Анотація до роботи:

Юрчак Л.Д. Екологічні основи алелопатичної взаємодії і післядії ароматичних рослин в агрофітоценозах – Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія. – Інститут агроекології і біотехнології УААН, Київ, 2001.

В дисертації розроблені і практично реалізовані теоретичні основи біологізації агрофітоценозів ароматичних рослин, які започаткували новий напрямок в екології – сільськогосподарську алелопатію. Вони направлені на розкриття алелопатичної взаємодії ароматичних рослин та післядії їх післяжнивних решток і відходів ефіроолійного виробництва, а також екзометаболітів мікроорганізмів, у формуванні алелопатичного режиму грунту, зокрема грунтовтоми.

Завдяки, комплексним підходам дослідження розкриті механізми алелопатичної дії виділень ароматичних рослин, в тому числі і ефірних олій, впродовж всього онтогенезу, на сортовому рівні, у рослин різного віку та в різних умовах їх вирощування; встановлені причини грунтовтоми під ароматичними культурами та розроблені шляхи їх подолання, а також з’ясована роль грунту, як середовища для проявлення алелопатичної дії фітовиділень та їх післядії.

На основі алелопатичних досліджень ароматичних рослин доведена важливість розширення біорізноманіття в агроценозах шляхом створення сумісних посівів, якими можна регулювати алелопатичний режим грунту, продуктивність рослин та її якість.

Багаторічними дослідженнями удосконалена і впроваджена у практику сільськогосподарського виробництва оновлена технологія вирощування шавлії мускатної в лісостепову зону України, побудовану на алелопатичних принципах.

1. Розроблено наукові основи конструювання агрофітоценозів ароматичних рослин з урахуванням їх алелопатичних властивостей та започатковано новий науковий напрямок агроекології – сільськогосподарська алелопатія як основа альтернативного землеробства. Запропоновано нове вирішення проблеми підвищення продуктивності агроценозів шляхом регуляції взаємодії та післядії ароматичних рослин за участю їх виділень і метаболітів грунтових мікроорганізмів. Розкрита роль екзометаболітів рослин і мікроорганізмів у формуванні явища грунтовтоми, розроблено способи її подолання.

2. Встановлена здатність ароматичних рослин продукувати алелопатично активні речовини (коліни) впродовж всього онтогенезу. Коліни є в надземних і підземних органах та в мортмасі. Ступінь алелопатичної активності залежить від виду, сорту, органу, фази розвитку, віку рослини, екологічних умов вирощування. Серед сортів шавлії мускатної найменше колінів впродовж всього онтогенезу містить сорт В-24.

3. Доведено, що одним із механізмів еколого-алелопатичної дії ароматичних рослин є водорозчинні і леткі прижиттєві виділення, які надходять в навколишнє середовище (атмосферу, грунт) з кореневими ексудатами, змивами з надземних органів і випаровуванням летких сполук поверхневими тканинами рослин. Алелопатична активність цих фітовиділень, залежно від екологічних умов зростання рослин, носить як позитивний так і негативний характер дії щодо навколишньої біоти та грунту.

4. Продукти життєдіяльності мікроорганізмів є важливою складовою частиною загального алелопатичного пулу ароматичних рослин. Доведена хибність уявлення про „побічну алелопатію”.

5. Розкрито закономірності формування алелопатичного режиму грунту та причини грунтовтоми під ароматичними культурами. Запропоновано способи подолання грунтовтоми: сумісні посіви, раціональне чергування культур в сівозміні з урахуванням їх алелопатичних властивостей, добір сортів з низьким вмістом колінів.

6. Монокультури ароматичних рослин сприяють розвитку грунтовтоми, проявлення якої залежить від екологічних умов: на півдні України (Степ) рослини випадають від самоотруєння, в умовах Лісостепу – порушуються фізіолого-біохімічні процеси, відбувається структурно-функціональна перебудова грунтових мікробних комплексів, знижується продуктивність рослин. В першому випадку спостерігається постійний дефіцит вологи, в грунті накопичуються продукти життєдіяльності рослин (фенольні сполуки, ефірні олії) та фітотоксичні метаболіти мікроорганізмів-домінантів; у другому – без дефіциту вологи фітоекзометаболіти не накопичуються, але порушується хід мінералізаційних процесів, зростає чисельність фітоток-

сичних мікроорганізмів тощо.

