Влияние микробиологических удобрений на урожайность и качество травы эхинацеи пурпурной
В настоящее время одним из социально значимых вопросов государства является обеспечение здоровья населения. На протяжении столетий люди в нашей стране использовали растения для лечения. В последние годы в традиционной и народной медицине наблюдается повышенный интерес к лекарственным растениям и фитопрепаратам для лечения и профилактики различных заболеваний человека. Они характеризуются широкой амплитудой биологической активности, мягкостью терапевтического действия, возникновением меньшего количества осложнений, особенно аллергических реакций, высокой эффективностью на начальных стадиях хронических заболеваний, а также при сопутствующих функциональных нарушениях. В связи с этим актуальной задачей стало решение проблемы обеспечения фармацевтической отрасли лекарственным растительным сырьем высокого качества.
Эхинацея пурпурная — ценная лекарственная культура с широким спектром фармакологического действия, что определяет постоянный высокий интерес к ее изучению. Полученные на основе эхинацеи пурпурной лекарственные препараты обладают иммуномодулирующими, ранозаживляющими, противовоспалительными, антимикробными, противовирусными свойствами. Поэтому они занимают одно из лидирующих мест по объему продаж среди растительных лекарственных средств как в нашей стране, так и за рубежом.
Эхинацея используется при лечении полиартрита, тонзиллита, диабета, при кожных, урологических и гинекологических заболеваниях. Стоит отметить, что, помимо широкого применения в медицине, эхинацею можно возделывать как медоносное, декоративное и кормовое растение. Поэтому исследования, направленные на совершенствование методов возделывания эхинацеи пурпурной, являются довольно актуальными. Они будут способствовать созданию сырьевой базы для производства фитопрепаратов на основе эхинацеи пурпурной, а также развитию отечественного лекарственного растениеводства.
Для повышения продуктивности лекарственных культур и улучшения качества получаемого растительного сырья необходимо совершенствование агротехнологий на основе современных достижений аграрной науки и практики сельскохозяйственного производства. На сегодняшний день вектор направленности социально-экономической политики АПК страны направлен на экологизацию и стимулирование производства экологически безопасной продукции. Необходимо помнить, что широкое использование пестицидов и агрохимикатов повышает экологический риск деградации природы.
В современных агротехнологиях лекарственных культур сравнительно новым, но весьма перспективным направлением является применение микробиологических удобрений, которые положительно действуют на ростовые процессы растений, повышают урожайность и качество сырья. Они представляют собой биопрепараты, состоящие из ризосферных бактерий, которые прямо или косвенно способствуют росту растений (PGPR).
К механизмам положительного влияния ризобактерий на растения относятся синтез фитогормонов, фиксация молекулярного азота из атмосферы, растворение питательных веществ в почве и повышение их доступности и усвояемости растениями, подавление роста и развития фитопатогенных грибов и бактерий. Микробиологическое удобрение может состоять из одного штамма ризобактерий или из микробных консорциумов с различными характеристиками. Разные типы биоудобрений обычно действуют синергетически. Их применение позволяет повысить биологическую активность почвы, оптимизировать ее агрофизические и агрохимические свойства, ускорить разложение ранее накопленных пестицидов, снизить нормы внесения минеральных удобрений, а в конечном итоге увеличить урожайность сельскохозяйственных культур и улучшить качество продукции. Поэтому биоудобрения считаются эффективным инструментом устойчивого производства сельскохозяйственных культур и получения экологически безопасной растениеводческой продукции.
Вопрос использования бактериальных удобрений на лекарственных культурах изучен недостаточно, особенно на такой культуре, как эхинацея пурпурная.
Цель исследований — установление закономерностей формирования урожайности и качества травы эхинацеи пурпурной в зависимости от применения разных марок микробиологического удобрения «Биогор».
В задачи исследований входило изучение влияния двух марок микробиологического удобрения «Биогор» («Развитие» и «Финиш») на морфометрические параметры, биологические особенности развития растений, сырьевую продуктивность эхинацеи пурпурной в почвенно-климатических условиях Белгородской области.
