Increasing the bioproductivity of ammi majus with the application of growth regulators and microfertilizers in the conditions of the Middle Volga region

Full Text

В сельском хозяйстве широко используются микроудобрения, иммуномодуляторы, биологические регуляторы роста растений для получения урожая заданного количества и качества [1, 2, 3]. Регуляторы роста растений повышают устойчивость сельскохозяйственных культур к стрессовым условиям произрастания, снижая негативное действие вредных факторов как природного, так и антропогенного происхождения [4, 5, 6]. Данные вещества применяют в очень низких дозировках, и они не представляют опасности для человека и окружающей среды [4].

Замачивание семян перед посевом в растворах различных регуляторов роста и микроэлементов является достаточно простым, но очень эффективным способом повышения продуктивности сельскохозяйственных культур. В период прорастания растения обладают высокой пластичностью и восприимчивы к любым изменениям условий окружающей среды, поэтому применение вышеназванных препаратов в это время может оказывать многофункциональное действие, активизируя ростовые процессы, повышая устойчивость к болезням различного происхождения [7, 8]. Также эффективным приемом их использования является некорневая подкормка. Некорневые подкормки микроудобрениями позволяют в несколько раз уменьшить дозу макроудобрений без снижения прибавок урожая. Преимущество такого способа внесения – возможность воздействия на растение в периоды наиболее острой потребности в том или ином элементе питания [9].

Применение природных регуляторов роста особенно важно при выращивании лекарственных культур, так как они отличаются низкой энергией прорастания семян, продолжительностью периода всходов, слабой ростовой реакцией на начальных этапах онтогенеза [10]. Использование регуляторов роста микро- и органоминеральных удобрений способствует усилению ростовых процессов новых интродуцируемых лекарственных растений, повышению адаптации к нестабильным погодным условиям и получению стабильных урожаев с высоким содержание действующих веществ [11].

Самарская область занимает центральную часть Среднего Поволжья и расположена в пределах двух природно-климатических зон – лесостепной и степной. Территория Среднего Поволжья характеризуется умеренно-континентальным типом климата средних широт с теплым летом и сравнительно холодной и многоснежной зимой [12]. По данным самарских специалистов, сейчас наблюдаютcя изменения, направленные в сторону континентальности климата [13]. Он характеризуется стабильно жарким летом, морозной зимой и небольшим количеством осадков. Также территория Среднего Поволжья подвержена воздействию засух [12].

Среднегодовая температура воздуха в Самарской области составляет 2,9…3,9^ºС. Максимальная температура воздуха летом может достигать 40^ºС и даже выше, а зимой в отдельные годы минимальная температура воздуха опускается до -45^ºС и ниже. Территория Самарской области относится к зоне недостаточного увлажнения, и осадки распределяются неравномерно (среднее годовое количество осадков 469 мм) [12].

Основным фактором, лимитирующими успешное произрастание лекарственных растений, являются частые засухи в весенний и летний периоды, а также жаркая сухая погода, приводящая к нарушению процесса микро- и макрогаметогенеза в период цветения и образования семян [14, 15].

В 2020-2022 гг. на территории коллекционного питомника Средне-Волжского филиала ФГБНУ ВИЛАР был заложен опыт.

Цель исследований – повышение урожайности и устойчивости к стрессовым факторам амми большой применением регуляторов роста и микроудобрений в условиях Среднего Поволжья.

Задачи исследований – дать оценку особенностям роста, развития амми большой при применении регуляторов роста и микроудобрений; выявить наиболее эффективный препарат, повышающий устойчивость амми большой к неблагоприятным абиотическим факторам в период вегетации; дать оценку величины урожая амми большой при применении регуляторов роста и микроудобрений в период вегетации.

