«Николайченко Наталия Викторовна ФОРМИРОВАНИЕ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ РАСТОРОПШИ ПЯТНИСТОЙ НА ЧЕРНОЗЕМНЫХ И КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ПОВОЛЖЬЯ 06.01.01 – Общее земледелие, растениеводство Диссертация на соискание ...»

1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н.И. ВАВИЛОВА»

На правах рукописи

Николайченко Наталия Викторовна

ФОРМИРОВАНИЕ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ

АГРОФИТОЦЕНОЗОВ РАСТОРОПШИ ПЯТНИСТОЙ

НА ЧЕРНОЗЕМНЫХ И КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ

ПОВОЛЖЬЯ

06.01.01 – Общее земледелие, растениеводство Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Научный консультант:

доктор с.-х. наук, профессор заслуженный деятель науки РФ Худенко М.Н.

Саратов

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Ботанические особенности и химический состав растений расторопши 1.2 Биологические особенности 1.3 Технология возделывания

2. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ, СХЕМЫ ОПЫТОВ И МЕТОДИКА

ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Климат и погодные условия в годы проведения исследований 2.2 Почвы района исследований и агрохимическая характеристика опытных участков 2.3 Схемы опытов и методика исследований 2.4 Технология возделывания расторошпи пятнистой

3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И СРАВНИТЕЛЬНАЯ

ОЦЕНКА ПРОДУКТИВНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ

РАСТОРОПШИ ПЯТНИСТОЙ НА ЧЕРНОЗЕМНЫХ И

КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ПОВОЛЖЬЯ

3.1 Всхожесть семян 3.2 Закономерности роста и развития 3.3 Формирование ассимиляционного аппарата расторопши пятнистой и продуктивность его работы 3.4 Динамика формирования зеленой и сухой биомассы. 3.5 Критерии оценки степени засухоустойчивости расторопши 3.6 Болезни и вредители расторопши пятнистой 3.7 Подбор и сравнительная оценка продуктивности сортов расторопши пятнистой в условиях различных зон степного Поволжья

4. ВЛИЯНИЕ НОРМЫ ВЫСЕВА И СПОСОБОВ ПОСЕВА НА

ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТОРОПШИ ПЯТНИСТОЙ НА

ЧЕРНОЗЕМАХ И КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ПОВОЛЖЬЯ

4.1 Рост и развитие растений расторопши пятнистой 4.2 Особенности формирования ассимиляционной поверхности и продуктивность ее работы 4.3 Динамика формирования урожая зеленой и сухой биомассы 4.4 Урожайность и качество семян расторопши пятнистой 4.5 Влияние нормы высева и способов посева на засоренность посевов расторопши пятнистой

5. ВЛИЯНИЕ ОСНОВНОЙ И ПРЕДПОСЕВНОЙ ПОДГОТОВКИ

ПОЧВЫ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТОРОПШИ ПЯТНИСТОЙ

5.1 Закономерности роста и развития расторопши пятнистой в степной зоне Поволжья 5.2 Фотосинтетическая деятельность растений расторопши в зависимости от способов основной и предпосевной обработки почвы 5.3 Особенности водопотребления расторопши при возделывании на семена 5.4 Повышение водно-физических свойств и плодородия почвы в результате действия глубины, способов обработки почвы и культуры расторопши. 5.5 Влияние способов обработки почвы на засоренность посевов расторопши и ее продуктивность 5.6 Урожайность и качество семян расторопши в зависимости от изучаемых факторов

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ,

6.

ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ И СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА

УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕМЯН РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ

РАСТОРОПШИ ПЯТНИСТОЙ 6.1 Продуктивность расторопши пятнистой в зависимости от режима минерального питания 6.1.1 Динамика минерального питания в течение вегетации расторопши 6.1.2 Рост, развитие и фотосинтетическая деятельность растений расто- ропши пятнистой в зависимости от режима минерального питания 6.1.3 Урожайность и качество семян расторопши пятнистой в 6.1.4 Влияние режима минерального питания расторопши пятнистой на 6.2 Влияние микроудобрений и стимуляторов роста на продуктивность расторопши в условиях черноземных почв степной зоны Поволжья 6.4 Сроки и способы уборки урожая расторопши пятнистой на семена….

7. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАЩИВАЯ РАСТОРОПШИ

ПЯТНИСТОЙ В УСЛОВИЯХ ОРОШЕНИЯ

Особенности водопотребления расторопши при различных 7.1. 7.1.2 Рост и развитие расторопши пятнистой в зависимости от режима 7.2.1 Особенности водопотребления растений расторопши в орошаемых и 7.2.3 Продуктивность расторопши пятнистой в орошаемых и богарных

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 8.1.2 Переваримость и использование питательных веществ рационов..... 8.1.3 Экономическая эффективность скармливания жмыха из расторопши 8.2 Энергетическая эффективность различных приемов технологии возделывания расторопши пятнистой. 8.3 Экономическая эффективность технологии возделывания расторопши

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в мировой практике очень широко применяются медицинские препараты растительного происхождения. Биологически активные вещества и экстракты растительного происхождения наиболее популярны в таких развитых странах, как Япония, Франция, ФРГ, Италия. Во многих развивающихся азиатских странах (Индия, Шри-Ланка, Мали) лекарства из растений имеют первостепенное значение.

В нашей стране существует Государственный реестр лекарственных средств, которые разрешены к промышленному производству и к применению в медицинской практике, в который входит свыше 700 препаратов и 3000 наименований лекарственного сырья, получаемого из растений [32, 266].

Лекарственные растения наиболее целесообразно применять при профилактике заболеваний, а также при проведении поддерживающей терапии [167,168].

В народной медицине лекарственные растения находят более широкое применение, чем в официальной медицине, но из огромного количества видов растений исследовано в медицинских целях приблизительно 4 %, поэтому перспективы поиска лечебных средств из них огромны [36, 69, 255].

В связи с возрастающей потребностью получения лекарственных препаратов из растений возникает острая необходимость культивирования многих видов, особенно если учесть, что сбор сырья из дикорастущих растений чаще не выгоден по экономическим соображениям. Возникает необходимость промышленного производства лекарственного растительного сырья [33, 67].

Для увеличения выхода качественного сырья из лекарственных растений необходима разработка новых технологий его производства на основе тщательного изучения биологических особенностей роста и развития культур, сроков и способов посева, норм внесения, доз и видов удобрений с учетом региона выращивания. Не последнюю роль играют экологические условия произрастания лекарственных растений, технология уборки, а также сушка и хранение лекарственного сырья.

Наибольшее распространение в России имеют следующие лекарственные растения: ромашка аптечная, шалфей лекарственный, пустырник сердечный, календула лекарственная и другие. Большой популярностью пользуется расторопша пятнистая. Она культивируется в Пензенской, Московской, Самарской, Ульяновской областях, в Краснодарском крае. Все растение обладает лечебными свойствами, но практическую ценность в основном имеют плоды. Однако технология возделывания расторопши пятнистой в нашем регионе разработана слабо. Поэтому, мы выбрали расторопшу пятнистую в качестве объекта для научных исследований.

Природных зарослей расторопши пятнистой у нас в стране не образуется, в связи с чем дикорастущие растения заготавливать не представляется возможным [67]. Расторопшу с целью получения лекарственного сырья выращивают на полях специализированных хозяйств.

Расторопша пятнистая в Поволжье в начале восьмидесятых годов стала вводиться в культуру [134, 135, 153].

Для степной зоны Поволжья эта культура новая, поэтому технология ее возделывания нуждается в изучении и корректировке с учетом почвенноклиматических условий региона.

Поэтому исследования направленные на расширение посевных площадей и совершенствование технологии возделывания с целью получения устойчивых урожаев экологически чистой продукции расторопши пятнистой являются актуальными.

Цель и задачи исследований. Цель исследований - формирование высокопродуктивных агрофитоценозов расторопши пятнистой на основе изучения биологических особенностей и разработки усовершенствованной технологии ее возделывания на черноземных и каштановых почвах Поволжья.

В задачи исследований входило:

1. Изучить современное состояние, определить перспективу расширения посевных площадей расторопши и основные направления ее использования.

2. Изучить закономерности роста, развития, фотосинтетической деятельности и формирования элементов продуктивности расторопши пятнистой в зависимости от сортовых особенностей, приемов возделывания и погодных условий.

3. Определить основные критерии оценки степени засухоустойчивости расторопши пятнистой по сравнению с другими културами этого же семейства.

4. Провести подбор и дать сравнительный анализ продуктивности возделываемых сортов и вывести новый засухоустойчивый и высокопродуктивный сорт с высоким содержанием биологически активных веществ - флаволигнанов, способствующих регенерации клеток печени.

5. 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, подбор лучших предшественников, применение микроэлементов и стимуляторов роста, режимы орошения.

6. Разработать способ повышения семенной продуктивности расторопши пятнистой, оптимальные сроки и способы уборки.

7. Изучить химический состав зеленой массы и плодов расторопши в зависимости от изучаемых факторов. Установить эффективность использования жмыха расторопши в рационе лактирующих коров.

8. Провести экономическую, биоэнергетическую и экологическую оценку технологии возделывания расторопши пятнистой.

Научная новизна.

Изучены особенности физиологических процессов определяющих степень засухоустойчивости расторопши дикорастущей введенной в культуру.

Установлена зависимость между ростом и развитием надземной биомассы и корневой системы расторопши.

Впервые дана комплексная агробиологическая оценка расторопши пятнистой, позволяющая уточнить значимость культуры и сократить сроки определения целесообразности и необходимости ее возделывания и ускорить сроки ее внедрения в производство.

Впервые, на основе изучения биологических особенностей расторопши и с учетом почвенно-климатических условий различных зон степного Поволжья, научно обоснованы, разработаны и практически подтверждены приемы технологии ее возделывания, обеспечивающей формирование высокопродуктивных агрофитоценозов в богарных и орошаемых условиях степного Поволжья.

