Перспективы использования рассадной технологии в лекарственном растениеводстве

Forcitations:Malankina E.L., Romanova N.G. Prospects for the use of seedling technologies in medicinal plant production. Vegetable crops of Russia. 2023;(2):41-46. (In Russ.)

Лекарственное и эфирномасличное растениеводство как отрасль сельскохозяйственного производства характеризуется рядом особенностей: большое число видов,которые сильно отличаются по своей биологии, что затрудняет разработку их промышленной технологии и их выращивание в качестве сельскохозяйственных культур. Многие таксоны характеризуются сильным внутривидовым химическим полиморфизмом, что создаёт сложности при их переработке, как в фармацевтической, так и пищевой и парфюмерной промышленности [1, 2]. Это порождает целый ряд проблем, которые тормозят развитие отрасли в целом и не позволяют получать сырьё заданного стабильного качества.

Отсутствие промышленного семеноводства и острый дефицит семян многих востребованных культур, в частности, таких крупнотоннажных культур как валериана, душица, шалфей лекарственный, так и редких, малораспространённых и также сильно востребованных – родиолы розовой и лапчатки белой, затрудняют получение их сырья в достаточном количестве. Это связано с трудоёмкостью и затратностью семеноводства, а также с низкой семенной продуктивностью растений ряда видов [3].

Ни у кого не вызывает сомнений, что древеснокустарниковые растения (облепиха, шиповник, витекс священный, лаванда, розмарин и др.) размножаются в производстве только вегетативно,что позволяет сохранить сортовые качества и хозяйственно ценные признаки [4, 5]. С каждым годом всё активнее применяют микроклональное размножение на лекарственных культурах [6, 7]. В ряде случаев этот способ является единственной реальной возможностью получить достаточное количество посадочного материала, но он сопряжён с наличием квалифицированных специалистов и серьёзного оборудования. Для вегетативно размножаемых культур, таких как мята перечная, лаванда узколистная, розмарин лекарственный и др., использование черенкования (корневищными и зелёными черенками) позволяет получить выровненные растения, как по фенотипу, так и по биохимическому составу сырья [8, 9]. Также рассадный способ является единственно возможным для растений со сложной стратификацией и очень продолжительным ростом, как например, горечавка жёлтая [10]. Вопрос стабильности содержания и состава фармакологически значимых соединений для лекарственных растений и эфирного масла для ароматических растений, является краеугольной проблемой качества сырья, при решении которой, возможно полностью соответствовать требованиям и запросам переработчиков, в частности, требованиям Государственной Фармакопеи (XIV издание) [11]. В последние годы в декоративном садоводстве перешли на производство вегетативно размноженного посадочного материала таких видов, как тимьян ползучий и тимьян обыкновенный, душица обыкновенная, монарда дудчатая и некоторых других видов [12]. На лекарственных культурах также присутствуют исследования, касающиеся этого вопроса,в частности работы по черенкованию красавки белладонны [13], тимьяна ползучего [14], зюзника европейского [15, 16].

Цель: провести анализ и изучить возможности для внедрения рассадных технологий в лекарственном растениеводстве с учётом опыта других отраслей растениеводства.

Методы и материалы.

Статья содержит сведения из литературных источников о накопленных результатах по выращиванию рассады в овощеводстве и закладки плантаций лекарственных и эфирномасличных растений. Сведения, полученные из литературных источников, были систематизированы по отдельным элементам технологического процесса, изложены в логической последовательности и проанализированы на предмет применимости в лекарственном растениеводстве.

Результаты и их обсуждение

Проблема внедрения рассадных технологий условно может быть разделена на несколько направлений, комплексное решение которых позволит выстроить весь производственный процесс и достигнуть конечной цели – требуемого качества сырья в количестве, соответствующем потребностям всех заинтересованных отраслей. В настоящее время имеются значительные комплексные наработки в данном направлении в ряде стран ЕС [17]. В отечественной литературе имеются работы, в частности, Всероссийского института лекарственных и ароматических растений, по элементам технологии для отдельных культур, в основном трудно размножаемых интродуцентов и в большей степени освещающих биологические, а не технологические аспекты семенного и вегетативного размножения лекарственных и эфирномасличных культур.

Как уже было сказано выше, размножение растений в зависимости от вида возможно либо семенным, либо вегетативным способом. Не касаясь семеноводства, процесс получения товарных плантаций из семян через рассаду можно представить следующей схемой (рис.1). Схема вегетативного размножения представлена на рисунке 2.

Рис. 1. Технологическая схема при семенном размножении лекарственных растений

Fig. 1. Technological scheme forseedpropagation ofmedicinalplants

Рис. 2. Технологическая схема при вегетативном размножении лекарственных растений

Fig. 2. Technologicalscheme forvegetative propagation ofmedicinal

На каждом этапе и в каждом из указанных случаев, предусмотрены свои необходимые технологические операции и разрабатываются приёмы повышения эффективности производства, а также возникают научные и производственные проблемы, которые необходимо решить. Но в обоих случаях, конечная цель – максимально развитые растения за минимальный срок.

