Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 14
1.1 Ботанические особенности и химический состав растений расторопши 14
1.2 Биологические особенности 21
1.3 Технология возделывания 25
2. Условия проведения, схемы опытов и методика исследований
2.1 Климат и погодные условия в годы проведения исследований 37
2.2 Почвы района исследований и агрохимическая характеристика опытных участков 44
2.3 Схемы опытов и методика исследований 47
2.4 Технология возделывания расторошпи пятнистой 50
3. Биологические особенности и сравнительная оценка продуктивности различных сортов расторопши пятнистой на черноземных и каштановых почвах поволжья 53
3.1 Всхожесть семян 53
3.2 Закономерности роста и развития 57
3.3 Формирование ассимиляционного аппарата расторопши пятнистой и продуктивность его работы 61
3.4 Динамика формирования зеленой и сухой биомассы. 63
3.5 Критерии оценки степени засухоустойчивости расторопши 64
3.6 Болезни и вредители расторопши пятнистой 70
3.7 Подбор и сравнительная оценка продуктивности сортов расторопши пятнистой в условиях различных зон степного Поволжья 73
4. Влияние нормы высева и способов посева на продуктивность расторопши пятнистой на черноземах и каштановых почвах Поволжья 89
4.1 Рост и развитие растений расторопши пятнистой 90
4.2 Особенности формирования ассимиляционной поверхности и продуктивность ее работы 96
4.3 Динамика формирования урожая зеленой и сухой биомассы 105
4.4 Урожайность и качество семян расторопши пятнистой 116
4.5 Влияние нормы высева и способов посева на засоренность посевов рас-торопши пятнистой 126
5. Влияние основной и предпосевной подготовки почвы на продуктивность расторопши пятнистой 140
5.1 Закономерности роста и развития расторопши пятнистой в степной зоне Поволжья 141
5.2 Фотосинтетическая деятельность растений расторопши в зависимости от способов основной и предпосевной обработки почвы 151
5.3 Особенности водопотребления расторопши при возделывании на семена 158
5.4 Повышение водно-физических свойств и плодородия почвы в результате действия глубины, способов обработки почвы и культуры расто-ропши. 164
5.5 Влияние способов обработки почвы на засоренность посевов расторопши и ее продуктивность 175
5.6 Урожайность и качество семян расторопши в зависимости от изучаемых факторов 181
6. Влияние режима минерального питания, предшественников и способов обработки почвы на урожайность и качество семян различных сортов расторопши пятнистой 190
6.1 Продуктивность расторопши пятнистой в зависимости от режима ми нерального питания 190
6.1.1 Динамика минерального питания в течение вегетации расторопши 191
6.1.2 Рост, развитие и фотосинтетическая деятельность растений расторопши пятнистой в зависимости от режима минерального питания
6.1.3 Урожайность и качество семян расторопши пятнистой в
зависимости от уровня минерального питания 195
6.1.4 Влияние режима минерального питания расторопши пятнистой на
потребление питательных веществ 200
6.2 Влияние микроудобрений и стимуляторов роста на продуктивность расторопши в условиях черноземных почв степной зоны Поволжья 208
6.3 Особенности развития и формирования урожая различных сортов рас-торопши в зависимости от предшественников и способов основной обработки почвы 215
6.4 Сроки и способы уборки урожая расторопши пятнистой на семена 233
7. Особенности технологии выращивая расторопши пятнистой в условиях орошения 241
7.1 Влияние режима орошения на формирование урожайности семян рас-торопши пятнистой 241
7.1.1 Особенности водопотребления расторопши при различных режимах орошения 242
7.1.2 Рост и развитие расторопши пятнистой в зависимости от режима орошения. 247
7.1.3 Урожайность семян расторопши 258
7.2 Особенности технологии выращивания расторопши пятнистой в условиях орошения 260
7.2.1 Особенности водопотребления растений расторопши в орошаемых и богарных условиях 261
7.2.2 Закономерности формирования густоты стояния растений растороп-ши пятнистой 264
7.2.3 Продуктивность расторопши пятнистой в орошаемых и богарных условиях 269
8. Биоэнергетическая оценка и экономическая эффективность технологии возделывания расторопши пятнистой и использования ее жмыха в рационах лактирующих коров
8.1 Разработка рационов для лактирующих коров с включением жмыха из расторопши 273
8.1.1 Эффективность использования жмыха и силоса из расторопши в рационах лактирующих коров 274
8.1.2 Переваримость и использование питательных веществ рационов 280
8.1.3 Экономическая эффективность скармливания жмыха из расторопши лактирующим коровам 281
8.2 Энергетическая эффективность различных приемов технологии возделывания расторопши пятнистой. 282
8.3 Экономическая эффективность технологии возделывания расторопши пятнистой. 289 Выводы 298 Предложения производству 302
Список литературы
- Биологические особенности
- Формирование ассимиляционного аппарата расторопши пятнистой и продуктивность его работы
- Особенности водопотребления расторопши при возделывании на семена
- Динамика минерального питания в течение вегетации расторопши
Введение к работе
Актуальность темы исследований. В мировой медицинской практике в настоящее время отмечается устойчивая тенденция увеличения использования лечебных и профилактических препаратов растительного происхождения. Производство экологически чистого фармацевтического сырья является стратегической задачей растениеводства Российской Федерации
При лечении заболеваний пищеварения в мире активно используют гепатопротекторы – группу препаратов, избирательно влияющих на печень. В своих исследованиях Л.И. Дранник, Л.Г. Долганенко и О.И. Гризодуб (1993) пришли к выводу, что к лекарственным средствам данной группы относятся прежде всего те, которые созданы на основе расторопши пятнистой. Ее применяют для лечения острых и хронических гепатитов, цирроза и токсико-метаболических поражений печени и заболеваний желчных путей. Ценным лекарственным растением является расторопша пятнистая – Silybummarianum (L.) Gaertn. (Перевозченко И.П., 1989; Martinez F., 1993). Флаволигнаны расторопши способствуют успешному выводу токсинов из печени, выведению солей и шлаков. А.М. Задорожный (1988) отмечает, что природных зарослей расторопша у нас в стране не образует, поэтому необходимо расширять посевы высокопродуктивных сортов. Улучшить обеспечение населения эффективными лекарственными средствами можно за счет увеличения источников лекарственного растительного сырья. Для степной зоны Поволжья эта культура новая, поэтому технология ее возделывания нуждается в изучении и корректировке с учетом почвенно-климатических условий региона.
