Влияние регуляторов роста и микроудобрений на урожайность эхинацеи пурпурной (Echinacea purpurea L.) в зависимости от погодных условий

Введение. Формирование урожая сельскохозяйственных и лекарственных культур на протяжении всего вегетационного периода зависит от погодных условий. В последние годы как в Российской Федерации, так и во всем мире повышенные температуры воздуха и низкая влаго-обеспеченность оказывают негативное влияние на урожайность и качество растениеводческой продукции [1; 2; 3; 4]. В этих условиях у растений наблюдается повышение интенсивности транспирации и дыхания, нарушение структуры хлоропластов и снижение активности фотосинтеза. Усиление интенсивности дыхания сопровождается повышением температуры растительного организма, так как об- разующаяся энергия в этом процессе выделяется в виде тепла [5; 6].

В условиях Западного Предкавказья частые засухи также приводят к снижению урожайности лекарственных культур, в частности эхинацеи пурпурной ( Echinacea purpurea L.) из семейства сложноцветных ( Asteraceae ), на основе которой (наздемная масса и корни) созданы препараты иммуностимулирующего действия. К ним относятся Эстифан, Эхинацея – ВИЛАР (сок), Ангиноль и Эхинор [7].

Для обеспечения выпуска данных лечебных препаратов необходимо получение стабильных урожаев высококачественного лекарственного сырья эхинацеи независимо от погодных условий. В связи с этим важной задачей лекарственного растениеводства является поиск эффективных путей повышения адаптации растений к новым климатическим условиям.

Смягчить действие резких колебаний метеоусловий на лекарственные культуры возможно путем применения регуляторов роста и микроудобрений, экзогенное внесение которых позволяет мобилизовать потенциальные возможности растительного организма, направленные на повышение его биопродуктивности [8]. Проведенные многолетние испытания регуляторов роста на мяте перечной и зюз-нике европейском показали, что в условиях гидротермического стресса наиболее высокая адаптационная активность проявляется у биорегулятора Циркон [9; 10]. Ряд авторов связывают такое действие препарата с наличием в нем фенольных соединений, активизирующих процессы фотосинтеза и ингибирующих дыхание, что позволяет растениям выживать в условиях засухи [11].

В настоящее время внимание исследователей направлено на изучение кремнийсодержащих микроудобрений. Считается, что при внесении активных форм кремния растения более продуктивно используют воду и происходит снижение активности транспирации. Оптимизация кремниевого питания растений приводит к увеличению площади листьев и создает благоприятные условия для биосинтеза фотосинтетических пигментов [12].

Проведенные некорневые подкормки кремнийсодержащим микроудобрением Силиплант лопуха большого ( Arctium lappa ) и амми большой ( Ammi majus ) в условиях засухи способствовали повышению устойчивости растений к негативным погодным условиям и обеспечивали урожайность медицинского сырья, превышающую контрольный вариант при оптимальных погодных условиях [8; 14].

Целью исследований явилось изучение влияния регулятора роста Циркон и кремнийсодержащего микроудобрения Силиплант на урожайность и содержание оксикоричных кислот в сырье эхинацеи пурпурной в зависимости от погодных условий.

Материалы и методы. Опыты закладывали в 2011–2019 гг. на полях СевероКавказского филиала ФГБНУ ВИЛАР, расположенного в центральной природноклиматической зоне Краснодарского края.

Почва филиала – чернозем выщелоченный малогумусный сверхмощный, отличается большой мощностью гумусового горизонта (А + В до 160 см) и сравнительно низким (3,7 %) содержанием гумуса в верхнем горизонте почвы. По результатам агрохимического обследования установлено, что содержание подвижного фосфора составляет 27 мг/кг, обменного калия – 243, подвижной серы – 6,2 мг/кг, присутствует незначительное количество подвижных форм марганца, цинка, меди и кобальта. Верхний слой почвы имеет близкую к нейтральной реакцию почвенной среды, рН KCl = 5,9.

Метеорологические условия в годы проведения исследований отличались как между собой, так и от среднемноголетних показателей. В 2011 и 2013 гг. среднесуточные температуры воздуха и сумма осадков с мая по июль были практически на уровне среднемноголетних данных.

Отклонения составляли 0,3–1 °С, только в августе наблюдалось небольшое снижение температуры (на 1,2–1,5 °С), осадков в течение вегетации выпало больше на 1– 3 мм, исключение составляет август, когда наблюдалось снижение количества осадков на 2 мм.

