Влияние норм высева и доз минеральных удобрений на продуктивность районированных сортов однодомной конопли и содержание каннабиноидов Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Т. И. Иващенко,

старший научный сотрудник

О. Н. Зеленина,

кандидат сельскохозяйственных наук ГНУ Пензенский НИИСХ

ВЛИЯНИЕ НОРМ ВЫСЕВА И ДОЗ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ РАЙОНИРОВАННЫХ СОРТОВ ОДНОДОМНОЙ КОНОПЛИ И СОДЕРЖАНИЕ КАННАБИНОИДОВ

УДК 631.5:633.522

Введение. Конопля посевная (Cannabis sativa) -культура многостороннего использования. В начале прошлого века в России семена конопли являлись фактически основным источником пищевого растительного масла [1]. Жмых, получаемый при изготовлении масла из семян, - высококонцентрированный корм для сельскохозяйственных животных. Он содержит до 10 % жира и до 30 % белка [2]. Позднее конопляное масло было вытеснено из рациона более дешевым подсолнечным. В XXI веке интерес к конопляному маслу вырос, благодаря его жирно-кислотному составу, включающему полиненасыщенные гамма линоленовую и стеаридониковую кислоты. Введение конопляного масла в виде пищевой добавки восстанавливает синтез эйкозанои-дов. Кроме того, прямая добавка в пищу у-линоленовой кислоты облегчает состояние больных псориазом и атипической экземой [3].

Интерес к конопляному маслу как к продукту коноплеводства обусловил необходимость разработки новых агротехнических приемов возделывания, повышающих урожайность семян.

Конопля в Пензенской области выращивается на двухстороннее использование. Культура чрезвычайно требовательная к условиям возделывания. При урожае волокна 1 т/га конопля выносит из почвы по 160 кг азота и калия и 35 кг фосфора [4]. Получение высоких урожаев возможно лишь при достаточной обеспеченности растений питательными элементами.

Недостаток любого из основных элементов питания снижает урожайность культуры. Особенно сильно на продуктивность конопли влияет азот. Применение только азотного удобрения увеличивает урожай, но уменьшает их размеры и крепость волокна. Применение только фосфорного минерального удобрения, усиливая крепость волокна, сокращает его накопление в стеблях, снижает урожай семян, их белковость и масличность. Применение азотных и фосфорных удобрений без калийных сокращает прирост сухого вещества, а значит, снижает урожаи семян и волокна. Применение полной комбинации NPK обеспечивает повы-

повышение урожайности семян на 41-61 % и соломки на 23-26 % по сравнению с неудобреными посевами. Наиболее эффективными дозами минеральных удобрений под коноплю на выщелоченном чернозёме Курской области являются М120Р90К90. Увеличение доз полного минерального удобрения до ^80Р180К180 повышает урожай стеблей, семян, общего и длинного волокна, но снижает его выход и качество [5].

Внесение высоких доз минеральных удобрений ОТ20Р120К120) не оказывает влияния на густоту растений, но увеличивает продолжительность фаз бутонизации и цветения на 4-6 дней [6]. В условиях Пензенской области установлено, что на полевых и пойменных участках на семеноводческих широкорядных посевах сортов конопли, районированных в конце 60-х годов, оптимальной нормой высева является 0,9 млн. шт., при двухстороннем способе использования - 2,5-3,0 млн. всхожих семян [7, 8]. С 70-х годов прошлого века, помимо урожайности и качества коноплепродукции, при возделывании культуры большое внимание уделяется содержанию в растениях тетрагидроканнабинола (ТГК). В соответствии с пунктом 8 приказа Госагропрома СССР от 2 сентября 1987 г. № 677 «О дополнительных мерах по усилению борьбы с наркоманией в 19871990 годах» запрещено принимать на испытания, испытывать и возделывать сорта конопли с содержанием активных каннабиноидов более 0,1 %. Эта норма распространяется и на содержание ТГК в промышленных сортах конопли.

