BIOLOGICAL ACTIVITY OF SOIL AND PRODUCTIVITY OF ECHINACEA UNDER REPEATED CULTIVATION
DOI:
https://doi.org/10.32782/naturaljournal.10.2024.13Keywords:
Echinacea purpurea, Echinacea pallida, botany, morphometric indicators, soil science, biological activity of soil, medicinal plant cultivationAbstract
Representatives of the genus Echinacea Moench have been successfully used worldwide for over 300 years due to their medicinal properties. Various medicinal preparations for humans and animals, dietary supplements, and feeds are made from the herb and rhizomes with roots. The unique phytochemical complex and the absence of side effects allow the production of immunostimulatory, anti-inflammatory, and antiviral drugs. In Ukraine, two species have been introduced into cultivation: Echinacea purpurea (L.) Moench and Echinacea pallida (Nutt.) Nutt., which are successfully cultivated on farms. Despite the long period of study, some aspects of Echinacea agronomy require further research. One of them is repeated cultivation. The aim of our research was to study the productivity and biological activity of the soil under conditions of repeated cultivation of Echinacea purpurea and Echinacea pallida. For this purpose, experiments were set up in which each species was grown in two cycles of two years (repeated cultivation) and two years of Echinacea pallida after two years of Echinacea purpurea and vice versa. The assessment of soil biological activity by direct biotesting on a test culture indicates that repeated cultivation of Echinacea purpurea inhibited growth processes, while Echinacea pallida, when grown after Echinacea purpurea, positively affected the test object. Determination of soil catalytic activity shows that when growing Echinacea pallida, the biological activity of the soil was higher than that of Echinacea purpurea under different experimental schemes. In repeated cultivation of Echinacea purpurea higher catalase activity was determined in spring, while in summer and autumn, it was higher in plots where Echinacea pallida was grown. The conducted studies indicate that with repeated cultivation, the main quantitative and qualitative indicators that ensure the formation of Echinacea productivity significantly decrease. Echinacea purpurea formed fewer leaves per plant (by 31.5 pcs.), plant mass (by 43.3 g), and total photosynthetic surface area (by 293.5 cm²). The response of Echinacea pallida to repeated cultivation was negative: plant mass decreased by 76.3 g, the number of leaves by 14.7 pcs., inflorescences by 5.1 pcs., and photosynthetic surface area by 18.05 cm². It is suggested that the allelopathic component contributes to the decrease in Echinacea productivity in repeated cultivation. Therefore, in farms growing medicinal plants, it is necessary to avoid prolonged cultivation of Echinacea in one place.
References
Вожегова Р.А., Лиховид П.В., Біляєва І.М. Сучасний стан, перспективи та напрями розвитку виробництва лікарських рослин в Україні. Таврійський науковий вісник. 2021. № 118. С. 57–66. https://doi.org/10.32851/2226-0099.2021.118.7
Міщенко О.В., Поспєлов С.В. Продуктивність ехінацеї блідої (Echinacea pallida (Nutt.) Nutt.) першого року вегетації залежно від способу вирощування розсади Таврійський науковий вісник. 2023. № 132. С. 125–131. https://doi.org/10.32782/2226-0099.2023.132.16.
Рожков А.О. Дослідна справа в агрономії : навч. посіб. у 2 кн. та ін. Харків : Майдан, 2016. Кн. 1: Теоретичні аспекти дослідної справи. 316 с.
Стельмах Д., Клеєвська В., Кручина В. Вплив на навколишнє середовище поширення монокультур в аграрному секторі. Actual scientific research in the modern world. 2022. Вип. 12 (92). P. 17–20.
Стернік В., Марциновський В., Мельник В. Вміст ферменту каталази в ґрунті на території АЗС м. Рівного. Науковий вісник Східноєвропейського національного університету імені Лесі Українки. 2015. № 2. С. 113–118.