Погодные условия 2012 и 2014 гг. можно определить как умеренно засушливые. Начиная с 2015 г., наблюдается значительное потепление и снижение влагообеспеченности. Самыми критичными по температуре и количеству осадков за весь период вегетации эхинацеи были 2017–2019 гг., где наблюдалось значительное повышение температуры воздуха (от 2,4 до 6,7 °С) и снижение суммы осадков в сравнении с среднемноголетними показателями. Необходимо отметить, что наибольший недостаток влаги приходился на апрель, июль, август и составлял от -4,8 до -34,7 мм. Среднесуточная температура в июле и августе достигала +29 °С, а в дневные часы – 33– 35 °С. Количество дождливых дней в месяц не превышало 4–5, в основном это были ливневые дожди.

В таблице 1 представлены данные погодных условий в период активной вегетации эхинацеи пурпурной (апрель – сентябрь).

Таблица 1

Среднемесячные температуры и сумма осадков в годы проведения исследований

Год	Апрель	Май	Июнь	Июль	Август	Сентябрь
Температура, °С
2011	16,3	18,0	21,4	23,6	21,0	29,1
2013	14,1	17,5	20,9	23,3	20,7	29,3
2017	12,9	18,6	24,7	26,4	27,4	23,5
2018	14,9	22,0	26,4	29,0	28,9	24,4
2019	13,1	18,9	24,8	26,6	27,3	23,1
Среднемноголетняя	15,3	17,2	20,3	22,6	22,2	17,8
Осадки, мм
2011	48,6	58,2	69,3	61,8	78,2	66,8
2013	45,1	57,9	68,0	61,1	78,7	67,1
2017	30,7	77,1	77,2	53,2	46,3	56,6
2018	32,2	59,1	62,8	55,2	43,3	74,3
2019	39,4	78,5	69,8	54,1	45,6	61,8
Среднемноголетняя	48	57	67	60	78	68

Анализ погодных условий показал, что 2011 и 2013 гг. были стабильными по погодным условиям, а 2017–2019 гг. – засушливыми.

Опыты закладывали на плантациях эхинацеи пурпурной I–III-го годов вегетации и проводили по общепринятым методикам, разработанным для лекарственных культур [15; 16].

Размещение вариантов при проведении полевых опытов было рендомизирован-ным, повторность 4-кратная, площадь опытной делянки 12 м², ширина междурядий 60 см.

Проводили обработки регулятором роста Циркон (0,04 л/га) и микроудобрением Силиплант (0,5 л/га): вегетирующих растений эхинацеи I-го года вегетации в фазе розетки (середина июля) первую, в фазе стеблевания (вторая декада августа) вторую; на растениях II-го и III-го годов вегетации в третьей декаде мая (при высоте растений 35–40 см) первую, после отрастания растений (3-я декада июля) вторую.

Лекарственным сырьем эхинацеи пурпурной является как надземная часть растений, так и корни. Уборка надземной части в зоне Западного Предкавказья начинается с первого года вегетации, во второй и последующие годы осуществляется двукратная уборка: в 3-й декаде июня и в 3-й декаде сентября. Начиная с третьего года, проводится уборка корней (1-я декада октября).

Определение оксикоричных кислот в траве и корнях проводили согласно ВФС 42-2371-94 и ТУ 9373-122-04868244-2008 [17].

Результаты и обсуждение. Проведенные биометрические наблюдения на эхинацее пурпурной в годы исследований показали, что метеорологические условия существенно влияют на урожайность. Высокие температуры воздуха и недостаточное количество осадков в период вегетации культуры приводят к торможению ростовых процессов и снижению урожайности лекарственного сырья. Однако ин- тенсивность потерь урожая зависит от напряженности засушливых погодных условий. Согласно данным таблицы 1, наиболее сильная засуха наблюдалась в 2018 г., когда ежемесячные температуры воздуха превышали среднемноголетние на 5–7 °С, а недостаток осадков за апрель – сентябрь составил 48,1 мм. В этом году снижение урожайности надземной части растений по сравнению со стабильными погодными условиями (2011 и 2013 гг.) на I-м году вегетации (г. в.) составило 36 %, на II-м г. в. – 19 %, на III-м г. в. – 20 %; корней – 30 %. Погодные условия 2017 и 2019 гг. также были засушливыми, но по сравнению со среднемноголетними значениями температура воздуха была выше на 1,4–5 °С, а сумма осадков снижалась на 14,9– 36,8 мм. В этих условиях потери урожайности надземной части растений не превышали на I-м г. в. 16 %, на II-м г. в. – 12 %, и III-м г. в. – 10 %; корней – 25 %. Снижение урожайности лекарственного сырья эхинацеи в условиях гидротермического стресса сопровождалось повышением содержания оксикоричных кислот по сравнению со стабильными погодными условиям: в надземной массе растений на 8–11 %, корнях – на 13 %. Эта закономерность наблюдалась и на других лекарственных культурах [8; 9].

