МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ
МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ
ВІННИЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК
ІНСТИТУТ КОРМІВ
СВІТЕЛЬСЬКИЙ МИКОЛА МИХАЙЛОВИЧ
УДК 633.888 (477.4)
ФОРМУВАННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ ВАЛЕРІАНИ ЛІКАРСЬКОЇ ЗАЛЕЖНО ВІД ЕЛЕМЕНТІВ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОЩУВАННЯ В УМОВАХ ПІВДЕННОЇ ЧАСТИНИ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПОЛІССЯ УКРАЇНИ
06. 01. 09 – рослинництво
Автореферат дисертації
на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Вінниця-2007
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Подільському державному аграрно-технічному університеті (м. Камянець-Подільський), на дослідному полі Житомирського агротехнічного коледжу протягом 1998-2002 рр.
Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, професор,
академік МАНЕБ Ковтуник Іван Миколайович,
Подільський аграрно-технічний університет,
завідувач кафедри селекції, насінництва і генетики
Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор,
Лихочвор Володимир Володимирович,
Львівський державний аграрний університет,
кафедра рослинництва і луківництва,
кандидат сільськогосподарських наук,
Юник Анатолій Васильович
Національний аграрний університет,
доцент кафедри рослинництва і кормовиробництва
Захист відбудеться „13” грудня 2007 р. о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 05.854.01 при Вінницькому державному аграрному університеті і Інституті кормів УААН за адресою: 21008, Вінницька область, Вінницький район, с. Агрономічне, вул. Сонячна, 3.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Вінницького державного аграрного університету за адресою: 21008, Вінницька область, Вінницький район, с. Агрономічне, вул. Сонячна, 3 і Інституту кормів УААН за адресою: 21100, м. Вінниця, пр-кт Юності, 16.
Автореферат розісланий „12”листопада 2007 р.
Учений секретар
спеціалізованої вченої ради П.В. Материнський
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. В останні роки в зв’язку із змінами в експлікації земель, проведенням меліоративних робіт, застосування отрутохімікатів, техногенним забрудненням значних територій та некваліфікованим збором чисельність дикоростучих лікарських рослин в Україні значно скоротилась. В зв’язку з цим виникає потреба в інтродукції найбільш цінних лікарських рослин та розробки технологій їх вирощування. Тому проведення досліджень по вивченню технологічних прийомів вирощування валеріани лікарської в південній частині Центрального Полісся України є основою для перетворення цієї території в місце виробництва сировини валеріани лікарської в Україні, що і визначає актуальність даної роботи.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження за темою дисертаційної роботи проведені згідно з планами наукових досліджень відділу нових культур Національного ботанічного саду ім. М.М. Гришка НАН України за науково-технічною програмою: „Біоекологічні особливості кормових та пряносмакових інтродуцентів у Лісостепу та Поліссі України” в 1999-2003 рр. (номер державної реєстрації 0199U003055).
Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи було вивчення біологічних особливостей валеріани лікарської в умовах регіону та розробка окремих елементів технології вирощування валеріани лікарської в умовах південної частини Центрального Полісся України.
Відповідно до мети в дослідження входило:
- встановлення впливу метеорологічних факторів (температура, світло) на розвиток рослин валеріани лікарської з метою визначення оптимальних умов для процесів її росту і розвитку;
- розробка та удосконалення ефективних елементів технології вирощування валеріани лікарської, а саме: визначення оптимальних строків сівби, встановлення строків збирання насіння та кореневої маси;
- встановлення впливу різних норм та строків внесення мінеральних добрив на формування врожайності та якості кореневої маси валеріани лікарської;
- опрацювання оптимальних режимів первинної переробки кореневищ з коренями валеріани лікарської;
- визначення впливу застосованих агротехнічних заходів на вміст ефірної олії та екстрактивних речовин в одержаній лікарській сировині;
- встановити економічну та енергетичну доцільність застосованих заходів при вирощуванні валеріани лікарської.
Об’єкт дослідження. Процеси росту та розвитку валеріани лікарської, вплив окремих агротехнічних заходів її вирощування, показники продуктивності; умови первинної переробки сировини валеріани лікарської та її якісні показники.
Предмет дослідження. Рослини валеріани лікарської (Valeriana officinalis L.), ефірна олія та екстрактивні речовини в лікарській сировині, економічна та енергетична доцільність застосування окремих елементів технології вирощування валеріани лікарської.
Методи дослідження:
візуальний для ведення фенологічних спостережень; ваговий – для визначення продуктивності рослин; метод монолітів - для вивчення розподілу коренів валеріани по горизонтах ґрунту; лабораторно-хімічний – для визначення вмісту та якісних показників екстрактивних речовин і ефірної олії в кореневищах з коренями валеріани лікарської; математично-статистичний – для встановлення економічної та енергетичної ефективності окремих технологічних заходів вирощування валеріани лікарської.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше в умовах південної частини Центрального Полісся України встановлено вплив погодних факторів на проходження фаз росту і розвитку валеріани лікарської. Розроблені та удосконалені окремі елементи технології вирощування валеріани лікарської. Вивчені оптимальні режими первинної переробки (миття, сушіння) лікарської сировини валеріани, які не погіршують її медичної цінності, а також проведено економічну і енергетичну оцінку досліджуваних елементів технології вирощування валеріани лікарської.