В связи с этим исследования, направленные на расширение посевных площадей и совершенствование технологии возделывания с целью получения устойчивых урожаев экологически чистой продукции расторопши пятнистой, являются актуальными.
Цель исследований – формирование высокопродуктивных агрофитоценозов расторопши пятнистой на основе изучения биологических особенностей и разработки адаптивной технологии ее возделывания в условиях степной зоны Поволжья.
Задачи исследований.
-
Изучить современное состояние, определить перспективу расширения посевных площадей расторопши пятнистой и основные направления ее использования.
-
Изучить закономерности роста, развития, фотосинтетической деятельности и формирования элементов продуктивности расторопши в зависимости от сортовых особенностей, приемов возделывания и погодных условий.
-
Определить основные критерии оценки степени засухоустойчивости расторопши пятнистой по сравнению с другими культурами этого семейства.
-
Провести подбор сортов и дать сравнительный анализ их продуктивности, вывести новый засухоустойчивый и высокопродуктивный сорт с высоким содержанием биологически активных веществ – флаволигнанов, способствующих регенерации клеток печени.
-
Разработать оптимальные параметры агротехнических приемов адаптивной технологии возделывания, обеспечивающей формирование высокопродуктивных агрофитоценозов расторопши пятнистой: нормы высева и способы посева, приемы основной и предпосевной обработки почвы, внесение гербицидов в баковых смесях с гуминовыми препаратами, дозы удобрений, применение микроэлементов, стимуляторов роста и различных режимов орошения.
-
Разработать способ повышения семенной продуктивности расторопши пятнистой, определить оптимальные сроки и способы уборки.
-
Изучить химический состав зеленой массы и плодов расторопши в зависимости от изучаемых факторов.
-
Дать экономическую, биоэнергетическую и экологическую оценку технологии возделывания расторопши пятнистой.
Научная новизна. Впервые на черноземных и каштановых почвах Поволжья установлены особенности физиологических процессов, определяющие степень засухоустойчивости расторопши по сравнению с другими культурами этого семейства. Выявлены тесные взаимосвязи между параметрами показателей вегетативных и генеративных органов растений, определены зависимости их от основных приемов возделывания, позволяющие прогнозировать урожайность надземной биомассы и семян.
Проведен подбор и дана сравнительная оценка продуктивности возделываемых и новых сортов расторопши пятнистой (Панацея, Амулет) с учетом урожайности, химического состава и качества семян, содержания биологически активных веществ – флаволигнанов.
Выведен сорт расторопши пятнистой Амулет, который включен в реестр для использования (авторское свидетельство № 55587 и патент № 6446, 2010 г.).
Разработан способ повышения семенной продуктивности расторопши сорта Панацея (патент № 2457655, 2012 г.)
Впервые установлено влияние предшественников, вспашки на глубину 25–27 см в сочетании с предпосевным боронованием и культивацией, обычного рядового посева и нормы высева 500 тыс. всхожих семян /га на продуктивность культуры.
Доказана высокая эффективность использования гуминовых препаратов в качестве антидотов при совместном внесении в баковых смесях с гербицидами в борьбе с сорной растительностью на посевах расторопши.
Установлены дозы внесения минеральных удобрений в сочетании с микроудобрениями и стимуляторами роста; влияние орошения при пороге влажности 70 % НВ, позволяющего наиболее полно реализовать биологический потенциал расторопши пятнистой в различных зонах степного Поволжья.
Разработаны срок и способ уборки расторопши пятнистой (патент № 245766, 2012 г.).
Определены технические условия получения масла расторопши (ТУ-9141-001-00497-07), а также его композиций с подсолнечным (ТУ-914113010514645-05) и тыквенным маслом (ТУ-914118610514645-12).
Представлены технические условия получения шрота пищевого белково-углеводного расторопшевого (ТУ 9146-138-10514645-06) и кормовой добавки «Иммунорост», включающей жмых расторопши (ТУ 9296-006-00493497-2013).
Теоретическая значимость. Разработана стратегия формирования высокопродуктивных агроценозов расторопши пятнистой, что достигнуто путем создания нового сорта, определения степени засухоустойчивости культуры и вляния на этот показатель разработанного комплекса агротехнических приемов возделывания. В результате исследований установлены закономерности роста, развития и формирования элементов продукционного процесса расторопши в зависимости от предшественников, способов обработки почвы, способов и норм высева, режима минерального питания и орошения, способов и сроков уборки в условиях степной зоны Поволжья.
Практическая значимость. Разработанные научно обоснованные приемы технологии возделывания расторопши пятнистой обеспечили получение в степной зоне Поволжья урожайность экологически безопасных семян 1,15 т/га на богаре и 1,52 т/га при орошении с высокими качественными показателями.
