Санкт-Петербургские ученые изучили, как пажитник сенной и расторопша пятнистая поглощают медь и марганец из слабокислой среднесуглинистой дерново-подзолистой почвы после обработки фосфорными и другими удобрениями. Они получили данные о том, как изменяется урожайность этих растений и как они реагируют на химический стресс от избытка и недостатка микроэлементов.
Ученые М.А. Ефремова, А.С. Пинаева и У.И. Панькова из Санкт-Петербургского государственного аграрного университета опубликовали в 2024 году исследование о том, как влияет фосфоритная мука в комплексе с аммиачной селитрой и сульфатом калия в почве на урожайность пажитника сенного и расторопши пятнистой. В почве на опытном тепличном участке изначально было слишком много марганца – в 3 раза больше нормы, безопасной для человека и окружающей среды. При этом после удобрения почвы пажитник и расторопша показали разную устойчивость к избытку марганца в почве, а также разную способность поглощать медь из почвы у этих двух растений.
В НАЧАЛЕ БЫЛА ПОЧВА
Ученые выращивали пажитник и расторопшу в пластиковых сосудах, вмещающих 5 кг почвы, в тепличных условиях. В почве изначально было 1,38% органических веществ и повышенное содержание калия и фосфора. На 91% почва была насыщена щелочами, и ее рН составлял 5,4, то есть был слабокислым. До внесения удобрений в почве был недостаток меди – 10,5 мг/кг и избыток марганца – 5494,5 мг/кг.
Эксперимент проводили в шести вариантах: сначала с азотным и калийным удобрениями, а потом с добавлением к ним и постепенным увеличением фосфорного удобрения до шестикратного значения – до максимальной величины, рекомендованной для внесения под зерновые культуры. Результат сравнивали с контрольными показателями без удобрений.
В ходе эксперимента микроэлементы вносились в почву всех сосудов одновременно с макроудобрениями перед тем, как посеять в них лекарственные травы.
В почву вносили 33%-ю аммиачную селитру (с 0,15% меди и 0,16% марганца), 50%-й сульфат калия и 30%-ю фосфоритную муку. Затем семена трав посеяли по 30 штук в каждый вегетационный сосуд. После того как растения достигли высоты 5–8 см, ученые прореживали посевы и оставили в сосудах по 20 растений. В целом пажитник и расторопшу выращивали в течение двух месяцев. Растения поливали так, чтобы влажность почвы составляла 70% от её максимальной влагоёмкости. Урожай собрали перед тем, как растения начали цвести и образовывать семена.
РЕАКЦИИ НА СТРЕСС
Исследование показало, что фосфоритная мука хорошо растворялась в слабокислой дерново-подзолистой почве, и это привело к увеличению содержания фосфора в почве под пажитником и расторопшей в примерно одинаковой концентрации. При этом пажитник почти не отреагировал на увеличение фосфора, и его масса под этим влиянием не изменилась. А масса расторопши при увеличении дозы фосфоритной муки снизилась, хотя оставалась выше, чем в контрольном варианте без удобрений.
Но, как выяснили ученые, в фосфоритной муке был не только фосфор, но и примеси марганца. На это указывало увеличение концентрации марганца в почве после повышения дозы фосфоритной муки. Причем аммиачная селитра, в составе которой есть медь и марганец, не повлияла на содержание этих микроэлементов в почве. Зато она повлияла на массу расторопши: после внесения аммиачной селитры и сульфата калия масса этого растения возросла.
Увеличение дозы фосфоритной муки существенно повысило концентрацию меди только в шестом, последнем максимальном варианте, когда содержание меди в пажитнике возросло с 2,59 до 5,39 мг/кг, а в расторопше с 3,67 до 6,49 мг/кг.
Ученые отметили, что чем больше меди было в почве, тем больше ее оказывалось в пажитнике при общем дефиците этого металла в лекарственных растениях. Но в расторопше ее уровень только падал даже после обработки удобрениями, содержащими медь, за исключением последнего максимального варианта обработки. Это говорит о том, что пажитник хорошо поглощает и усваивает медь из почвы, если растению его не хватает в собственных тканях. А в случае с расторопшей медь поглощалась с трудом. Ученые связывают это с тем, что в Средиземноморье, где растет эта трава, почва плохо переносит медь к растению, и, соответственно, оно лучше приспособлено к дефициту этого микроэлемента.
По результатам исследования ученые сделали вывод, что пажитник даже при максимальной обработке удобрениями, содержащими марганец, сохранил допустимый уровень этого микроэлемента в своем химическом составе, что говорит об устойчивости пажитника к химическому стрессу, чего нельзя сказать о расторопше: уровень марганца в ней был выше критического минимума. Что же касается обогащенности растений медью, то чем больше была концентрация фосфоритной муки, тем меньше ее было в среднем в расторопше, но в среднем почти столько же ее было в пажитнике.
АПТЕЧНАЯ ТОЧНОСТЬ
В 100 г пажитника сенного содержится 186% железа, 56% меди и 61% марганца от суточной их нормы в рационе человека, и плоды расторопши пятнистой тоже содержат много микроэлементов. В связи с этим для выращивания этих растений нужно найти оптимальную питательную среду, которая будет одновременно безопасна и обогащена микроэлементами. В данном случае нужно было определить, как следует удобрять почву при дефиците меди и избытке марганца. Это важно, так как, по словам ученых, недостаток меди снижает активность ферментов, участвующих в процессах фотосинтеза и дыхания, а избыток марганца влияет на массу растений.
Исследование и выращивание пажитника и расторопши способствует, во-первых, предотвращению исчезновения этих растений в природе, а во-вторых, поможет повысить содержание биологически активных веществ в этих лекарственных растениях, таких как флаволигнаны (силимарин), витамины A, B, D, E, F, K и другие.
ОТ ВОСПАЛЕНИЯ И СПАЗМОВ
Расторопша пятнистая – лекарственное растение семейства астровых, известное своими антиоксидантными, противовоспалительными и противоаллергическими свойствами. Это растение выращивается для получения плодов, хотя лечебное действие имеют все его части.
В России расторопша культивируется сравнительно недавно: оптимальная технология выращивания еще до конца не разработана, но известно, что это растение хорошо приспосабливается к разным климатическим условиям, и его урожайность зависит от удобрений. Для получения семян расторопши нужен безморозный период не менее 150 дней.
Пажитник сенной из семейства бобовых – холодостойкое растение, которое используется как пряность и в народной медицине. Обладает общеукрепляющими, противовоспалительными и спазмолитическими свойствами. В кулинарии используют семена и соцветия пажитника.
В отличие от расторопши, пажитник не входит в российский перечень лекарственных средств, но применяется в традиционной медицине других стран. Он выращивается в России повсеместно, а в диком виде растёт на Кавказе и в Средней Азии. Период активного роста пажитника составляет 100–108 дней.
Ранее "Поляна" писала о том, что ученые назвали условия и средства для клонирования морошки и княженики.