Проведен подбор и дана сравнительная оценка продуктивности возделываемых и новых сортов расторопши пятнистой с учетом урожайности, химического состава и качества семян, содержания биологически активных веществ – флаволигнанов, способствующих регенерации печени.

Установлены оптимальные нормы высева и способы посева, лучшие предшественники и способы обработки почвы, режим питания и особенности орошения, позволяющие наиболее полно реализовать биологический потенциал расторопши пятнистой в различных зонах степного Поволжья.

Разработаны модели формирования надземной массы в зависимости от условий внешней среды и приемов технологии, что позволяет прогнозировать урожайность надземной массы и семян.

Определенную новизну представляют результаты изучения теоретических основ экспериментальных разработок и практических мер, направленных на повышение урожайности, и улучшение химического состава, качественных показателей и содержание в семенах расторопши биологических активных веществ – флаволигнанов.

Впервые установлены основные критерии оценки степени засухоустойчивости расторопши пятнистой по сравнению с засухоустойчивым представителем этого же семейства – татарником колючим.

Установлены тесные взаимосвязи между параметрами показателей вегетативных и генеративных органов растений и посевов, выявлены их зависимости от факторов внешней среды и от основных приемов возделывания.

Разработаны модели формирования надземной массы в зависимости от технологических приемов возделывания, позволяющие прогнозировать урожайность надземной массы и семян.

Практическая значимость.

Разработана адаптивная технология возделывания расторопши пятнистой, обеспечивающая получение в степной зоне Поволжья получение 1,15-1,40 т/га семян расторопши с высокими показателями их качества и содержания биологически активных веществ – флаволигнанов.

Внедрение рекомендуемой адаптивной технологии возделывания расторопши позволило увеличить площади ее посева до 1000 га в Саратовской области и повысить урожайность до 0,80-1,2 т/га или увеличить на 0,35-0,42 т/га по сравнению с достигнутой урожайностью. Рекомендуемые приемы технологии возделывания расторопши внедрены в Самойловском районе в ГПЗ «Еланский», СХПК «Соцземледелие» Балашовского района, КФХ «Чурляев» и КФХ «Нива-Хоф» Аткарского района, КФХ «Гоферберг» Лысогорского района, колхозе «Победа»

Красноармейского района, ОПХ «Декабрист» Ершовского района, колхозе «Михайловское» Марксовского района и других хозяйствах Саратовской области.

Прибавки урожайности семян расторопши пятнистой в этих хозяйствах в результате внедрения разработанных приемов выращивания расторопши, по сравнению с ранее принятыми, достигла 0,25-0,30 т/га, обеспечивая чистый доход с га до 11500-15600 рублей. При переработке семян расторопши в соответствии с разработанными нами техническими условиями получения расторопшевого пищевого растительного масла и ее композиции с тыквенным (ТУ 9141-001и подсолнечным маслом (ТУ 9141-130-10514645-05), экономическая эффективность повышается в 2,5-3 раза по сравнению с реализацией семян.

Полученное по указанной технологии расторопшевое масло в 2011г. отмечено дипломом и серебряной медалью ХIII Российской Агропромышленной выставки «Золотая осень» (Москва) и на V Саратовском Салоне изобретений, инноваций и инвестиций – грамотой и золотой медалью Конкурса «Лучший продукт 2010 года».

Достигнутые высокие экономические показатели выращивания и переработки семян расторопши по рекомендуемой технологии позволят повысить значимость и конкурентоспособность культуры.

Методология и методы исследований. Методология основана на анализе фондовых материалов, патентной литературе, научных статей отечественных и зарубежных авторов, информационных изданий и книг научной и производственной тематики. В работе использованы теоретические методы: системный анализ, математическая статистика; экспериментальные - полевые и лабораторные опыты.

Положения, выносимые на защиту:

макисмальная листовая поверхность - 50,5 - 55,0 тыс.м2/га и фотосинтетический потенциал - 1850-2240 МДж/га в условиях сухостепной зоны Поволжья формируется высокопродуктивными сортами Панацея и Амулет, обеспечивающие накопление сухой надземной массы до 3,8-4,5 т/га и сухой массы корней до 2,8-3,4 т/га; основные критерии оценки степени засухоустойчивости растений у расторопши на 12-15% ниже по сравнению с другими культурами этого же семейства;

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;

оптимальный способ посева расторопши пятнистой - обычный рядовой (15 см) при номе высева 500 тыс.всхожих семян на 1 га на черноземах и 400 тыс.

всхожих семян на 1 га на каштановых почвах;

лучшие приемы основной и предпосевной обработки почвы - вспашка на 25см в сочетании с предпосевным боронованием и культивацией, применение на семенных участках гербицидов в баковых смесях с гуминовми препаратами;

оптимальная доза минеральных удобрений - N80P80R60, применение микроудобрений и стимуляторов роста для обработки семян и посевов. Лучшие предшественники расторопши пятнистой в засушливые годы - пар, а в среднезасушливые и влажные - паровая озимь;

оптимальный срок уборки расторопши на семена - фаза восковой спелости и наступает в тот момент, когда в центре раскрывающейся корзинки появляется бело-кремовый цвет и диаметр такого окрашивания корзинки не превышает 1,3-1,6 см.

Апробация работы:

Основные результаты исследований представлялись на международных, всероссийских и региональных (Ульяновск, Москва) научных и научно-практических конференциях в Волгограде (2004, 2008 гг.), Оренбурге (2007 г.), Самаре (2008 г.), в Саратове (СГАУ им. Н.И. Вавилова, 1999-2012 гг.), на совещаниях и семинарах специалистов сельского хозяйства Саратовской области и Поволжья (2004- гг.).

Реализация результатов исследований.

Разработанные технологические приемы возделывания расторопши вошли в ряд рекомендаций, справочников и учебных пособий:

«Рекомендации по возделыванию расторопши пятнистой в Саратовской области» (2000 г.); «Агробиологические особенности выращивания сельскохозяйственных культур» (2003 г.); Растениеводство (2004 г.); «Справочник по выращиванию и использованию лекарственных трав в Поволжье» (2009 г.); Расторопша пятнистая: вопросы биологии, технологии возделывания и применения (2009 г.);

«Технология возделывания нетрадиционных и новых культур», издание признано Российской Академией Естествознания лучшим учебным методическом пособием, и является лауреатом всероссийской выставке, Сочи 2010 г. (золотой фонд отечественной науки); Практические рекомендации по выращиванию и использованию лекарственных трав в Поволжье (2012 г.); Агробиологические основы выращивания расторопши в Поволжье (2013 г.).

Разработан способ повышения семенной продуктивности расторопши пятнистой в условиях засушливого климата (Патент № 2457655, 2012 г.) и способ возделывания расторопши пятнистой на семена (Патент № 2457667, 2012 г.).

Выведен сорт расторопши Амулет: (Cвидетельство № 55587 и Патент №6446, 2010 г.), который включен в госреестр для использования.

Разработаны технические условия получения масла расторопшевого (ТУ- 9141-001-00497-07), а также его композиций с подсолнечным маслом (ТУ-914113010514645-05) и тыквенным (ТУ-914118610514645-12). Разработаны технические условия получения шрота из расторопши (ТУ 9146-138-10514645При переработке семян расторопши в соответствии с разработанными техническими условиями получения пищевого растительного масла, экономическая эффективность повышается в 2,5-3 раза по сравнению с реализацией семян. Полученное по указанной технологии расторопшевое масло в 2011 г. отмечено Дипломом и Серебряной медалью XIII Российской Агропромышленной выставки «Золотая осень» (Москва) и на V Саратовском Салоне изобретений, инноваций и инвестиций – Грамотой и золотой медалью конкурс «Лучший продукт года».

Разработано Техническое условие (ТУ 9245-101-142-08) для производства шрота в виде кормовых добавок для лактирующих коров.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литерату, материала и методики исследований, результатов собственный исследований и их обсуждения, выводов, предложений производству, списка использованной литературы. Материалы изложены на 337 странице компьютерного текста, содержит 130 таблиц, 29 рисунков, 62 приложений. Список литературы включает 309 источников, в том числе 42 – иностранных авторов.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Ботаническая характеристика и химический состав 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., IglesiasJ., Medler J.T. (1995) [305] на основании сложных хроматографических анализов по дифференциации флаволигнанов, позволивших выявить у Silybummarianum три хемотина, а одна у Silybum еburneum. Применение этого сложного масспектрометрического 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) Silybummarianum – 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 красноцветковой 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, силидианином 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 листочкамиобертками 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 ослизняющимися 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 продольнопродолговатыми, 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.

Таблица 1.1 – Химический состав расторопши пятнистой по данным А.А. Гройсмана [43] щества В семенах расторопши обнаружены ценные флавоноиды: тансифолин и флаволигнаны (дегидросилибин, силибин, силихристин, силидианин, 2-3дегидросилибин, 2-3-дегидросилихристин и др.). В состав семян расторопши пятнистой входит до 0,1 % эфирного и 30 % растительного масел, белковые соединения – до 0,065 %, алкалоиды, сапонины, слизь, жирные кислоты, дегидродиконифериловый 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 расторопша 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 флавоноиды, 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 (1,5сахаров, 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 расторопши, состоит из илихристина, изосилибинина и силидианина и на 50 % из силибинина [291].