Амми большая (Ammi majus L.) из семейства сельдерейные Apiaceae (зонтичные Umbelliferae). Это однолетнее травянистое растение высотой до 140 см [16]. Корневая система стержневая, слабоветвистая, корни беловатые. Стебель ветвистый, мало облиственный, прямой, округлый, полый, бороздчатый [17]. Листья двояко или троякоперисторассечённые. Дольки листа широкие ланцетовидные с зубчатым краем. Соцветие – сложный зонтик до 15 см диаметром [16]. Цветки белые, обоеполые, до 3 мм в диаметре. Плод (вислоплодник) – яйцевидная или продолговато-яйцевидная, сжатая с боков, голая, гладкая двусемянка, распадающаяся на два слегка изогнутых, красновато-бурых, реже серовато-коричневых, с пятью продольными, более светлыми рёбрами полуплодика (мерикарпия) [17]. Семянки длиной 2,0-3,0 мм, шириной 0,6-1,0 мм, ребристые. Цветёт в июне – июле; плоды созревают в июле – августе. Запах плодов ароматный, вкус горьковато-пряный [16].

В медицинских целях используют плоды амми большой, в которых накапливаются кумарины, флавоноиды, фуранохинолиновые алкалоиды, жирные кислоты, сесквитерпены [17]. В России из плодов амми большой производят препараты Аммифурин (фотосенсибилизирующий) и Анмарин (противогрибковый) [4].

Материал и методы исследований. В опытах использовали следующие регуляторы роста и микроудобрения:

– Силиплант – это микроудобрение, которое содержит кремний. Обладает способностью повышать содержание гормонов – ауксинов и цитокининов, которые в свою очередь определяют ростовые процессы растений. Силиплант имеет антистрессовое действие;

– Циркон – природный регулятор негормонального происхождения. Получают из эхинацеи пурпурной. В его основе находится комплекс гидроксикоричных кислот и их производных, которые обладают стимулирующим действием на ростовые процессы, защищают растения от стрессовых факторов и формируют систему жизнеобеспечения растений;

– Альбит – естественный биополимер, поли-бета-гидроксимасляная кислота из почвенных бактерий Bacillus megaterium. В его состав также входят вещества, которые стабилизируют и усиливают эффект основных действующих веществ: магний сернокислый, калий фосфорнокислый, калий азотнокислый, карбамид и хвойный экстракт. В Российской Федерации препарат Альбит разрешён к применению как антидот, фунгицид и регулятор роста растений.

Опыт заложен на территории коллекционного питомника Средне-Волжского филиала в соответствии с методическими указаниями Б. А. Доспехова в 4-х повторностях [18]. Площадь делянок – 4 м², размещение – рендоминизированное.

Схема опыта предусматривала шесть вариантов:

1. Контроль (обработка водой);
2. Силиплант, 0,45 л/га (обработка растений в фазу бутонизации);
3. Циркон, 0,03 л/га (обработка растений в фазу бутонизации);
4. Силиплант, 0,45 л/га + Циркон, 0,03 л/га (обработка растений в фазу бутонизации);
5. Альбит – 0,03 л/т (предпосевная обработка семян);
6. Альбит – 0,03 л/га (обработка растений в фазу первых настоящих листьев + в фазу начала цветения).

Расход рабочей жидкости при фолиарной обработке растений составил 300 л/га, обработке семян – 10 л/т.

Посев проводили вручную на глубину 2-3 см. Норма высева семян 5 кг/га с шириной междурядий 45 см. В 2020 г. опыт был заложен 27 апреля, в 2021 г. – 20 апреля, в 2022 г. – 4 мая. Первые всходы в 2020 г. появились 25 мая, в 2021 г. – 4 мая, в 2022 году – 18 мая. Сроки проведения обработки семян и растений амми большой регуляторами роста и микроудобрениями в 2020-2022 гг. представлены в таблице 1.

 

Таблица 1. Даты проведения обработки растений амми большой регуляторами роста и микроудобрениями, 2020-2022 гг.

Вариант опыта	2020 г.	2021 г.	2022 г.
Контроль (обработка водой)	6 июля	24 июня	16 июля
Силиплант, 0,45 л/га	6 июля	24 июня	16 июля
Циркон, 0,03 л/га	6 июля	24 июня	16 июля
Силиплант, 0,45 л/га + Циркон, 0,03 л/га	27 апреля	20 апреля	4 мая
Альбит, 0,03 л/т	5 июня и 14 июля	27 мая и 1 июля	21 июня и 24 июля

 

На посевах амми большой в период вегетации проведены три ручные прополки растений в рядках и рыхление междурядий. Фенологические наблюдения проводились по методике И. Н. Бейдемана [19]. Уборка амми большой на сырьё проводилась в период массового созревания путем срезки зонтиков.

