Βελτιστοποίηση της απόδοσης, της περιεκτικότητας και σύστασης της σιλυμαρίνης καθώς και άλλων ποιοτικών χαρακτηριστικών του σπόρου σε γηγενείς πληθυσμούς του φυτού Silybum marianum (L.) Gaertn. με τον έλεγχο της αζωτούχου λίπανσης

Abstract

Milk thistle (Silybum marianum (L.) Gaertn.), is an annual or biennial plant that is considered a common weed in cultivated and undisturbed areas. However, this species is cultivated in many European countries as its seeds, which contain silymarin, have significant commercial value as they are utilized in the pharmaceutical industry. The present study aimed to evaluate the effects of different milk thistle populations and nitrogen fertilization on the growth, yield, and quality characteristics of the crop. Field and pot experiments were conducted during three growing seasons. The two-factor field experiment was carried out in a randomized split-plot design with three replicates. Population with two treatments (Paleonterveno and Mesopotamia) during the growing season 2018-2019 and three treatments (Paleonterveno, Mesopotamia, and Spata) during the seasons 2019-2020, 2020-2021 was the whole-plot factor. Fertilization, with six treatments (control, conventional nitrogen fertilizer applied at 7.5 and 12.5 kg N/decare, stabilized nitrogen fertilizer applied at 7.5 and 12.5 kg N/decare, manure) was the sub-plot factor. Digested manure was applied at a rate of 1300 kg/decare. Calcium ammonium nitrate (26-0-0, N-P2O5-K2O) and ammonium sulfate (26-0-0 (+13S), N-P2O5-K2O) with nitrification inhibitor DMPP were used. The field experiments showed useful results about the effects of population and nitrogen fertilization on milk thistle crop. The highest values of height, rosette diameter, and dry weight were recorded in Spata, while the lowest values of chlorophyll concentration were recorded in this population. Moreover, seed yield ranged from 72.65 to 199 kg/decare and was significantly affected by genetic material and Paleonterveno was the most productive population during the first and third growing season. In terms of seed quality characteristics, the highest oil content was recorded in Mesopotamia, while the maximum content (4.03-4.44%) and yield of silymarin (4.24-5.24 kg/decare) were observed in Spata that there were high values of silybins A and B. The use of conventional and stabilized nitrogen fertilizer significantly increased growth traits, yields parameters, and seed yield compared with control and the use of manure, while fertilization did not affect the oil and silymarin content of the seeds and did not alter the silymarin compounds. However, both inorganic and organic fertilization led to greater oil and silymarin yields, owing to the higher seed yields. In particular, the use of nitrogen fertilizers at a rate of 12.5 kg N/decare increased silymarin yield by up to 40,78%. In general, the application of nitrogen fertilizers at a rate of 12.5 kg N/decare more strongly affected plants growth than the lowest rate, while there were no differences between the two types of fertilizers when they were applied at equal doses. In conclusion, the selection of population is important for achieving high yields and nitrogen fertilization can maximize the productivity of the milk thistle crop.