Как отмечают Л.И. Драник и Л.Г.Долганенко, успешному выводу токсинов из печени способствуют флаволигнаны, содействуя синтезу фосфолипидов белка и ДНК, что стабилизирует состояние мембран печени [62]. Флаволигнаны эффективны при хроническом гепатите, лечении цирроза печени, они нейтрализуют отрицательное воздействие антибиотиков и синтетических лекарственных препаратов. Они обладают мощным гепатопротекторным действием при отравлении грибами, даже бледными поганками. Уникальный способ получения очищенной суммы флаволигнанов из плодов расторопши пятнистой разработан в г. Харькове в государственном научном центре лекарственных препаратов. Он позволяет получать субстанцию (ТФС-42-1147-81), содержащую около 70 % флаволигнанов [А.С. № 603386]. Для оценки готовой лечебной формы на качество используется силидианин-стандартный тест (ТФС-42-1146-81).

Как отмечают Л.И. Драник и Л.Г.Долганенко и другие, в плодах белоцветковой разновидности Silybummarianum преобладают аксифолин, силихристин, силидианин и силибин. В плодах красноцветковой – силихристин и силибин [62].

Препараты из расторопши пятнистой стимулируют восстановление печеночных клеток; уменьшают цитолиз, воспалительные реакции и подавляют аутоиммунные реакции.

Препарат Силимарин используется в косметике. Производный аналог Силимарина – Cилипид [249, 304]. Очень часто применяется в медицине ряд суммарных флавоноидных препаратов из бессмертника, расторопши пятнистой и других растений. Флавоноиды увеличивают прочность капилляров и регулируют их проницаемость в человеческом организме. Речь идет о борьбе с преждевременным старением [68, 155].

При лечении желчекаменной болезни используется препарат Холелетин № 1, в состав которого входят в виде настойки плоды расторопши пятнистой. Их рекомендуется применять в виде отваров и настойки [24, 47].

Производственным предприятием «Биокор» и Институтом усовершенствования врачей (г. Пенза), была создана комплексная программа реабилитации с использованием БАД на основе сухого порошка расторопши пятнистой, пшеничных отрубей, морской капусты и чеснока [207].

Масло, полученное из плодов расторопши, употребляют в пищу. Оно обладает ценными лечебными свойствами, аналогичными другим лекарственным препаратам из этого растения.

Расторопша пятистая входит в список растений, разрешенных к применению в медицинской практике [193].

Населением Азербайджана в пищу употребляются кроме плодов и молодые стебли. Ранней весной самые молодые листья расторопши, цветоложе, черешки и листовые нервы используются в приготовлении различных блюд [43, 99, 98].

В некоторых местах довольно мягкие и нежные молодые листья собираются на сено и хорошо поедаются скотом, особенно буйволами. Во взрослом состоянии они сильно грубеют и становятся не пригодными для кормления.

Расторопшу наряду с использованием в медицине начали испытывать и как нетрадиционное кормовое растение. Установили хорошую поедаемость и перевариваемость ее молодых листьев и побегов крупным рогатым скотом, особенно буйволами [35].

Долгое время к ее испытанию как лекарственно-кормового растения ученые и практики не проявляли должного интереса, и лишь теперь, вновь обратились к этому вопросу. В Донецком ботаническом саду НАН Украины создана селекционная форма расторопши, отличающаяся высокой продуктивностью надземной массы (31,7 ц/га в пересчете на воздушно-сухое сырье), хорошей кормовой ценностью и поедаемостью животными во время вегетации. Поэтому ее рекомендуют вводить в состав травосмесей для повышения питательной ценности [35].

К аналогичному выводу пришли и сотрудники института свиноводства им.

А.В. Квасницкого УААН. В результате проведения трех научно-хозяйственных опытов на поросятах (от 23 до 45 дней) использование расторопши как кормовой добавки также дало положительный результат: отмечалось увеличение живой массы опытных животных от 9 до 18 %, а также стопроцентная сохранность, по сравнению с контролем.

В последнее время получает распространение шрот расторопши пятнистой в качестве кормового средства [59]. Он представляет собой побочный продукт фармацевтической промышленности, относящийся к высокобелковым кормам с содержанием до 24 % сырого протеина и 6,6 % жира. По аминокислотному составу его белок следует отнести к белкам высокой биологической ценности, не уступающей белку бобовым, а по содержанию лизина – соевому.

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 (94Появляются 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 30°С. 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, 30°С), так и переменных (5-10, 5-15, 10-15, 10-20, 15-20, 15-25, 20-25, 20-30°С) и резко колеблющихся (5-20, 5-25, 5-30, 10-25, 10-30 и 15-30°С) температурных режимах.

Исследования показали, что семена популяции расторопши пятнистой, полученной в производстве, хорошо прорастают без предпосевной подготовки. Оптимальная температура прорастания семян выше +10°С. Оптимальный температурный режим для прорастания семян +25°С, обеспечивает повышение всхожести семян до 86,25 % и снижение длительности прорастания до 11 дней. А дальнейшее повышение температуры проращивания до 30°С 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, 20-25°С) 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 20-30°С. 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 +10°С, 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 +25°С 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 +30°С резко снизило всхожесть семян, которая составила 17,70-26,80 %.

Таким образом, для сорта Дебют минимальной температурой прорастания семян является +10°С, максимальной +30°С, а оптимальной +20 °С и +20…+30°С.

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 +10°С. Т.М. Мельниковой было установлено, что при температуре +25°С семена сорта Дебют достигли всхожести до 100 %, семена из Самарской популяции имели также высокую всхожесть – 87,20 % [136]. Таким образом, температурный режим в пределах +25°С, 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 расторопша 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.

В условиях культуры проходит полный цикл развития, что дает основания рекомендовать это растение в культуру.

На территории Украины, при посеве в первой декаде апреля, на 13-14 день появляются всходы. Формирование розетки происходит до середины июня.

Наиболее значительный рост побегов наблюдается в 3-ей декаде июня в фазу бутонизации. В конце июня проходит период начала цветения, во 2-3 декадах июля период массового цветения [139].

В рекомендациях по выращиванию расторопши отмечается характерная для расторопши особенность в том, что цветение и созревание плодов длится долго – первые цветки появляются в июне, а последние – в конце сентября; первые плоды созревают в начале августа, а последние можно встретить в середине октября [196].

В 1931 г. в Подмосковье был основан ВИЛР, главное исследовательское учреждение в области лекарственного растениеводства в стране [252]. Один из опорных пунктов ВИЛАР находится недалеко от Краснодара, в станице Васюринской. Здесь в 1997 году была начата интродукция расторопши пятнистой. Высота растений к фазе плодообразования составляла 100-120 см, фаза массового цветения вступала в третьей декаде июня.

М.В.Молдован, В.И. Флоря указывают, что от порядка ветвления зависят завязываемость и качество семян расторопши [139]. Было установлено, что наиболее выполненными и крупными являются семена, образовавшиеся на побегах второго порядка, а различаются по цвету семена одного и того же соцветия (темнокоричневые и серые) и по форме (продолговато-обратно-яйцевидные и изогнутые). Масса 1000 семян, образовавшаяся на побегах второго порядка составляет 25-30 г.

Известно, что для семян некоторых растений хранение их в холодных помещениях в течение зимы при температуре ниже 0С, положительно сказывается на всходах. Изучения этого явления проведены Лубенской опытной станцией. Так, например, было отмечено повышение всхожести у остро-пестрой после хранения семян на холодном чердаке. Промораживание семян оказывает положительное влияние на слабовсхожие семена. Эти данные были получены на той же станции [8, 197].

В сухой степи Поволжья, характеризующейся неустойчивым увлажнением, на качество семян расторопши пятнистой помимо климатических условий влияют предшествующие культуры. Поэтому как при разработке основных элементов технологии возделывания сельскохозяйственных культур, так и в системе земледелия в целом, для различных типов почв и месторасположения в рельефе севообороту отводится ведущее место.

Известно, что продуктивность каждой сельскохозяйственной культуры в севообороте определяется ее предшественником [133, 208]. Агротехническое значение предшественников как на черноземе, так и на каштановых почвах определяется прежде всего остаточными запасами влаги, выносом питательных веществ и степенью засоренности.

Поэтому выбор предшественника во многом определяет и количество, и качество урожая семян расторопши пятнистой. Как интенсивная культура, расторопша пятнистая формирует повышенный урожай лишь при выращивании после лучших предшественников [186]. По содержанию фитолигнанов можно наблюдать тенденцию их увеличения при посеве по черному пару. На качество зерна большое влияние оказывают погодные условия – обеспеченность осадками и теплом, чем предшественник. Лучший предшественник для расторопши пятнистой – пар и озимая пшеница, которые обеспечивают не только получение самых высоких урожаев семян, но и улучшение их качественных показателей [175].

Главной задачей обработки почвы должно быть экономное расходование влаги. Создание благоприятных условий для роста и развития расторопши пятнистой во многом зависит от основной обработки почвы. Глубина обработки почвы сказывается не только на засоренности посевов, но и на создании благоприятного водного и пищевого режимов [208].

В современных условиях при резком сокращении доз внесения минеральных и органических удобрений повышение плодородия почвы и производительности земель должно обеспечиваться за счет оптимизации приемов основной обработки почвы и подбора культур и сортов, способных сохранять и умножать плодородие пахотных земель как орошаемых, так и богарных.

Касаясь этого вопроса Д.И. Менделеев писал: «Я встаю против тех, кто печатно или устно проповедует, что все дело в удобрениях, что хорошо удобривая, можно кое-как пахать». Излишняя рыхлость или переуплотнение почвы резко снижают эффективность минеральных удобрений [75, 210, 211, 237, 230]. Многие исследователи указывают, что во всех зонах Поволжья вспашка на глубину 25- улучшает водопроницаемость почвы и особенно солонцеватых почв и тем самым способствует более экономному расходованию оросительной влаги, улучшает водный, воздушный и пищевой режимы и обеспечивает получение более высоких урожаев [66]. Ими установлено, что в зоне Северного Кавказа, Закавказья, Украины, Молдавии и Поволжья глубокая зяблевая вспашка на 30-35 см снижает засоренность в 1,5-2,0 раза.