Практичне значення одержаних результатів. Розроблені рекомендації по вирощуванню валеріани лікарської, що дозволяють суттєво вплинути на збільшення врожаю кореневої маси та поліпшити якісні показники лікарської сировини.
Виробнича перевірка проводилась на площі 5 га в СФГ „Еліксир” с. Лазарівка Брусилівського району Житомирської області.
Особистий внесок полягає в розробці програми досліджень, організації та проведенні польових і лабораторних дослідів. Автором здійснений патентний пошук та огляд наукових літературних джерел, узагальнені одержані результати, сформовані висновки, проведено виробничу перевірку та розроблені рекомендації виробництву.
Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати досліджень доповідались і обговорювалися на Третій міжвузівській науково-практичній конференції аспірантів “Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспектива” (Вінниця, ВДАУ, 2003р.), на Третій міжвузівській науково-практичній конференції аспірантів та молодих вчених “Сучасні екологічні проблеми” (Житомир, ЖДТУ, 2006 р.), на засіданні кафедри селекції, насінництва та генетики та щорічно на засіданнях методичної комісії і вченої ради Подільського державного аграрно-технічного університету (м. Кам’янець-Подільський).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 7 наукових праць, з них - 5 у фахових виданнях, 2 тези наукових конференцій та буклет Українського товариства охорони природи.
Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, 6 розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаної літератури. Робота викладена на 166 сторінках комп’ютерної верстки, включає 63 таблиці та 13 рисунків. Список використаних наукових джерел нараховує 194 найменування, в тому числі – 13 латиницею.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі сформовано актуальність дисертаційної роботи, обґрунтовано її мету та наукову новизну, визначено основні напрямки досліджень.
ОСОБЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРИЙОМІВ ПІДВИЩЕННЯ ВРОЖАЮ ВАЛЕРІАНИ ЛІКАРСЬКОЇ
(Огляд літератури)
За науковими публікаціями проаналізовані результати вітчизняних та іноземних досліджень з питань біологічних особливостей та лікувальних властивостей валеріани лікарської, висвітлено реакцію рослини на основні фактори росту та розвитку, зокрема, на теплові, світлові та ґрунтові умови живлення, розглянуто вплив окремих елементів технології вирощування на рівень урожаю, хімічний склад та якість лікарської сировини. На основі цього аналізу встановлено, що для умов південної частини Центрального Полісся України складові технології вирощування валеріани лікарської вивчені недостатньо, особливо маловивченими залишаються прийоми первинної переробки лікарської сировини. Саме ці та інші недостатньо вивчені питання лягли в основу наукових досліджень за темою дисертаційної роботи.
УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ
Польові та лабораторні дослідження проводили протягом 1998-2002 рр. в Подільському державному аграрно-технічному університеті (м. Кам’янець-Подільський), на дослідному полі Житомирського агротехнічного коледжу, яке розташоване в південній частині Центрального Полісся України.
Погодні умови місця проведення досліджень за багаторічними спостереженнями в цілому сприятливі для вирощування більшості сільськогосподарських культур.
Умови 1998 року відрізнялись підвищеною на 0,6 оС температурою повітря та більшою на 200 мм кількості атмосферних опадів порівняно з середніми багаторічними показниками вегетаційного періоду.
1999 рік був більш посушливим, середньодобова температура повітря була на 2,4 оС вищою, а атмосферних опадів випало менше порівняно до середньобагаторічних значень.
Наступний 2000 рік за метеорологічними умовами мало відрізнявся від попереднього 1999 року.
Умови 2001 року були найбільш сприятливими порівняно до середніх багаторічних показників і попередніх років. Температура повітря була на 1,2 оС вищою, а кількість опадів протягом вегетаційного періоду - на 85,3 мм.
Вегетаційний період 2002 року відрізнявся більш високою середньодобовою температурою повітря на 1,7 оС та на 31,8 мм кількістю опадів.
Польові досліди по вивченню і розробці елементів технології вирощування закладали на темно-сірому опідзоленому ґрунті, орний шар якого характеризуються такими показниками: вміст гумусу (за Тюриним) – 3,15%; рН сольової витяжки – 6,1; гідролітична кислотність - 0,59 мг-екв. на 100 г ґрунту та сума обмінних основ(за Каленом-Гільковіцем) – 19,1 мг-екв. на 100 г ґрунту; вміст гідролізованого азоту (за Корнфілдом) – 9,3 мг на 100 г ґрунту; рухомого фосфору 12,6 та обмінного калію (за Кірсановим) – 7,2 мг на 100 г ґрунту.
Площа посівної ділянки 38 м2, облікової 27 м2, повторність чотирьохразова, технологія вирощування загальноприйнята для даної зони за виключенням досліджуваних елементів, збирання – суцільне поділяночне з подальшою математичною обробкою урожайних даних методом дисперсійного аналізу (Б.А. Доспехов, 1985).
В польових дослідах вивчали:
- строки сівби: весняний – сухим та стратифікованим насінням, та підзимній – сухим насінням;
- вплив температури на проходження етапів органогенезу у валеріани лікарської шляхом посіву з 5.04 по 26.08 через кожні 10 днів та викопування і перенесення в лабораторію з 5.11 по 25.11 через кожні 5 днів;
- вплив тривалості світлового дня на ростові процеси та врожай кореневої маси;
- вплив висоти та строків зрізування квітконосів (вершкування) на урожайність кореневої маси;
- вплив застосування в різні строки та способи різних доз мінеральних добрив на урожайність та якість кореневої маси валеріани лікарської;
- вивчення режимів миття кореневої маси водою при температурі 10, 15 та 20оС протягом від 0,5 до 90 хвилин;
- вивчення сушіння кореневої маси на сушарках СЗПБ – 2,0 при температурі від 100оС до 150оС та на СПК – 4г-90 при температурі від 40 до 90оС з інтервалом 10оС.