ТГК относится к классу органических веществ фенольной природы - каннабиноидов. Основными каннабиноидами конопли посевной являются кан-набидиол (КБД), ТГК и каннабинол (КБН). КБД и КБ Н галлюциногенной активностью не обладают, однако считаются биогенными предшественниками ТГК [9]. Данные о влиянии минеральных удобрений на содержание каннабиноидов малочисленны и противоречивы. По мнению одних исследователей, содержание азота в вегетативных частях растения имеет положительную корреляцию с содержанием ТГК [10]. По мнению других, возделывание расте-

ний при минимальной концентрации в почве азота, фосфора и калия, ведущее к заметному отставанию в росте и развитии, не изменяет содержания ТГК [12]. Имеются данные, что увеличение доз вносимого азота ведет к снижению содержания ТГК [13]. Влияние норм высева на содержание ТГК ранее не изучалось.

В зоне среднерусского коноплесеяния в последние годы в производство внедряются новые сорта однодомной конопли Диана, Ингреда и Антонио. Из-за отсутствия сортовой агротехники их потенциал, как по урожайности семян и стеблей, так и по качеству коноплепродукции реализуется не полностью. Это связано с недостаточной изученностью их биологических требований к условиям возделывания.

С целью установления норм высева семян и доз внесения минеральных удобрений, обеспечивающих максимальный урожай семян и допустимое содержание каннабиноидов при выращивании новых селекционных сортов конопли (Диана, Ингреда и Антонио) на семеноводческие цели и двухстороннее использование, в 2002-2004 гг. провели исследования на опытном поле Пензенского НИИСХ. Почва опытного участка - чернозем, выщелоченный тяжёлосуглинистый и глинистый, средне- и высокообеспеченный элементами питания. Предшественник - чистый пар. Посев проводился сеялкой СН-16 в оптимальные сроки.

Опыт проведен методом расщепленных делянок, способ посева широкорядный, ширина междурядий 45 см, повторность четырехкратная. На делянках первого порядка изучали сорта Диана, Ингреда, Антонио (репродукция суперэлита); на делянках второго уровня - дозы удобрений (М60Р45К45, М120Р90К90, ^80Р135К135); на делянках третьего уровня - нормы высева семян (0,3; 0,9; 1,5; 2,1 млн. штук всхожих семян на гектар). Площадь делянок составляла 400; 100 и 25 м2 соответственно. Размещение делянок систематическое.

Фенологические наблюдения и морфологический анализ растений выполнялись по методике Института лубяных культур [14]. Уход за посевами заключался в проведении 3-х междурядных обработок. Уборку проводили вручную по мере созревания каждого сорта при созревании 75 % семян. В полевых учетах определяли полевую всхожесть, густоту всходов, сохранность растений к уборке [15].

Учет урожая проводили поделяночно, экспериментальные данные обрабатывали по методике, изложенной Б. А. Доспеховым [16].

Количественные и качественные параметры урожая стеблей и семян определяли согласно (ГОСТ 12042-80, 1991). Содержание волокна в стебле определяли по методике ВНИИЛК. Оценку качества соломки проводили в соответствии с требованием ГОСТа 11008-64.

Сбор метелок и подготовку проб для анализа каннабиноидов проводили согласно «Методическим указаниям по оценке содержания тетракана-бинола в растениях конопли методом тонкослойной хроматографии» [17]. Идентификация и определение количественного содержания каннабинои-дов выполнены методом газожидкостной хроматографии согласно методическим рекомендациям «Определение вида наркотических веществ, получаемых из конопли и мака» [18]. Разделение каннабиноидов проводили на хроматографе «Кристалл 2000 М». Идентификацию пиков проводили по времени удерживания. Количественную обработку хроматограмм проводили по площадям пиков с применением компьютерной программы «Хрома-тэк Аналитик 1,21». Количество аналитических проб - 2. Расчет количественного содержания ТГК, КБД и КБН проводили методом внутреннего стандарта. В качестве внутреннего стандарта использовали 0,5%-ный раствор метилстеарата в этаноле.