Рекомендованные приемы технологии возделывания расторопши внедрены на площади более 600 га в ГПЗ «Еланский» Самойловского в К(Ф)Х «Чурляев» и К(Ф)Х «Нива-Xофф» Аткарского района, в К(Ф)Х «Гоферберг» Лысогорского района, в колхозе «Победа» Красноармейского района и в колхозе «Михайловское» Марксовского района Саратовской области. Прибавка урожайности семян по сравнению с ранее принятыми приемами технологиями возделывания составила 0,20–0,35 т/га и обеспечила увеличение чистого дохода на 8200–12500 руб./га при уровне рентабельности 280–350 %.
Разработанный нами способ посева, срок и способ уборки расторопши пятнистой обеспечили проведение уборки в оптимальные сроки и повышение урожайности семян на 15-20%.
Выведенный сорт расторопши Амулет, включенный в реестр сортов для использования, обеспечил повышение урожайности семян на 0,33 т/га и флаволигнанов до 3,5% против 3,0% у районированных сортов.
При реализация продуктов переработки расторопши – масла и жмыха– экономическая эффективность возделывания культуры повышается в 1,8–2,5 раза по сравнению с реализацией семян.
Рекомендуемая технология возделывания расторопши пятнистой на семена позволяет значительно повысить роль и конкурентоспособность культуры, и увеличить эффективность и стабильность отрасли растениеводства в современных условиях рыночных отношений.
Методология и методы исследований. Методология основана на анализе имеющихся в фондах материалов, патентной литературы, научных статей отечественных и зарубежных авторов, информационных изданий и книг научной и производственнной тематики. В работе использованы теоретические методы: системный анализ, математическая статистика; экспериментальные – полевые и лабораторные опыты.
Положения, выносимые на защиту:
максимальная листовая поверхность – 50,5–55,0 тыс.м2/га и фотосинтетический потенциал – 1850–2240 МДж/га в условиях сухостепной зоны Поволжья формируются высокопродуктивными сортами Панацея и Амулет, обеспечивающими накопление сухой надземной массы до 3,8–4,5 т/га и сухой массы корней до 2,8–3,4 т/га; наиболее продуктивные в условиях различной влагообеспеченности на черноземах и каштановых почвах сухостепной зоны Поволжья сорта расторопши – Панацея и выведенный нами сорт Амулет, обеспечивающие получение до 1,12–1,40 т/га семян с высоким содержанием – 3,3–3,5 % наиболее ценных в фармакологическом отношении веществ – флаволигнанов;
основные критерии оценки степени засухоустойчивости растений у расторопши пятнистой на 12–15 % ниже по сравнению с другими культурами этого же семейства;
оптимальный способ посева расторопши пятнистой – обычный рядовой (15 см) при норме высева 500 тыс. всхожих семян на 1 га на черноземах и 400 тыс. всхожих семян/га на каштановых почвах; лучшие приемы основной и предпосевной обработки почвы – вспашка на 25–27 см в сочетании с предпосевным боронованием и культивацией, применение на семенных участках гербицидов в баковых смесях с гуминовыми препаратами;
оптимальная доза минеральных удобрений – N90P90R60, применение микроудобрений и стимуляторов роста для обработки семян и посевов. Лучшие предшественники расторопши пятнистой в засушливые годы – пар, в среднезасушливые и влажные – паровая озимь;
оптимальный срок уборки расторопши на семена – фаза восковой спелости, когда в центре раскрывающейся корзинки появляется бело-кремовый цвет и диаметр такого окрашивания корзинки не превышает 1,3–1,6 см.
Степень достоверности результатов. Все исследования проведены в соответствии с общепринятыми методиками и достоверность полученных результатов подтверждена многолетним периодом исследований, статистической обработкой экспериментальных данных методами дисперсионного и корреляционного анализов, а также их сопоставлением с результатами исследований других ученых.
Степень разработанности. Вопросам некоторых элементов технологии возделывания расторопши в лесостепной зоне Поволжья, в частности подбором наиболее продуктивных сортов, оптимальных норм высева и способов посева, перспективам применения орошения расторопши, посвящены работы К.С. Пименова (2000; 2002) и В.С. Поспелова (2008). О положительном влиянии на продуктивность расторопши микроэлементов, стимуляторов роста свидетельствуют работы А.Н. Кшникаткиной (2005; 2007) и В.А. Гущиной (2003). В сухостепной зоне эти и другие приемы технологии возделывания не изучены.
Апробация результатов исследований. Результаты исследований были доложены и получили положительную оценку на международных симпозиумах: V, VI, VII «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Пущино, 2003; 2005; 2007), VII «Нетрадиционные и редкие растения, природные соединения и перспективы их использования» (Белгород, 2006); на международных научно-практических конференциях: IV «Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений» (Ульяновск, 2002), «Экологические аспекты интенсификации сельскохозяйственного производства» (Пенза, 2002), VIII «Интродукция нетрадиционных и редких растений» (Мичуринск, 2008); на Всероссийских научно-практических конференциях: «Флористические и геоботанические исследования в Европейской России» (Саратов, 2000), «Вавиловские чтения» (Саратов, 2000–2013), II «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными ресурсами и создания функциональных продуктов» (Москва, 2003); на совещаниях и семинарах специалистов сельского хозяйства Саратовской области и степного Поволжья в период с 2004 по 2012 г.
Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 50 научных работ, в том числе 13 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получены 3 патента на изобретения, авторское свидетельство, 3 ТУ и сертификаты на масло расторопшевое и жмых.