Материалы и методы исследования
Полевой опыт по определению влияния микробиологических препаратов на ростовые процессы растений, урожайность и сумму фенилпропаноидов в пересчете на цикориевую кислоту в траве эхинацеи пурпурной проводили на протяжении трех лет (с 2022 по 2024 г.) в почвенно-климатических условиях Белгородской области Российской Федерации. Опыт был заложен на базе Белгородского филиала Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Всероссийский институт лекарственных и ароматических растений».
Комплексное микробиологическое удобрение «Биогор» серии «КМ» разработано ООО «НТЦ БИО» (г. Шебекино, Россия) совместно с МГУ им. М.В. Ломоносова (г. Москва, Российская Федерация). Оно включает консорциум бактерий рода Lactobacillus plantarum 34, Lactobacillus fermentum 27, Lactobacillus lactis. Subsp. Lactis AMS, Saccharomyces cerevisiae (cartsbergebsis), Azotobacter chroococcum A-41, Bacillus megaterium Ф-3, комплекс различных водорастворимых солей, низкомолекулярных кислот, микроэлементов, комплекс фитогормонов, фитоэкстрактов и витаминов. Поставщик препарата — ООО «НТЦ БИО».
Марки микробиологического удобрения «Биогор» серии «КМ» («Развитие» и «Финиш») отличаются по составу органоминерального комплекса и комплекса витаминов и фитогормонов. В биопрепарате «Биогор» серии «КМ» («Развитие, Ж») содержание бора составляет 0,6%, цинка — 0,08%, марганца — 0,4%, молибдена — 0,04%, меди — 0,08%, железа — 0,8%, магния — 7,0%, серы — 12,0%, кобальта — 0,04%. Биопрепарат «Биогор» серии «КМ» («Финиш, Ж») содержит 1,8% бора, 0,08% цинка, 0,4% марганца, 0,04% молибдена, 0,15% меди, 0,8% железа, 9,6% магния и 16% серы.
Почва опытного поля — чернозем типичный среднемощный тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Агрохимические показатели почвы опытного участка: содержание гумуса (по Тюрину) — 5,1%, азота легкогидролизуемого — 161 мг/кг, фосфора — 67 мг/кг, калия — 163 мг/кг, pH — 5,7.
Метеорологические условия в годы проведения исследований отличались как по температурному режиму, так и по количеству выпавших осадков.
В 2022 году метеорологическая весна в Белгородской области наступила на 1–7 дней раньше климатических значений. Окончание весеннего периода было зафиксировано на 7–14 дней позже климатической нормы. В III декаде марта наблюдалась теплая погода. Осадки выпадали в виде снега и дождя. В апреле были зафиксированы повышенный температурный режим и избыточное количество осадков. Май был холодным и характеризовался дефицитом дождей. Июнь отличался теплой погодой и неравномерным выпадением осадков в виде локальных ливней. В июле наблюдались преобладание прохладной погоды и крайне неравномерное выпадение осадков. Август отличался повышенными среднесуточными температурами воздуха и дефицитом осадков. В сентябре было отмечено избыточное количество осадков при повышенном температурном режиме.
В 2023 году весна наступило рано. Март и апрель отличались повышенным температурным режимом. В мае среднесуточные температуры воздуха были ниже климатической нормы. В марте и мае был отмечен недостаток дождей. Так, сумма осадков в этот период была на 4,0–35,1 мм ниже среднемноголетних значений. В апреле было отмечено избыточное количество осадков, сумма которых превысила норму на 53,9 мм. Июнь и июль отличались температурным режимом в пределах среднемноголетней нормы. Для августа была характерна жаркая погода. Распределение осадков в течение лета отличалось крайней неравномерностью по интенсивности. В июне и августе сложилась засушливая погода, июль отличался повышенным количеством осадков. Для сентября были характерны повышенные среднесуточные температуры воздуха и дефицит осадков.