При прямом посеве в грунт, учитывая мелкий размер семян многих видов, в частности, тимьяна и душицы, приходится увеличивать норму высева, что сказывается на затратах. Соответственно при недостатке семян и их высокой стоимости, если речь идёт о больших площадях реализация проекта становится невозможной. Такая же проблема может возникнуть при закладке плантации семенами нового сорта, которых по определению на начальном этапе мало. Применение рассадной технологии позволяет в 10 и более раз снизить потребность в семенах на 1 га. Дополнительным бонусом является возможность на год сократить пребывание культуры в поле, это важно в том случае, если сырьём являются корни и поле в течение двух-трёх лет не приносит никакого дохода, но требует значительные затраты по уходу. Например, по пути рассадной технологии выращивания валерианы пошли многие небольшие хозяйства Европейского Союза [18, 19].

При семенном размножении на этапе подготовки семян важными операциями являются протравливание, при необходимости стратификация или скарификация и обработка стимуляторами роста, что позволяет предотвратить появление чёрной ножки и максимально быстро получить всходы. Механизация процессов возможна за счёт применения комплексов, включающих в себя функции перемешивания торфа, заполнения кассет и посева семян. Посев в кассеты можно механизировать с помощью сеялок, предназначенных для выращивания овощной рассады: SEM 100 (для малых и средних предприятий) и более производительные, например линия на базе сеялки LR1200, оснащенная электронной регулировкой скорости ленты. Размер кассет определяется культурой и продолжительностью выращивания рассады.

После появления всходов необходимо обеспечить максимально комфортные условия и стимулировать как развитие корневой системы и формирование устойчивого кома в кассете, так и надземной массы. Применение комплексных удобрений, микроудобрений, стимуляторов корнеобразования и активаторов фотосинтеза позволяет максимально быстро получить качественную рассаду. Большой интерес могут представлять аминокислотные препараты, которые благодаря содержащимся в них аминокислотам выполняют не только питательную, но и антистрессовую и регуляторную функцию [20]. При этом они не опасны в работе и могут быть использованы в органическом производстве. Например, в наших опытах положительные результаты на иссопе лекарственном, тимьяне обыкновенном, душице обыкновенной хорошие результаты давали 2-3-х кратные обработки, как отдельными аминокислотами, так и аминокислотными препаратами (рис. 3).

Как видно из рисунка 3, при 2-х кратном опрыскивании рассады комплексным аминокислотным препаратом Аминозол (Германия) с интервалом в неделю корневая система формировалась более активно по сравнению с контролем. Аналогичный результат был получен при

Рис. 3. Влияние 2-х кратного применения препарата Аминозол на качество корневой системы иссопа лекарственного (45-дневная рассада)

Fig. 3. Influence 2-fold application ofthe drug Aminozolon the rootsystem quality Нyssopus officinalis (45-day-old seedlings)

обработке рассады вайды красильной [21].

Сокращение срока выращивания рассады возможно за счёт создания максимально комфортных условий питания и освещенности для растений. В овощеводстве для получения качественной рассады активно используется досвечивание определённого спектрального состава и продолжительности. Однако оно применяется в основном в рассадных отделениях зимних отапливаемых теплиц и является достаточно затратным. Этот путь целесообразен для растений с очень продолжительным выращиванием рассады и дорогим конечным продуктом (родиола розовая). Как более дешевый вариант можно рассматривать на первом этапе неотапливаемые теплицы и площадки с возможностью полива и укрытия нетканым материалом для доращивания, а также использование препаратов, повышающих стрессоустойчивость растений, таких как Силиплант или Эпин-экстра и др. [22].

Снижение энергозатрат на культивационные сооружения состоит в сокращении срока проращивания семян в условиях камер проращивания или отапливаемых теплиц и максимально быстром выносе растений в неотапливаемые теплицы или на открытые площадки. Для растений, которые высаживают летом, можно обойтись только открытыми площадками. Подобная технология применяется для выращивания кассетной рассады валерианы, душицы, зверобоя продырявленного и некоторых других культур [23, 24].

Использование рассады позволяет максимально качественно подготовить поле и провести все необходимые мероприятия по борьбе с сорняками. У отдельных культур, в частности, у валерианы, высадку рассады в поле проводят во второй половине лета, что позволяет использовать участок для выращивания, например, кормовых культур или сидератов, а срок выращивания валерианы сокращается фактически на год (при посеве она выращивается 2 года). После высадки можно достаточно быстро приступать к механизированным междурядным обработкам, не опасаясь повредить достаточно крупные растения. При высадке рассады в весенние сроки (конец мая -начало июня) у таких культур как мелисса и душица можно получить урожай уже на первом году жизни [23].