Структура и объем диссертации. Диссератационная работа состоит из введения, 8 глав, выводов и предложений производству, списка литературы, включающего 314 источников, в том числе 42 – зарубежных авторов, изложена на 332 страницах компьютерного текста, содержит 130 таблиц, 26 рисунков и 62 приложения.
Автор выражает искреннюю признательность за ценные советы и помощь в выполнении данной работы научному консультанту, доктору сельскохозяйственных наук, профессору М.Н. Худенко; профессору Ю.В.Лобачеву и сотрудникам Саратовского государственного аграрного университета им.Н.И. Вавилова.
Биологические особенности
Латинское название расторопши пятнистой – Silybummarianum (L.) Gaertn. [240]. Включает два вида, получивших распространение в странах Средиземноморья – это Silybummarianum и Silybum еburneum. Это подтверждают Аdzet T., Ig-lesiasJ., Medler J.T. (1995) [305] на основании сложных хроматографических анализов по дифференциации флаволигнанов, позволивших выявить у Silybummaria-num три хемотина, а одна у Silybum еburneum. Применение этого сложного мас-спектрометрического анализа дало возможность различать эти виды как фиолетово - и белоцветковые разновидности:Silybummarianum.
В своих исследованиях Л.И. Дранник, Л.Г. Долганенко, О.И.Гризодуб (1993) пришли к аналогичному выводу и выделили несколько рас (разновидности) Si-lybummarianum – белоцветковая и красноцветковая, которые в зависимости от почвенно-климатических условий произрастания имеют значительное количество популяций [62]. Было установлено, что плоды белоцветковой расы имеют значительное разнообразие и большое количество флаволигнанов и их выход после выделения очищенных комплексов веществ из плодов Silybummarianum красноцвет-ковой составил 3,5 % и белоцветковой расы - 4 %. Поэтому они пришли к выводу, что у белоцветковой расы сумма флаволигнанов выше, чем у красноцветковой. Разделение компонентов флаволигнанов изучалось методом хроматографии. Выделенные соединения идентифицированы с силихристином, таксифолином, сили-дианином и силибином. В результате хроматографии установлено, что доминирующими флаволигнанами являются силибин и силихристин. Было выявлено, что силибин представлен в двух изомерных формах.
В своих дальнейших исследованиях они установили, что плоды различных рас расторопши могут являться источником получения ценных лекарственных средств гепатозащитного действия.
На болгарской станции по сортоиспытанию в Дыбене сравнивали действие сортов такого ценного растения Silybummarianum Силмар (новый сорт) и Орешец. Приведены сравнительные оценки полученных данных по фенологии, росту растений в высоту, урожайности и содержанию в семенах силимарина. Сорт Силмар более продуктивный и содержит в семенах 3,1 % силимарина, рекомендован для использования в производственных условиях [76, 223]. Сорт обладает скороспелостью.
Расторопша пятнистая относится к однолетним травянистым растениям с высотой до 1,5 м, иногда низкое до 30 см и очень редко – 10 см, а высокорослые экземпляры достигают 2-3 м высотой. В России получила названия – «пятнистая», «остропестро» [138].
Стебель. Ветвистый или простой, прямой, цилиндрический, бороздчатый, слабопаутинистоопушенный или голый, с мучнистым налетом.
Листья. Отличаются большими размерами в прикорневой розетке (до 80 см длиной и 30 см шириной) кожистые, морщинистые, на крылатом черешке, перисто-рассеченные или перистолопастные, продолговато-овальные, темно-зеленые; листья стеблевые несколько мельче, с очередным расположением, верхние листья сидячие, стеблеобъемлющие с широким, коротко низбегающим основанием. Листья, расположенные на самом верху стебля, еще более мелкие, с более вытянутой верхушкой. Листовая пластинка ланцетовидная или эллиптическая, от перисто-рассеченной до перистолопастной, с лоснящейся, блестящей поверхностью, с многочисленными волнистыми белыми блестящими разводами или пятнами. По неровному краю листа расположены двухугольные и треугольные зубцы, с острыми желтыми колючками. Крупные корзинки оканчиваются листочками-обертками с желтыми, длинными, шиловидными остриями.
Соцветия. Корзинки длиной 3-6 см, чаще шаровидные, иногда продолговатые, располагаются на верхушке стебля и ветвей одиночно. Обертка черепитчатая, слабо опушенные или голые; наружными листочками и прижатыми при основании средними листочками, с торчащим наверху жестким придатком с 4-6 шипиками по краям; по длине придаток несколько длиннее, чем цветки или равен им; внутренние листочки обертки с маленьким придатком, кожистые, прямые. Цветоложе мясистое, плоское.
Цветки, собранные в соцветие-корзинку на верхушке побегов, одинаковые, обоеполые, многочисленные. Венчик пурпурный, фиолетовый, розовый, гораздо реже белый, трубчатый; с удлиненной, узкоцилиндрической трубкой, зев расширенный, колокольчатый, короткий; узкие, линейные лопасти венчика по краю цельные. Нити тычинок выше основания слипающиеся, с густыми ослизняющи-мися волосками, наверху свободные; связник по длине равен нижним придаткам пыльников. Столбик пестика утолщенный наверху, покрытый длинными ветвистыми волосками, несколько скошенный, со сближенными, наверху коротко расходящиеся ветвями столбика, снаружи покрытыми короткими, ветвистыми, густыми волосками.