Результаты и обсуждение. Годы проведения исследований различались по метеоусловиям, что позволило более полно выявить влияние агроприе-мов на урожайность и качество продукции изучаемых сортов конопли. Количество выпавших осадков за вегетационный период составило в 2002 г. 131 мм, в 2003 г. - 383 мм, в 2004 г. - 314 мм. Сумма активных температур в 2002 г.составила 2054 °С, в 2003 г. - 2112 °С, в 2004 г. - 2548 °С. По гидротермическому коэффициенту Селянинова 2002 г. относится к засушливым (ГТК-0,64), 2003 г. - к избыточно влажным (ГТК-1,81), 2004 г. - к достаточно увлажненным (ГТК-1,23).

До фазы бутонизации не наблюдалось существенной разницы в росте и развитии растений, высеянных на различно удобренных фонах. Третья пара листьев у всех сортов появилась почти одновременно. Бутонизация и цветение у всех изучаемых сортов на фонах М120Р90К90 и М180Р135К135 наступили позднее, чем на фоне без удобрений. Продолжительность вегетационного периода растений на фонах М120Р90К90 и М180Р135К135, в сравнении с вариантом без удобрений, была больше у сортов Диана и Антонио на 4-6 дней, у сорта Ингреда на 3-4 дня относительно контроля. Таким образом, внесение высоких доз удобрений способствовало удлинению вегетационного периода конопли на 3-6 дней.

Урожайность конопли зависела от густоты стеблестоя растений, сохранившихся к уборке, которая, в свою очередь, зависела от нормы высева и условий минерального питания растений. Количество выпавших растений увеличивалось с повышением норм высева семян. Это связано с возраста-нием конкуренции растений за среду обитания. При минимальной норме высева семян (0,3 млн. шт./га) густота стеблестоя составляла 15-16 шт./м2, а его сохранность - 100 %. Повышение нормы высева до

0,9 млн. шт./га увеличило густоту стеблестоя до 56-60 шт./м2, при этом выпадение растений увеличилось до 3,0-8,5 %.

Норма высева семян 1,5 млн. шт./га обеспечила густоту стеблестоя 95-105 шт./м.2 Выпадение растений к уборке составило 9-15 %. При норме высева 2,1 млн. шт./га отмечены максимальные по опыту густота стеблестоя (134-142 шт./м2) и выпадение растений (14,2-17,8 %). Повышение норм высева с 0,9 до 2,1 млн. штук всхожих семян на гектар снижало сохранность растений. Увеличение дозы минеральных удобрений с ^0Р45К45 до ^80Р135К135 повышало сохранность растений. Наилучшая сохранность растений отмечена при норме высева 2,1 млн. всхожих семян на 1 га и внесении ^80Р135К135. Исследования выявили общие закономерности в формировании урожая семян, соломки и волокна в зависимости от норм высева и уровня питания (табл. 1).

На всех сортах наибольший урожай семян и соломки получен при внесении дозы ^80Р135К135. Самый высокий урожай соломки у всех изучаемых сортов получен при норме высева 2,1 млн. шт. на фоне ^80Р135К135. У сортов Антонио и Диана он составил 86,4 и 77,9 ц/га соответственно, у сорта Ин-греда 74,8 ц/га.

Наибольшая урожайность семян получена при норме высева 0,9 млн. штук всхожих семян на гектар и фону ^80Р135К135.У сорта Антонио - 11,5 ц/га, у сорта Диана - 11,3 ц/га, у сорта Ингреда -10,4 ц/га.