Повысить адаптационные возможности эхинацеи пурпурной к нестабильным погодным условиям возможно путем применения регуляторов роста и микроудобрений. Некорневые подкормки эхинацеи I-го и II-го годов вегетации регулятором роста Циркон в условиях засухи в 2017 и 2018 гг. обеспечили повышение урожайности лекарственного сырья (надземная часть растений) по сравнению с контролем на 16–19 %, при стабильных погодных условиях (2012– 2013 гг.) – на 12–15 %, микроудобрением Силиплант – на 15–18 % и на 11–18 % соответственно. Наибольшее повышение урожайности в условиях водного дефицита и высоких температур воздуха наблю- далось при комплексном применении Си-липланта и Циркона 28–31 %, при стабильных погодных условиях – 20–24 % (табл. 2). Необходимо отметить, что различия по урожайности в 2011 и 2013 гг. были незначительными (в пределах 0,02– 0,16 т/га), что связано с погодными условиями, которые в оба года испытаний были практически идентичными (табл. 1).

Таблица 2

Влияние микроудобрения Силиплант, регулятора роста Циркон и их комплекса на урожайность травы эхинацеи пурпурной I–II-го годов вегетации в зависимости от погодных условий

Вариант опыта	Погодные условия года
	стабильные				засушливые
	2011		2013		2017     1    2018
	урожайность
	т/га	прибавка, % к кон тролю	т/га	прибавка, % к контролю	т/га	прибавка, % к кон тролю	т/га	прибавка, % к кон тролю
Эхинацея I-го года вегетации
Контроль (вода)	2,36	100	2,24	100	1,94	100	1,46	100
Сили-плант, 0,5 л/га	2,75	117	2,65	118	2,29	118	1,71	117
Циркон, 0,04 л/га	2,64	112	2,56	114	2,26	116	1,74	119
Сили-плант, 0,5 л/га + Циркон 0,04 л/га	2,83	120	2,77	124	2,49	128	1,91	131
НСР 05	0,137	-	0,142	-	0,102	-	0,128	-
Эхинацея II-го года вегетации
Контроль (вода)	5,28	100	5,12	100	4,59	100	4,21	100
Сили-плант, 0,5 л/га	5,86	111	5,74	112	5,28	115	4,92	117
Циркон, 0,04 л/га	5,91	112	5,89	115	5,39	117	5,01	119
Сили-плант, 0,5 л/га + Циркон 0,04 л/га	6,22	118	6,18	121	5,67	124	5,33	127
НСР 05	0,269	-	0,292	-	0,116	-	0,398	-

Аналогичное действие Циркона и Си-липланта проявилось и на III-м году вегетации культуры, где также отмечается наиболее высокая прибавка урожая надземной части растений на варианте с бинарной смесью Силипланта и Циркона. Так, при стабильных погодных условиях повышение урожайности сырья по сравнению с контролем составило 22–23 %, при засушливых – 26 % (табл. 3).

Таблица 3

Влияние микроудобрения Силиплант, регулятора роста Циркон и их комплекса на урожайность надземной массы и корней эхинацеи пурпурной III-го года вегетации в зависимости от погодных условий

Вариант опыта	Погодные условия года
	стабильные				засушливые
	2011		2013		2017     1    2018
	урожайность
	т/га	прибавка, % к кон тролю	т/га	прибавка, % к кон тролю	т/га	прибавка, % к кон тролю	т/га	прибавка, % к кон тролю
Надземная масса растений
Контроль	5,48	100	5,32	100	4,34	100	4,86	100
Сили-плант, 0,5 л/га	6,14	112	5,86	110	5,08	117	5,72	118
Циркон, 0,04 л/га	6,31	115	6,09	114	5,18	119	5,82	120
Сили-плант, 0,5 л/га + Циркон, 0,04 л/га	6,68	122	6,52	123	5,46	126	6,14	126
НСР 05	0,318	-	0,206	-	0,412	-	0,321	-
Корни
Контроль	1,12	100	1,08	100	0,77	100	0,83	100
Сили-плант, 0,5 л/га	1,31	117	1,25	116	1,01	131	1,05	127
Циркон, 0,04 л/га	1,34	120	1,26	117	1,03	134	1,09	131
Сили-плант, 0,5 л/га + Циркон 0,04 л/га	1,46	130	1,38	128	1,10	143	1,16	140
НСР 05	0,082	-	0,074	-	0,109	-	0,103	-

Высокая эффективность изучаемых препаратов повлияла и на рост корневой системы, особенно при засушливых погодных условиях, где увеличение урожайности по сравнению с контролем составило в вариантах Силиплант – 27–31 %, Циркон – 31–34 %, Силиплант + Циркон – 40–43 % (табл. 3).