Плоды. Эллиптические или обратнояйцевидные семянки достигают 8 мм в длину и 2-4 мм в ширину, темно-коричневого или черного цвета с продольно-продолговатыми, буроватыми пятнами, голые, блестящие, слегка сдавленные. На верхней площадке находится приподнятый бугорок (нектарник); хохолок из большого количества пленчатых щетинок, по краю зубчатых, соединенных в колечко при основании, с коронкой из блестящих, мелких, цельнокрайних волосков по верхнему краю. Волоски хохолка между собой не совсем равны; наружные тонкие, белые или желтоватые, внутренние пленчатые, длиной 1-2 см, длиннее семянки в 2-3 раза [14].
Распространение. Расторопша пятнистая встречается по краям дорог, на заброшенных полях, на невозделанных местах [81].
Расторопша пятнистая широко распространена в Средиземноморье, в Западной Европе, Северной Африке и Центральной Азии, в южной части Австралии, на Канарских островах [291]. Встречается в Средней Азии, на Кавказе, в Западной Сибири и на юге Украины [7, 18, 47, 67, 172, 171, 226].
Расторопша пятнистая в настоящее время возделывается Московской области, в Поволжье и Краснодарском крае [189]. Значительная часть получаемого сырья приходится на экспорт. Особую ценность для производства лекарственного сырья являются созревшие плоды расторопши пятнистой, из которых получают масло [113]. Химический состав растений расторопши пятнистой впервые был определен А.А. Гроссгеймом и подробно уточнен И.В. Лариным [43, 87]. Данные, полученные авторами, представлены в таблице 1. В семенах расторопши обнаружены ценные флавоноиды: тансифолин и фла волигнаны (дегидросилибин, силибин, силихристин, силидианин, 2-3 дегидросилибин, 2-3-дегидросилихристин и др.). В состав семян расторопши пят нистой входит до 0,1 % эфирного и 30 % растительного масел, белковые соедине ния – до 0,065 %, алкалоиды, сапонины, слизь, жирные кислоты, дегидродикони фериловый спирт, витамин К, горькие и другие вещества [7, 67, 205, 185, 139, 226].
Стандарты на сырье расторопши пятнистой. Расторопшу пятнистую в целях производства сырья выращивают на полях специализированных хозяйств. Плоды расторопши в соответствии с ТУ 64-4-30-81 в своем составе должны иметь флаволигнанов не менее 2,7 %; общей золы – не более 7 %; органической примеси должно содержаться не более 2 %; других органических частей – не более 2 %, не более 1 % механической примеси (камешков, песка, земли); потеря в весе при высушивании не должна быть больше 12 %. Вкус горьковатый, запаха нет. Срок хранения не более 3 лет [67].
Применение. Препараты из расторопши пятнистой применяют в научной медицине для лечения токсико-метаболических поражений желчных путей и цирроза печени, хронических и острых гепатитов [226]. В народной медицине расто-ропша пятнистая используется как противовоспалительное и желчегонное средство. Отвар из ее зрелых семян помогает при воспалении желчевыводящих путей, желчнокаменной болезни и гепатите [4, 58, 122, 172, 171, 298]. Ее применяют при лечении геморроя и селезенки [7, 89, 95, 94]. Плоды расторопши использовались под названием fructus semen Cardui Marie при желтухе, для лечения колитов, для удаления желчных камней, а также как тонизирующее средство [138]. Как правило при употреблении расторопши пятнистой не возникает побочных действий, поэтому нет противопоказаний к применению [67, 107, 108, 109, 163, 225, 224, 298].
Плоды расторопши пятнистой используются для приготовления следующих препаратов: Силибор (Siliborum) отечественный препарат, в состав которого входят фла-воноиды, полученные из плодов расторопши [7]. Силибинин (Silibininum), Легалон – драже, жидкость, содержащая вещества из плодов расторопши. Производится в Германии и Югославии. Карсил – препарат из плодов расторопши, выпускается в Болгарии [67, 139, 171].
Химический состав Cилимарина: смесь эфирных масел, флаволигнанов (1,5-3,0 %), сахаров, гистаминов, сапонинов, липидов (20-30 %), органических кислот, алкалоидов, флавоноидов, витаминов С, Е, К и других веществ. Однако, утверждают немецкие ученые, полный комплекс действующих веществ из плодов рас-торопши, состоит из илихристина, изосилибинина и силидианина и на 50 % из си-либинина [291].
Формирование ассимиляционного аппарата расторопши пятнистой и продуктивность его работы
Расторопша пятнистая в России введена в культуру как лекарственное растение. Распространение она получила в тех районах, где безморозный период не менее 160-180 дней. Расторопша относится к неприхотливым растениям. Она может в южных регионах, таких как Краснодарский край перезимовывать. К гибели растения приводят морозы ниже -10С. Расторопша является засухоустойчивым растением, и особенно устойчива к засухе во второй половине вегетации [67].
Высокие требования к почвенным условиям расторопша не предъявляет, но внесение удобрений вызывает мощный рост вегетивной массы растений.
По установленным данным в условиях Поволжья наиболее благоприятны для роста и развития расторопши пятнистой плодородные почвы легкого и среднего механического состава; в степной зоне – среднесуглинистые и легкие черноземы выщелоченные в различной степени [196].
Изучение биологических особенностей расторопши проводилось на коллекционном участке Института ботаники АН Молдовы, что позволило установить, что размножается расторопша только семенами. Они прорастают легко без предпосевной обработки [139]. Для семян характерна высокая полевая всхожесть (94-96 %). Появляются всходы расторопши как правило на 10-12 день после посева [67].