Хімічний аналіз лікарської рослинної сировини (кореневища з коренями) по визначенню ефірної олії, екстрактивних речовин та вологості проводили в ЗАТ „Ліктрави” за методиками Державної Фармакопеї СРСР (1989).
РІСТ І РОЗВИТОК РОСЛИН ВАЛЕРІАНИ ЛІКАРСЬКОЇ В УМОВАХ ПІВДЕННОЇ ЧАСТИНИ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПОЛІССЯ УКРАЇНИ
Введення рослин в культуру в конкретних ґрунтово-кліматичних умовах потребує детального вивчення можливості забезпечення необхідними умовами для росту та розвитку.
Умови зони Полісся відрізняються достатньою забезпеченістю вологою і обмеженим надходженням сонячної радіації, недостатнім тепловим режимом і ґрунтами, що мають невисокі запаси елементів мінерального живлення.
Протягом 1998-2002 рр. нами проводилось вивчення біологічних особливостей валеріани лікарської та реакції рослин на основні фактори їх росту та розвитку.
Особливістю валеріани лікарської є вирощування її лікарської сировини у вигляді кореневищ і кореневої маси, а утворення квітконосів і репродуктивних органів знижує врожай і якість кореневої маси.
Вивчення впливу температурних умов в кінці вегетації рослин першого року життя та настання фази цвітіння у другому році показало, що рослини, перенесені з поля в лабораторію раніше 10 листопада, незалежно від їх віку продовжували вегетативний ріст. Висаджені в поле весною продовжили свій розвиток у фазі розетки. Рослини, перенесені з поля в лабораторію після 15 листопада, продовжували свій розвиток після їх висадження весною в поле залежно від строку висіву, фази розвитку та року життя. Так рослини першого року життя висіяні 16 серпня та пізніше, які на час встановлення негативних температур мали менше 3-4 листків, не дивлячись на більш як шестимісячне перебування в лабораторії, після висадження весною в поле так і не утворили стебел, і фаза цвітіння в них так і не наступила.
Рослини другого та третього років життя, а також рослини, висіяні 6 серпня, майже одночасно переходили до цвітіння.
Отже, висіваючи валеріану лікарську в другій половині серпня можна одержати на завершення періоду вегетації рослини з розеткою не більше трьох листків, які на другому році життя не утворюють квітконосів.
Вивчення реакції валеріани на освітлення показало, що слабке затінення рослин у фазу 1-2 пар справжніх листочків знижувало урожайність кореневищ з коренями на 28,0%, а сильне – на 54,4%. Кількість листків при слабкому затіненні зменшувалась на 7, а при сильному – майже на половину (кількість без затінення – 18 шт.).
Маса одного кореневища з коренями на одну рослину знижувалась з 65,6 г без затінення до 47,2 г при слабкому і до 30,0 г при сильному затіненні (НІР0,05=1,84 г/росл.).
Вміст ефірної олії підвищувався при слабкому затіненні на 14,3%, а при сильному – знижувався на 12,5%.
Проведення протягом 2000-2002 рр. дослідження показали, що сівба валеріани лікарської під покривом озимої пшениці призвела до зниження урожаю кореневої маси валеріани. Це зниження було суттєвим, але різниця урожаю становила лише 4% до урожаю безпокривної культури. Проведені нами фенологічні спостереження за ростом і розвитком рослин валеріани лікарської показали, що сходи з’являються через 7 днів, перша пара справжніх листочків утворюється через 8 днів. Наступні 3-4 і 5-6 пари листочків утворюються через кожні 7-8 днів, а утворення наступних 7-8 та 9-10 пар листочків потребують уже 28-30 днів. 10 пар справжніх листочків утворюється до кінця червня і у фазі розетки рослини входять в зиму.
В наступному році утворення стебел (стеблування) відмічається через 20-21 день після відновлення вегетації, бутонізація відмічається через 35-37 днів після стеблування, а цвітіння продовжується протягом 15 днів. Формування та достигання насіння продовжується протягом 30-35 днів.
Через 10-12 днів після збирання насіння рослини починають утворювати нові розеточні листки і ця фаза продовжується до осіннього завершення вегетації.
Таким чином тривалість вегетаційного періоду рослин валеріани лікарської в умовах півдня Полісся на першому році вегетації становить приблизно 220 днів, а на другому – приблизно 227 днів.
ВПЛИВ СПОСОБІВ СІВБИ ТА СПОСОБІВ ПІДГОТОВКИ НАСІННЯ, ВИСОТИ І СТРОКІВ ВЕРШКУВАННЯ ТА ВНЕСЕННЯ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ НА ВРОЖАЙ І ЯКІСТЬ СИРОВИНИ ВАЛЕРІАНИ ЛІКАРСЬКОЇ
Строки сівби та способи підготовки насіння є одним із основним елементів технології вирощування культури. Для нормального розвитку рослин найбільш пізні строки сівби повинні забезпечити вхід рослин в зиму в фазі утворення в розетці не менше 3-4 листків. В умовах південної частини Центрального Полісся такий розвиток рослин відмічається при їх сівбі не пізніше першої декади серпня.
