Удосконалення елементів сортової технології вирощування ромашки лікарської в зоні Полісся України

Abstract

У дисертаційній роботі теоретично обґрунтовано і експериментально досліджено наукову та практичну проблему щодо удосконалення елементів сортової технології вирощування ромашки лікарської. Виявлено особливості формування врожайності та якості суцвіть ромашки лікарської залежно від сортових особливостей (Перлина Лісостепу, Бодегольд і Златий Лан), строків сівби (осінній і весняний) та удобрення (без добрив, основне удобрення N16P16K16, позакореневе підживлення N10 та поєднання основного удобрення і позакореневого підживлення). Висвітлено вплив способів основного обробітку ґрунту та строків сівби на реалізацію біометричного потенціалу сортів ромашки лікарської. За осінньої сівби створюються більш сприятливі умови для росту і розвитку надземних і підземних органів, завдяки чому вони мають можливість максимально використати поживні ресурси середовища. Визначено, що за весняної сівби забезпечується вищий відсоток збереженості рослин ромашки. Огляд та інтерпретація наукових джерел вітчизняної і зарубіжної літератури щодо формування врожайності ромашки лікарської залежно від розробки та удосконалення елементів технології вирощування показує, що в різних країнах і континентах існує багатий науковий і практичний досвід вирощування цієї культури з метою отримання високих врожаїв сухих суцвіть та ефірної олії. Установлено хімічний склад та основні компоненти ефірної олії різних видів та сортів ромашки лікарської. Однак, в умовах Полісся України ромашка лікарська вивчена недостатньо, відсутні публікації та рекомендації виробництву, що і послужило метою проведення наших наукових досліджень. На основі цього нами було визначено робочу гіпотезу наукових досліджень, сформовано тему та фактори досліджень. Дерново-підзолисті супіщані ґрунти дослідних ділянок та помірно континентальний тип клімату Полісся з теплим вологим літом та м'якою хмарною зимою є придатними для вирощування ромашки лікарської. Метеорологічні умови вересня 2019 року, тобто осіннього строку сівби відзначилися незначною посухою. Перша декада вересня була на 5оС теплішою за середню багаторічну +14,4оС. Друга і третя декада вересня характеризувалися незначним пониженням температури, всі опади за даний місяць випали саме у третю декаду. За період до сівби кількість опадів становила 277,1 мм, що позитивно вплинуло на отримання дружніх сходів ромашки лікарської. Весняна вегетація 2020 року розпочалася з першої декади березня коли середня температура сягнула вище +5оС, а саме підвищення температури повітря склало до +6,1оС у першій декаді березня, що призвело до швидкого танення снігу і, в свою чергу, створило умови для відновлення весняної вегетації лікарської культури. У квітні 2020 року було стрімке наростання температури, включаючи з першої декади місяця, що дало змогу вчасно виконати сівбу сортів ромашки лікарської. Перша та третя декада травня характеризувались дощовою погодою, кількість опадів була у 2 рази більше норми. Середньомісячна температура повітря та кількість опадів створювали оптимальні умови для росту і розвитку рослин ромашки лікарської. Вегетаційний період 2020–2021 рр. характеризувався достатньою кількістю тепла та опадів, що сприяло одержанню дружних сходів та нормальних умов для формування надземної маси і врожайності суцвіть ромашки лікарської. Метеорологічні умови осені 2021 року були найгіршими для сівби ромашки лікарської за нестачі необхідної вологи в ґрунті порівняно з попередніми роками. Зимовий період 2021–2022 року характеризувався відсутністю значного та довготривалого снігового покриву, грудень та січень мали пониження температури з випаданням опадів у вигляді дощів. Відновлення весняної вегетації відбулося в першій декаді квітня. У