При вегетативном размножении цикл начинается с создания и эффективной эксплуатации маточника. Достаточно много подходящих наработок в декоратив-

Маточники душицы и шалфея                       Маточники с капельным поливом

Рис. 4. Маточники лекарственных культур (Чехия,2017 год) Fig. 4. Motherplants ofmedicinalcrops (Czech Republic,2017)

ных питомниках, где достаточно большой ассортимент травянистых растений. Естественно коэффициент размножения у разных культур разный и соответственно потребность в маточниках будет отличаться в зависимости от вида. Решение вопроса интенсификации использования маточников за счёт увеличения кратности срезки, может существенно повысить эффективность данного способа размножения в промышленных условиях. Увеличить выход черенков с единицы маточника позволит использование нетканых укрытий и теплиц, для получения более раннего отрастания и за счёт этого более раннего начала черенкования, что, в свою очередь, позволит провести несколько циклов отрастание - срезка черенков - укоренение. Одновременно возможна обработка маточников стимуляторами роста и подкормка макро- и микроэлементами, а также монтаж капельного полива, который удобно использовать, в том числе и для подкормок.

Повышение укореняемости можно добиться использованием стимуляторов корнеобразования, в частности ауксинов [14, 25]. В частности, в опытах по укоренению полуодревесневших черенков тимьяна лимонного в условиях открытого грунта в грядах под нетканым материалом показана высокая эффективность применения различных концентраций ИМК. Укореняемость при этом составила 94-96%. Концентрация препарата оказывала в большей степени влияние на степень развитости корневой системы.

В настоящее время есть ещё ряд препаратов, также стимулирующих корнеобразование, например, гидрокси-коричные кислоты [15], которые предотвращают распад ауксинов растении, тем самым повышая их содержание в тканях и стимулируя все процессы, связанные с этими фитогормонами, в частности корнеобразование.

В наших исследованиях были получены положительные результаты при применении аминокислотных препаратов и отдельных аминокислот при укоренении корневищных и стеблевых черенков мяты перечной [25].

Как видно на рисунке 6, аминокислоты L-пролин, L-аланин, DL- аланин не только стимулировали рост корней, но

Рис. 5. Качество корневой системы и прирост надземной части полуодревесневших черенков Th. x citriodorus [14] Fig. 5. The rootsystem quality andthe aerialpartgrowth ofthe semi-lignified cuttings ofTh. X citriodorus [14]

Рис. 6. Влияние аминокислот на рост черенков мяты перечной ( L-пролин,L-аланин,DL- аланин,контроль) Fig. 6. The effectof amino acids on the peppermintcuttings growth (L-proline,L-alanine,DL-alanine,control)

и усиливали образование столонов, за счёт которых в дальнейшем кусты мяты разрастаются и формируют надземные побеги.

Последний этап – высадка растений в грунт у генеративно и вегетативно размноженных растений – одинаков и требует в качестве средства механизации рассадопосадочные машины. В настоящее время их достаточно большой выбор и каждое хозяйство будет решать эту проблему, исходя из финансовых возможностей и площадей. Но в любом случае, предназначенная для овощеводства техника, прекрасно подходит для высадки рассады травянистых культур (мелисса, мята) или кустарничков (тимьян, розмарин, лаванда). Вместе с тем, следует помнить, что у рада видов достаточно хрупкие надземные части и высаживающий аппарат зажимного типа подходит не всегда. Предпочтение лучше отдать машинам с вертикальным или револьверным высаживающим аппаратом. Наличие припосадочного полива даёт возможность про- водить посадку практически в любое время за исключением совсем жаркого и засушливого периода в середине лета.

Заключение

Рассадный способ не является волшебным решением сразу всех проблем, он требует вдумчивого подхода в каждом конкретном случае. При кажущихся больших затратах он позволяет сильно сэкономить на стоимости семян, гербицидах и ручных прополках. Широкое внедрение рассадного способа может стать оптимальным решением проблемы недостатка семян, трудностей прямого посева в грунт и продолжительной фазы всходов, ухода после закладки плантации и борьбы с сорняками в первый период. Также не актуальным становится вопрос стабилизации биохимического состава сырья, как, например, в случае использования вегетативного размножения.

Об авторах:

Елена Львовна Маланкина – доктор с.-х. наук, профессор, профессор кафедры овощеводства ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, гл.н.с. лаборатории Ботанический сад ФГБНУ ВИЛАР. автор для переписки, ,

Aboutthe Authors:

Elena L. Malankina – Dr. Sci. (Agriculture), Prof., Correspondence Author, ,

Natalya G. Romanova – Cand. Sci. (Agriculture),

Associate Professor,

Head of the Department for Organization of Methodical Work and Quality Contro

(Hrsg.) - Eigenverlag Verein für Arznei- und Gewürzpflanzen Saluplanta e.V. Bernburg. 2013;(5):13-22.