7. Встановлена висока алелопатична активність ефірних олій та їх індивідуальних компонентів. На прикладі шавлії мускатної доказана важлива роль ефірної олії у формуванні алелопатичного режиму грунту, зокрема явища грунтовтоми.

8. Післядію ароматичних рослин в агроценозі обумовлюють післяжнивні рештки, які масово надходять в грунт після збирання врожаю, продукти їх розкладу, метаболіти гетеротрофних мікроорганізмів, а також некомпостований шрот, тобто післядія носить адитивний комплексний характер. Продукти життєдіяльності попередніх ароматичних рослин та супутньої мікрофлори негативно впливають на наступні культури сівозміни.

9. Розкрита хімічна природа окремих колінів впродовж вегетації шавлії мускатної, м’яти перцевої, лаванди вузьколистої. Ними є фенольні сполуки, зокрема фенолкарбонові кислоти, оксикумарини, ефірні олії і їх окремі компоненти.

10. Під впливом колінів ароматичних рослин встановлена видоспецифічність формування грунтового мікробоценозу, визначено їх вплив на інтенсивність і спрямованість окремих мікробіологічних процесів, зокрема токсиноутворення. Алелопатично активні речовини ароматичних рослин викликають перегруповання видового складу грунтових мікроорганізмів та зміну їх функціональних властивостей в залежності від фази розвитку рослин, способу та екологічних умов їх вирощування.

11. Вперше визначено видовий склад грунтових мікроміцетів шавлії мускатної, м’яти перцевої та лаванди вузьколистої, які зростають в різних екологічних умовах, вивчено алелопатичні властивості домінуючих видів, розкрита їх роль у створенні алелопатичного режиму грунту. Показано, що в монокультурах збіднюється видовий склад мікроміцетів, змінюються їх функції в напрямку негативної дії на рослини. Основними токсиноутворювачами є гриби рр. Penicillium, Aspergillus, Fusarium та спороутворюючі бактерії.

12. Негативну дію виділень ароматичних рослин можна усунути шляхом добору сортів з низьким вмістом колінів, мульчуванням міжрядь від летких екзометаболітів, а післядію – збиранням рослинних залишків, компостуванням відходів виробництва ефірних олій і використанням його як біодобрива, добором наступних толерантних культур сівозміни.

13. Одним із способів зняття негативної дії колінів шавлії мускатної на грунт є використання сумісних посівів. Культурами-партнерами є кормові і ефіроолійні рослини. При цьому зростає кормова цінність рослин кормового напрямку, вагомо збільшується вихід шавлієвої олії, поліпшується її якість. Позитивні результати отримано при вирощуванні шавлії з ярими кормовими культурами родини капустових – ріпаком та суріпицею; з ароматичними видами – змієголовником молдавським, чорнобривцями відміченими, ромашкою та нагідками лікарськими. Винятком є лише кріп запашний, який знижує врожайність сировини і збір шавлієвої олії відповідно на 13 і 29%.

14. Сумісні посіви – це не тільки засіб зняття негативної дії колінів рослини-едифікатора, але й один із прийомів оптимізації агроценозу шляхом збагачення його біорізноманіття та екологічно чистої боротьби з бур’янами в міжряддях. Надійності і стабільності високопродуктивних агрофітоценозів можна добитися і іншими ланками взаємодіючої системи - компостованим шротом і післязбиральними рештками, інтродукцією корисної грунтової мікробіоти, добором наступних толерантних культур в сівозміні тощо.

15. Інтродукція сортів шавлії мускатної в лісостепову зону України засвідчила високий адаптивний потенціал культури, яка проходить повний цикл розвитку і дає високий урожай якісної ефіроолійної сировини. Обробка насіння шавлії пшеничним екстрактом та прогріванням при 40С підвищує його проростання на 33,3%. Економічна ефективність культури в сумі за 2 роки складає 2891,55 грн/га.