Результаты исследований. Возделывание лекарственных культур и, в частности, амми большой определяется природно-климатическими условиями и её биологическими особенностями. Во время вегетации амми большой в 2020-2022 гг. складывались экстремальные климатические условия. Эти годы характеризовались повышенным температурным режимом с дефицитом осадков, особенно в период с июня по сентябрь.

Температурный режим, количество осадков за вегетацию культуры и сумма эффективных температур выше 5^ºС на конец вегетационного периода за 2020-2022 гг. представлены в таблице 2.

 

Таблица 2. Погодные условия, 2020-2022 гг.

Год	Температурный режим во время вегетации, ºС		Сумма эффективных температур выше 5ºС, ºС		Количество осадков во время вегетации, мм
	средняя температура воздуха	средне- многолетнее	на конец вегетационного периода	средне-многолетнее	сумма осадков	средне- многолетнее
2020	18,0	17,6	2234	1800	186,0	206
2021	20,7	17,0	2235	1800	189,9	201
2022	17,3	17,6	1827	1800	151,5	209

 

Средняя температура воздуха в 2020 и 2022 гг. во время вегетации амми большой была в пределах нормы и составляла 18,0 и 17,3^ºС, соответственно, при среднемноголетнем значении 17,6^ºС. В 2021 г. – 20,7^ºС, что было выше среднемноголетнего показателя на 3,4^ºС.

Сумма эффективных температур выше 5^ºС на конец вегетационного периода в 2020 и 2021 гг. составила 2234 и 2235^ºС, соответственно, что выше нормы на 24 %. В 2022 г. этот показатель составил 1827^ºС, что соответствует среднемноголетнему значению.

Сумма выпавших осадков за время вегетации изучаемой культуры в 2020 г. была 186,0 мм, что составило 90,3% от нормы. Основное количество осадков, около 65%, выпало в конце апреля, в мае и в начале июня. В 2021 г. около 81 % осадков пришлось на конец мая, начало июня и начало июля. Сумма осадков за вегетацию изучаемой культуры составила 189,9 мм или 95 % от нормы. В 2022 г. так же наблюдался дефицит осадков. За время вегетации их количество составило лишь 151,5 мм (72,5 % от нормы), а 82 % выпало в мае начале июня. В июле и августе осадков не было. Не было зафиксировано осадков в первой половине мая и августе 2021 года.

Фенологические наблюдения и сравнительные результаты по влиянию регуляторов роста и микроудобрений на биометрические и хозяйственные показатели амми большой за 2020-2022 гг. представлены в таблицах 3-6.

 

Таблица 3. Фенологические наблюдения за амми большой, 2020-2022 гг.

№	Фенологические фазы	2020 г.	2021 г.	2022 г.
1	Посев	27.04	20.04	04.05
2	Всходы начало массовые	25.05 30.05	04.05 06.05	18.05 23.05
3	1-я пара настоящих листьев	05.06	18.05	06.06
4	3-4 настоящих листа	11.06	25.05	21.06
5	Бутонизация начало массовая	29.06 06.07	21.06 24.06	08.07 15.07
6	Цветение начало массовое	14.07 21.07	01.07 14.07	21.07 27.07
7	Техническая спелость семян	10.09	26.08	19.09
8	Вегетационный период (дней)	109	115	125

 

Таблица 4. Влияние регуляторов роста и микроудобрений на высоту растений амми большой, 2020-2022 гг.