Не менш важливим заходом є способи підготовки для посіву насіння. Сівба валеріани лікарської сухим та стратифікованим насіння показали, що стратифікація забезпечує більш інтенсивний ріст та утворення листків на початку вегетації. При більш пізніх строках сівби висота рослин і кількість листків в розетці порівнюється, проте посіви при сівбі стратифікованим насінням мають на 50-90% вищу густоту. Це, очевидно, і обумовлює підвищення урожайності кореневої маси як у перший, так і другий рік вегетації валеріани лікарської (табл.1).
Таблиця 1
Урожайність повітряно сухої кореневої маси валеріани лікарської залежно від строків сівби та способів підготовки насіння, середнє за 1998-2002 рр.,ц/га
Строк сівби
і спосіб підготовки насіння | Перший рік вегетації | Другий рік вегетації
урожайність | приріст | урожайність | приріст
Весняний строк сівби (01-04.04)
Насіння сухе | 5,5 | - | 12,3 | -
Насіння стратифіковане | 6,0 | 1,5 | 17,4 | 4,8
Підзимній строк сівби (20-30.10)
Насіння сухе | 7,8 | 2,4 | 18,7 | 6,4
НІР 0,05, ц/га 0,27-1,34 1,58-3,45
Проведення підзимньої сівби забезпечило підвищення урожаю вегетативної маси валеріани лікарської як в перший, так і в наступні роки вегетації.
Насіннєва продуктивність валеріани лікарської на другому році вегетації була невисокою. Весняна сівба сухим насінням забезпечила, в середньому за 1998-2002 рр., одержання 1,4 ц/га насіння. Сівба весною стратифікованим насінням підвищила урожайність насіння на 1,1 ц/га, а підзимня сівба – на 2,3 ц/га.
Одним із основних факторів забезпечення росту та розвитку рослин, а також підвищення урожайності є застосування добрив.
Реакцію валеріани лікарської на внесення окремих елементів мінерального живлення рослин визначали за результатами польових досліджень (1999-2001 рр.), які проводилися за 5-варіантною схемою Вагнера. Результати досліджень показали, що найвищий вплив на рівень урожайності кореневої маси, збору ефірної олії та екстрактивних речовин відмічається при внесенні фосфорних добрив. Приріст урожаю кореневої маси від внесення в повному добриві Р45 становив 7,7 ц/га, збору ефірної олії 2,0 кг/га, а збору екстрактивних речовин – 1,3 ц/га.
За рахунок внесення в повному добриві N45 ці прирости становили 4,5 ц/га, 0,3 кг/га та 0,5 ц/га, а за рахунок К45 – 3,4 ц/га, 0,3 кг/га та 1,2 ц/га екстрактивних речовин.
Вивчення в 2000-2002 рр. питань розміщення по шарах ґрунту кореневої системи валеріани лікарської показало, що в перший рік вегетації 97% маси кореневої системи розміщується в 0-15 см шарі ґрунту. На другий рік вегетації 0-15 см шарі розміщується 94% кореневої маси, а в наступні роки – 90%. Необхідно відмітити, що з кожним наступним роком вегетації маса коренів у верхньому 0-10 см шарі ґрунту зменшується з 88% у перший рік вегетації до 70% у третій і четвертий рік. В той же час маса коренів у нижче розміщених шарах (10-15 та 15-20 см) шарах зростала протягом вегетації.
Розміщення основної маси коренів на незначній глибині обумовлює можливість застосування механізованих способів збирання кореневої маси валеріани лікарської.
Внесення під валеріану лікарську різних норм мінеральних добрив впливало як на величину урожайності кореневої маси, так і на її якість (1999-2001 рр.).
Збільшення норм внесення мінеральних добрив забезпечувало підвищення урожаю кореневої маси. Проте прирости урожайності відносно контрольного варіанту були достовірними лише при внесенні добрив в нормах N90P90K60 та N120P120K90. Підвищення урожайності на варіантах становило 28-48%.
Підвищені норми мінеральних добрив знижували в кореневій масі валеріани лікарської вміст ефірної олії, але підвищували вміст екстрактивних речовин.
При проведенні підживлення у дозі N30 спостерігається тенденція по підвищенню урожайності валеріани лікарської. Проте приріст урожайності по фонах був в межах похибки досліду.
Внесення азотних та фосфорних добрив в дозах N30P30 та N60P60 забезпечило одержання достовірного приросту урожаю. Доза N60P60 сприяла підвищенню урожаю кореневої маси порівняно з внесенням N30P30 на 0,6 ц/га. Проте врахування вмісту та виходу ефірної олії та екстрактивних речовин дає підстави вважати, що найбільш ефективно підживлення валеріани лікарської на другому році вегетації проводити мінеральними добривами в дозі N30P30 ( табл.2).
Таблиця 2
Урожайність і якість повітряно сухої кореневої маси валеріани лікарської
залежно від дії різних доз мінеральних добрив, середнє за 1999-2001 рр.