Исследованиями В.М. Жидкова (2007 г.) и В.И. Филина (1984 г.), установлено, что углубленная вспашка оказывает положительное влияние не только на урожайность сельскохозяйственных культур, но и на водно-физические свойства почвы [66, 237, 238]. По их данным углубление вспашки с 18-20 см до 38-40 см на светло-каштановых почвах способствовало значительному снижению удельной плотности почвы в слое 20-40 см, что заметно улучшило ее водопроницаемость и влагоемкость. Следует отметить, что засоренность посевов при этом снизилась в 2,2-4,0 раза. Положительное действие на увеличение урожайности на светлокаштановых почвах Нижнего Поволжья оказывает также отвальная вспашка на 18-20 см с почвоуглубителем на 30-32 см. Преимущество такой обработки перед обычной вспашкой на 20-22 см составляет 15-17 %. Наиболее устойчивую и высокую прибавку в Поволжье на всех культурах севооборота обеспечивает отвальная вспашка на глубину 30-35 см.

Анализ экспериментальных данных, полученных различными научными учреждениями, свидетельствует о том, что при различных сочетаниях факторов система обработки почвы может и должна меняться. При выборе глубины обработки почвы мы должны учитывать не только величину полученного урожая, но и величину материальных затрат и экологическую обстановку на данном поле. Для расторопши пятнистой в условиях региона основная и предпосевная обработки почвы не изучены.

Такой важный технологический прием как нормы высева и способы посева для условий степной зоны Поволжья не изучен, были проведены лишь краткосрочные опыты на черноземах Саратовского Правобережья, что не охватывает всей сухостепной зоны Поволжья [148]. В исследованиях Пензенской сельскохозяйственной академии для лесостепной зоны Поволжья установлена норма высева семян расторопши 1 млн. штук на га при обычном рядовом посеве [101]. В Средне-Волжском филиале ВИЛАР изучали нормы высева и способы посева расторопши на семена, где также подтвердилась аналогия норма высева – 1 млн.

штук семян на га [175].

Расторопшу как культуру ярового типа следует высевать ранней весной одновременно с яровыми ранними культурами. Семена должны быть кондиционными и соответствовать первому или второму классу и иметь чистоту не менее 94- %, лабораторную всхожесть 72-85 %. Предпосевной обработки не требуют. Посев необходимо проводить обычным рядовым способом на глубину 2-4 см. Норма высева 16-18 кг/га, расстояние между растениями в рядке 20 см [183].

Посев с шириной междурядий 45 см предполагает проводить на глубину 2- см [226].

Пашкевич В.В. считает, что высевать расторопшу необходимо в плодородную почву осенью, заделывая семена глубоко, а всходы весной прореживать так, чтобы расстояние между рядами равнялось 45 см (1,5 фута) [169].

В сборнике «Лекарственные растения СССР» (1988) указывается, что необходимо посев проводить ранней весной на глубину 4-5 см, из расчета нормы высева семян 10 кг/га при ширине междурядий 45 см.

Для высева семян используют рядовые сеялки СОН-2,8, СКОН-4, или другие сеялки, с дисковыми сошниками и ограничителями глубины заделки семян и каточками, с целью оптимальной заделки семян и прикатывание рядков [196].

A.Miiller указывает, что можно получить урожайность расторопши выше 5ц/га [294]. Аналогичные результаты получили Е.В.Тюрин, В.Ф.Израильсон, указывая, что только при соблюдении технологии возделывания и раннего срока посева этой культуры можно получить до 10-12 ц/га [226].

Для посева необходимо применять темные и хорошо выполненные семена расторопши, которые на семяочистительных машинах типа ОВП или «Петкус»

разделяют на фракции [196].

Большое влияние на рост и развитие растений оказывает качество семян. В одной корзинке расторопши находятся семена разной массы, степени зрелости и выполненности. Е.А. Городецкой применен метод использования принципа суперпозиции сил разной физической природы (метод и устройства электросепарации), который дает возможность получать семена полной спелости и высокой выполненности, энергии прорастания и роста. Для изучения был использован сепаратор лабораторный СДЛ-1, изготовленный Московским государственным университетом им. В. Горячкина, изобретатель – доктор технических наук, заслуженный ученый России В.И. Тарушкина [38].

В Беларуси с целью качественного улучшения интродукции был исследован процесс электросепарации расторопши пятнистой. Семена расторопши прошли предварительную очистку на немецких ситах с воздушным потоком «Петкус» и показали отличные результаты на сепараторе СДЛ-1.

Таким образом, вопрос семеноводства лекарственного растения расторопши пятнистой был успешно решен в БелНИИ овощеводства ААН Беларуси.

Заметное влияние на величину и качество полученного урожая могут оказывать сорта. Известно, что только за счет замены одного сорта другим, более продуктивным, можно без дополнительных затрат получить на 20-25 % продукции больше. Однако сортосмена расторопши осуществляется медленно. Выведенные в последние 10 лет сорта расторопши Дебют, Самарянка и Панацея внедряются в сельскохозяйственное производство крайне медленно. В степных зонах, где сосредоточены основные посевные площади расторопши, подбор сортов для внедрения в производство должен осуществляться с учетом таких важнейших свойств, как засухоустойчивость, урожайность, устойчивость к комплексу болезней и вредителей. Для орошаемых земель нужны сорта быстрорастущие, высокоурожайные с высоким содержанием флаволигнанов, белка и незаменимых аминокислот и отзывчивые на орошение.

Расторопша – довольно полиморфное растение. Поэтому для максимальной реализации ее потенциала надо обязательно использовать селекционный материал высокого качества. Однако, высокопродуктивные сорта были получены только несколько лет назад [257]. Один из первых сортов для СНГ Югослава был получен в Крымском международном институте нетрадиционного растениеводства, экологии и здоровья в 90-х гг. прошлого столетия [37, 55].

Сорт Дебют селекции Средне-Волжского филиала ВИЛАР с 1994 года был внесен в Госреестр селекционных достижений Российской Федерации [186]. Дебют является сортом-стандартом расторопши в России. Его урожайность достигает 7,11 ц/га плодов с содержанием в них 3,0 % флавогигнанов, число корзинок их растений – до 3,68 шт., вегетационный период – 92 дня [175, 55].

C 2000 года в Госреестр селекционных достижений был включен сорт Самарянка, а с 2002 – Панацея [178]. Сорт Самарянка был также выведен в СреднеВолжском филиале ВИЛАР. Урожайность плодов составляет 7,6 ц/га, а содержание флаволигнанов – 3,5 %, число корзинок – 4,37 шт., вегетационный период – 89 дней. Все указанные сорта расторопши – диплоиды (n=34), однако в последнее время ведется ее селекция на полиплоидном уровне.

Таким образом, набор сортов расторопши пятнистой является разнообразным. Он подходит для возделывания в зонах, где он давно высевают, так и для регионов, где ее начали культивировать в последнее время.

Все технологические процессы возделывания расторопши пятнистой полностью механизированы. Однако возделывание расторопши из-за большой засоренности ее посевов, как показал опыт О.В.Чумаченко, связано с большими трудностями. В технологических картах Сергиевского совхоза ВО «Союзлекраспром»

указывается, что на прополку посевов расторопши приходится до 80 % всех затрат ручного труда. Только путем применения эффективных химических средств борьбы с сорняками можно исключить применение ручной прополки [253].

Во Всесоюзном научно-исследовательском институте лекарственных растений с 1981 года проводятся работы по изучению наиболее эффективных гербицидов для этой культуры. Из всех изученных гербицидов наиболее высокую эффективность показали трефлан, иллоксан и фюзелад. Трефлан успешно подавляет марь белую, щирицу запрокинутую, редьку дикую, паслен черный и другие растения. Сравнительно устойчивыми в гербициду были конопля сорная, амброзия трехраздельная и василек полевой. Иллоксан и фюзелад не действуют на двудольные сорняки практически полностью, но практически полностью уничтожают овсюг.

Однако в этих опытах не изучено последствия применения гербицидов на продуктивность высеиваемых культур и в том числе на расторопшу, не установлено наличие в урожае этих культур остатков гербицидов и продуктов их разложения [177].

Большинство современных химических средств защиты растений оказывают частичный токсический эффект [176]. Эти недостатки можно снизить за счет целенаправленного применения иммуностимуляторов, активирующих собственные защитные механизмы растений против негативного действия биотических и абиотических факторов внешней среды, в том числе гербицидов. Целенаправленные защитные механизмы растений против негативного действия гербицидов изучены на зерновых культурах и подсолнечнике. По культуре расторопши пятнистой этих сведений мало и требуется проведение исследований в направлении успешного применения в растениеводстве регуляторов роста, в частности гуминовых препаратов в качестве антиподов при совместном внесении в баковых смесях с гербицидами в борьбе с сорной растительностью на посевах расторопши пятнистой [175, 176].

С целью стимулирования посевных качеств семян и поиска эффективных экологически безопасных способов защиты всходов от комплекса инфекций рекомендуются химические, биологические и физические способы их обработки.

Что касается химических факторов воздействия, то среди них находят применение микроэлементы, гормональные вещества, а также рострегулирующие соединения. Среди испытанных микроэлементов в Удмуртском НИИСХ наибольшее стимулирующее действие на всхожесть семянок оказали растворы солей сернокислого марганца и цинка в низких концентрациях [182].

В лесостепной зоне Среднего Поволжья в опытах Пензенской сельскохозяйственной академии установлено, что замачивание семянок расторопши пятнистой в растворах марганца и бора повышало энергию их прорастания на 12,0 % и 8,4 % соответственно, а всхожесть – на 5,5 % и 5,0 %, а также стимулировало рост корешков [50, 103]. В этих же условиях установлена высокая эффективность медь-молибденового препарата Жусс-2 в сочетании с гуматом натрия – регулятором роста [194].