Морфологические и биологические особенности семян расторопши изучали в отделе селекции и семеноводства ВИЛАР в 1977-1986 гг. [135]. Было установлено, что кожура семян расторопши является водопроницаемой и на скорость набухания семян температурный фактор оказывает значительное влияние. Семена лучше поглощают воду при 20, 25 и 30С. Семена набухают за 2-3 дня.
Т.М. Мельниковой в лаборатории ВИЛАР проводилось сравнительная оценка особенностей прорастания семян расторопши производственной популяции, выведенной в совхозе Сергиевский Самарской области, и сорта Дебют, полученного Средне-Волжской зональной опытной станцией ВИЛАР, Самарская область. Они в своих исследованиях использовали методику согласно ГОСТ 12038-84, ГОСТ Р 5109б-97 [136].
Семена расторопши пятнистой проращивали в термостатах, в растильнях, используя ложе из фильтровальной бумаги как при постоянных (5, 10, 15, 20, 25, 30С), так и переменных (5-10, 5-15, 10-15, 10-20, 15-20, 15-25, 20-25, 20-30С) и резко колеблющихся (5-20, 5-25, 5-30, 10-25, 10-30 и 15-30С) температурных режимах.
Исследования показали, что семена популяции расторопши пятнистой, полученной в производстве, хорошо прорастают без предпосевной подготовки. Оптимальная температура прорастания семян выше +10С. Оптимальный температурный режим для прорастания семян +25С, обеспечивает повышение всхожести семян до 86,25 % и снижение длительности прорастания до 11 дней. А дальнейшее повышение температуры проращивания до 30С вызвало снижение энергии прорастания и всхожесть семян в два раза.
Изучением влияния температурных режимов на энергию прорастания производственной популяции семян расторопши пятнистой позволило установить, что наиболее дружно они прорастают при различном сочетании переменных (15-25, 20-25С) и резко изменяющихся (10-25, 10-30, 15-30) температур. В этих условиях энергия прорастания семян на 5-7 день составила 75-84 %, а полное прорастание их наступило на 11-13 день при всхожести 86,2-91,0 %.
Лучшим температурным режимом для дружного прорастания семян и развития проростка является 20-30С. Энергия прорастания семян на 4-й день проявилась и достигла 96,75 %, а через 6 дней семена проросли полностью и достигли всхожести 98,75 %.
Семена расторопши сорта Дебют прорастают без предпосевной подготовки при широком температурном диапазоне и значительно отличаются от производственной популяции как характером прорастания, так и потребностью в тепле. Установлено, что минимальной температурой прорастания является около +10С, на 7-й день энергия прорастания семян составила 76,0 %, а всхожесть на 9-й день достигла 98 %. Для всхожести семян расторопши температура проращивания до +25С оставалась стабильной и на 4-6 день проращивания энергия прорастания семян составила 78,74-88,26 %, а при длительности прорастания от 5 до 13 дней всхожесть составила 98-99 %. Дальнейшее повышение температуры проращивания до +30С резко снизило всхожесть семян, которая составила 17,70-26,80 %.
Таким образом, для сорта Дебют минимальной температурой прорастания семян является +10С, максимальной +30С, а оптимальной +20 С и +20…+30С.
На биологическом факультете СГУ влияние температурного режима на прорастание семян расторопши пятнистой изучала в лабораторных условиях [20]. Она установила, что для прорастания семян нижним пределом является температура +10С. Т.М. Мельниковой было установлено, что при температуре +25С семена сорта Дебют достигли всхожести до 100 %, семена из Самарской популяции имели также высокую всхожесть – 87,20 % [136]. Таким образом, температурный режим в пределах +25С, как считает автор, является оптимальным при возделывании расторопши пятнистой.
В.И.Вандышева, А.А.Юсупова и М.В.Молдован, В.Н.Флоря, также указывают, что расторопша пятнистая относится к однолетним травянистым растениям [19, 139]. В ботанико-фармакогностическом словаре указывается, что расторопшу пятнистую следует считать двулетним травянистым растением, но в культуре – однолетним [14].
А.М. Задорожный и другие , в своих наблюдениях, также считают, что расто-ропша относится к однолетним травянистым растениям [67]. М.Ф. Богачев и Т.В. Власенко тоже пришли к выводу, что развитие расторопши заканчивается в один год [10]. По их наблюдениям, расторопша относится к растениям западноевропейского происхождения с длинным вегетационным периодом – 110-114 дней, однако в условиях степной зоны Поволжья период ее вегетации сокращается до 93-110 дней.
Особенности водопотребления расторопши при возделывании на семена
В среднем за 4 года наиболее продолжительный период вегетации (108,3 дня) отмечался в наших опытах на вариантах с нормой высева семян 100 тыс. шт./га на широкорядном (60 см) и рядовом способе посева (30 см). Самый короткий период вегетации (97,2 дней) наблюдался на вариантах с нормой высева 500-700 тыс. шт./га обычного рядового способа посева.
В связи с этим условия для опыления цветков отдельных корзинок растения широкорядного способа посева в целом, как правило не одинаковые. Отсюда осе-мененность корзинок и степень зрелости их семян также существенно различаются, что сказывается на качестве уборки.
Нами была отмечена следующая закономерность: чем гуще посев и чем равномернее расположены растения на площади, тем короче период их цветения. Так на варианте с нормами высева 100 тыс. всхожих семян на 1 га и обычном рядовом способе посева (15 см) продолжительность периода цветение-плодообразование протекала на 4 дня дольше по сравнению с нормой высева 700 тыс. всхожих семян на 1 га.