Основне удобрення | Підживлення
Дози добрива | Урожай-ність,
ц/га | Вміст, % | Дози добрива | Урожай-ність, ц/га | Вміст, %
ефірної олії | екстрак-тивних речовин | ефірної олії | екстрак-тивних речовин
Без добрив (контроль) | 19,8 | 0,58 | 33 | Без добрив (контроль) | 14,2 | 0,76 | 39
N30P30K30 | 20,9 | 0,56 | 34 | N30 | 16,2 | 0,74 | 49
N60P60K45 | 22,9 | 0,53 | 36 | N30P30 | 18,9 | 0,70 | 49
N90P90K60 | 25,3 | 0,52 | 40 | N60P60 | 19,5 | 0,64 | 51
N120P120K90 | 29,2 | 0,50 | 47 | - | - | - | -
HIP0,05,ц/га 3,3 2,6
Для одержання кореневої маси валеріани лікарської високої якості необхідно створити умови, щоб в другому році вегетації рослини не утворювали квітконосів, на що витрачається велика кількість речовин та енергії. Цього можна досягти шляхом проведення сівби влітку (липень-серпень). Проте в цей період випадає невелика кількість атмосферних опадів, в результаті чого польова схожість знижується, посіви значно зріджуються, а в окремі роки повністю гинуть.
В зв’язку з цим протягом 1999-2001 рр. вивчалась можливість вирощування валеріани лікарської під покривом ячменю ярого. Результати цих досліджень (табл.3) показують, що вирощування валеріани лікарської під покривом ячменю ярого дещо знижує інтенсивність формування та урожайність кореневої маси.
Таблиця 3
Варіанти по удобренню | Безпокривна сівба | Сівба під ячмінь ярий
Довжина
кореня,
см | Кількість
корінців,
шт. | Урожайність кореневої маси, ц/га | Довжина
кореня,
см | Кількість
корінців,
шт. | Урожайність кореневої маси, ц/га
сирої | сухої | сирої | сухої
Без добрив (контроль) | 17,1 | 34,7 | 7,97 | 3,04 | 16,2 | 28,3 | 5,67 | 2,48
N30P30K30 | 21,3 | 48,3 | 16,16 | 4,75 | 17,4 | 32,8 | 8,08 | 3,27
N60P60K60 | 21,8 | 50,4 | 23,57 | 6,26 | 21,5 | 37,7 | 5,96 | 4,45
Вплив способів вирощування валеріани лікарської на урожайність кореневої маси та ефективність мінеральних добрив, середнє за 1999-2001 рр.
HIP0,05,ц/га 1,67 3,82
Так, довжина кореня та кількість корінців в чистому посіві були вищими порівняно з безпокривною сівбою, а урожайність сирої кореневої маси був вищим на 2,3 ц/га, а сухої – на 0,56 ц/га.
Внесення мінеральних добрив інтенсифікувало процеси утворення та підвищувало урожайність кореневої маси валеріани лікарської. Проте на удобрених варіантах безпокривний посів був значно кращим.
Рослини валеріани лікарської в кінці першого року вегетації накопичують в кореневій масі велику кількість пластичних речовин, які використовуються на другий рік вегетації на формування репродуктивних органів. Для попередження їх утворення в практиці застосовуються видалення квітконосів – вершкування рослин, що забезпечує підвищення урожаю та якості кореневої маси. В зв’язку з тим, що розвиток рослин та формування урожаю того чи іншого виду продукції залежить від ґрунтово-кліматичних особливостей зони вирощування, рекомендації відносно технології проведення вершкування валеріани лікарської неузгоджені у різних дослідників за строками проведення та висотою зрізування.
Відомо, що при появі кожного справжнього листка у валеріани виростає і новий додатковий корінь котрий входить до складу загальної маси кореневої системи. Тому виникає необхідність створити умови якомога ранішого утворення коренів, щоб вони мали більше часу на формування своєї маси.
Наші дослідження протягом 1999-2002 рр. по визначенню строків і висоти проведення вершкування показали, що після видалення стебел починають розвиватись листки, що, очевидно, і обумовлює підвищення урожаю та якості кореневої маси (табл.4).
Таблиця 4
Урожайність і якість кореневої маси валеріани лікарської
залежно від строків і висоти зрізаних квітконосів
Строк зрізування | Висота зрізування,
см | Урожайність, ц/га | Середній вміст
за 4 роки, %
1999 р. | 2000 р. | 2001 р. | 2002 р. | середнє | ефірної олії | екстрак-тивних речовин
Без зрізування
(контроль) | - | 21,0 | 15,6 | 11,6 | 16,2 | 16,1 | 0,54 | 31,6
Початок стеблування | 3-5 | 40,9 | 23,2 | 20,4 | 26,1 | 27,7 | 0,70 | 32,6
Бутонізація | 3-5 | 29,2 | 17,8 | 17,3 | 22,7 | 21,8 | 0,66 | 32,5
Бутонізація | 25 | 29,1 | 20,8 | 17,2 | 22,5 | 22,4 | 0,64 | 32,8
Бутонізація | 35 | 30,0 | 22,6 | 18,0 | 24,0 | 23,7 | 0,61 | 31,9
Бутонізація | 53 | 30,2 | 22,5 | 16,9 | 22,9 | 23,1 | 0,61 | 31,7
Бутонізація | 60 | 39,8 | 22,3 | 17,6 | 23,1 | 23,5 | 0,60 | 31,5
HIP0,05, ц/га 2,7 1,5 2,5 1,8
Результати наших досліджень показують, що проведення вершкування не залежно від фази розвитку та висоти зрізування квітконосів, забезпечує зростання урожайності та вмісту ефірної олії.