В исследованиях Воронежского педагогического института выявлена высокая эффективность микроэлементов и веществ гормональной природы, гиббереллина [17]. В лесостепной зоне Среднего Поволжья в исследованиях Пензенской сельскохозяйственной академии высокую эффективность показал препарат Агатк, обеспечивающий увеличение длины корешков расторопши пятнистой на 34,6 мм [51, 103]. Не менее удачно применение таких регуляторов роста, как Эльи Агрика [216]. Применение бактериальных препаратов оказывало существенное влияние на качество семянок. Прежде всего, отмечено увеличение содержания в них масла, что привело к увеличению его выхода с одного гектара [51,104].

Таким образом, установлена ярко выраженная реакция расторопши пятнистой на разные виды ростостимулирующих агентов, что вызывает необходимость в дальнейшем более целенаправленно использовать их для оптимизации технологии ее выращивания и получать сырье с высокими фармакологическими свойствами.

Кроме того, можно будет обогащать биологически активными веществами шрот, который используется для концентрированных кормов в животноводстве.

Расторопша пятнистая как засухоустойчивая культура, на черноземах в условиях ограниченной влагообеспеченности формирует полноценный урожай до 10ц/га. Однако на каштановых почвах степной зоны Поволжья в засушливые годы устойчивый урожай семян расторопши пятнистой можно получить только в условиях орошения. Об этом свидетельствуют данные по урожаю семян расторопши пятнистой в экстремальных условиях 2007, 2009 и 2010 гг. Так, в среднем за эти годы в производственных опытах, выполненных на темно-каштановых почвах засушливой степной зоны Поволжья (колхоз «Михайловское» Марксовского района Саратовской области), урожайность семян расторопши пятнистой в богарных условиях составила 2,2-2,5 ц/га, а при орошении 14 ц/га. На черноземах степной зоны Саратовского Правобережья (в бывшем учхозе «Красная звезда» Аткарского района Саратовской области) получали с 1999 года по 7,5-10,0 ц/га. А на солонцеватых и супесчаных почвах в эти годы урожайность семян расторопши пятнистой не превышала 1,0-1,2 ц/га [149].

Большая потребность в семенах расторопши как лекарственном сырье вызывает необходимость в ежегодном получении устойчивых урожаев, что может быть достигнуто только в условиях орошения. Однако, полевых опытов по режиму орошения расторопши пятнистой в условиях региона не проводилось. Только в Средне-Волжском филиале ВИЛАР проводились вегетационные опыты по изучению различного порога предполивной влажности почвы в течение вегетации расторопши пятнистой – 60, 70 и 80 % НВ. Отсутствуют сведения о критических периодах расторопши пятнистой и глубине расчетного слоя почвы [178].

Учитывая, что расторопша пятнистая в начальные фазы вегетации формирует главным образом корневую систему и более медленно идет образование листьев и стеблей, поэтому в этот период расход влаги будет незначительным. В связи с этим мы приходим к заключению о необходимости в начальные фазы вегетации расторопши поддерживать влажность почвы на невысоком уровне 60-70 % НВ или даже исключать поливы.

К.С. Пименов считает, что устойчивые урожаи расторопши пятнистой можно получать при умеренном режиме орошения 60-70 % НВ [178].

Довольно сложным технологическим приемом при выращивании семян расторопши пятнистой является уборка. Это сопряжено с большими трудностями в отношении определения оптимального срока и способа качественной уборки, высушивания семян и их очистки. Уборку начинают в сроки, когда листочки обвертки корзинок подсохли, а середина (центр) соцветия начинает белеть и диаметр окрашивания центра корзинки не должен превышать 1,5 см. При этом плоды приобретают темно-коричневый цвет [45].

Вопрос сроков и способов уборки является одним из самых сложных и определяется он биологическими особенностями культуры и почвенноклиматическими условиями. Нашими исследованиями установлено, что наиболее высокую лабораторную всхожесть семена приобретают при уборке в фазу полной спелости. Однако, нашими последующими исследованиями доказано, что при уборке расторопши в фазе конец восковой спелости - начало полной спелости семена достигают высокой лабораторной всхожести – до 88 %.

Исследованиями, проведенными в условиях Поволжья, установлено, что плоды, убранные до их полного созревания, отличаются низкой лабораторной всхожестью – 59-61 % и разница между всхожестью семян, собранных в фазу полной и восковой спелости, составляет 23-28 % [151]. Однако, в наших последующих опытах установлено, что при скашивании растений расторопши пятнистой в валок в конце восковой и начале полной спелости с последующим их высушиванием всхожесть семян составляла 95-96 % [145]. Учитывая противоречивость выводов в отношении сроков уборки расторопши пятнистой, мы в своих исследованиях считаем, очень важно продолжать опыты по изучению сроков уборки с учетом фазы созревания и морфологических признаков соцветия – степени подсыхания обвертки корзинки, окраски центра и боковых частей соцветия, а также цвета плодов.

Отсутствуют рекомендации и по способам уборки расторопши пятнистой. В результате исследований, проведенных в Пензенской сельскохозяйственной академии и ВИЛАР, были рекомендованы два способа уборки: прямое комбайнирование и раздельная уборка [34, 105, 178]. В исследованиях этих авторов установлена высокая эффективность применения десикации посевов в предуборочный период, которая способствует усыханию листьев и стеблей. В качестве десиканта на расторопши изучали раундап в норме расхода 3 л/га в фазу восковой спелости в условиях Самарской области. Результаты этих опытов показали, что обработка растений десикантами способствовала повышению урожайности плодов и снижению их влажности уже на самом растении. Так, через 10 дней после опрыскивания растений влажность плодов составила 13,2 %, а через 15 дней – 12,8 %, в контроле соответственно 21 %. Урожайность в опытных вариантах повышалась до % при уборке через 10 дней после десикации, а через 15 дней после десикации – на 23 %.

Однако, применение десикации растений расторопши пятнистой перед уборкой прямым комбайнированием не гарантирует получение плодов с базисной влажностью и, как правило, после их уборки возникает необходимость их высушивания до влажности 12 %. В связи с этим в условиях региона необходимо изучить и рекомендовать для внедрения в производство наиболее эффективные способы уборки расторопши пятнистой, обеспечивающие получение семян с оптимальной влажностью (ниже 12 %) и исключающие их потерю при уборке.

Поэтому в разработке комплексной адаптивной технологии возделывания расторопши пятнистой в условиях сухой степи Поволжья наряду с другими приемами важная роль принадлежит способам уборки, обеспечивающим получение экологически чистых семян с требуемой влажностью. Наряду с весьма ценными лекарственными свойствами расторопши пятнистой и установленным ее значением как лекарственной культуры, в наших исследованиях доказана и ее роль как масличной культуры, используемой на пищевые цели в виде растительного масла.

Нами разработаны параметры технических условий получения масла расторопшевого, а также его композиций с подсолнечным и тыквенным маслами, которые нашли широкое применение как ценный пищевой продукт и пользуется большим спросом у населения. На всероссийских и региональных конкурсах масло расторопши пятнистой неоднократно было отмечено золотой и серебряными медалями.

Однако, расширение посевов расторопши, повышение ее урожайности и широкое применение ее как лекарственной и пищевой культуры сдерживается отсутствием рекомендаций по адаптивной комплексной технологии ее возделывания для сухой степи Поволжья. Поскольку спрос на плоды расторопши пятнистой в последние годы постоянно растет, то разработка приемов интенсивной технологии возделывания, направленных на повышение величины и качества урожая расторопши пятнистой, имеет не только теоретическое, но и практическое значение. Необходимость решения этой важной народнохозяйственной проблемы явилось мотивацией в проведении наших исследований в условиях степной зоны Поволжья – наиболее благоприятной для получения высокого урожая семян с оптимальными параметрами качественных показателей, необходимых для их использования в качестве лечебных и пищевых средств.

Таким образом, анализ имеющихся данных показал, что для формирования стабильно высоких урожаев расторопши пятнистой необходимо использование высокопродуктивных районированных сортов и совершенствование существующих зональных технологий на основе разработки комплекса ведущих агробиологических приемов – применение оптимального срока посева, нормы высева и способа посева, подбор наилучшего предшественника и эффективной обработки почв, внесения оптимальных доз минеральных и микроудобрений, стимуляторов роста, применения рационального режима орошения.

К началу нашей работы убедительных сведений по избранной теме исследования почти не было, и они отличались противоречивостью. Для решения проблемы формирования высокопродуктивных агрофитоценозов расторопши пятнистой и выхода на качественно новый уровень производства маслосемян расторопши пятнистой в регионе степного Поволжья были выбраны следующие направления:

изучение особенностей роста, развития, фотосинтетической деятельности растений и формирования продуктивности различных сортов расторопши пятнистой в связи с изучаемыми приемами;

совершенствование ведущих, адаптированных к зональным условиям агробиологических приемов;

разработка технологических приемов возделывания высокопродуктивных районированных сортов расторопши пятнистой для разных почвенноклиматических зон региона;

целенаправленное использование интенсивных технологических приемов (удобрение, орошение, обработка почвы и высокопродуктивные сорта);

определить экономическую эффективность основных элементов адаптивной технологии возделывания расторопши пятнистой и предложить сельскохозяйственному производству степного Поволжья наилучшие ее варианты.

Все эти вопросы и положения явились основанием для проведения исследования и выносятся на защиту.