Το γαϊδουράγκαθο (Silybum marianum (L.) Gaertn.), είναι ένα ετήσιο ή διετές φυτό που θεωρείται κοινό ζιζάνιο τόσο σε καλλιεργούμενες όσο και σε ακαλλιέργητες εκτάσεις. Ωστόσο, πλέον καλλιεργείται σε πολλές Ευρωπαϊκές χώρες καθώς οι σπόροι του, οι οποίοι περιέχουν σιλυμαρίνη, έχουν σημαντική εμπορική αξία διότι χρησιμοποιούνται για την παραγωγή φαρμακευτικών προϊόντων. Σκοπός της διατριβής ήταν να διερευνηθεί η επίδραση γηγενών πληθυσμών και της αζωτούχου λίπανσης στην ανάπτυξη, την απόδοση και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του σπόρου. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα στον αγρό και σε φυτοδοχεία σε τρεις καλλιεργητικές περιόδους. Στα πειράματα αγρού ακολουθήθηκε το πειραματικό σχέδιο των υποδιαιρεμένων τεμαχίων με 2 παράγοντες, 3 επαναλήψεις. Κύρια τεμάχια (1ος παράγοντας): γενετικό υλικό-γηγενείς πληθυσμοί με 2 επεμβάσεις την περίοδο 2018-2019 (Παλαιοντέρβενο, Μεσοποταμία) και 3 επεμβάσεις τις περιόδους 2019-2020, 2020-2021 (Παλαιοντέρβενο, Μεσοποταμία, Σπάτα). Υποτεμάχια (2ος παράγοντας): 6 επεμβάσεις λίπανσης (μάρτυρας, συμβατικό αζωτούχο λίπασμα σε επίπεδο 7,5 και 12,5 μονάδων N/στρ, σταθεροποιημένο αζωτούχο λίπασμα σε αντίστοιχα επίπεδα, οργανική λίπανση-κοπριά). Η «χωνεμένη» κοπριά εφαρμόστηκε στη δόση των 1300 κιλών/στρ. Χρησιμοποιήθηκαν τα λιπάσματα ασβεστούχος νιτρική αμμωνία (26-0-0, N-P2O5-K2O), νιτροθειϊκή αμμωνία (26-0-0 (+13S), N-P2O5-K2O) με αναστολέα νιτροποίησης DMPP. Τα αποτελέσματα του πειράματος ανέδειξαν χρήσιμα συμπεράσματα για την επίδραση των πληθυσμών και της αζωτούχου λίπανσης στην καλλιέργεια του γαϊδουράγκαθου. Για τα χαρακτηριστικά ύψος, διάμετρος της ροζέτας και ξηρό βάρος, οι μεγαλύτερες τιμές καταγράφηκαν στα Σπάτα, ενώ η συγκέντρωση της χλωροφύλλης α και β ήταν μικρότερη στο συγκεκριμένο πληθυσμό. Ακόμη, η απόδοση σε σπόρο που κυμάνθηκε από 72,65 έως 199 kg/στρ επηρεάστηκε σημαντικά από το γενετικό υλικό και το Παλαιοντέρβενο ήταν ο παραγωγικότερος πληθυσμός κατά την πρώτη και τρίτη καλλιεργητική περίοδο. Όσον αφορά τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του σπόρου, η μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε έλαιο καταγράφηκε στη Μεσοποταμία, ενώ η μέγιστη περιεκτικότητα (4,03-4,44%) και απόδοση σε σιλυμαρίνη (4,24-5,24 kg/στρ) παρατηρήθηκε στα Σπάτα όπου καταγράφηκαν και υψηλές τιμές στις σιλυβίνες Α και Β. Η εφαρμογή του συμβατικού και του σταθεροποιημένου λιπάσματος αύξησε τις τιμές των παραμέτρων ανάπτυξης, τα συστατικά της απόδοσης, την απόδοση σε σπόρο συγκριτικά με το μάρτυρα και την κοπριά, ενώ δεν επηρέασε την περιεκτικότητα των σπόρων σε έλαιο, σιλυμαρίνη και τα συστατικά της σιλυμαρίνης. Ωστόσο, τόσο η ανόργανη όσο και η οργανική λίπανση οδήγησαν σε υψηλότερες αποδόσεις σε έλαιο και σιλυμαρίνη, λόγω των αυξημένων αποδόσεων σε σπόρο. Πιο συγκεκριμένα, η εφαρμογή των αζωτούχων λιπασμάτων σε επίπεδο 12,5 μονάδων Ν/στρ αύξησε την απόδοση σε σιλυμαρίνη έως 40,78%. Γενικά, η εφαρμογή των αζωτούχων λιπασμάτων σε επίπεδο 12,5 μονάδων Ν/στρ επηρέασε περισσότερο την ανάπτυξη και την παραγωγικότητα του φυτού συγκριτικά με το χαμηλότερο επίπεδο αζώτου, ενώ δεν καταγράφηκαν διαφορές μεταξύ των δύο τύπων λιπασμάτων όταν εφαρμόστηκαν στην ίδια δόση. Συμπερασματικά, η επιλογή πληθυσμού είναι σημαντική για την επίτευξη υψηλών αποδόσεων και η αζωτούχος λίπανση μπορεί να συμβάλει στη μεγιστοποίηση της παραγωγικότητας της καλλιέργειας του γαϊδουράγκαθου.