травні почалися перші рясні опади 62 мм і це все майже за третю декаду місяця, температура була +13,5оС, що на +0,1оС більше від середньої багаторічної. Травень та червень характеризувалися найбільшою кількістю опадів – 62,0–47,0 мм порівняно із попередніми місяцями, де спостерігалася посуха. Ріст і розвиток рослин ромашки лікарської та тривалість міжфазних періодів значною мірою залежать від сортових особливостей та погодних умов у роки проведення досліджень. Найбільш короткий період настання сходів (ВВСН 09) спостерігається у сорту Перлина Лісостепу і сягає 20–26 днів, що в свою чергу призводить до скорішого старту вегетації з подальшим початком росту і накопиченням активних температур з поживними речовинами, адже закладання врожаю припадає на самі ранні періоди розвитку культури. Вегетаційний період рослин ромашки лікарської за весняного строку сівби в середньому за роки досліджень становив незалежно від сорту – 66–68 днів. Міжфазний період ВВСН 50–61 (бутонізація-початок цвітіння рослин) сорту Перлина Лісостепу коливався за роками у межах від 5 до 10 днів, у сорту Бодегольд від 5 до 8 днів та сорту Златий Лан від 5 до 13 днів. Повне цвітіння (ВВСН 61–65) у рослин трьох сортів наступало через 3–4 дні від початку цвітіння. Найбільша густота рослин на період сходів виявлена у сорту Перлина Лісостепу – 530–570 шт./м2, у сорту Златий Лан – 529–560 шт./м2, у сорту Бодегольд – 520–534 шт./м2. Осінній термін сівби ромашки сприяв кращому формуванню травостою порівняно з весняною сівбою. Серед способів обробітку ґрунту більш ефективною була оранка або звичайний полицевий обробіток на 20–22 см (контроль), який забезпечив за осіннього строку сівби незалежно від сорту найбільш оптимальну густоту стояння рослин ромашки – 534–570 шт./м2, а за весняної сівби відповідно – 528–550 шт./м2. Виживання рослин у дослідах досить високе і становило за варіантами досліду в середньому за три роки досліджень 95–98%. Максимальна висота рослин ромашки за осіннього строку сівби спостерігалася на варіанті N16P16K16 (основне) + N10 (позакореневе підживлення) і становила у сорту Перлина Лісостепу 73,1±5,6 см. У рослин сорту Бодегольд цей показник сягав 63,3±3,8 см, у рослин сорту Златий Лан відповідно 66,9±5,6 см. Висота травостою сортів ромашки лікарської за весняного строку сівби була значно меншою порівняно з осінньою сівбою, однак була аналогічною за дією залежно від сортових особливостей та варіантів з удобренням. У рослин сорту Перлина Лісостепу за осіннього строку сівби кількість пагонів на рослині в середньому коливалася від 7 до 14 штук, у сорту Бодегольд від 5 до 11 штук та сорту Златий Лан – від 7 до 12 штук. Найбільше пагонів формувалося на рослинах усіх сортів за звичайного полицевого обробітку ґрунту, а за внесення N16P16K16 (основне) + N10 (позакореневе підживлення) їх кількість становила 17–20 штук, що на 5–7 штук більше порівняно з внесенням окремо N16P16K16 (основне) та на 4–8 штук за N10 (позакореневе підживлення). Кількість листків на рослині сорту Перлина Лісостепу за роками на фоні оранки була найбільшою – від 51 до 56 штук. Комплексне поєднання мінеральних добрив забезпечило максимальну кількість листків – 71 шт. За осіннього строку сівби кількість суцвіть становила незалежно від сорту 11–14 штук на рослину, що на 5–6 квіток більше порівняно з мілким безполицевим обробітком. За весняної сівби кількість квіток на цих варіантах відповідно склала 11–13 штук, а за дискування – 6–7 штук. За комплексного поєднання мінеральних добрив було сформовано найбільше квіток – 12–18 шт./рослину. Термін цвітіння тривав за осіннього та весняного строків сівби відповідно 30 та 18 днів. Застосування агротехнічного методу захисту ромашки лікарської від сегетальних рослин забезпечує ефективність на рівні 56,5–65,85% залежно від досліджуваного