Такое действие данных препаратов на рост корневой системы эхинацеи, по-видимому, связано с их положительным влиянием на ауксиновый обмен. Под влиянием активных форм кремния увеличивается содержание ауксинов, а Циркон обеспечивает защиту ИУК (индолилуксус-ная кислота или гетероауксин) через механизм ингибирования фермента аукси-ноксидазы [18; 19].

Повышение урожайности эхинацеи пурпурной при комплексной обработке Сили- плантом и Цирконом в зависимости от погодных условий наблюдалось не только по сравнению с контролем, но и с каждым компонентом в отдельности (табл. 2, 3).

Проведенный анализ содержания окси-коричных кислот в сырье эхинацеи пурпурной I-го и III-го годов вегетации показал незначительное повышение данных показателей (надземная часть растений и корни) в опытных вариантах независимо от погодных условий (4–6 %), за исключением варианта Силиплант + Циркон, где увеличение их содержания в корнях составило 9–11 % (табл. 4).

Таблица 4

Влияние микроудобрения Силиплант, регулятора роста Циркон и их комплекса на содержание оксикоричных кислот в сырье эхинацеи пурпурной в зависимости от погодных условий

Вариант опыта	Содержание оксикоричных кислот, %
	стабильные погодные условия				засушливые погодные условия
	надземная часть растений			корни	надземная часть растений			корни
	I г.в.	II г.в.	III г.в.		I г.в.	II г.в.	III г.в.
Контроль	2,89	3,40	3,89	2,81	3,21	3,72	4,21	3,17
Сили-плант, 0,5 л/га	2,94	3,51	3,92	2,87	3,34	3,87	4,36	3,30
Циркон, 0,04 л/га	3,02	3,58	4,02	2,91	3,38	3,94	4,40	3,39
Сили-плант, 0,5 л/га + Циркон 0,04 л/га	3,06	3,62	4,10	3,05	3,40	3,96	4,48	3,51

Полученные данные позволяют высказать предположение о том, что применение регулятора роста Циркон и микроудобрения Силиплант в засушливые погодные условия обеспечивает повышение адаптации растений к абиотическому стрессу. При анализе диаграмм (рис. 1) видно, что при некорневых подкормках регулятором роста Циркон и микроудобрением Силиплант потери урожая травы составили 1–10 %, корней – 4–5 %, в контроле эти величины были 15– 25 % и 18 % соответственно. При комплексных обработках Силипланта с Цирконом наблюдается даже небольшая прибавка урожая травы на II-м и III-м годах вегетации в пределах 4–9 %, корней – 4 %.

Рисунок – Потери урожая травы и корней при засушливых погодных условиях в связи с применением микроудобрения

Силиплант и регулятора роста Циркон (средние данные за 2 года исследований)

Таким образом, применение бинарной смеси кремнийсодержащего микроудобрения Силиплант и регулятора роста Циркон в условиях высоких температур и недостаточного водоснабжения способствовало сохранности урожая лекарственного сырья (трава и корни).

Выводы. Обработка бинарной смесью Силиплант + Циркон обеспечила снижение потерь урожая лекарственного сырья эхинацеи пурпурной в условиях гидротермического стресса. Потери урожая составили: на I-м году вегетации 2 %, на II-м и III-м годах вегетации наблюдалась небольшая прибавка урожая травы – на 4–9 %, и корней – на 4 %.

Содержание оксикоричных кислот в траве эхинацеи пурпурной в варианте Си-липлант + Циркон превышало контроль независимо от погодных условий на 4– 6 %, корней – на 9–11 %.

Комплексное применение регулятора роста Циркон и микроудобрения Сили-плант снижает степень отрицательного воздействия высоких температур и низкой влагообеспеченности на рост и развитие эхинацеи пурпурной, позволяет с меньшими потерями урожая лекарственного сырья (трава и корни) преодолеть негативные погодные условия.