doi: 10.15389/agrobiology.2020.3.588rus
УДК 633.88:577.11
СОДЕРЖАНИЕ НЕКОТОРЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЛЕКАРСТВЕННОМ СЫРЬЕ Echinacea purpurea (L.) Moench ПОД ВЛИЯНИЕМ ЭССЕНЦИАЛЬНОГО МИКРОЭЛЕМЕНТА Cu
Н.Н. ЖАРКОВА, В.В. СУХОЦКАЯ, Ю.И. ЕРМОХИН
Медь относится к жизненно важным эссенциальным элементам в метаболизме человека. Медь и ее соединения также играют значимую роль в физиологических процессах, протекающих в клетках растений: дыхании, фотосинтезе, углеводном и фосфорном обмене веществ, синтезе белка, восстановлении и фиксации азота. Особенно остро стоит вопрос о применении медных удобрений в связи с существованием биогеохимических провинций с дефицитом этого элемента в почве. Эхинацея пурпурная Echinacea purpurea (L.) Moench — один из самых продаваемых растительных лекарственных препаратов во многих развитых странах мира. Она получила широкое применение в медицине и ветеринарии в качестве иммунокорректора. Однако данные по влиянию микроэлементов на урожайность и содержание биологически активных веществ в лекарственном сырье эхинацеи пурпурной единичны. В проведенном нами исследовании впервые представлены результаты, подтверждающие роль медных удобрений в повышении содержания биологически активных веществ в лекарственном сырье эхинацеи пурпурной, а также в его обогащении отдельными микроэлементами. Цель работы — оценка влияния эссенциального микроэлемента (Cu) на накопление некоторых биологически активных веществ (дубильные вещества, каротин, витамин С) и двух химических элементов (цинка и меди) в лекарственном сырье эхинацеи пурпурной сорта Знахарь. Эксперименты проводили на территории опытного поля Омского ГАУ им. П.А. Столыпина (г. Омск) в условиях южной лесостепи Западной Сибири в мае-сентябре 2016-2018 годов. Мелкоделяночный опыт закладывали по следующей схеме: абсолютный контроль (без удобрений), N125 (фон), N125 + 0,25ПДК Cu (2,3 кг д.в./га), N125 + 0,5ПДК Cu (4,7 кг д.в./га), N125+ 0,75ПДК Cu (7,0 кг д.в./га), N125 + ПДК Cu (9,4 кг д.в./га). Почва опытного участка — лугово-черноземная, маломощная малогумусовая, среднесуглинистая с содержанием гумуса 5,2 %, нитратного азота — 10,0 мг/кг, подвижного фосфора — 394 мг/кг, обменного калия — 749 мг/кг, pHвод. 6,5-6,8. Содержание подвижной меди в почве составляло 0,3 мг/кг. Повторность опыта 4-кратная, последовательность вариантов — систематическая, в несколько ярусов, площадь делянок — 10 м2. В качестве удобрений использовали ацетат меди (CH3COO)2Cu (32 %), по фону вносили аммиачную селитру (34,4 %). Посадку культуры проводили в конце мая 2016 года. Эхинацею пурпурную высаживали по 24 растения на делянку, схема посадки 70×60 см. Удобрения вносили вручную, под перекопку, до посадки культуры с заделкой в почву на глубину 10-15 см, равномерно распределяя их по всей площади делянки. Растительные образцы отбирали по вариантам опыта в сентябре, в фазу массового цветения культуры. В лекарственном сырье эхинацеи пурпурной определяли содержание дубильных веществ, каротина, аскорбиновой кислоты. Содержание микроэлементов (медь, цинк) в измельченных до порошкового состояния пробах определяли атомно-абсорбционным методом. Нами установлено, что однократное внесение медных удобрений способствовало накоплению в лекарственном сырье дубильных веществ, аскорбиновой кислоты и каротина. В среднем за 3 года исследований содержание дубильных веществ достоверно (р < 0,05) повышалось до 16,6 мг%, аскорбиновой кислоты — до 5,8 мг%, каротина — до 51,2 мг/кг в сырье (траве) эхинацеи пурпурной. Максимальное накопление биологически активных веществ отмечали при внесении ацетата меди в дозе 9,4 кг д.в./га. Каждый 1 кг медных удобрений повышал содержание дубильных веществ на 0,51 мг%, аскорбиновой кислоты — на 0,29 мг%, каротина — на 2,56 мг/кг (р < 0,05). Отмечена сильная связь (r = 0,98, p < 0,05) между дозами медных удобрений и содержанием подвижных форм цинка и меди в лекарственном сырье. При внесении 1 кг меди на фоне N125коэффициент интенсивности воздействия удобрений (b) на содержание подвижной меди и цинка в лекарственном сырье эхинацеи составил соответственно 0,23 и 1,15 мг/кг. Полученные нами уравнения и коэффициенты интенсивности действия b позволяют на практике разрабатывать систему применения микроэлементов на лугово-черноземных почвах для конкретных природно-климатических условий возделывания культуры.