сорту. Хімічний метод захисту рослин підвищує ефективність знищення бур'янів до 84,30–86,18% залежно від сорту, що на 20,33–27,80% більше порівняно з агротехнічним методом. Найвищу ефективність (86,96–90,20%) знищення сегетальних рослин у посівах ромашки лікарської забезпечив інтегрований метод захисту залежно від сорту. Найкращим способом основного обробітку ґрунту під ромашку лікарську є звичайний полицевий обробіток на 20–22 см, що забезпечив найбільшу врожайність сирої маси суцвіть – 1,92–2,10 т/га за осінньої сівби та 1,85–2,0 т/га за весняної сівби. Сорт Перлина Лісостепу сформував 2,0–2,1 т/га, що на 0,53–0,61 т/га більше порівняно з мілким безполицевим обробітком ґрунту. Вміст сухої речовини у сирих суцвіттях ромашки лікарської сорту Перлина Лісостепу становив в середньому 25,5–26,1%, сорту Бодегольд – 25,4–25,8%, сорту Златий Лан відповідно 25,5–25,9%. Врожайність сирої лікарської сировини ромашки у досліді з удобренням коливалася за роками досліджень від 1,46 до 4,63 т/га. Осінній строк сівби порівняно з весняним строком забезпечив приріст врожаю за роками у сорту Перлина Лісостепу на 12,6–26,6%, сорту Златий Лан – 12,4%, сорту Бодегольд – 4,6–8,05%. Максимальна врожайність сирих суцвіть виявлена у сорту Перлина Лісостепу за внесення N16P16K16 (основне) + N10 (позакореневе підживлення) – 3,06–4,12 т/га, у сорту Златий Лан – 2,91–3,46 т/га і сорту Бодегольд – 2,85–3,20 т/га. Найбільшу врожайність готової сухої продукції забезпечив сорт Перлина Лісостепу за осіннього строку сівби і незалежно від удобрення вона становила 0,45–1,09 т/га. Від сорту польської селекції Златий Лан отримано 0,43–0,9 т/га суцвіть, а сорту німецької селекції Бодегольд відповідно 0,42–0,82 т/га. Уміст ефірної олії у суцвіттях ромашки лікарської сорту Перлина Лісостепу за осіннього строку сівби та звичайного полицевого обробітку становив 4,54 мл/кг, у рослин сорту Бодегольд – 3,69 мл/кг, у рослин сорту Златий Лан – 5,0 мл/кг. Найбільший уміст ефірної олії у суцвіттях ромашки лікарської містив сорт Перлина Лісостепу на варіанті з внесенням N16P16K16 (основне) + N10 (позакореневе підживлення) – 5,59 мл/кг за осіннього строку сівби та 5,26 мл/кг за весняної сівби. Найбільший збір ефірної олії отримано у сорту Перлина Лісостепу за звичайного полицевого обробітку ґрунту – 2,52 л/га (осіння сівба) та 2,09 л/га (весняна сівба). Сорт Златий Лан забезпечив відповідно на цьому варіанті 2,34 та 2,04 л/га, що на 0,65–0,44 більше порівняно із сортом Бодегольд. На удобрених ділянках за осіннього строку сівби сорт Перлина Лісостепу забезпечив в середньому 3,38–6,23 л/га ефірної олії, сорт Златий Лан – 3,26–4,70 л/га, що значно перевищує цей показник у сорту Бодегольд. Найбільша врожайність насіння у сортів ромашки відмічена на варіанті звичайного полицевого обробітку (контроль) – 74,12–91,73 кг/га (осінній строк сівби) та 72,64–80,32 кг/га (весняний строк сівби). За комплексного внесення мінеральних добрив середня насіннєва продуктивність сорту Перлина Лісостепу становила 137,0 кг/га (осінній строк сівби) та 115,61 кг/га (весняний строк сівби), сорту Бодегольд відповідно – 99,9 кг/га і 88,6 кг/га, а сорту Златий Лан – 116,2 кг/га і 98,06 кг/га. Вирощування ромашки лікарської за сортової технології забезпечує високу рентабельність, що підтверджує придатність культури для культивування в умовах Полісся України. Найвищу ефективність отримано від сорту Перлина Лісостепу за осіннього строку сівби та комплексного удобрення, де максимальний умовно чистий прибуток становить 34,79 тис. грн/га, рівень рентабельності – 226%. Проведені наукові дослідження мають важливу практичну цінність, оскільки розроблено та удосконалено основні складові сортової технології вирощування ромашки лікарської для одержання сухої ромашкової сировини у межах 0,90–1,09 т/га в умовах Полісся.