2 УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ, СХЕМЫ ОПЫТОВ

И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Климат и погодные условия за годы исследований Климат региона является континентальным и суровым. На территории Поволжья выделяют четыре крупные природные зоны: лесостепь, засушливую черноземную степь, сухую степь с темно-каштановыми и каштановыми почвами и полупустынную степь со светло-каштановыми и бурыми почвами.

Лесостепная часть Поволжья включает Ульяновскую и Пензенскую области, частично правобережье Саратовской области и северные районы Самарской области.

В зону засушливой черноземной степи входят северные районы Волгоградской области с черноземными почвами, центральная и южная части ее Правобережья, а также северные районы Заволжья Саратовской области, южные районы Самарской области.

Сухая степь с темно-каштановыми и каштановыми почвами включает центральные районы Правобережья и северо-запад Заволжья Волгоградской области, западные и центральные районы Саратовского Заволжья.

К полупустынной степи относят Астраханскую область, часть южных районов Правобережья и преобладающую часть Заволжья Волгоградской области, крайние юго-восточные районы Заволжья Саратовской области.

Лесостепные районы Поволжья характеризуются умеренным летом и холодной зимой. Среднегодовое количество осадков – более 400 мм. Количество осадков, выпадающих за вегетационный период, крайне неустойчиво. Особенно резко изменяется количество осадков во второй половине вегетационного сезона. Разница между потребностью в воде и выпадающими осадками за теплый период года составляет около 100 мм.

Засушливая черноземная степь отличается менее благоприятным климатом, чем районы лесостепи: осадков здесь выпадает от 350 до 400 мм, весной и летом держится более высокая температура, воздух суше, зимы малоснежные, чаще бывают засухи и суховеи. Недостаток влаги в теплый сезон доходит до 200 мм и более. Почвы характеризуются высоким плодородием и содержат значительное количество воднорастворимых солей. Преобладают тяжелые глинистые и суглинистые разновидности обыкновенного и южного черноземов. На больших площадях залегают песчаные и солонцеватые черноземы.

Обыкновенные черноземы содержат 7-8 % перегноя, южные черноземы содержат перегноя меньше, среди них часто попадаются пятна солонцов. Мощность перегнойного горизонта примерно 40-45 см.

Сухая степь на темно-каштановых и каштановых почвах характеризуется острым недостатком влаги: осадков здесь выпадает от 275 до 350 мм. Разрыв между выпадающими осадками и потребностью растений во влаге очень большой. В этих условиях исключительно велико значение зимних осадков.

Зима, как правило, устойчивая. Общий запас влаги в виде снега в период максимальной высоты снежного покрова составляет 75-80 мм. Почвенный покров слагается из темно-каштановых и каштановых почв различной степени солонцеватости, разного механического состава. Преобладают суглинистые и тяжелосуглинистые разности. В верхнем слое содержится 3-4 % перегноя при мощности перегнойного горизонта 20-25 см. Все солонцеватые почвы имеют на глубине 10см от поверхности почвы уплотненный слой, содержащий много солей натрия.

Толщина солонцеватого слоя 15-22 см.

Полупустынная степь занимает сравнительно большую территорию. В заволжской части этой зоны преобладает исключительно выровненный рельеф местности.

В острозасушливых районах преобладают светло-каштановые и каштановые почвы.

Исследования проводили в зоне засушливой и сухой степи Поволжья, расположенной в центре Юго-востока Европейской части России. Климат этой зоны резко континентальный. Для него характерна суровая малоснежная зима с глубоким промерзанием почвы, и неустойчивость синоптических процессов, приводящая к большим контрастам погоды. Следствием этого является большая неравномерность увлажнения по годам и сезонам года.

В центральном Левобережье Самарской области (г. Безенчук) годовое количество осадков может колебаться от 209 до 515 мм, в районе Саратова – от 250 до 668 мм, в степной черноземной зоне Волгоградской области (г. Новоанненск) – от 195 до 717 мм.

Выпадение осадков по периодам года изменяется еще в более широких пределах: за осенний период с 31 до 272 мм, зимний – 72-240, весенне-летний – 65мм. Особенно велики колебания атмосферных осадков по месяцам: в мае – от 10 до 145 мм, июне – от 2 до 98 мм, в июле – от 9 до 130 мм. Такая изменчивость – основная причина резких колебаний урожаев по годам.

В отдельные годы границы между лесостепью, засушливой степью и полупустыней как бы смещаются. Во влажные годы в этих районах климат складывается по типу лесостепи, а в острозасушливые годы – по полупустынному типу. Это обстоятельство позволяет результаты опытов, полученные в одном пункте, распространять на значительные территории, так как разнообразные погодные условия по годам как бы моделируют условия различных микрозон Юго-Востока.

Среднемноголетнее годовое количество осадков в черноземной и засушливой степи изменяется от 320 мм в Северном и Центральном левобережье Саратовской области до 450-500 мм в Западных и Северных районах правобережья Саратовской, Волгоградской областей и левобережья Самарской области (приложение 1-3). Большая часть осадков выпадает в теплое время года (от 190 до 310 мм), а меньшая – в холодный период – от 104 до 147 мм.

Среднегодовая температура воздуха по мере движения с северо-запада на юго-восток также изменяется от 3,5 до 5°С. Наиболее низкие температуры приходятся на январь (-10,5…-14,0°С), а высокие – на июль (19,9…24,3°С). Абсолютный максимум температур наблюдается в июле и составляет +38…+39°С, абсолютный минимум – в январе-феврале (-36…-39°С). В зимний период наряду с сильными морозами возможны оттепели, когда температура поднимается до +2…+3°С. Продолжительность зимы с устойчивым снеговым покровом 130- дней. Снежный покров наступает в декабре и составляет 18-25 см. Переход от зимы к весне идет быстро и характеризуется интенсивным нарастанием температур.

Средняя сумма температур за теплый период по микрозонам колеблется от до 2800°С.

Средняя продолжительность вегетационного периода с температурой свыше +10°С в северной и центральной части степного Поволжья составляет 140 дней, а на юге и юго-востоке – 160 дней.

Частая повторяемость засух – главная особенность климата степного Поволжья. По продолжительности и характеру напряженности атмосферных факторов различаются следующие типы засух: ранневесенняя, весеннелетняя, позднелетняя, осенняя, комбинированная и устойчивая.

П.Г. Кабанов на основе анализа погодных условий за 67 лет установил, что в черноземной степи 43 % лет бывают без засух, 40 % лет – среднесухие и 17 % лет с устойчивой засухой. В сухой темно-каштановой степи без засух было лишь 25 % лет, а 24 % – с устойчивой засухой [78].

В засушливом Поволжье весеннее промачивание почвы на всю глубину корнеобитаемого слоя наблюдается, как правило, в годы с обильными осадками холодного периода. Запасы продуктивной влаги к посеву расторопши пятнистой довольно высокие и колеблются от 106 до 173 мм, что составляет 60-100 % предельно-полевой влагоемкости. Лишь в 20 % лет они менее 100 мм.

Гидротермический коэффициент и влагообеспеченность вегетационного периода также тесно связана с продуктивностью расторопши. В пределах засушливого Поволжья гидротермический коэффициент изменяется в среднем от 0,6 до 0,9, а средняя влагообеспеченность – от 65 % на юге и востоке, до 85 % – в северных и западных зонах.

Среднегодовая относительная влажность воздуха за вегетационный период – 49 %. Однако в отдельные дни она снижается до 20-30 %. Скорость ветра более м/сек при температуре +25°С и относительной влажности ниже 30 % – самый точный показатель начала суховея.

Для разносторонней оценки продукционного процесса расторопши пятнистой и обоснованностей рекомендуемых приемов формирования высокопродуктивных агрофитоценозов исследования проводились в многолетнем цикле. Влияние погоды оценивалось по данным метеостанции НИИСХ Юго-Востока, расположенной в центре степного Поволжья (приложения 1-3).

Наши наблюдения показали, что из 13 опытных лет (с 2000 по 2012 гг.) лишь в 3 года (2007, 2009 и 2010 гг.), когда за осенне-зимний период выпало 40-50 % осадков от нормы, запасы продуктивной влаги к посеву ранних яровых были низкие (70-75 мм в метровом слое). Эти запасы позволили получить удовлетворительные всходы, но последующее развитие растений находилось в тесной зависимости от количества осадков вегетационного периода. В остальные годы запасы продуктивной влаги к посеву в метровом слое были довольно высокие и составили 130-190 мм или 71-95 % ППВ.

Весенний период 1998 года был жарким, количество осадков равнялось 102, мм, что ниже среднемноголетней нормы (48 %). Вегетационный период был жарким, засушливым и крайне неблагоприятным для расторопши пятнистой – температуры в мае превышали нормы на 1,1С, в июне – на 4,3С, в июле – на 3,0С.

Относительная влажность была низкой – 40-49 %.

Вегетационный период 1999 года был средне-засушливым – выпало 154,9 мм осадков, но распределение их по месяцам было неравномерным: в апреле – 4, мм, мае – 36,6 мм, июне – 19,2 мм, июле – 29,8 мм, августе – 24,1 мм. Температура и относительная влажность воздуха были близкими к среднемноголетним. Метеорологические условия начала осени были благоприятными для роста, развития и закалки расторопши пятнистой. Расторопша пятнистая хорошо закустилась.

Условия для перезимовки вначале были неудовлетворительные – сильные морозы в ноябре при отсутствии снега снизили температуру почвы у узла кущения до С. Но затем установился хороший снежный покров и температура больше не снижалась.

Основные показатели погоды вегетационного периода 2000 года были благоприятными для растений расторопши пятнистой. Выпало 210 мм осадков или % к среднемноголетнему показателю. Температура воздуха была умеренной – 16,3С в среднем за вегетационный период при норме 16,1С. Относительная влажность воздуха была выше среднемноголетней в апреле – на 13 %, мае – на %, июне – на 8 %, сентябре – на 6 % и лишь в августе чуть ниже – на 2 %.