Вариант опыта	Высота растений, см
	2020 г.	2021 г.	2022 г.	среднее
Контроль (обработка водой)	84,4	94,3	101,6	93,4
Силиплант, 0,45 л/га	84,8	96,9	105,5	95,7
Циркон, 0,03 л/га	80,7	95,6	106,8	94,4
Силиплант, 0,45 л/га + Циркон, 0,03 л/га	87,1	96,8	104,9	96,3
Альбит, 0,03 л/т	88,3	97,3	111,3	99,0
Альбит, 0,03 л/га	88,4	97,8	110,1	98,8

 

Таблица 5. Структура урожая амми большой, 2020-2022 гг.

Вариант опыта	Количество зонтиков на одном растении, шт.	Масса плодов в одном зонтике, г	Масса 1000 семян, г
Контроль (обработка водой)	7,9	0,311	0,93
Силиплант, 0,45 л/га	7,6	0,333	0,94
Циркон, 0,03 л/га	7,0	0,361	0,91
Силиплант, 0,45 л/га + Циркон, 0,03 л/га	8,3	0,343	0,97
Альбит, 0,03 л/т	7,8	0,378	0,97
Альбит, 0,03 л/га	7,9	0,367	0,93

 

Таблица 6. Влияние регуляторов роста и микроудобрений на урожай плодов амми большой, 2020-2022 г.

Вариант опыта	2020 г.	2021 г.	2022 г.	среднее	среднее в % к контролю
Контроль – обработка водой	438,0	882,0	601,0	640	100
Силиплант, 0,45 л/га	440,0	1036,0	639,0	705	110
Циркон, 0,03 л/га	392,0	1027,0	736,0	718	112
Силиплант, 0,45 л/га + Циркон, 0,03 л/га	467,0	1121,0	707,0	765	119
Альбит, 0,03 л/т	529,0	1109,0	775,0	804	126
Альбит, 0,03 л/га	537,0	1061,0	702,0	767	120
НСР05	22,0	141,0	36,0	-	-

 

Посев амми большой проводился по мере прогревания почвы. Так, в 2020 г. опыт посеяли 27 апреля, в 2021 г. это стало возможным уже 20 апреля, что на 7 дней раньше, чем в предыдущий год исследований, в 2022 г. на 14 дней позже, чем в 2021 г. – 4 мая.

Третья декада апреля в 2020 г. была дождливой с невысокой температурой воздуха, поэтому всходы амми большой начали появляться через 28 дней после посева. В более благоприятных погодных условиях (2021 и 2022 гг.) всходы появились уже через 14 и 16 дней соответственно.

В 2021 г. в результате установившейся с первой декады мая жаркой погоды с дефицитом осадков, массовые всходы появились через 2 дня после начала всходов. В 2020 и 2022 гг. эта фаза развития растений наступала через 5 дней.

Начало фазы бутонизации на амми большой в 2020 г. отмечалось через 30 дней после появления массовых всходов, в 2021 и в 2022 гг. она наступала лишь через 46 дней.

Фаза цветения во все годы наблюдений начиналась в июле, но необходимо отметить, что в 2020 г. цветение наступило через 45 дней после фазы массовых всходов, в 2021 г. через 56 дней, а в 2022 г. – через 49 дней. Из-за высоких температур воздуха и дефицита осадков продолжительность периода от фазы начала цветения до технической спелости семян в 2020 и 2021 гг. составила 58 и 57 дней, соответственно. В 2022 г. этот период составил 61 день.

В среднем за годы исследований высота растений амми большой находилась в пределах 93,4…99,0 см. В 2022 г. растения были выше, чем в 2020-2021 гг. (табл. 4).

Самые низкие растения были на контроле, высота растений в среднем за годы исследований составила 93,4 см. В среднем по вариантам опыта на делянках с обработкой изучаемыми препаратами растения были выше на 1,1-6,0%. Необходимо отметить, что менее всего на данный показатель повлияла обработка препаратом Циркон, 0,03 л/га, а вот лучшими оказались варианты с предпосевной обработкой семян регулятором роста Альбит (на 5,6 см выше контроля) и двукратной обработкой растений этим же препаратом в фазу первых настоящих листьев и в фазу начала цветения (+5,4 см).

