Агрохимия, 2020, № 2, стр. 37-42

ВВЕДЕНИЕ

Мелисса лекарственная (Melissa officinalis L.) – ценное многолетнее травянистое растение семейства Яснотковые (Губоцветные) – Lamiaceae, известное в культуре с конца XVII века, занимает одно из ведущих мест в производстве эфирных масел, которое широко используется в медицинской, пищевой, парфюмерно-косметической, ликероводочной отраслях народного хозяйства, как медонос [1–3].

Потребность страны в масле мелиссы весьма велика: по экспертным оценкам для всех нужд его ежегодно требуется порядка 500 т. Различные отрасли хозяйства России обеспечиваются отечественным сырьем незначительно; большая часть эфирного масла импортируется из-за рубежа, затрачивая на это десятки миллионов долларов США [4]. В связи с этим весьма актуально увеличение урожайности за счет улучшения приемов агротехники и расширение посевных площадей этой ценной культуры, в том числе посредством интродукции в новые районы, пригодные для ее возделывания [4–6].

В настоящее время накоплен большой материал, свидетельствующий о высокой эффективности применения минеральных и органических удобрений под традиционные сельскохозяйственные культуры. В отношении эфиромасличных растений, особенно в новых районах их возделывания, таких публикаций исключительно мало [7, 8].

Цель работы – изучение влияния минеральных удобрений на урожайность листостебельной массы и семян мелиссы лекарственной в условиях неустойчивого увлажнения лесостепи Среднего Поволжья, на выход и показатели качества эфирного масла.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили в 2014–2018 гг. в мелкоделяночном полевом опыте, заложенном в 2013 г. в Ромодановском р-не Республики Мордовия на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом со следующими агрохимическими показателями пахотного (0–27 см) слоя: pH_KCl (ГОСТ 26483-85) 6.1 ± 0.5, pH$_{{{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{O}}}}$ (ГОСТ 26423-85) 6.9 ± 0.4, гидролитическая кислотность (ГОСТ 26212-91) – 2.8 ± 0.6 смоль/кг почвы, сумма поглощенных оснований (ГОСТ 27821-88) – 41.8 ± 2.2 смоль/кг, содержание гумуса (ГОСТ 26213-91) – 10.9 ± 1.0%, подвижных форм фосфора и калия (по Кирсанову, ГОСТ 26207-91) 320 ± 32 и 120 ± 12 мг/кг соответственно. По агрохимическим свойствам участок под опытом отличался от типичных в республике показателей для данной разновидности почв более высоким содержанием гумуса и подвижных форм фосфора [9, 10], но вполне оптимальными по своим параметрам для выращивания мелиссы лекарственной [11].

В 2014–2016 гг. проводили учеты продуктивности мелиссы на неудобренном фоне, затем в 2017 г. был развернут опыт по диагностической схеме Пауля Вагнера, варианты: 1 – без удобрений (контроль), 2 – N45P60, 3 – N45K90, 4 – P60K90, 5 – N45P60K90. Размещение вариантов в опыте случайное (рендомизированное), повторность четырехкратная.

Удобрения в форме N_aa, P_сг и K_мг вносили вручную весной под обработку почвы незадолго перед посадкой рассады культуры согласно схеме опыта, впоследствии – в начале периода вегетации растений.

Площадь элементарной делянки составляла 3.3 м² (2.2 × 1.5 м). На делянке высаживали 15 растений по схеме 50 × 30 см. Выращивание рассады, посадка растений и уход за ними осуществлялись в соответствии с рекомендациями [12].

Погодные условия в годы проведения исследований были различными, но типичными для региона с неустойчивым гидротермическим режимом в период вегетации растений (табл. 1).

Учет урожая проводили в соответствии с [13] с некоторыми изменениями и дополнениями применительно к культуре: листостебельной массы в 2 укоса в начале цветения по 10 растениям с делянки, оценку семенной продуктивности – по 5 растениям, убранным в фазу технической спелости (при молочно-восковой спелости семян в соцветиях у 75% растений). Расчеты урожая и сбор эфирного масла с единицы площади осуществляли по общепринятой методике [14]. Массовую долю эфирного масла определяли гидродистилляцией по [15, 16], качественный анализ эфирного масла – в Испытательной лаборатории Саратовского национального исследовательского госуниверситета им. Н.Г. Чернышевского (аттестат аккредитации № SSAQ 000.10.1.0306 от 16.10.2018 г.). Полученные результаты обработаны методом вариационной статистики [17] с применением программ “Stat 3” и Excel 2003.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Показано, что продуктивность мелиссы лекарственной в условиях Республики Мордовия различалась по годам и зависела как от метеорологических условий периода вегетации, так и от реакции растений на внесение удобрений (табл. 2). В варианте без применения удобрений наивысший сбор сырья был получен в 2014 г. с благоприятным гидротермическим режимом в период формирования листостебельной массы растений. Наименьшая продуктивность была зафиксирована в 2018 г. в условиях недостаточного увлажнения, когда с мая по 2-ю декаду сентября включительно выпало 89 мм осадков, или 37% от климатической нормы, а ГТК за период вегетации составил 0.33, что свидетельствовало об очень сильной засухе [18].