Ключевые слова: Echinacea purpurea (L.) Moench, лугово-черноземная почва, эссенциальные микроэлементы, медь, цинк, биологически активные вещества, южная лесостепь, Западная Сибирь.
N.N. Zharkova, V.V. Sukhotskaya, Yu.I. Ermokhin
Copper, an essential element in human metabolism, is a trace element for plants and animals. It plays a significant role in physiological processes (i.e. in photosynthesis, respiration, carbohydrate and protein metabolism), increases productivity, improves plant quality characteristics and increases resistance to adverse factors. A particular concern is the need to apply copper fertilizers in the biogeochemical provinces with Cu deficit in the soil. Echinacea purpurea (L.) Moench is one of the best-selling plant-based medicines in many developed countries around the world. It has been widely used in medicine and veterinary medicine for immunocorrection. However, publications on the effect of trace elements on the yield and content of biologically active substances in the medicinal raw materials of the E. purpurea are very few. Our study presents the results confirming the role of copper fertilizers in increasing the content of biologically active substances in the medicinal raw materials of E. purpurea, as well as in its enrichment with certain trace elements. The work aimed to assess the influence of essential microelement (Cu) on the accumulation of certain biologically active substances (tanning substances, carotene, vitamin C) and chemical elements (zinc and copper) in the medicinal raw material of E. purpurea variety Znakhar. The plot tests were run in the conditions of the southern forest-steppe of Western Siberia (an experimental field of Omsk Stolypin State Agrarian University, Omsk, May-September 2016-2018). The experiment design was as follows: absolute control (without fertilizers), N125 (N-based fertilizer), N125 + 0.25MAC Cu (the maximum allowed concentration) (2.3 kg a.m./ha), N125 + 0.5MAC Cu (4.7 kg a.m./ha), N125 + 0.75MAC Cu (7.0 kg a.m./ha), N125 + 1MAC Cu (9.4 kg a.m./ha). The soil of the test site was meadow chernozem, low-power, low humus, medium loamy with a 5.2 % humus content, 10.0 mg/kg nitrate nitrogen, 394 mg/kg mobile phosphorus, 749 mg/kg exchange potassium; pH 6.5-6.8. The mobile copper level in the soil was 0.3 mg/kg. The experiment was arranged in four replicates, plots were systematically located in several tiers, with a plot size of 10 m2. Copper acetate (CH3COO)2Cu (32 %) was used as Cu fertilizer, ammonium nitrate (34.4 %) was an N-based fertilizer. The crop was planted at the end of May 2016, 24 plants per plot, with 70×60 cm spacing. Fertilizers were manually incorporated into the soil to a 10-15 cm depth before planting (at tilling), and uniformly distributed throughout the entire plot area. Plants were collected in September, during E. purpurea mass flowering phase. Tannings, carotene, and ascorbic acid were quantified in the medicinal raw material of E. purpurea. The concentration of trace elements (copper, zinc) in powdered herb samples was determined by atomic absorption spectroscopy. We have found out that a single application of copper fertilizers contributed to accumulation of tanning substances, ascorbic acid and carotene in the herb raw material. On average, over three years of our research, the level of bioactive substances in the raw material (grass) increased reliably (p < 0.05), to 16.6 mg% for tanning, to 5.8 mg% for ascorbic acid, and to 51.2 mg/kg for carotene. A copper acetate dose of 9.4 kg a.m./ha resulted in maximum concentration of the bioactive substances. Each 1 kg of Cu fertilizer increased the content of tannins by 0.51 mg%, ascorbic acid by 0.29 mg%, and carotene by 2.56 mg/kg (p < 0.05). Thus, the use of (CH3COO)2Cu contributes to an improved medicinal value of E. purpurea. The copper fertilizer dosages correlated tightly with the level of mobile zinc and copper in medicinal raw materials (r = 0.98, p < 0.05). Each 1 kg of copper added with N125 increased the content of mobile copper and zinc in E. purpurea raw material by 0.23 and 1.15 mg/kg, respectively. These values are b coefficients that evaluate the effects of copper fertilizers and, together with the regression equations we obtained, allow practitioners to draw up protocols for applying micronutrient fertilizers in meadow chernozem soils at an early stage of E. purpurea plant development in specific growing conditions.
Keywords: Echinacea purpurea (L.) Moench, meadow chernozem soil, essential microelements, copper, zinc, bioactive substances, southern forest-steppe, Western Siberia.
ФГБОУ ВО Омский государственный аграрный |
Поступила в редакцию |
