26±0,04).
Между элементами структуры урожая выявили интересные связи. Сильную связь установили между количеством и массой соцветий одного растения, что доказывает высокий коэффициент корреляции (r=0,91±0,06). Зависимость массы одного соцветия от количества соцветий с одного растения выражает положительная средняя корреляционная связь (r=0,61±0,02). Положительную очень слабую связь вычислили между густотой стояния растений и количеством соцветий (r=0,12±0.04), массой соцветий одного растения (r=0,018±0,02), массой одного соцветия (r=0,15±0,06).
В исследованиях Н.В. Шорина и А.Н. Крикливой в условиях Омского Прииртышья при изучении влияния способов посева на продуктивность лекарственного сырья и семян календулы лекарственной сорта Кальта было установлено, что наиболее приемлемый способ посева – широкорядный с междурядьями 60 см (2013), а сорта Компактная – широкорядный с междурядьями 45 или 60 см (2015).
По результатам трехлетних исследований, наибольшие полевая всхожесть семян (52,8 %) и густота стояния растений (327 тыс. шт./га), близкая к оптимальной (300 тыс. шт./га) календулы лекарственной были в варианте с шириной междурядий 45 см. Максимальная урожайность лекарственного сырья была определена при ширине междурядий 45 см (2,33 т/га), минимальная – при ширине междурядий 60 см (2,04 т/га). Из исследованных элементов структуры урожая ширина междурядий оказала заметное влияние только на количество соцветий на одном растении.
Влияние формы и размеров высеваемых семян на урожайность лекарственного сырья и элементы структуры урожая
Полевая всхожесть оказывает существенное влияние на формирование урожайности в целом. Как правило, она значительно ниже лабораторной и зависит от взаимодействия агротехнических, почвенных, метеорологических условий и качества семян.
Изучение всхожести, проростков, выросших из гетерокарпических семян календулы, выявило существенные различия между фракциями (рисунок 27; приложение 22). Исследования показали, что наибольшая полевая всхожесть отмечалась при посеве семян крючковидной фракции и колебалась она от 54,6 % в 2016 г. до 60,4 % – в 2014 г., наименьшая – несепарированными, от 47,8 до 55,8 % соответственно.
Причинами низкой полевой всхожести несепарированных семян могут быть следующие. Семена разных фракций по-разному реагируют на влажность почвы. В отношении мелкой крючковидной фракции это можно объяснить малым количеством влаги, необходимым для прорастания этих мелких семян, в отношении ладьевидной фракции – наличием широких «крыльев», улучшающих контакт семян с почвой.
Р.Р. Исмагилов (2000), Д.А. Костылев с соавт. (2011) утверждают, что всхожесть ладьевидных и серповидных семян, с большей массой 1000 семян, выше, чем крючковидных. Но мелкие крючковидные семена обладают большим процентом выхода растений с махровыми соцветиями, однако при нехватке посевного материала целесообразно использовать для посева также семена более крупных фракций, повышая, тем самым, общую всхожесть партии семян и используя большую часть семенного материала. Н.В. Шорин (2013) утверждает, что лучшая полевая всхожесть у семян крючковидной фракции.
Чтобы достичь высокого уровня планируемого урожая хорошего качества важно не только получить своевременные, дружные и полноценные всходы оптимальной густоты, но и сохранить их. Исследованиями установлено, что к началу первого сбора лекарственного сырья наблюдались те же закономерности: максимальная густота стояния была в варианте при посеве семян крючковидной фракции, минимальная – при посеве несепарированными.
Сопоставив данные отечественных и зарубежных литературных источников по густоте стояния, площади питания и планируемой урожайности календулы лекарственной, Д.А. Костылев (2000) установил, что весовая норма высева не соответствует поштучной, с учетом того, что семена календулы гетерокарпичны и их масса 1000 семян составляет от 7 до 15 г, то по данной весовой рекомендации для семян I-III репродукций [ГОСТ Р 51096-97] со всхожестью не менее 65 % приходится от 433 тыс. до 929 тыс. и более растений на 1 га.
По результатам исследований, мы не выявили влияния гетерокарпичности семян календулы лекарственной на наступление фенологических фаз (приложение 23) и продолжительность межфазных периодов. Данных по влиянию изучаемых фракции на наступление фенологических фаз и продолжительность межфазных периодов в литературе мы не обнаружили.