Внесение удобрений увеличивало урожайность мелиссы лекарственной. Например, если в среднем за 2017–2018 гг. в варианте без применения удобрений сбор листостебельной массы составил 3.10 кг/м², то при внесении N45P60 – 3.24, N45K90 – 3.72, P60K90 – 3.41 и N45P60K90 – 3.98 кг/м². Анализ полученных результатов с использованием алгоритма Ф. Йетса [14] свидетельствовал, что наибольшее долевое участие в повышении прибавки урожайности листостебельной массы мелиссы приходилось на калийное удобрение (47%), наименьшее – на фосфорное (17%). Аналогичная закономерность отмечена и для выхода воздушно-сухой массы растений: 49% в суммарной прибавке урожая обеспечивало внесение калийного удобрения, 33% – азотного и 18% – фосфорного.

Наибольший сбор семян отмечен при внесении P60K90. В среднем за 2 года исследования прибавка в этом варианте составила 26.8 г/м², или 81% к неудобренному контролю. Внесение P60K90 также увеличивало в среднем за 2 года сбор эфирного масла с 7.45 кг/га (контроль без удобрений) до 9.90 кг/га. Близкую результативность обеспечивало внесение дозы N45K90.

Отзывчивость мелиссы на внесение удобрений определялась и условиями увлажнения. Более весомые прибавки урожайности листостебельной и воздушно-сухой массы мелиссы получены в 2017 г., когда в период активного роста растений выпало достаточное количество осадков (141 мм при климатической норме 88 мм).

Определение компонентного состава эфирного масла мелиссы лекарственной позволило идентифицировать около 10 компонентов, основными среди которых были монотерпеновые соединения: линалоол (8–19%), цитронеллаль (10–16%), цитронеллол (3–11%), нерол (1–4%), нераль (8–17%), гераниол (11–19%), гераниаль (10–18%), β-карнофиллен (7–13%); на прочие химические соединения приходилось от 11 до 20% (табл. 3).

Отмечены значительные изменения в составе эфирного масла как по годам, так и в вариантах опыта, что свидетельствовало о том, что почвенно-климатические условия произрастания растений влияют на количественное содержание отдельных химических соединений [19, 20]. Например, в эфирном масле мелиссы лекарственной в 2018 г. в условиях засухи увеличивалось по сравнению с 2017 г. долевое содержание линалоола, цитронеллаля, цитронеллола и уменьшалось – нераля, гераниола и гераниаля.

В условиях 2017 г. внесение минеральных удобрений во всех сочетаниях приводило к снижению в эфирном масле мелиссы долевого участия нераля и гераниола и к увеличению гераниаля и β-карнофиллена, но не влияло на долевое содержание в нем цитронеллола; увеличение массовой доли линалоола и цитронеллаля наблюдали в основном при внесении азота в составе минеральных удобрений. В условиях 2018 г. внесение удобрений увеличивало долевое содержание в эфирном масле мелиссы гераниаля и цитронеллола и снижение нерола и ß-карнофиллена. При этом не выявлено значительных изменений в содержании основных компонентов, приводящих к ухудшению качества эфирного масла.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, урожайность листостебельной массы и семян мелиссы лекарственной, выход эфирного масла из растительного сырья различались по годам и зависели как от метеорологических условий периода вегетации, так и от внесения минеральных удобрений.

Наибольший сбор воздушно-сухой массы мелиссы в варианте без удобрений (1.14 кг/м²) был получен в 2014 г. с благоприятным гидротермическим режимом в период формирования листостебельной массы растений, наименьший (0.38 кг/м²) – в условиях засухи 2018 г. (ГТК = 0.33).

Внесение удобрений увеличивало урожайность листостебельной массы мелиссы лекарственной в среднем за 2 года с 3.10 до 3.24–3.98 кг/м². При этом наибольшее долевое участие в повышении прибавки урожайности листостебельной и воздушно-сухой массы мелиссы приходилось на калийное удобрение, наименьшее – на фосфорное.

Максимальный сбор семян отмечен при внесении P60K90 (в среднем за 2 года исследования прибавка в этом варианте составила 26.8 г/м², или 81% к неудобренному контролю – 33.2 г/м²). Применение фосфорно-калийных удобрений также увеличивало в среднем за 2 года сбор эфирного масла с 7.45 кг/га (контроль без удобрений) до 9.90 кг/га. Компонентный состав эфирного масла варьировал как по годам, так и в вариантах опыта: в условиях засухи 2018 года увеличивалось по сравнению с 2017 г. долевое содержание линалоола, цитронеллаля, цитронеллола, и уменьшалось – нераля, гераниола и гераниаля.

Авторы благодарят канд. биол. наук Алексея Владимировича Панина (Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского) за предоставленные семена сортосмеси мелиссы лекарственной и оказание помощи с проведением компонентного анализа эфирного масла и ст. лаборанту Наталье Александровне Санягиной (Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева) за методическую помощь при проведении агрохимических анализов почвы.