The thesis theoretically substantiates and experimentally investigates the scientific and practical problem of improving the elements of varietal technology for growing medical chamomile. The peculiarities of the formation of yield and quality of medicinal chamomile inflorescences depending on varietal characteristics (Perlyna Lisostepu, Bodegold and Zlaty Lan), sowing dates (autumn and spring) and fertilisation (no fertiliser, basic fertiliser N16P16K16, foliar fertilisation N10 and a combination of basic fertiliser and foliar fertilisation) were revealed. The influence of the methods of basic soil cultivation and sowing dates on the realisation of the biometric potential of chamomile varieties is presented. Autumn sowing creates more favourable conditions for the growth and development of above- and below ground plant organs, allowing them to make the most of the nutritional resources of the environment. It was found that spring sowing ensures a higher percentage of chamomile plant preservation. A review and interpretation of scientific sources of domestic and foreign literature on the formation of chamomile yields depending on the development and improvement of cultivation technology elements shows that different countries and continents have a rich scientific and practical experience in growing this crop to obtain high yields of dry inflorescences and essential oil. The chemical composition and main components of the essential oil of different species and varieties of chamomile were determined. However, in the Polissia region of Ukraine, chamomile has been studied insufficiently, there are no publications and recommendations for production, which was the purpose of our research. Based on this, we defined the working hypothesis of the research, formed the topic and factors of the research. The sod-podzolic sandy loamy soils of the experimental plots and the temperate continental climate of Polissia with warm, humid summers and mild cloudy winters are suitable for growing chamomile. The meteorological conditions in September 2019, i.e. the autumn sowing season, were marked by a slight drought. The first ten days of September were 5°C warmer than the long-term average of +14.4°C. The second and third ten-day periods of September were characterised by a slight drop in temperature, with all precipitation falling in the third ten-day period. During the period before sowing, the amount of precipitation was 277.1 mm, which had a positive effect on the friendly germination of chamomile. The spring growing season of 2020 began in the first decade of March, when the average temperature reached above +5°C, and the air temperature rose to +6.1°C in the first decade of March, which led to rapid snow melting and, in turn, created conditions for the resumption of the spring growing season of the medicinal crop. In April 2020, the temperature rose rapidly, including in the first ten days of the month, which allowed us to sow chamomile varieties on time. The first and third ten days of May were characterised by rainy weather, with precipitation being 2 times higher than normal. The average monthly air temperature and precipitation created optimal conditions for the growth and development of chamomile plants. The vegetation period of 2020–2021 was characterised by sufficient heat and precipitation, which contributed to the emergence of friendly germination and normal conditions for the formation of aboveground mass and yield of chamomile inflorescences. The meteorological conditions in autumn 2021 were the worst for sowing chamomile due to the lack of necessary soil moisture compared to previous years. The winter period of 2021–2022 was characterised by the absence of significant and long-lasting snow cover, with December and January experiencing a drop in temperature and precipitation in the form of rain. Spring vegetation resumed in the first ten days of April. In May, the first heavy precipitation of 62 mm