По данным метеопоста ФГБОУ ВО «Белгородский ГАУ», в 2024 году наблюдалось аномально раннее наступление весны. Апрель сложился теплым при значительном недоборе осадков. Среднесуточные температуры воздуха превышали многолетнюю норму на 67 ºС. В I декаде мая наблюдалась температура воздуха ниже среднемноголетней нормы. Были зарегистрированы ночные заморозки. В целом май характеризовался недобором осадков по сравнению с климатической нормой. Летний период характеризовался высокими среднесуточными температурами и дефицитом влагообеспеченности.
Полевой опыт закладывали и вели в соответствии с методикой проведения полевых опытов с лекарственными и эфирномасличными культурами (ВИЛАР, 2023 г.). Исследования проведены на посевах эхинацеи пурпурной 2-го года вегетации (сорт Танюша).
Повторность опыта четырехкратная. Метод размещения делянок систематический. Учетная площадь опытной делянки 10 м2.
В течение вегетационного периода проводили фенологические наблюдения, биометрические измерения, учет урожайности эхинацеи пурпурной уборку травы — в фазу цветения методом прямого поделяночного взвешивания с дальнейшим пересчетом на 1 га, определение суммы фенилпропаноидов в пересчете на цикориевую кислоту в надземной массе культуры — в Центре химии и фармацевтической технологии ВИЛАР по стандартной методике, согласно фармацевтической статье.
Результаты и обсуждение
Применение разных доз и сочетаний микробиологических препаратов «Биогор» серии «КМ» («Развитие, Ж») и «Биогор» серии «КМ» («Финиш, Ж») в посевах эхинацеи пурпурной оказывало влияние на продолжительность вегетационного периода, рост, развитие растений и урожайность травы культуры.
Наблюдения за растениями начинали с весеннего отрастания, отмечали сроки наступления основных фенологических фаз. Отрастание эхинацеи пурпурной в годы исследований было отмечено в I–II декадах апреля. Фаза 3–4 листьев эхинацеи пурпурной наступила во II–III декадах апреля, фаза 6–8 листьев — в III декаде апреля — I декаде мая. Массовая бутонизация растений эхинацеи в годы исследований была зафиксирована в I–II декадах июня. Массовое цветение растений наступило во II–III декадах июня. Стоит отметить, что применение микробиологического удобрения «Биогор» серии «КМ» («Развитие, Ж») способствовало удлинению периода роста эхинацеи пурпурной, в течение которого происходит нарастание биомассы.
Обработка посевов эхинацеи пурпурной микробиологическими удобрениями «Биогор» серии «КМ» («Развитие, Ж») и «Биогор» серии «КМ» («Финиш, Ж») обеспечила значительное увеличение высоты растений по сравнению с контрольным вариантом (табл. 2).
В среднем за три года исследований наибольший линейный рост растений обеспечило двукратное внесение на ранних этапах вегетации микробиологического удобрения «Биогор» серии «КМ» («Развитие, Ж») в дозах 2,0 л/га и 1,0 л/га в комплексе с применением в фазу бутонизации «Биогор» серии «КМ» («Финиш, Ж») в дозах 1,0 л/га (вариант 11) и 2,0 л/га (вариант 12), а также комплексное использование двух изучаемых марок препарата «Биогор» серии «КМ» в дозах по 2,0 л/га (вариант 10). Так, в фазе цветения высота растений на данных вариантах составила, соответственно, 121,0 см, 3,0 см, 123,0 см и 122,1 см, что на 24,6–26,3 см, или на 25,4–27,2%, выше, чем на контроле.
Влияние различных марок и доз микробиологического удобрения «Биогор» серии «КМ» на процессы роста и развития растений эхинацеи пурпурной в течение вегетации находит отражение в формировании урожайности надземной массы культуры (табл. 3).
Полученные в результате исследований данные показали, что применение изучаемых марок микробиологического удобрения «Биогор» серии «КМ» приводит к значительному росту урожайности эхинацеи пурпурной. При этом наибольшие прибавки урожая обеспечивает совместное применение изучаемых марок микробиологического удобрения.