Осень 2000 года была благоприятной для роста и развития растений расторопши пятнистой. В сентябре-октябре стояла солнечная погода, выпадали осадки.

Растения хорошо закустились. Хотя снежный покров установился поздно (середина декабря) и высота его была небольшой, но сильных морозов не было, и растения хорошо перезимовали.

Вегетационный период масличных культур 2001 года по сочетанию погодных факторов был средне засушливым, удовлетворительным для роста и развития растений. Количество осадков составило, казалось бы, большую величину – 267, мм (93 % нормы), но выпадали они крайне неравномерно. Температурный режим также был крайне неустойчивым: умеренные температуры в мае-июне и резкое повышение в июле – до +24,7С при норме +21,4С. Относительная влажность воздуха была низкой – 38-49 %.

Погодные условия вегетационного периода 2002 года были неблагоприятными для роста и развития расторопши пятнистой. За весь период вегетации выпало всего 137,2 мм или 54,7 % нормы. Выпадали они крайне неравномерно – почти третья часть выпала в июне – 39,7 мм. В июле отмечался период «жестокой» летней засухи. Температурный режим также был крайне неравномерным: умеренные температуры в мае – 13,6С сменились повышением в июне – до +18,9С и особенно в июле – до +25,0С при норме +21,4С. Влажность воздуха почти по всем месяцам вегетации была на 3-7 % ниже среднемноголетних показателей.

Условия погоды 2003 года были благоприятными для расторопши пятнистой.

За апрель-август выпало 257,5 мм осадков или 122 % от нормы, в том числе в апреле их было на 5,3 мм больше нормы, в июне – на 58,8 мм, в июле – на 15,4 мм.

Температурный режим был умеренным, а влажность воздуха постоянно превышала норму на 8-14 %.

Погодные условия вегетационного периода 2004 года можно считать близкими к среднемноголетним показателям и в целом благоприятными для расторопши пятнистой. За вегетационный период (апрель-август) выпало 203 мм осадков при средней многолетней норме 212 мм. Осадки выпадали более менее равномерно, что обеспечило нормальный рост растений на основных этапах роста и развития. Наибольшее количество осадков выпало в середине вегетации – в июле – 88 мм. Температура воздуха в апреле была выше нормы на 2С, в мае и июне была близка к средней, в июле – ниже нормы на 0,7С, затем в августе выше среднемноголетней на 1,7С.

Погодные условия характеризовались большими отклонениями от средних многолетних наблюдений, особенно это относится к количеству осадков. В мае наблюдалось небольшое превышение многолетнего показателя осадков (на 8 мм больше среднемноголетнего), температура была близка к норме. В июне выпало небольшое количество осадков (20 мм), что на фоне повышенных температур второй и третьей декады привело к кратковременной засухе. В июле выпало осадков в 2 раза ниже многолетнего показателя и составило 22 мм. Температура воздуха была на уровне многолетнего показателя, а относительная влажность воздуха была ниже среднемноголетнего показателя на 3-4 %. Такие условия вегетационного периода были неблагоприятны для формирования урожая расторопши пятнистой.

Погодные условия 2006 года были близкими к среднемноголетним показателям и в целом благоприятны для развития расторопши. За вегетационный период (апрель-июль) выпало 160 мм осадков при средней многолетней норме 180 мм.

Осадки выпадали равномерно. Температура воздуха в мае и июне была близка к норме, а в июле ниже нормы на 0,8С.

2007 год можно считать острозасушливым, так как осадков выпало в 1,5 раза ниже средней многолетней и температура воздуха в мае, июне была выше средней многолетней на 2,6 и 4С соответственно.

Основные показатели погоды вегетационного периода 2008 года были благоприятными для растений расторопши пятнистой. Выпало осадков 202 мм или % к среднемноголетнему показателю. Температура воздуха была умеренной – 16,9С в среднем за вегетационный период при норме 16,1С. Относительная влажность воздуха была на уровне среднемноголетней.

Вегетационный период 2009 года был крайне засушливым – выпало всего 120 мм осадков, но распределение их по месяцам было неравномерным: в апреле – 14 мм, в мае – 56 мм, в июне – 25 мм, в июле – 32 мм, в августе – 6 мм. Температура воздуха в мае, июне, июле была выше средней многолетней на 1,2; 4,0; 3,8С, а относительная влажность воздуха – ниже среднемноголетних показателей на 1,8-4 %.

Вегетационный период 2010 года также был крайне засушливым – осадков выпало 80 мм, что в 2,6 раза ниже среднемноголетней нормы. Температура воздуха была высокой и повышалась в мае до 17,9С (что на 3,6С выше среднемноголетней), в июне – до 24,3С (на 5,1С выше нормы) и в июле – до 27,6С (на 6С выше средней многолетней). Также погодные условия отрицательно влияли на рост, развитие и формирование семян расторопши пятнистой.

Вегетационные периоды 2011-2012 годов были засушливыми – осадков выпало в 2,2-1,8 раза, соответственно, ниже средней нормы.

Таким образом, в годы проведения исследований, особенности роста и развития расторопши пятнистой изучались в контрастных погодные условия.

2.2 Почвы района исследований и агрохимическая характеристика Первые описания типичных признаков обыкновенных черноземов степного Поволжья были сделаны В.В.Докучаевым в 1893 году в окрестностях села Пады.

Черноземная степь охватывает Правобережную часть Саратовской, часть левобережья Саратовской и Самарской областей к северу от реки Большой Иргиз до реки Кинель и низовьев реки Самары. На территории Волгоградской области она занимает северо-западную Замедведицкую часть.

По мере движения с северо-запада на юго-восток и нарастания засушливости территории на смену типичным черноземам лесостепи приходят обыкновенные, которые сменяются южными. Однако четко выраженная зональность проявляется лишь к западу от реки Медведицы. На остальной территории, на первый план выступают местные факторы почвообразования: рельеф, экспозиция склона, почвообразующие породы. В центральном и южном Заволжье распространены преимущественно темно-каштановые и каштановые почвы.

Характеристика почвенного покрова свидетельствует о большой однородности и довольно высоком естественном плодородии этих почв. Они имеют гумусовый слой свыше 50 см, высокие запасы органического вещества и валовых форм питательных веществ, хорошую насыщенность основаниями.

Наиболее богаты подвижным бором, цинком и медью южные черноземы, в обыкновенном черноземе содержание этих микроэлементов среднее, а темнокаштановые почвы бедны медью. Верхние горизонты всех почв степного Поволжья хорошо обеспечены марганцем. Причем, более высокое его содержание в южных черноземах и темно-каштановых почвах, имеющих признаки солонцеватости. Запасы молибдена в черноземах степного Поволжья низкие, однако, в связи с нейтральной и слабощелочной реакцией среды, молибден хорошо доступен растениям. Отзывчивость масличных культур на микроэлементы в этом районе довольно слабая, а поэтому они не являются лимитирующим фактором в получении высоких урожаев.

Почвы степного Поволжья преимущественно тяжелосуглинистого и глинистого механического состава. Объемная масса гумусовых горизонтов черноземов – 2,55-2,60, а темно-каштановых почв – 2,70-2,71 г/см3. Показатели объемной массы в черноземах также несколько ниже, чем в темно-каштановых почвах. В первом случае они составляют для пахотного слоя 1,00-1,10, а горизонта В1 – 1,40, во втором соответственно 1,24-1,32 и 1,47-1,43 г/см3. Максимальная гигроскопичность и влажность завядания в пахотном слое черноземов 9,5-10,6 % и 14,3-15, %, в темно-каштановых почвах – соответственно 9,0-9,7 и 14,3-14,5 %. Запасы продуктивной влаги в метровом слое соответствующие предельно-полевой влагоемкости: в черноземах – 187,8-194,1 мм, в темно-каштановых почвах – 150- мм.

Порозность в черноземах несколько выше (54-57 %), чем в темнокаштановых почвах: (45-50 %), соответственно скорость впитывания воды – 0,09и 0,03-0,4 [208]. Наши исследования в богарных условиях проводились в основном на трех почвенных разностях: черноземе обыкновенном, маломощном, малогумусном, черноземе южном среднемощном, малогумусном и темнокаштановых малогумусных почвах.

Обыкновенные черноземы, как правило, располагаются на водоразделах и слабо расчлененных выровненных северных и западных склонах. Южные черноземы сосредоточены на южных и восточных склонах с пятнами солонцов и характеризуются той или иной степенью смытости. Сформированы они в основном на делювиальных отложениях коренных пород каменноугольного, юрского и нижнемелового периода.

Места проведения полевых исследований равномерно охватывали все основные типы почв степного Поволжья, которые имели соответствующие типичные признаки плодородия.

Черноземы обыкновенные (ГПЗ «Еланский» Самойловского района и КФХ «Нива-ХОФ» Аткарского района). Мощность гумусового горизонта 50-60 см. Содержание гумуса в пахотном слое колеблется от 5 до 6,5 %. Реакция почвенного раствора – слабокислая. Сумма поглощенных оснований до 36,66 до 36,82 мг-экв на 100 г почвы с явным преобладанием кальция. Обеспеченность пахотного слоя почвы общим азотом – средняя (10-15 мг/кг), доступным фосфором – средняя (21мг/кг почвы), обменным калием – средняя (185-240 мг/кг).

Черноземы южные (ФГБНУ «Россорго», колхоз «Победа» Красноармейского района). Мощность гумусового горизонта – до 50 см. Содержание гумуса в пахотном горизонте – 4,0-5,2 %. Обеспеченность питательными элементами: нитратным азотом – средняя (8-12 мг/кг почвы), доступным фосфором – средняя (21мг/кг), обменным калием – высокая (более 300 мг/кг).

