Федорчук М.І. Теоретичне і практичне обгрунтування технології вирощування шавлії лікарської в умовах зрошення на півдні України

summary

У вступі дисертації обґрунтовано актуальність, визначено мету та завдання роботи. Викладено найбільш вагомі результати, що характеризують науково-практичну новизну дослідження. Вказано практичне значення та можливості застосування отриманих результатів.

У першому розділі “Аналітичний огляд літератури та вибір напрямків досліджень” проаналізовані дані літературних джерел, в яких висвітлені зміни формування продуктивності шавлії лікарської залежно від технологічних прийомів, а також визначено коло найбільш актуальних питань щодо підвищення урожайності і якості сировини цієї культури в умовах зрошення. Наведено теоретичне обґрунтування теми дисертаційної роботи.

У другому розділі “Умови, об’єкти та методи проведення досліджень” наведені дані, що відображають умови виконання досліджень, методику їх проведення й агротехніку в дослідах.

Польові та лабораторні дослідження з удосконалення агротехнічних прийомів вирощування шавлії лікарської проводили в ДП ДГ “Новокаховське” Державного Нікітського ботанічного саду – Національного наукового центру УААН у Каховському районі Херсонської області.

Досліди проводили на чорноземі південному легкосуглинковому. Орний шар ґрунту містив 2,30-2,37% гумусу, 3,20-3,25 легкогідролізованого азоту, 4,5-8,5 рухомого фосфору та 40-48 мг обмінного калію на 100 г ґрунту, рН водної витяжки коливалось в межах 6,9-7,1.

Щільність складення ґрунту варіювала в межах 1,28-1,30 г/см³, загальна шпаруватість складала 47,5-48,3%, найменша вологоємність не перевищувала 22,0%, а вологість в'янення – 9,1%.

Для вирішення поставлених завдань протягом 1993-2003 рр. проводили польові й модельні чотирифакторні досліди, в яких вивчали вплив глибини основного обробітку ґрунту, внесення гною, мінеральних добрив, строків сівби та ширини міжрядь на продуктивність і якість сировини шавлії лікарської.

Закладку варіантів досліду проводили методом рендомізованих розщеплених ділянок з чотириразовим повторенням. Загальна площа ділянок становила 110, облікових – 50 м². Крім того, були закладені ще й модельні ділянки шавлії лікарської для здійснення спостережень, лабораторних аналізів і перевірки експериментальних даних у польовому досліді.

Об’єктом вивчення були рослини шавлії лікарської сорту Гінецей. Агротехніка вирощування – загальноприйнята для степової зони півдня України. Поливи проводили дощувальним агрегатом ДДА-100 МА. Вологість 0,5-0,7 м шару ґрунту підтримувалась в межах 75-80% HB.

Визначення вмісту елементів живлення в ґрунті проводили згідно з методиками: нітрати – за Грандваль-Ляжем, рухомий фосфор в 1-% вуглецевоамонійній витяжці – за Мачигіним, обмінний калій – на полум’яному фотометрі.

У процесі вегетації рослин шавлії лікарської відмічали такі фази: сходи, припинення вегетації, початок вегетації, цвітіння (початок, масове, кінець) та дозрівання насіння.

Величину фотосинтетично активної радіації (ФАР) визначали розрахунковим методом (Гойса Н.И., Перелет Н.А., 1976).

Площу листкової поверхні визначали методом висічок, чисту продуктивність фотосинтезу та фотосинтетичний потенціал посівів встановлювали розрахунковим методом (Ничипорович А.А., 1982).

Експерименти щодо вивчення CO₂-газообміну та ростових процесів залежно від досліджуваних факторів проводилися в кліматичній камері, що дозволяла регулювати параметри навколишнього середовища, а також в умовах вегетаційного досліду. Для проведення експериментів використовувалась фітометрична система „Экоплант”, яка дозволяла реєструвати параметри зміни зовнішнього середовища й рослини. Одержувана інформація надходила в базу даних ПЕОМ, потім оброблялася пакетами прикладних математичних програм.

Облік маси коренів і кореневих залишків проводили ваговим і траншейним методами, запропонованими М.Г. Тарановською. Визначення вологості ґрунту проводили термостатно-ваговим методом, а водопроникність його – згідно з методиками Н.А. Качинського. Сумарне водоспоживання шавлії лікарської за весь вегетаційний період та окремі міжфазні періоди визначали методом водного балансу.

Урожай надземної маси шавлії лікарської визначали шляхом поділяночного обліку в фазу масового цвітіння рослин (Доспєхов Б.А, 1972, Ушкаренко В.О., 1988, 2008).

Облік урожаю насіння проводили суцільним способом. Для визначення посівних якостей насіннєвого матеріалу використовували “Методичні вказівки по насінництву інтродуцентів”, 1986.

Лабораторну оцінку якості продукції в одібраних рослинних зразках проводили методом А.С. Гінзбурга з визначенням масової частки ефірної олії на апаратах Клевенджера з подальшим перерахунком на суху масу.

Склад ефірної олії визначали методом високоефективної газорідинної хроматографії на хроматографі Agilent Technology 6890N, з мас-спектрометричним детектором 5973N.