В 2022 и 2023 годах удалось получить два укоса травы эхинацеи пурпурной. В 2022 году наивысшая урожайность травы эхинацеи пурпурной по сумме двух укосов была отмечена в вариантах опыта с двукратным применением микробиологического удобрения «Биогор» серии «КМ» («Развитие, Ж») в дозах 2,0 л/га и 1,0 л/га в комплексе с обработкой посевов препаратом «Биогор» серии «КМ» («Финиш») в дозах 1,0 л/га (вариант 11) и 2,0 л/га (вариант 12), которая составила, соответственно, 2,20 т/га и 2,23 т/га.
В 2023 году были получены аналогичные закономерности по общей урожайности с двух укосов травы эхинацеи пурпурной.
В 2024 году в связи со сложившимися засушливыми погодными условиями отрастание растений эхинацеи после укоса надземной массы протекало очень медленно. Растения оставались в фазе розетки листьев до конца вегетационного периода. Поэтому второй укос травы эхинацеи пурпурной не был проведен.
В среднем за три года исследований наибольшая урожайность травы эхинацеи пурпурной 1-го укоса была отмечена на вариантах с применением микробиологического удобрения «Биогор» серии «КМ» («Развитие, Ж») в дозе 2,0 л/га в фазе 3–4 листьев в комплексе с «Биогор» «КМ» серии («Финиш, Ж») в дозах 1,0 л/га (вариант 9) и 2,0 л/га (вариант 10) в фазу бутонизации, а также при двукратном внесении «Биогор» серии «КМ» («Развитие, Ж») в дозах 2,0 л/га в фазе 3–4 листьев и 1,0 л/га в фазе 6–8 листьев совместно с обработкой посевов препаратом «Биогор» серии «КМ» («Финиш, Ж») в дозах 1,0 л/га (вариант 11) и 2,0 л/га (вариант 12) в фазу бутонизации, которая составила 1,84 т/га, 1,87 т/га, 1,99 т/га и 2,01 т/га соответственно, превысив контроль на 0,80 т/га, 0,83 т/га, 0,95 т/га и 0,97 т/га.
Ведущей группой биологически активных соединений травы эхинацеи пурпурной являются фенилпропаноиды, которые формируют широкий спектр ее фармакологической активности.
Фенилпропаноиды представляют большой класс природных органических соединений ароматического ряда. Они характеризуются антимикробными, анальгетическими, противовоспалительными и отхаркивающими свойствами, что представляет несомненный интерес для медицины. Поэтому лекарственные растения, содержащие фенилпропаноиды, рассматривают в качестве источника эффективных фитопрепаратов получения лекарственных препаратов с обозначенным спектром активности.
В траве эхинацеи пурпурной сумма гидроксикоричных кислот варьирует в среднем от 2,3 до 5,0%. Основным фенилпропаноидом среди них является цикориевая кислота, которая была выделена из большинства видов рода эхинацея.
Качество травы эхинацеи пурпурной нормируется ФС.2.5.0055.15 Государственной фармакопеи Российской Федерации XIV изд. по содержанию суммы фенилпропаноидов в пересчете на цикориевую кислоту.
При разработке фитопрепаратов на основе травы эхинацеи пурпурной учитывают содержание в ней набора действующих и сопутствующих веществ. Наряду с фенилпропаноидами группой биологически активных соединений эхинацеи считают полисахариды, которые обусловливают ее иммуностимулирующую активность. Кроме того, в траве эхинацеи пурпурной содержатся флавоноиды и эфирное масло.
Сравнительный анализ содержания действующих веществ в траве эхинацеи пурпурной в зависимости от применения микробиологического удобрения «Биогор» серии «КМ» за три года исследований показал, что наибольшая сумма фенилпропаноидов в пересчете на цикориевую кислоту по всем вариантам опыта, кроме контрольного, была получена в 2022 году и варьировала от 3,45% (контроль) до 5,29% (вариант 6 — «Биогор» серии «КМ» («Финиш, Ж») в дозе 2,0 л/га) (табл. 4).