Устименко О.В., Глущенко Л.А., Куценко Н.І. Значення наукової діяльності Станції лікарських рослин у формуванні, становленні та розвитку лікарського рослинництва. Агроекологічний журнал. 2016. № 2. С. 29–38.
Шевчук О.М., Агурова І.В., Кохан Т.П. Алелопатична активність грунту в ризосфері Echinacea purpurea (L.) Moench та Silybum marianum (L.) Gaertn. Інтродукція рослин. 2011. № 4. С. 67–71.
Щербакова Т.О., Головко Е.А., Поспєлов С.В., Самородов В.М., Міщенко О.В. Біологічна активність і біохімічний аналіз ризосферного ґрунту різних видів роду ехінацея (Echinacea Moench). Вісник Полтавської державної академії. 2003. № 5. С. 96–99.
Юрчак Е. Витоки та особливості становлення вчення про алелопатію у першій половині ХХ ст. Історія наук і біографістика. 2023. № 3. С. 208–229.
Яковенко Р.В., Дем’янюк О.С., Синенко Д.І., Чепурний В.Г., Лисанюк В.Г. Проблема ґрунтовтоми в монокультурі яблуні. Збалансоване землекористування. 2023. № 3. С. 121–128. https://doi.org/10.33730/2310-4678.3.2023.287826.
Ahmadi F., Kariman K., Mousavi M., Rengel Z. Echinacea: Bioactive Compounds and Agronomy. Plants. 2024. Vol. 13. № 1235. https://doi.org/10.3390/plants13091235.
Burlou-Nagy C., B˘anic˘a, F., Jurca, T., Vicas L.G., Marian E., Muresan M.E., Bácskay I., Kiss R., Fehér P., Pallag A. Echinacea purpurea (L.) Moench: Biological and Pharmacological Properties. A Review. Plants. 2022. Vol. 11. № 1244. https://doi.org/10.3390/plants11091244.
Heidari S., Fotouhi Ghazvini R., Zavareh M., Kafi M. Physiological responses and phytoremediation ability of Eastern Coneflower (Echinacea purpurea) for crude oil contaminated soil. Caspian Journal of Environmental Sciences. 2018. Vol. 16 (2). P. 149–164. https://doi.org/10.22124/CJES.2018.2957.
Makukha O. Technological Improvement of Echinacea purpurea Cultivation. Ecological Engineering & Environmental Technology. 2021. Vol. 22 (5). P. 89–96. https://doi.org/10.12912/27197050/139336.
Saletovic M., Cipurkovic A., Horozic E., Dozic A., Selimbasic V. Distribution of Some Elements in the Soil Where Echinacea is Cultivated. European Journal of Scientific Research. 2017. Vol. 146 (2). P. 194–202.
Shahrajabian M.H., Sun W. Five Important Seeds in Traditional Medicine, and Pharmacological Benefits. Seeds. 2023. Vol. 2. P. 290–308. https://doi.org/10.20944/preprints202307.1724.v1.
Pospelov S., Zdor V., Mishchenko O., Pospelova A., Kovalenko N. Model of creation of productive agrocenosis of Echinacea. E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 222. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202022202048.
Pospielov S.V., Pospielova G.D. Promising Direction of use Echinacea Moench in Ukraine. Grail of Science. 2022. № 16. P. 157–159. https://doi.org/10.36074/grail-of-science.17.06.2022.026.
Tkachova Ye., Fedorchuk M., Kovalenko O. Allelopathic activity of plants Hyssopus officinalis L. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science. 2022. Vol. 26 (4). P. 19–29. https://doi.org/10.56407/2313-092X/2022-26(4)-2.
Vlasheva M., Katsarova M., Dobreva A., Dzhurmanski A., Denev P., Dimitrova S. Echinacea Species Cultivated in Bulgaria as a Source of Chicoric and Caftaric Acids. Agronomy. 2024. Vol. 14. № 2081. https:// doi.org/10.3390/agronomy14092081.