Отмеченная особенность повлияла и на продолжительность периода созревания семян, которое также на загущенных посевах с нормой высева 700 тыс. всхожих семян на 1 га оказалось на 2-3 дня длиннее, чем на разреженных посевах с нормой высева 100 тыс. всхожих семян на 1 га. Неодновременное цветение корзинок при широкорядном способе посева привело к тому, что в целом эти растения цвели на 3-4 дней дольше, чем растения обычного рядового посева.
Проведенное нами изучение влияния агроклиматических ресурсов на среднесуточные приросты растений показало, что прирост растений по годам в начале вегетации отличается незначительно и к фазе образования розетки колеблется от 1,1 до 2,2см (таблица 4.4, приложения 16-19).
Наибольшая разница в темпах роста растений в различные по метеоусловиям годы, отмечается в фазе бутонизации. Так, на обычном рядовом посеве с нормой высева семян 500 тыс. шт./га в засушливые годы максимальный суточный прирост составил 2,2-2,8см, а во влажном 2002 году – 4,2-5,1 см, что в 1,5-1,7 раза выше. Отмеченное ингибирующее влияние засушливых условий отмечено по всем вариантам опыта. Влияние различных способов посева и норм высева, начиная с первых этапов роста растений, сказывалось на среднесуточных приростах растений. Однако, в начале вегетации варианты незначительно отличались по среднесуточным приростам, и разница составила в фазу образования розетки 0,2-0,4 см, а в фазу бутонизации – цветения эта разница увеличилась до 0,8-1,6 см. Но по мере увеличения вегетативной массы происходило взаимное затенение растений на вариантах обычного рядового посева с нормой высева 700 тыс. всхожих семян на 1 га, что обусловило снижение среднесуточных приростов в высоту в фазу бутонизации на 1,4 см по сравнению с нормой высева 100 тыс. шт./га. В фазу цветения наблюдался максимальный прирост – 2,5 см на варианте обычного рядового посева с нормой высева 100 тыс. шт./га против 0,9 см достигнутыми при норме высева 700 тыс. шт./га. Таблица 4.4 – Влияние нормы высева и способов посева на среднесуточные приросты и высоту растений расторопши пятнистой, среднее за 2000-2003 гг.
Способ посева Норма высева,тыс. всхожих семян/га Сроки наступления фаз вегетации Основные фазы вегетации Высотарастений,см Величина среднесуточных приростов по фазам вегетации, см
На широкорядном посеве (60 см) с нормой высева 100 тыс. всхожих семян/га в результате повышенного количества растений в рядке и их взаимного затенения среднесуточные приросты в высоту снижались и составили в фазу бутонизации 1,0 см, а в цветении – 1,4 см, что в 1,6-1,8 раза ниже по сравнению с обычным рядовым посевом при одной и той же норме высева 100 тыс. всхожих семян на 1 га.
Максимальные приросты на обычном рядовом способе посева и низкой норме высева семян обусловили и большую их высоту к моменту цветения по сравнению с высокими нормами высева. Это наблюдается по всем способам посева. Так на варианте с нормой высева 100 тыс. всхожих семян на 1 га обычного рядового способа посева (15 см) высота растений составила 152 см, что на 55 % выше по сравнению с нормой высева 700 тыс. шт./га. При норме высева 100 тыс. всхожих семян на 1га на рядовом (30 см) и широкорядном (60 см) способах посева по сравнению с обычным рядовым способом (15 см), высота растений к моменту цветения была ниже и составила соответственно 129 и 86 см.
Особенности формирования ассимиляционной поверхности и продуктивность ее работы Особенности роста и развития растений, формирование ассимиляционной поверхности определяются, прежде всего, густотой стояния растений и их размещением в рядах и междурядьях.
В наших опытах установлено, что в начале вегетации расторопши пятнистой ее рост и развитие идет незначительно. Поэтому темпы роста листьев и их площадь нарастали по мере увеличения ширины междурядий от 15 см – обычный рядовой посев(15 см) до 30 см – рядовой и 60 см – широкорядный способ посева.
В лабораторном опыте после образования первого настоящего листа с целью создания одинаковых условий для их роста была проведена прорывка растений. При этом на один погонный метр было оставлено на всех способах посева по десять растений: это обеспечило получение на 1 м2 на обычном рядовом посеве (15 см) 66,6 растений, рядовом (30 см) 33,3 растений и широкорядном (60 см) 16,6 растений.
В зависимости от ширины междурядий изменялась и динамика образования листьев у расторопши пятнистой (рисунок 4).
Рисунок 4. Влияние способов посева на динамику образования количества листьев расторопши, среднее за 2000-2003 гг.
На первых этапах развития растений количество листьев в зависимости от способа посева изменяется незначительно. В начале роста стеблей и закладки соцветий формирование листьев увеличивается (6,1-8,5шт. на 1 растение) и к фазе начало цветения на широкорядном посеве (60 см.) образовалось на 1 растении в среднем 14 листьев, а на обычном рядовом (30 см.) – 12 и на рядовом (15 см) способе посева – 11 листьев.
В опытах также установлена закономерность в формировании массы листьев в зависимости от способов посева (рисунок 5). В начале вегетации существенных различий в образовании массы листьев в зависимости от способа посева не было.
Динамика минерального питания в течение вегетации расторопши
В условиях сухой степи Поволжья решающим фактором повышения продуктивности расторопши являются влага и питательный режим почвы. Применение оптимальных норм минеральных удобрений и микроэлементов способствует не только повышению продуктивности расторопши, но и увеличению накопления питательных веществ в почве, улучшению ее плодородия и экологической среды.