У растений изучаемых сортов повышалась крепость волокна с увеличением доз удобрений с

^0Р45К45 до ^20Р90К90 (табл. 2). Применение повышенной дозы минеральных удобрений ^80Р135К135 привело к снижению выхода и прочности длинного волокна. Наибольшее содержание длинного волокна хорошего качества получено при дозе минерального питания ^20Р90К90.У сортов Диана и Антонио оно составило 16,0-16,9 %, при крепости - 24,0-25,0 кгс соответственно.

Таким образом, наиболее высокие урожаи ценного длинного волокна, с высокой прочностью обеспечивает минеральное удобрение в дозе ^20Р90К90. Увеличение дозы до ^80Р135К135 повышает урожай соломки, семян, общего волокна, но снижает выход и качество длинного волокна.

Анализ содержания каннабиноидов показал, что содержание ТГК во всех изученных сортах, независимо от норм высева и доз минеральных удобрений, не превышало законодательно допустимый уровень и изменялось от 0,037 % у сорта Диана до 0,071 % у сорта Антонио. У сортов Ингреда и Антонио различия между вариантами по содержанию каннабиноидов были статистически недостоверными. У сорта Диана отмечено снижение содержания КБД и ТГК при увеличении норм высева и доз минеральных удобрений (табл. 3).

При этом четко просматривается тенденция к снижению содержания КБН. Различие содержания КБН в растениях контрольного варианта и вариантов с дозами удобрений N120Р90К90 и N180Р135К135 статистически достоверно.

Снижение содержания канна-биноидов в варианте с удобрениями можно объяснить тем, что с одной стороны, в присутствии удобрений индуцируются ростовые процессы и связанный с ними биосинтез каннабиноидов, а с другой,

усиливается катаболизм каннабиноидов.

Увеличение нормы высева с 0,9 до 2,1 млн. всхожих семян на гектар привело к увеличению густоты посевов, что в свою очередь снизило освещенность растений. Вероятно, этим объясняется существенное снижение содержания каннабинои-дов в посевах двухстороннего использования по сравнению с семеноводческими посевами. Аналогичные результаты получены венгерскими учеными при изучении влияния азотного питания на содержание ТГК. В их опыте в удобренных вариантах содержание ТГК отрицательно корреллировало с вегетативной массой растений [17].

Таким образом, для формирования высокой про-

Таблица 1 — Влияние норм высева и доз минеральных удобрений на урожайность конопли (2002-2004 гг.)

Вариант удобрения Норма высева семян млн. шт//га Урожайность, ц/га

Диана Ингреда Антонио

соломка волок-но семена соломка волок-но семена соломка волок-но семена

N0 Р0 К0 0,3 39,8 9,0 5,2 40,1 9,0 5,4 46,3 10,3 5,3

0,9 41,8 10,2 6,3 43,3 10,5 6,3 50,7 12,2 6,0

1,5 45,9 11,4 6,3 47,3 11,7 6,0 55,1 13,1 6,0

2,1 50,6 13,3 4,7 50,8 13,6 4,8 57,9 14,4 5,1

N60 Р45 К45 0,3 55,4 14,4 7,0 56,9 13,9 6,2 61,3 14,9 6,7

0,9 57,8 15,1 8,8 59,2 15,5 8,5 66,9 16,9 8,9

1,5 62,6 16,6 7,3 63,6 16,7 7,0 71,0 18,4 7,4

2,1 66,4 18,2 6,2 69,5 19,3 6,2 74,0 20,8 6,5

N120 Р90 К90 0,3 59,5 15,4 8,3 62,8 17,1 7,4 65,3 17,5 7,7

0,9 62,6 16,6 10,4 64,3 17,6 9,2 71,8 19,5 10,1

1,5 66,9 18,4 9,1 68,3 19,1 8,7 75,2 20,7 8,7

2,1 69,7 20,5 7,3 72,4 20,8 7,4 77,5 22,1 7,5

N180 Р135 К135 0,3 64,6 16,7 9,4 66,6 18,1 8,0 71,0 19,4 9,6

0,9 67,8 18,8 11,3 68,3 18,4 10,4 76,3 20,7 11,5

1,5 72,1 20,7 10,1 73,3 20,7 9,7 80,9 22,1 10,2

2,1 77,9 21,3 8,2 74,8 22,8 8,5 86,4 23,6 9,2

НСР05 ц/га: по соломке - 1,7; по волокну -1,0; по семенам - 0,6

дуктивности сортов однодомной конопли Диана, нии на двухстороннее использование норму высева

семян следует уве-

Таблица 2 -Показатели качества тресты сортов конопли в зависимости от норм высева и доз минеральных удобрений (2002-2004 гг.)