16. Експериментально доведена важливість вивчення алелопатичної взаємодії та післядії рослин в системі сівозмін, які сприяють найповнішому використанню потенційних можливостей рослин, розробці науково-обгрунтованого їх чергування в агроценозі. Завдяки алелопатичним підходам, розроблені нові сівозміни шавлії мускатної зерново-кормово-ефіроолійного напрямку, характерною особливістю яких є наявність в них не одного, а 2–3-х видів ароматичних рослин, що має велике економічне значення для підвищення рентабельності ефіроолійного виробництва. Еколого-алелопатичні підходи конструювання агроценозів – запорука їх стійкості, толерантності і високої продуктивності.

Публікації автора:

1. Гродзинский А.М., Головко Э.А., Горобец С.А., Кострома Е.Ю., Крупа Л.И., Прутенская Н.И., Середюк Л.С., Юрчак Л.Д., Шроль Т.С. Экспериментальная аллелопатия – Киев: Наук. думка, 1987 – 233 с. (тираж 1000 экз.).

2. Юрчак Л.Д., Побирченко Г.А. Культура шалфея мускатного в Лесостепи Украины – Киев: Наук. думка. – 1997. – 166 с. (тираж 600 экз.).

3. Юрчак Л.Д., Побирченко Г.А. Рекомендации по возделыванию и уборке шалфея мускатного в лесостепной зоне УССР. - Киев. – 1990.-7с. (Тираж 250 экз.).

4. Гродзінський А.М., Мохова Н.І., Пилипенко-Юрчак Л.Д., Філіпович Т.М. Про гальмівні речовини в післяжнивних рештках польових культур і в бур’янах. I. Вплив водорозчинних гальмувачів на проростання насіння і ріст рослин // Укр. ботан. журн. 1962 – т. XIX, № 6 – С. 30-38.

5. Гродзінський А.М., Мохова Н.І., Пилипенко-Юрчак Л.Д., Філіпович Т.М. Про гальмівні речовини в післяжнивних рештках польових культур і в бур’янах. II. Дія летких виділень на проростання насіння і фотосинтез рослин // Укр. ботан.журн. – 1963 – т.XX, № 1 – C. 66-72.

6. Середюк Л.С., Юрчак Л.Д. Аллелопатическое действие меланинов гриба Stachybotrys alternans. // Прикладная биохимия и микробиология. – 1971 – т.VII, вып. 2 – С. 174-177.

7. Гродзинский А.М., Юрчак Л.Д., Головко Э.А., Панчук М.А., Шроль Т.С. Сравнительная оценка методов изучения аллелопатического почвоутомления // Сб. «Фитотоксические свойства почвенных микроорганизмов». – Ленинград – 1978. – С. 53-64.

8. Юрчак Л.Д. Антифунгальная активность паров эфирных масел в скрининг-тесте. // В сб.: «Роль аллелопатии в растениеводстве». – Киев: Наук. думка. – 1982 - С.137-146.

9. Юрчак Л.Д., Талдыкин О.Е., Гордеева А.К. Аллелопатические свойства лекарственных растений. // В сб.: «Роль токсинов растительного и микробиального происхождения в аллелопатии». – Киев: Наук. думка. – 1983. – с. 91-98.

10. Юрчак Л.Д., Побірченко Г.А., Гордєєва А.К. Динаміка вмісту летких і водорозчинних речовин шавлії мускатної. // Доповіді АН УРСР, серія „Б” – 1985. - №8. – С. 77-80.

11. Юрчак Л.Д., Побірченко Г.А. Алелопатичні властивості лаванди. // Доповіді АН УРСР, серія „Б”– 1986 - №10. – С. 71-73.

12. Элланская И.А., Юрчак Л.Д., Побирченко Г.А. и др. Микромицеты ризосферы и междурядий лаванды настоящей в условиях промышленного возделывания. // Мікробіол. журнал – 1986 – 48. - №6. – С. 43-48.

13. Юрчак Л.Д., Гордеева А.К., Побирченко Г.А. Сравнительная характеристика антимикробной активности эфирных масел. // Мікробіол. журн. – 1987. – т.49. - №2. – С. 94-95.

14. Юрчак Л.Д., Побирченко Г.А. Микробиологические особенности почвы под шалфеем мускатным. // Аллелопатия и продуктивность растений. – Харьков. – 1988. – С. 106—115.

15. Юрчак Л.Д., Побирченко Г.А. Методологические подходы исследования эфиромасличных и лекарственных растений. // Методологические проблемы аллелопатии. – Киев: Наук. думка. – 1989. – С. 37-46.