Визначення компонентного складу ефірної олії проводили відповідно до методики високоефективної газорідинної хроматографії на кварцових капілярних колонках з рідкими фазами – Carbowax-20MISE.

Усі результати, що отримували в процесі досліджень, підлягали математичній обробці методом дисперсійного аналізу, із застосуванням кореляційних і регресійних залежностей згідно із загальноприйнятими методиками.

Якість сировини, її повний аналіз на наявність важких металів виконували  в Херсонському обласному державному проектно-технологічному центрі охорони родючості ґрунтів і якості продукції, амінокислотний склад рослин у лабораторії якості та безпеки сільськогосподарської продукції Національного аграрного університету при Кабінеті Міністрів України.

Оцінку економічної та біоенергетичної ефективності проведено за загальноприйнятими методиками (Медведовського О.К., Іваненка П.І., 1988; Ушкаренка В.О., Лазера П.Н., Остапенка А.І., Бойка І.О., 1997) з використанням стандартного пакета програмного забезпечення для ПК.

У третьому розділі “Біолого-анатомічні особливості шавлії лікарської в умовах зрошення півдня України” висвітлені результати генетико-селекційних досліджень рослин шавлії з набором хромосом 2n=14, які дозволили встановити високу гетерогенність (на рівні природних популяцій) за поліморфізмом семи із дев'яти генетико-біохімічних систем.

Аналіз поліморфізму за електрофоретичною рухливістю семи генетично-біохімічних систем (ферментів) для популяційно-генетичних досліджень дозволив спрямувати дослідження за естеразним спектром і малік-ензимом, поліморфізм яких чітко виражений. Використання цих даних дозволило виявити вихідні форми для проведення селекційної роботи, в результаті якої були виведені сорти шавлії (Медея, Бужеле) та інших лікарських культур.

Проведення досліджень впливу факторів, що вивчались, на анатомо-морфологічні властивості будови листка шавлії лікарської дозволило прискорити процес відбору перспективних генотипів, зробити його більш якісним, скоротити селекційний процес на два роки та створити модель продуктивності рослини (рис. 1).

Рис. 1. Залежність між кількістю ефірних залоз і збором

ефірної олії шавлії лікарської

Спостереження за будовою листків рослин шавлії на ранніх стадіях їх росту й розвитку дозволили виявити зміни кількості ефірно-олійних залоз і встановити їх тісний кореляційний зв’язок з абсолютним вмістом ефірної олії у дорослої рослини, що дозволяє розрахувати кількість ефірної олії за формулою (1), яка відображається лінійною регресією:

                                         y = 0,873 + 0,019x ,                                          (1)

де  y – кількість ефірної олії, г;

      х – кількість залоз на листку, шт.

Використання морфологічного аналізу та біологічних особливостей росту й  розвитку рослин дозволило встановити чотири періоди, які об’єднують 12 етапів органогенезу: І – період первинного спокою (латентний); ІІ – прегенеративний період (віргінільний); ІІІ – генеративний; ІV – субсенільний. Наші дослідження, що проводились протягом 1993-2003 рр., показали, що при вирощуванні шавлії на півдні України сенільний період не виявлено. Протягом вегетаційного періоду шавлія лікарська проходить основні етапи онтогенезу, які характеризують специфічність росту й розвитку основних органів рослин і залежать від її віку та досліджуваних факторів. Тривалість вегетаційного періоду (від початку вегетації до припинення росту) складала 180-273 дні при сумі активних (більше 5˚С) температур в межах 2413-2892˚С.

У четвертому розділі “Особливості поживного та водного режимів ґрунту залежно від природних і технологічних чинників” наведені експериментальні дані вмісту основних елементів живлення і ґрунтової вологи по фазах росту й розвитку залежно від факторів, що вивчались.

Еколого-токсикологічний аналіз розташування орних земель за різним ступенем придатності до отримання екологічно безпечної продукції свідчить, що в умовах півдня України доцільним з екологічної й економічної точок зору є розміщення лікарських культур, у тому числі й шавлії лікарської, на зрошуваних землях. Це дозволяє повністю компенсувати витрати коштів і забезпечити високу рентабельність агроресурсів при отриманні екологічно безпечної продукції лікарської сировини.

В усі роки вегетації шавлії лікарської найбільш суттєво змінювався вміст у ґрунті нітратів, рухомого фосфору й обмінного калію при внесенні 40 т/га гною + N₆₀Р₆₀, причому вміст нітратів зростав, порівняно з неудобреним варіантом, на початку вегетації у 2,7-3,8 рази, в фазу бутонізації у 2,3-2,6, цвітіння у 2,0 рази залежно від років життя культури.

За результатами досліджень виявлена динаміка витрат основних елементів живлення рослинами шавлії лікарської залежно від років життя та умов вирощування (табл. 1).

Встановлено, що в середньому за трирічний період життя шавлія лікарська в неполивних умовах півдня України на формування 1 ц зеленої маси витрачає азоту 3,79, фосфору – 0,55, калію – 4,56 кг, а при зрошенні, відповідно, 3,8, 0,78 та 6,60 кг.