В среднем по вариантам опыта на каждом растении образовалось 7,75 зонтиков. Обладая хорошим потенциалом роста амми большая за сезон 2020 г. сформировала 7,2 соцветия, в 2021 г. – 10,9, а в 2022 г. – 5,2. По количеству зонтиков на одном растении в результате трёхлетних испытаний вариант с совместным применением препаратов Силиплант и Циркон в фазу бутонизации показал наилучшие результаты. Стимулирование растений изучаемыми препаратами увеличивало количество зонтиков на 0,4 шт. или на 5 % по сравнению с контролем. Самое низкое значение было на варианте обработки препаратом Циркон, 0,03 л/га – 7,0 шт. (табл. 5).

Необходимо отметить, что контроль не уступал некоторым вариантам с обработкой регуляторами роста и микроудобрениями, в среднем здесь сформировалось 7,9 зонтиков на одном растении, но из-за экстремальных погодных условий они были мелкие и сухие, что в свою очередь отразилось на массе плодов, массе 1000 семян и на урожайности в целом. На контрольных делянках масса плодов в одном зонтике в среднем за годы исследований составила 0,311 г. Необходимо отметить, что наибольшей масса плодов была в 2021 г, а наименьшей в 2020 г.

Повышая устойчивость растений к стрессовым факторам, изучаемые препараты увеличивали завязываемость плодов в зонтике, что отразилось на их массе, которая составила 0,333…0,378 г. Примерно одинаковыми были показатели на вариантах обработки Цирконом, 0,03 л/га и двукратной обработкой Альбитом, 0,03 л/га – 0,361 и 0,367 г, соответственно. Лучшим по данному показателю оказался вариант с применением препарата Альбит в предпосевной обработке семян – 0,378 г, что на 22 % превышает контрольный вариант.

Масса 1000 семян оказалась более стабильным показателем, она составляла 0,93…0,97 г. По средним данным за 2020-2022 гг. лучшие показатели по массе 1000 семян были получены в вариантах с применением препарата Альбит в предпосевной обработке семян (0,97 г) и совместного применения микроудобрения Силиплант и регулятора роста Циркон в фазу бутонизации (фолиарная обработка растений (0,97 г)). Полученные значения в указанных вариантах превышают контрольный вариант на 4 %.

Наиболее благоприятные условия для формирования урожая плодов амми большой сложились для растений, которых стимулирование регуляторами роста и микроудобрениями. Их применение увеличивало урожай плодов на 10-26 % (табл. 6).

Менее отзывчивой амми большая оказалась на фолиарную обработку препаратом Силиплант в дозе 0,45 л/га. Наилучшие показатели по урожайности плодов (804 кг/га) в среднем за трёхлетний период наблюдений получены в варианте при обработке семян Альбитом (0,03 л/т), что выше контрольного варианта на 26 %.

Заключение. В результате испытаний регуляторов роста и микроудобрений на амми большой в среднем за 2020-2022 гг. в сложившихся экстремальных погодных условиях лучшие показатели по комплексу морфологических и хозяйственно-полезных признаков были получены на вариантах с применением регулятора роста Альбит в предпосевной обработке семян в дозе 0,03 л/т.

Обработка вышеуказанным препаратом способствовала усилению ростовых процессов растений. В среднем за три года исследований по высоте растений этот вариант превышает контрольный вариант на 6 %, по массе плодов с одного зонтика на 22 %. Урожай плодов амми большой превысил контрольное значение на 26% и составил 804 кг/га.

About the authors

Alexander N. Zagoryansky

Sredne-Volzhsky Branch of FSBI VILAR

Email: svf_vilar@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-4971-7788

Research associate

Russian Federation, Antonovka

Olga I. Nikiforova

Sredne-Volzhsky Branch of FSBI VILAR

Email: svf_vilar@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-1604-3753

Senior Research Associate

Russian Federation, Antonovka

Vitaliy N. Setin

Sredne-Volzhsky Branch of FSBI VILAR

Email: svf_vilar@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-4812-4681

Director, Research Associate

Russian Federation, Antonovka

Oksana P. Kozhevnikova

FSBEI HE Samara State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: kop.78@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9469-0505

Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor

Russian Federation, Ust-Kinelsky, Samara region

References

Supplementary files