Сорт Норма высева млн. шт/га Содержание волокна, % Прочность волокна, кгс

общего длинного

N0 P0 K0 N60 P45 K45 N120 P90 K90 N180 P135 K135 N0 P0 K, N60 P45 K45 N120 P90 K90 N180 P135 K135 N0 P0 K0 N60 P45 K45 N120 P90 K90 N180 P135 K135

Диана 0,3 22,6 26,0 26,0 25,9 10,3 11,5 14,8 13,5 23,4 23,3 23,8 22,2

0,9 24,4 26,1 26,4 27,7 11,7 13,0 15,3 13,0 23,2 23,3 23,2 22,1

1,5 24,8 26,5 28,0 28,7 12,6 13,6 15,4 14,8 23,8 23,4 23,9 23,0

2,1 26,3 27,4 28,7 28,5 13,6 14,4 16,0 14,3 24,0 24,0 23,9 22,8

Ингреда 0,3 24,4 24,4 27,2 27,2 10,5 11,4 13,8 12,5 23,8 23,6 23,7 22,6

0,9 24,2 26,2 27,4 26,9 12,2 12,2 15,7 12,9 24,0 23,8 23,8 23,8

1,5 24,5 26,3 28,0 28,2 11,2 13,2 15,7 13,0 22,9 20,9 22,3 20,5

2,1 26,3 27,8 27,5 27,3 12,7 13,5 15,6 13,7 23,9 23,3 23,9 22,4

Антонио 0,3 22,2 23,2 26,8 27,3 9,9 10,8 14,5 13,2 23,2 24,0 24,0 23,3

0,9 24,0 25,2 27,2 27,1 11,8 12,1 14,6 12,7 23,8 23,5 23,6 23,5

1,5 23,4 25,9 29,4 29,3 12,7 13,2 16,9 13,6 24,3 23,1 22,7 22,4

2,1 24,8 28,0 28,5 27,3 12,6 13,6 16,1 13,6 24,8 25,0 24,9 23,9

НСР05 ц/га: общего волокна - 0.

прочность волокна -

7; длинного волокна - 0,7; 2,41

личить до 2,1 млн. шт./га, а дозу удобрений снизить до ^2оР9оК9о. Рекомендуемые нормы высева и дозы минеральных удобрений позволяют получать высокие и качественные урожаи семян, соломки и волокна новых сортов. При этих дозах удобрения и нормах высева содержание ТГК в 2,32,6 раза ниже допустимого уровня.

Литература

Таблица 3 — Содержание каннабиноидов в соцве тиях конопли сорта Диана при различных дозах минеральных удобрений и нормах высева

Ингреда и Антонио возделываемых на семена, рекомендуемая норма высева составляет 0,9 млн. шт./га при внесении ^8оР135К135. При возделыва-

1. Шкателов В. Маслобойное производство // Полная энциклопедия русского сельского хозяйства и соприкасающихся с ним наук. - СПб., 1901. - Том V. - С. 511-532

2. Прянишников Д. Н. Частное земледелие (растения полевой культуры) // Избранные сочинения. -М.: Колос, 1965. - Том II. - С. 708.

3. Тихомиров В. Т., Барашкин В. А. Способ получения, состав, физиологическое действие конопляного масла // Сельскохозяйственная биология (серия Биология растений). - 2002. - № 1. - С. 32-37.