16. Юрчак Л.Д., Соловьева П.П., Побирченко Г.А., Бабаева Л.А., Хайбулаева С.Р., Костенко М.Н. Аэробиологические предпосылки использования компонентов эфирных масел для повышения продуктивности растений. // Аллелопатия и продуктивность растений. – Киев: Наук. думка. – 1990 - С.91-96.

17. Элланская И.А., Юрчак Л.Д., Соколова Е.В., Побирченко Г.А. Микобиота шалфея мускатного в условиях промышленного возделывания. // Мікробіол. журн. – 1990. – т.52, №6 – С. 59-65.

18. Побирченко Г.А., Юрчак Л.Д. Влияние аллелопатически активных веществ шалфея мускатного на почвоутомление. // В сб.: «Круговорот аллелопатически активных веществ в биогеоценозах». – Киев: Наук. думка. – 1992. – С. 117-127.

19. Юрчак Л.Д., Побирченко Г.А. К вопросу экологоаллелопатической оценки активности эфирных масел. // Вопросы экологии и охраны природы в лесостепной и степной зонах. Изд-во «Самарский ун-т» - 1996 - С. 141-149.

20. Демчук І.П., Юрчак Л.Д. Алелопатична оцінка сортів м’яти. // Физиология и биохимия культурных растений. – 1996 - т. 28 - №4 - С. 246-250.

21. Юрчак Л.Д., Побірченко Г.А., Юношева О.П. Алелопатичні взаємовідносини між покривними культурами та шавлією мускатною (Salvia sclarea L.) // Проблеми експериментальної ботаніки та екології рослин. – Київ: Наук. думка. – 1997. – вип.1. – С.193-196.

22. Юрчак Л.Д. Рослини роду Salvia L. В контексті лікарського використання // Фітотерапія в Україні. – 1999. - №3-4. – с.20-24.

23. Юрчак Л.Д. Культура чорнобривців в умовах Лісостепу України. // Інтродукція рослин. – 1999. - №1. – С. 49-54.

24. Юрчак Л.Д. Алелопатичні властивості екстрактів насіння ароматичних рослин // Физиология и биохимия культурных растений. – 1999. – т. 31., № 6. – С. 447-453.

25. Юрчак Л.Д. Алелопатична активність екстрактів післяжнивних решток ароматичних рослин. // Физиология и биохимия культурных растений. – 2000. – т. 32, № 4. – С. 279-287.

26. Юрчак Л.Д. Оцінка алелопатичної і мікробіологічної активності ментолу та ефірної олії м’яти. // Физиология и биохимия культурных растений. – 2000. – т.32, № 6. – С. 474-479.

27. Юрчак Л.Д. Сучасні критерії алелопатичної оцінки виділень м’яти, інтродукованої в Лісостепу України. // Інтродукція рослин. – 2000, № 3-4 – С. 140-147.

28. Юрчак Л.Д. Екологічні аспекти оптимізації сучасного садівництва // Збірник наукових праць Запорізького держ. ун-ту „Питання біоіндикації та екології” - 2000 – вип. 5, № 2.- С. 17-25.

29. Юрчак Л.Д. „Інтродуковані ароматичні рослини: екологоалелопатична оцінка, проблеми вирощування і використання”. – Збірник наукових праць „Науковий вісник Чернівецького держ. ун-ту” (Біологія) - 2000., вип. 77 - С. 146-155.

30. Юрчак Л.Д. Алелопатична взаємодія рослин ароматичних видів з іншими видами при їх сумісному вирощуванні. // Физиология и биохимия культурных растений. – 2001. – т.33, №1.- С. 38-45.

31. Юрчак Л.Д. Алелопатичні властивості грунту та шляхи його оздоровлення при монокультурі шавлії мускатної. // Збірник наукових праць Запорізького держ. ун-ту „Питання біоіндифікації та екології”. –2001р.–вип. 6, №2–С. 35-47.

32. Патент на винахід (II) 24599А(51)С 12 У 3/06 (21) 97063209 (22) 27.06.97 (24)04 06.98 (47) 04.08.98 (54) Лікер „Шавлія”.

33. Патент на бальзам «Цілющий» (11) 31498 А

(19)ИА (51)6С12У3/06