began, and this was almost in the third decade of the month, the temperature was +13.5°C, which is +0.1°C higher than the long-term average. May and June were characterised by the highest amount of precipitation – 62.0–47.0 mm compared to the previous months, when drought was observed. The growth and development of chamomile plants and the duration of interphase periods largely depend on varietal characteristics and weather conditions in the years of research. The shortest period of germination (BBCH 09) is observed in the variety Perlyna Lisostepu and reaches 20–26 days, which in turn leads to an early start of the growing season with the subsequent start of growth and accumulation of active temperatures with nutrients, because the harvest is laid in the earliest periods of crop development. The vegetation period of chamomile plants in spring sowing averaged 66–68 days over the years of research, regardless of the variety. The inter-phase period BBCH 50–61 (budding - beginning of flowering) of the variety Perlyna Lisostepu varied by years within 5 to 10 days, in the variety Bodegold from 5 to 8 days and in the variety Zlaty Lan from 5 to 13 days. Full flowering (BBCH 61–65) in plants of three varieties occurred in 3–4 days from the beginning of flowering. The highest density of plants during the germination period was found in the variety Perlyna Lisostepu – 530–570 pcs/m2, in the variety Zlaty Lan – 529–560 pcs/m2, in the variety Bodegold – 520–534 pcs/m2. The autumn sowing of chamomile contributed to better formation of the herbage stand compared to spring sowing. Among the methods of soil cultivation, ploughing or conventional shelf cultivation at 20–22 cm (control) was more effective, which provided the most optimal density of chamomile plants in autumn sowing, regardless of the variety – 534–570 pcs./m2, and in spring sowing, respectively, 528–550 pcs./m2. The survival rate of plants in the experiments is quite high and averaged 95–98% for the three years of research. The maximum height of chamomile plants during the autumn sowing period was observed in the variant N16P16K16 (main) + N10 (foliar feeding) and was 73.1±5.6 cm in the variety Perlyna Lisostepu. In plants of the Bodegold variety, this figure reached 63.3±3.8 cm, and in plants of the Zlaty Lan variety, respectively, 66.9±5.6 cm. The height of the herbage stand of chamomile varieties during spring sowing was significantly lower compared to autumn sowing, but was similar in effect depending on the varietal characteristics and fertilisation options. The number of shoots per plant ranged from 7 to 14 on average in the Perlyna Lisostepu variety during the autumn sowing period, 5 to 11 in the Bodegold variety and 7 to 12 in the Zlaty Lan variety. Most shoots were formed on plants of all varieties under conventional shelf tillage, and when N16P16K16 (main) + N10 (foliar) were applied, their number was 17–20, which is 5–7 more than when N16P16K16 (main) was applied separately and 4–8 more than when N10 (foliar) was applied. The number of leaves on a plant of the variety Perlyna Lisostepu by years on the background of ploughing was the largest – from 51 to 56 pieces. The complex combination of mineral fertilisers provided the maximum number of leaves – 71 pcs. In the autumn sowing period, the number of inflorescences was 11–14 per plant, regardless of the variety, which is 5–6 flowers more compared to shallow moldboardless cultivation. During spring sowing, the number of flowers on these variants was 11–13, and during disking – 6–7. With a complex combination of mineral fertilisers, the most flowers were formed – 12–18 pcs/plant. The flowering period lasted for 30 and 18 days, respectively, during the autumn and spring sowing periods. The use of the agrotechnical method of chamomile protection from segetal plants provides efficiency at the level of 56.5–65.85%, depending on the studied variety. The chemical method of plant protection