4. Давидян Г. Г. Возделывание льна-долгунца и конопли. - Л.: Колос, Ленинградское отделение, 1979. - С. 126-131.

5. Загородняя К. П. Сборник трудов «Биология возделывания и первичная обработка конопли и кенафа».- Глухов, 1976. - Вып. 39. - С. 125-131.

6. Алмазов М. Н., Малышева Л. И. Повышение урожая и качества волокна от внесения минеральных удобрений // Труды Пензенской областной опытной станции. - Пенза, 1973. - С. 127-130.

7. Сустрина В. Э. Передовые приемы агротехники конопли // Труды Пензенской областной опытной станции. - Пенза, 1971. - 44 с.

8. Демкин А. П., Петров А. А. Нормы высева семян и урожай однодомной конопли в Пензенской области // Биология возделывания и первичная обработка конопли и кенафа. - Глухов, 1977. - Вып. 40.

9. Лазурьевский Г. В., Николаева А. А. Каннаби-ноиды. - Кишинев: Штиинца, 1972. - 67 с.

10. Haney A. and Kutscheid B.B. Quantitative variation in the chemical constituents of marijuana from stands of naturalized Cannabis sativa L. in east- central Illinois // Economic Botany. -1973. v. 27. - P. 193-203.

11. Smoll E., Beckstead H.D. Common cannabinoid

Фактор А (доза удобрений) Фактор Б (норма высева, млн/га) Средние по фактору А

0,9 | 2,1

КБД

Контроль 1,326 1,272 1,299 a

^оР 45К 45 1,254 1,130 1,217 b

N 120Р 9оК 90 1,012 0.987 1,000 c

^8оР135Кп5 0,925 0,887 0.905 d

Средние по фактору Б 1,129 a 1,069 b

НСР для сравнения частных средних 0,024

ТГК

Контроль 0,045 0,042 0,044 a

^оР 45К 45 0,043 0,040 0,042 b

N 12оР 9оК 9о 0,041 0,040 0,040 c

^8оР135Кп5 0,039 0,037 0.038 d

Средние по фактору Б 0,042 a 0,040 b

НСР для сравнения частных средних 0,002

КБН

Контроль 0,048 0,047 0,047 a

^оР 45К 45 0,047 0,045 0,046 a

N 12оР 9оК 9о 0,043 0,042 0,042 b

^8оР135Кп5 0,043 0,040 0.041 b

Средние по фактору Б 0,045 a 0,043 a

НСР для сравнения частных средних 0,003

Примечание: Средние, сопровождаемые

одинаковыми буквами, различаются незначительно по критерию Дункана

phenotypes in 350 stocks of Cannabis L loydia. 1973. V. 2. - № 36. - P. 144-165.

12. Coffman C. B., Gentner W. A. Responses of greenhouse-grown Cannabis Sativa L to nitrogen, phosphorus and potassium // Agronomy J. - 1977. 69. -P.832-836.

13. Сенченко Г. И., Тимонин М. А. Конопля. -М.: Колос, 1978. - 288 с.

14. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Вып. III, технические культуры. - 1964. - 144 с.

15. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. -М.: Колос, 1973. - 335 с.

16. Зеленина О. Н., Бородин Г. И., Смирнов А. А., Кабунин А. А. Методические указания по оценке содержания тетрагидроканнабинола в растениях конопли методом тонкослойной хроматографии. - М.: РАСХН, 2004. - 12 с.

17. Определение вида наркотических веществ, получаемых из конопли и мака // Методические рекомендации / Под ред. Э. А. Бабаяна. - М.: ЭКЦ МВД РФ, 1995. - С. 9-13.

18. Bocsa L., Mothe P., Hanguel L. Effect of nitrogen on tetra gydrocannabinol (TGC) content in hemp (Cannabis Sativa L) leaves at different position // J. Int. Hemp Ass. -1997. - V. 4. - № 2. - P. 80-81.