Нормы и сроки внесения минеральных удобрений определяются биологическими особенностями культуры, и, прежде всего, ее потребностью в питательных веществах, как в критические периоды, так и в целом за вегетационный период. В этом вопросе для расторопши пятнистой отсутствуют как научные разработки, так и практические рекомендации для производства. При разработке системы удобрений для расторопши следует учитывать величину планируемой урожайности, динамику потребности в питательных веществах, поч-венно-климатические условия, технологию возделывания и другие факторы. Количество потребляемых элементов питания зависит от их содержания в почве и фазы вегетации растений. Тесной зависимости между этими показателями не установлено. При низком содержании питательных веществ в почве эффективность удобрений повышается, и наоборот, снижается при высоком их содержании в почве.
Расторопша пятнистая, как и другие культуры, потребляет незначительное количество питательных веществ в начале вегетации, а на последующих фазах значительно увеличивается их поступление. Расход питательных ве 191
ществ, а, следовательно, и количество вносимых удобрений при выращивании расторопши в значительной степени зависит от уровня планируемой урожайности, комплекса усовершенствованных приемов адаптивной технологии ее возделывания.
Потребление элементов питания из почвы и вносимого удобрения с ростом урожая увеличивается. Однако в этом прямой зависимости не наблюдается. При низком содержании доступных растениям соединений в почве потребность в удобрениях растет и наоборот снижается при высоком содержании питательных веществ.
По периодам роста и развития расторопши расход питательных веществ изменяется в такой последовательности: в начале вегетации он низкий, а затем возрастает по мере увеличения надземной биомассы.
Применение удобрений наряду с потреблением питательных веществ растениями во многом определяются производственной деятельностью человека и совершенствованием технологических приемов возделывания культуры.
Для создания оптимальных условий питания растений и эффективного применения удобрений следует изучить потребность расторопши в основных элементах питания. Для правильного протекания физиологических, биохимических и продукционных процессов в растениях необходимо их обеспечить в оптимальном количестве элементами минерального питания. В связи с тем, что расторопша пятнистая является лекарственным растением, потребность ее в элементах питания для формирования высокого урожая качественных семян имеет особое значение.
В условиях зоны не изучен режим минерального питания расторопши. В связи с этим нами на опытном поле ФГНУ «Россорго» изучался режим минерального питания расторопши по следующей схеме:
Результаты наших анализов по содержанию питательных веществ в почве показали, что содержание нитратного азота до закладки полевого опыта было низким – 10,2 мг/кг почвы, а в течение вегетации оно снижалось и составило 8,1–8,2 мг/кг почвы и его следует считать очень низким (таблица 6.1).
Внесение средней дозы удобрений (N40P40K40) увеличило содержание в пахотном слое почвы нитратного азота до 21,2 мг/кг. Внесение высокой дозы азота (N80P40K40) обеспечило повышение нитратного азота до 29,2 мг/кг и на этом варианте по всем фазам вегетации наблюдается повышенное содержание нитратного азота. Аналогичная закономерность наблюдается и по содержанию гидролизуемого азота. Наиболее низким было его содержание на контроле – 64,4 мг/кг, а при норме удобрений N40P40K40 и N80P80K60 – 81,4 и 98,7 мг/кг соответственно.
Следует считать на контроле обеспеченность растений подвижным фосфором средней, а внесение удобрений повышало ее до высокого уровня. Количество подвижного фосфора на контроле составило 128,1 мг/кг почвы, а средняя и высокая доза удобрений способствовала ее повышению до 147-176 мг/кг.
На всех вариантах опыта обеспеченность калием была высокой, и внесение удобрений не оказало существенного влияния на накопление обменного калия в почве.
Рост, развитие и фотосинтетическая деятельность растений расторопши пятнистой в зависимости от режима минерального питания Повышение режима азотного питания и улучшение плодородия почвы оказывает существенное влияние на формирование надземной биомассы и корневой системы расторопши пятнистой, величину урожая семян и его качества.
Полевая всхожесть на контроле в среднем за три года составила 83,1 %, а на хорошо удобренных вариантах 83,6-87,9 %. Удобрения способствовали и лучшей сохранности растений к уборке урожая – 92,0-94,4 % на удобренных вариантах против 87,2 на контроле (таблица 6.2, приложение 34).
Так, высота растений на контрольном варианте в среднем за три года составила 128 см, при внесении удобрений в дозе N40P40K40 – 154, а при удвоенной дозе азота – 179 см (таблица 6.3, приложение 35).
Площадь листьев, фотосинтетический потенциал и чистая продуктивность фотосинтеза также заметно улучшались по мере усиления минерального питания растений. Внесение фосфорно-калийного удобрения по сравнению с
Оптимизация показателей роста и развития растений при увеличении минерального питания обусловили и повышение урожайности, а также качества семян расторопши пятнистой. На урожайность расторопши влияние удобрений находилось в прямой зависимости от погодных условий. Наиболее сильно оно сказалось во влажном 2006 году (таблица 6.4). Особенно заметно в этом году реагировали растения на улучшение азотного питания в составе оптимальной нормы удобрения N80P80K60.
Прибавка урожая семян расторопши при внесении N40P40K40 в этом году составила 0,24, а от N80P40K40 – 0,52 т/га по отношению к контролю. При внесении удобрений в дозе N80P80K60 доступно наиболее благоприятное соотношение между азотом, фосфором и калием (1:1:0,75), что обеспечило максимальную прибавку урожая семян расторопши – 0,59 т/га.