Найбільше підвищення урожайності кореневищ з коренями (11,6 ц/га) відмічено при вершкуванні на початку фази стеблування із зрізуванням на висоті 3-5 см. Це сприяє не лише ранній появі нових листків, а й веде до утворення меншої кількості квітконосів, ніж на рослинах з високим та пізнім зрізуванням.
Проведення вершкування в більш пізній строк – фазу бутонізації – дає найкращі результати – 7,6 ц/га при зрізуванні квітконосів на висоті 35 см.
Одержані нами результати показують, що вершкування є важливим агротехнічним заходом догляду за рослинами на другому році вегетації, і тому є обов’язковим елементом технології вирощування культури, який необхідно проводити у фазу стеблування.
Зрізування надземної маси біля поверхні ґрунту проводиться в третій декаді квітня, що на 20-25 днів раніше від проведення вершкування у фазі бутонізації. При цьому продуктивна робота нових листків і коренів збільшується на стільки ж діб. Тому зрізування наземної маси у фазу стеблування забезпечує найбільший приріст урожайності кореневищ з коренями валеріани. Зменшення приросту врожайності при вершкуванні у фазу бутонізації пояснюється тим, що бруньки відновлення з’являються пізніше. Отже, період продуктивності діяльності нових листків та коренів стає коротшим, ніж при вершкуванні у фазу стеблування.
При проведенні вершкування у фазу бутонізації на висоті 25+5 - 53+5 см найбільша врожайність кореневищ з коренями можна одержати при видаленні квітконосів на висоті 35+5 см на рівні двох пар стеблових листків. Зменшення висоти зрізування квітконосів у цю фазу приводить до зменшення асиміляційної поверхні листків, що призводить до зниження загальної її продуктивності і зменшення врожаю кореневищ з коренями.
Визначення оптимальних строків і висоти вершкування залежить від стану рослин валеріани. При наявності поряд з квітконосами розеток листків вершкування необхідно проводити у фазу бутонізації на висоті двох-трьох стеблових листків, не видаляючи розеткові листки. Якщо всі рослини валеріани на другому році життя утворюють квітконоси, вершкування необхідно проводити у фазу початку стеблування шляхом зрізування наземної маси біля поверхні ґрунту, викликаючи омолодження рослин, що забезпечує максимальне збільшення врожаю.
Багаторічний цикл життя валеріани лікарської обумовлює вивчення наростання кореневої маси та господарсько цінних речовин (ефірної олії та екстрактивних речовин). Дослідження цього питання протягом 2000-2002 рр. показали, що на першому році життя рослин відбувалось рівномірне поступове наростання маси кореня та збільшення в них вмісту екстрактивних речовин. Вміст ефірної олії в коренях валеріани був незначним. На другому році життя при відростанні пагонів рослин відмічається зменшення кореневої маси, яке триває до першої декади червня, після чого маса коренів інтенсивно збільшувалась до кінця вегетації.
У фазу цвітіння у верхній частині кореневища з’являлися бруньки поновлення, які продовжували життя рослини і сприяли росту кореневищ з коренями .
Вершкування стимулювало утворення бічних бруньок. Тому після вершкування спочатку припинялось зменшення кореневої маси рослин, а потім, з появою та розвитком бруньок поновлення, збільшувалась асиміляційна поверхня листків і відбулося збільшення маси коренів.
Вміст екстрактивних речовин у коренях і кореневищах на першому році життя валеріани збільшувався до завершення вегетації рослин. Вміст ефірної олії на другому році життя зростав на початку відростання з 0,43-0,45% до 0,60-0,63% наприкінці вегетації (рис.1).
Рис. 1. Динаміка врожаю кореневої маси та вмісту екстрактивних речовин в лікарській сировині валеріани лікарської, середнє за 2000-2001 рр.
Максимальний врожай кореневої маси одержано на другому році життя наприкінці вегетації рослин валеріани. Виходячи з цього, до збирання кореневищ з коренями валеріани лікарської необхідно приступати пізньої осені для того, щоб дати можливість рослині сформувати максимальний врожай кореневої маси.
На третьому році життя на початку вегетації також відмічалось зменшення кореневої маси, яке продовжувалось до формування бруньок поновлення. Після цього маса кореня збільшувалась до кінця вегетації. В середньому за 2000-2002 рр. маса кореневої системи при завершенні третього року вегетації рослин була на 1,2 ц/га вищою, ніж в кінці другого року життя, проте це збільшення знаходиться в межах похибки. Недостовірною була також різниця в зборі ефірної олії та екстрактивних речовин.
Зниження урожайності кореневищ з коренями, а також збору ефірної олії та екстрактивних речовин було суттєвим порівняно до другого та третього років вегетації.
В зв’язку з тим, що збір ефірної олії та екстрактивних речовин на другому та третьому роках вегетації рослин є практично рівним, то немає необхідності продовження вирощування культури іще один рік. Збирання валеріани лікарської в умовах південної частини Центрального Полісся необхідно проводити при завершенні вегетаційного періоду другого року рослин.
ВПЛИВ СПОСОБІВ ПЕРВИННОЇ ДОРОБКИ НА
ЯКІСТЬ СИРОВИНИ ВАЛЕРІАНИ ЛІКАРСЬКОЇ
При збиранні валеріани лікарської навіть в суху погоду на кореневій системі може залишатися до 25-35% землі.