Реакция почвенной среды нейтральная и слабощелочная pH=6,8-7,2. Воднофизические свойства метрового слоя почвы: плотность – 1,19-1,30 г/см3, наименьшая влагоемкость – 26,3 % от массы сухой почвы.

Темно-каштановые почвы (колхоз «Михайловское» Марксовского района, СХПК «Заря» Красноармейского района). Содержание гумуса в пахотном горизонте – 2,6-3,6 %, но она заметно уменьшается вниз по профилю. Мощность гумусового горизонта 25-40 см. Слабо обеспечены гидролизуемым азотом (10-19 мг/кг почвы) и доступным фосфором (14-20 мг/кг), но высоко обеспечены обменным калием (более 300 мг/кг). ППК насыщен катионами кальция и магния, реакция почвенного раствора нейтральная или слабощелочная. Водно-физические свойства 0-70 см слоя: плотность – 1,25-1,36 г/см3, наименьшая влагоемкость (НВ) – 28,1 %, влажность устойчивого завядания – 14,8 % к сухой массе почвы (приложение 4).

Исследования по теме диссертации выполнялись в соответствии с планом научной работы кафедр «Растениеводство, селекция и генетика» и «Земледелие и сельскохозяйственная мелиорация» Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова с 1998 по 2011 годы. Полевые опыты проводились на опытном поле ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» им. Н.И. Вавилова, на опытном поле ФГБНУ «ВолжНИИГиМ» и ФГБНУ «Россорго», а также в производственных условиях передовых хозяйств сухостепного Поволжья проводились многолетние одно-, двух- и трехфакторные опыты по следующим направлениям:

1. Разработка комплекса приемов формирования высокопродуктивных фитоценозов расторопши пятнистой выполнялась в период 2000-2012 годов на опытном поле ФГБОУ ВПО СГАУ им. Н.И. Вавилова, на опытном поле ФГБНУ Рос НИИСХ «Россорго», КФХ «Нива-Хоф» Аткарского района, ГПЗ «Еланский» Самойловского района, колхозе «Победа» Красноармейского района, СХПК «Заря»

Краснопартизанского района Сартовская область.

2. Совершенствование элементов технологии возделывания расторопши пятнистой осуществлялось в 2000-2010 годах в КФХ «Нива-Хоф» Аткарского района, колхозе «Михайловское» Марксовского района.

3. Совершенствование технологии выращивания расторопши пятнистой в условиях орошения изучалось в 2006-2010 годах в условиях опытного хозяйства ФГНУ «ВолжНИИГиМ», колхозе «Михайловское» Марксовского района.

4. В период с 2000 по 2011 годы проводилась производственная проверка эффективности разработанных комплексов технологических приемов возделывания расторопши пятнистой в условиях передовых хозяйств Саратовской области:

СХПК «Заря» Краснопартизанского района, КФХ «Нива-Хоф» Аткарского района, колхозе «Победа» Красноармейского района, колхозе «Михайловское» Марксовского района.

Подробные схемы полевых экспериментов приведены по ходу анализа результативной части исследований. Опыты закладывались в 3-4-х кратной повторности, рендомизированным или систематическим методом. Учетная площадь делянок составляла 74 м2, общая площадь делянки – 124 м2. В производственных испытаниях использовалась площадь делянок 1-5 га.

Основные учеты и анализы проводили на постоянных площадках размером 0,25 или 1 м2 в 4-6 кратной повторности.

Организация полевых опытов, проведение наблюдений, биометрических измерений и лабораторных анализов осуществлялись по общепринятым методическим руководствам: Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1971), методы исследований с лекарственными травами (ВИЛАР, 2000). Кроме того, руководствовались методическими разработками П.Н. Константинова (1952), Н.З. Станкова (1964), П.Г. Найдина (1968), А.А. Роде (1969), Г.Ф. Никитенко (1982), Б.А. Доспехова (1985), В.В.Глуховцева, а также «Рекомендациями по методике проведения наблюдений и исследований в полевом опыте» (Смирнов Б.М., 1973) [33, 61, 85, 177, 197, 198, 217].

Влажность почвы определяли термостатно – весовым методом (Роде А.А., 1970), плотность почвы объемным методом по Н.А. Качинскому, водопроницаемость по С.В. Астапову (1958) – методом заливной площадки, водопрочность агрегатов – мокрым просеиванием по Н.И. Саввинову, баланс гумуса по методике М.П. Чуб [79, 204, 251, 198, 6]. Учет корневой массы проводили по методике Н.З.

Станкова (1964) методом монолита [217]. При изучении корневой системы применяли два основных метода (Тарановская М.Г., 1965): первый – раскрытие корней с последующим фотографированием их на стенке выкопанной траншеи; второй – весовой учет массы корней [219].

Средне-типичные растения, предназначенные для изучения корневой системы, подбирали на делянках после появления всходов. Для изучения корневой системы траншейным методом использовали обычный почвенный разрез 70x150x150 см на расстоянии 5 см от корневой шейки растений, предназначенных для опыта, и затем бережно раскрывали корневые ходы растений и проводили зарисовки и фотографирование, но наиболее тонкие разветвленные корни невозможно было отобразить с полной точностью.

При весовом методе пробы корней брали с той же траншеи. Для этого отвесную стенку разбивали на прямоугольники (35x35 см) и по горизонтали почвы через 10 см в мешки отбирали пробы (почву с корнями), которые отмывали на решетах с диаметром отверстий 0,5-1 мм, очищали от разных примесей, высушивали до воздушно сухого состояния и взвешивали. Физиологические и биохимические анализы растений: формы воды, водоудерживающая способность, водный дефицит листьев и ксероморфизм изучали по общепринятым методикам (Ногтев В.П., 1950, Починок В.Х., 1976; Перетятко А.И., Седова Т.И., 1990) [162; 187;

173].

Биоэнергетическая и экономическая оценки рекомендуемых приемов возделывания проводились согласно «Методическим рекомендациям по биоэнергетической оценке севооборотов и технологий» (ВАСХНИЛ, 1983, 1989), методикам В.В. Коринца (1986) и ВГСХА (1994) [264, 265].

Математическая обработка опытных данных проводилась методами дисперсионного и корреляционного анализа. Статистическая обработка данных выполнялась на ЭВМ Вычислительного центра ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И.

Вавилова».

2.4 Технология возделывания расторопши пятнистой Для оценки продукционного процесса расторопши и обоснования рекомендуемых приемов формирования ее высокопродуктивных агрофитоценозов исследования проводились в многолетнем цикле. Предшественник – озимая пшеница.

При возделывании расторопши пятнистой на опытных участках выполнялись следующие мероприятия, предусмотренные в научно-производственных системах земледелия степного Поволжья с учетом зональных рекомендаций НИИСХ Юговостока (1973), Средне-Волжского филиала ВИЛАР, 1988) [196, 197].

В зависимости от состояния поля и засоренности проводилось 1-2-кратное лущение стерни (ДТ-75+ЛДГ-10) и культурная отвальная вспашка на глубину 25см в зоне черноземной степи (ДТ-75+ПЛН-5-35), а также плоскорезная обработка на глубину 25-27 см (ПГ-3-5). Минеральные удобрения в дозе N40P40 вносились под основную обработку или предпосевную культивацию.

Весеннее закрытие влаги выполнялось зубовыми боронами БЗСС-1,0 в 2 следа. При прогревании верхнего слоя почвы до 5-6С в комплексе проводились предпосевная культивация на глубину 6-8 см, посев расторопши пятнистой сеялками СЗП-3,6 на глубину 4-5 см и прикатывание поля. Высеивали районированные сорта: с 2000 г. сорт Дебют, а с 2002 г. сорт Панацея. Норма высева – 0,6 млн.

всхожих семян на 1 га, за исключением опыта по подбору и сравнительной оценке различных сортов расторопши. Для посева использовались семена высоких репродукций первого класса посевного стандарта. Семена протравливались фунгицидами. В соответствии со схемами опытов были предусмотрены и применялись оптимальные сроки, способы посева, нормы высева, способы обработки почвы, нормы внесения минеральных удобрений, стимуляторов роста и режима орошения. Установленные в опытах оптимальные параметры агротехнических приемов (нормы высева, способы посева, дозы удобрений, способы обработки почвы и др.) использовались в качестве фона в последующих опытах. На широкорядных посевах в период вегетации проводили междурядные культивации.

Поливы в опыте по изучеию режима орошения расторопши осуществлялись капельным орошением. Уборку расторопши пятнистой проводили комбайном Сампо-200 однофазным способом в фазу полной спелости семян.

Кроме приведенных выше общепринятых методов обработки почвы на основании имеющихся литературных и производственных данных нами была разработана конкретная схема полевого опыта, направленная на разработку основной и предпосевной подготовки почвы на черноземах степной зоны Поволжья. Схема опыта включает следующие варианты основной и предпосевной обработки почвы (таблица 2.1).

Таблица 2.1 – Схема опыта по изучению особенностей подготовки почвы на продуктивность фитоценоза расторопши пятнистой Способы основной обработки почвы Предпосевные обработки Вспашка на глубину18-20 см Вспашка на глубину 25-27 см Плоскорезная обработка на 25-27 см Обработка стойкой СибИМЭ на 25- Отвальная обработка почвы проводилась плугами ПН-4-35, безотвальная обработка – плоскорезом КПГ-250 и стойками СибИМЭ. Боронование – тяжелыми зубовыми боронами марки ЗБТ-1,0 в два следа, культивации – паровым культиватором КПС-4. Приемы обработки почвы приняты согласно ГОСТу 16265-80.

3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА

ПРОДУКТИВНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ РАСТОРОПШИ

ПЯТНИСТОЙ НА ЧЕРНОЗЕМНЫХ И КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ

ПОВОЛЖЬЯ