В 2023 году сумма фенилпропаноидов в пересчете на цикориевую кислоту в траве эхинацеи пурпурной изменялась по вариантам опыта в широких пределах — от 1,48% (вариант 7 — «Биогор» серии «КМ» («Развитие, Ж») в дозе 1,0 л/га + «Биогор» серии «КМ» («Финиш, Ж») в дозе 1,0 л/га) до 4,66% (контроль).
Следует отметить, что при сравнении урожайности травы эхинацеи по данным вариантам опыта наблюдалась обратная закономерность. Исходя из этого, можно сделать предположение, что в стрессовых условиях вегетации растения эхинацеи максимально накапливают биологически активные соединения в соцветиях для обеспечения плодоношения с целью сохранения и распространения вида.
В 2024 году наблюдалось превышение суммы фенилпропаноидов в пересчете на цикориевую кислоту в траве эхинацеи пурпурной по сравнению с 2023 годом по девяти опытным вариантам, кроме контроля, а также вариантов с применением препарата «Биогор» серии «КМ» («Развитие, Ж») в дозе 1,0 л/га и двукратным внесением «Биогора» серии «КМ» («Развитие, Ж») в дозах 2,0 л/га и 1,0 л/га.
Наибольшая сумма фенилпропаноидов в пересчете на цикориевую кислоту в 2024 году была получена в вариантах опыта с применением микробиологического удобрения «Биогор» серии «КМ» («Финиш, Ж») в дозе 2,0 л/га (вариант 6), «Биогор» серии «КМ» («Развитие, Ж») в дозе 1,0 л/га + «Биогор» серии «КМ» («Финиш, Ж») в дозе 1,0 л/га (вариант 7), «Биогор» серии «КМ» («Развитие, Ж») двукратно в дозах 2,0 л/га и 1,0 л/га + «Биогор» серии «КМ» («Финиш, Ж») в дозе 1,0 л/га (вариант 11), составив, соответственно, 4,54%, 4,26% и 4,22%.
Выводы
Изучаемые марки и дозы микробиологического удобрения «Биогор» серии «КМ» влияют не только на рост, развитие растений эхинацеи пурпурной, формирование биомассы культуры, но и на качество урожая. На увеличение урожайности сырья наибольшее влияние оказывало двукратное применение препарата «Биогор» серии «КМ» («Развитие, Ж») в дозе 2,0 л/га в фазе 3–4 листьев и 1,0 л/га в фазе 6–8 листьев в комплексе с обработкой посевов «Биогор» серии «КМ» («Финиш, Ж») в дозах 1,0 л/га и 2,0 л/га в фазе бутонизации (варианты 11 и 12), при этом урожайность увеличилась на 0,95 т/га и 0,97 т/га соответственно.
В среднем за три года исследований лучшие показатели по сумме фенилпропаноидов в пересчете на цикориевую кислоту в траве эхинацеи пурпурной были отмечены на вариантах с применением микробиологического удобрения «Биогор» серии «КМ» («Финиш, Ж»), «Биогор» марки «Финиш» в дозах 1,0 л/га и 2,0 л/га, составив 4,03% и 4,23% соответственно.
Об авторах
Ольга Юрьевна Артемова, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
kuren.olya@rambler.ru https://orcid.org/0000-0002-5540-3013
Екатерина Владимировна Сумина, младший научный сотрудник
esumina2017@yandex.ru
Сергей Викторович Белецкий, научный сотрудник
belgorod.vilar@yandex.ru
Белгородский филиал Всероссийского научно-исследовательский института лекарственных и ароматических растений, пос. Майский, Белгородский р-н, Белгородская обл., 308503, Россия
УДК 631.86:631.559:633.88
DOI: 10.32634/0869-8155-2025-396-07-157-163