Надання товарного вигляду кореневій масі вимагає звільнення сировини від землі шляхом миття, що пов’язано з ризиком вимивання з продукції корисних речовин.
За результатами досліджень, проведених протягом 2000-2002 рр., встановлено, що ефірна олія в коренях валеріани лікарської другого року життя в осінній період знаходиться в гіподермі та коровій паренхімі. Протягом перших двох днів після збирання кореневої маси клітини коренів не гинуть і є природною перешкодою для проникнення в клітини води і вимивання з клітин ефірної олії. Тому миття кореневої маси необхідно проводити протягом двох днів після збирання, оскільки через 3-4 дні після збирання відбувається ріст бруньок на кореневищі, що обумовлює значні втрати запасних речовин.
Миття кореневої маси необхідно проводити при температурі води 10-150С. Збільшення температури з 10 до 150С не впливає на вимивання ефірної олії, а підвищення до 20 0 С збільшує проникність клітин і ефірна олія вимивається з більш фізіологічно старих клітин гіподерми, що мають меншу опірність до води. Клітини корової паренхіми більш стійкі до проникнення в них води, нагрітої до 200С і ефірна олія з них майже не вимивається.
Миття кореневищ з коренями валеріани лікарської у воді з температурою 10, 15 та 200С показало, що втрати як ефірної олії, так і екстрактивних речовин відбуваються протягом перших 20 хвилин. Зміни вмісту в сировині ефірної олії та екстрактивних речовин через 30, 60 та 90 хв. миття знаходяться в межах похибки. Таким чином наші дослідження показали, що для одержання товарної кореневої маси валеріани лікарської, чистої від механічних домішок, кореневища з коренями необхідно мити у воді з температурою 10-200С протягом до 90 хв., що несуттєво впливає на погіршення якості лікарської сировини.
Відомо, що зберігання вимитої сировини з дуже високою вологістю навіть протягом нетривалого проміжку часу може призвести до значних втрат ефірної олії та екстрактивних речовин в результаті розвитку різних бактеріальних та грибкових захворювань, а також ростових процесів. Тому для зберігання сировини до реалізації необхідно провести її просушування.
Рекомендації по сушінню лікарської сировини валеріани вимагають проведення сушіння при температурі нагрівання сировини до 30-400С .
В сучасних сушарках СПК-4г-90 та СЗПБ-2.0, які мають температуру сушіння 40-900С та 100-1500С, нагрівання сировини можна регулювати збільшенням чи зменшенням пропускної здатності сушарок.
Результати наших досліджень показують, що сушіння подрібнених кореневищ з коренями валеріани на сушарці СЗПБ-2,0 при вологості сировини до сушіння не вище 47,5-49,0можна проводити без втрат ефірної олії й екстрактивних речовин при температурі сушильного агента 100-120°С та температурі нагрівання лікарської сировини не вище 40°С.
Сушіння сировини валеріани на конвеєрній сушарці СПК-4г-90 при температурі нагрівання теплоносія до 70°С і тривалості сушіння 105 хвилин істотно не впливають на якість сировини. Якість сировини валеріани не змінюється при сушінні на конвеєрній сушарці з початковою вологістю 47,9%-49,1% і нагріванні сировини до 40°С; зміна пропускної здатності сушарки не впливає на якість сировини.
ЕКОНОМІЧНА ТА БІОЕНЕРГЕТИЧНА ОЦІНКА ОКРЕМИХ ПРИЙОМІВ ВИРОЩУВАННЯ КОРЕНЕВОЇ МАСИ ВАЛЕРІАНИ ЛІКАРСЬКОЇ
Проведена економічна оцінка ефективності строків та висоти вершкування квітконосів показала, що низьке зрізування (3-5 см) квітконосів на початку фази стеблування сприяє найбільшому зростанню урожайності кореневої маси, що забезпечує збільшення майже вдвічі порівняно з контролем без вершкування чистого прибутку на 14168 грн./га проти 7849 грн./га та на 23% - рівня рентабельності.
Проведення вершкування в більш пізні строки (у фазу бутонізації) із зрізуванням на висоті 35+5 см погіршило економічні показники порівняно із зрізуванням у фазі стеблування.
Визначення економічної ефективності різних норм та строків внесення мінеральних добрив під валеріану лікарську показало, що основне удобрення в дозі N90P90K60 підвищує рентабельність порівняно з варіантом без внесення добрив на 5,3%, а в дозі N120P120K90 – на 11,8%.
Внесення в передпосівне удобрення повного мінерального добрива в дозі N45P45K45 підвищило рівень рентабельності на 11,2%, а внесення в підживлення N30P30 - на 8,3%.
Ці дані показують, що мінеральні добрива як в основне, так і в передпосівне удобрення необхідно вносити у вигляді повного добрива, а підживлювати валеріану лікарську необхідно в першу чергу азотними та фосфорними добривами.
Визначення біоенергетичної ефективності проведення вершкування рослин показало, що при вирощуванні валеріани лікарської без зрізування квітконосів витрачається більше енергії, ніж вона одержується з урожаєм кореневої маси. Проведення вершкування, не дивлячись на високу трудомісткість заходу, забезпечило одержання коефіцієнта біоенергетичної ефективності на рівні 1,17 при низькому зрізуванні на початку стеблування та 1,01 при високому зрізуванні квітконосів (35+5 см) у фазі бутонізації.