increases the efficiency of weed control up to 84.30–86.18%, depending on the variety, which is 20.33–27.80% more than the agrotechnical method. The highest efficiency (86.96–90.20%) of destruction of segetal plants in chamomile crops was provided by the integrated method of protection depending on the variety. The best method of basic soil cultivation for medicinal chamomile is conventional shelf cultivation at 20–22 cm, which provided the highest yield of raw mass of inflorescences – 1.92–2.10 t/ha for autumn sowing and 1.85–2.0 t/ha for spring sowing. The Perlyna Lisostepu variety yielded 2.0–2.1 t/ha, which is 0.53–0.61 t/ha more than the shallow moldboardless tillage. The content of dry matter in raw inflorescences of medicinal chamomile of Perlyna Lisostepu variety averaged 25.5–26.1%, Bodegold variety – 25.4–25.8%, Zlaty Lan variety – 25.5–25.9%, respectively. The yield of raw medicinal chamomile in the experiment with fertilisation ranged from 1.46 to 4.63 t/ha over the years of research. The autumn sowing period, compared to the spring sowing period, resulted in a 12.6–26.6% increase in yields over the years for Perlyna Lisostepu, 12.4% for Zlaty Lan, and 4.6–8.05% for Bodegold. The maximum yield of raw inflorescences was found in the variety Perlyna Lisostepu when N16P16K16 (main) + N10 (foliar feeding) was applied – 3.06–4.12 t/ha, in the variety Zlaty Lan – 2.91–3.46 t/ha and in the variety Bodegold – 2.85–3.20 t/ha. The highest yield of finished dry products was provided by the Perlyna Lisostepu variety during the autumn sowing period, and regardless of fertilisation, it was 0.45–1.09 t/ha. The Polish variety Zlaty Lan yielded 0.43–0.9 t/ha of inflorescences, and the German variety Bodegold yielded 0.42–0.82 t/ha, respectively. The content of essential oil in the inflorescences of chamomile of the medicinal variety Perlyna Lisostepu during the autumn sowing period and conventional shelf cultivation was 4.54 ml/kg, in plants of the Bodegold variety – 3.69 ml/kg, in plants of the Zlaty Lan variety – 5.0 ml/kg. The highest content of essential oil in the inflorescences of chamomile was found in the variety Perlyna Lisostepu in the variant with the introduction of N16P16K16 (main) + N10 (foliar feeding) – 5.59 ml/kg in autumn sowing and 5.26 ml/kg in spring sowing. The highest collection of essential oil was obtained in the variety Perlyna Lisostepu under conventional shelf tillage – 2.52 l/ha (autumn sowing) and 2.09 l/ha (spring sowing). Zlaty Lan provided 2.34 and 2.04 l/ha, respectively, in this variant, which is 0.65–0.44 more than in Bodegold. On fertilised plots during the autumn sowing period, Perlyna Lisostepu provided an average of 3.38–6.23 l/ha of essential oil, Zlaty Lan – 3.26–4.70 l/ha, which is significantly higher than this figure for Bodegold. The highest seed yields of chamomile varieties were recorded in the variant of conventional shelf cultivation (control) – 74.12–91.73 kg/ha (autumn sowing) and 72.64–80.32 kg/ha (spring sowing). With the complex application of mineral fertilisers, the average seed productivity of Perlyna Lisostepu was 137.0 kg/ha (autumn sowing) and 115.61 kg/ha (spring sowing), that of Bodegold was 99.9 kg/ha and 88.6 kg/ha, respectively, and that of Zlaty Lan was 116.2 kg/ha and 98.06 kg/ha. The cultivation of chamomile using varietal technology provides high profitability, which confirms the suitability of the crop for cultivation in the conditions of Polissia of Ukraine. The highest efficiency was obtained from the variety Perlyna Lisostepu during the autumn sowing period and complex fertilisation, where the maximum conditional net profit was 34.79 thousand UAH/ha, and the profitability level was 226%. The conducted scientific research is of great practical value, as the main components of varietal technology of chamomile cultivation for obtaining dry chamomile raw materials in the range of 0.90–1.09 t/ha in Polissia were developed and improved.