Внесення повного мінерального добрива в основне удобрення забезпечує одержання коефіцієнта енергетичної ефективності на рівні 1,03-1,10 в той час, як на варіанті без внесення добрив він був менше – 1,0. При передпосівному внесенні мінеральних добрив, а також проведенні підживлення рослин валеріани лікарської коефіцієнт біоенергетичної ефективності становив більше 1,0.
Таким чином проведення вершкування та внесення мінеральних добрив при вирощуванні валеріани лікарської є обов’язковими елементами технології вирощування.
ВИСНОВКИ
В дисертаційній роботі подаються теоретичні узагальнення та нове наукове вирішення розробки або удосконалення окремих елементів технології вирощування та удосконалення режимів первинної переробки лікарської сировини валеріани лікарської в умовах південної частини Центрального Полісся України.
1. Встановлення тривалості проходження фаз росту та розвитку рослинами валеріани лікарської показало, що довжина безморозного періоду (1.04-1.11) 215 днів достатня для нормального росту і розвитку рослин в перший та другий рік вегетації і забезпечує збір високого урожаю насіння та кореневищ з коренями.
2. За біологічними особливостями валеріана лікарська є світлолюбною культурою, незначне затінення рослин знижує величину урожайності кореневищ з коренями на 30%. Найбільша маса кореневищ з коренями, 72 г, одержана при повній тривалості світлового дня.
3. З елементів живлення при повному мінеральному добриві N45Р45К45 найбільш ефективним є фосфор, який забезпечує одержання 7,7 ц/га приросту урожаю кореневищ з коренями, потім азот – 4,5 ц/га, а найнижчу ефективність має калій – 3,4 ц/га.
Основна маса кореневищ з коренями валеріани лікарської (90-98% по варіантах досліду) за роками вегетації розміщується в 0-15 см шарі ґрунту, що забезпечує зниження втрат при їх збиранні.
4.Найбільш висока урожайність кореневищ з коренями валеріани лікарської забезпечується при підзимній сівбі свіжозібраним насінням, яка забезпечує приріст урожайності в перший рік вегетації на 2,3 ц/га, у другий рік на 6,4 ц/га повітряносухих коренів порівняно з весняною сівбою стратифікованим насінням.
5.При сівбі валеріани лікарської навесні насіння необхідно стратифікувати, що підвищує урожайність повітряносухих кореневищ з коренями в перший рік вегетації на 1,5 ц/га, а в другий рік вегетації - на 4,8 ц/га порівняно із сівбою нестратифікованим насінням.
6. Сівба валеріани лікарської під покрив ячменю знижує урожайність кореневищ з коренями на 0,56 ц/га на контрольному варіанті та на 1,81 ц/га при внесенні N60Р60К60 і забезпечує одержання на цих варіантах зерна ячменю 24,6 ц/га на варіанті без добрив та 35,9 ц/га на варіанті з внесенням мінеральних добрив у дозі N60Р60К60.
7. Внесення мінеральних добрив під валеріану лікарську у нормі N90Р90К60 в основне удобрення забезпечує підвищення врожайності кореневищ з коренями на 5,5 ц/га, а N120Р120К90 – на 9,4 ц/га порівняно з варіантом без внесення добрив.
В підживлення мінеральні добрива необхідно застосовувати при відсутності основного удобрення. Прирости урожаю кореневищ з коренями при підживленні азотними та фосфорними добривами в нормах 30-60 кг/га по фону повного основного удобрення знаходиться в межах похибки досліду.
Внесення мінеральних добрив і підвищення їх норм знижує вміст в лікарській сировині ефірної олії із 0,63% до 0,60-0,62%, проте, в зв’язку із зростанням урожаю, валовий збір ефірної олії підвищується на 0,3-2,0 кг/га. Вміст екстрактивних речовин в кореневищах з коренями валеріани лікарської при внесенні мінеральних добрив зростає із 38,9% до 41,4-43,9%%.
8. Зрізування квітконосів на посівах валеріани лікарської другого року вегетації на початку фази стеблування та у фазу бутонізації на висоті 3-5 см підвищує врожай кореневищ з коренями на 3,1-6,3 ц/га. При проведенні зрізування на початку фази стеблування висота зрізування повинна становити 3-5 см, що підвищує врожайність сировини на 70,2%. При зрізуванні квітконосів у фазу бутонізації висота зрізування повинна становити 35-60 см, що підвищує урожайність кореневищ з коренями на 41,6-47,8%.
9. Урожайність кореневищ з коренями валеріани лікарської на другий рік життя зростає на 8,7 ц/га, на третій – 9,3 ц/га. В послідуючі роки життя рослин урожайність сировини знижується до 6,6 та 4,8 ц/га. Вміст ефірної олії та екстрактивних речовин в сировині знижується з кожним роком життя. Найвищі збори ефірної олії (4,15 кг/га) та екстрактивних речовин (5,88 кг/га) відмічені на другий рік вегетації валеріани лікарської.
10. Миття кореневищ з коренями валеріани лікарської при температурі 20оС тривалістю до 90 хвилин не призводить до значного погіршення якості лікарської сировини. Втрати ефірної олії 5,5-7,8% відбувається протягом перших 15-20 хвилин, після чого їх вміст
