Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Биологические особенности лекарственных и ароматических растений в биоконтейнерах в защищенном грунте

ВАК РФ 06.01.06, Овощеводство

Автореферат диссертации по теме "Биологические особенности лекарственных и ароматических растений в биоконтейнерах в защищенном грунте"

005015423

На правах рукописи

СВИСТУНОВА Наталья Юрьевна

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ И АРОМАТИЧЕСКИХ РАСТЕНИЙ В БИОКОНТЕЙНЕРАХ В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ

Специальность: 06.01.06 - луговодство и лекарственные, эфирномасличные

культуры

1 2 м А -3 20!?

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва -2012

005015423

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский институт лекарственных и ароматических растений (ГНУ ВИЛАР Россельхозакадемии)

Научный руководитель:

доктор фармацевтических наук, профессор

Рабинович Александр Моисеевич

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук Борисов Валерий Александрович

кандидат биологических наук

Рубец Валентина Сергеевна

Ведущая организация: Российский государственный аграрный университет -МСХА имени К.А. Тимирязева

Защита состоится «Z6 » марта 2012 года в часов на заседании диссертационного совета Д 006.070.01 при ГНУ Всероссийском институте лекарственных и ароматических растений (ГНУ ВИЛАР Россельхозакадемии) (117216, г. Москва, ул. Грина, 7) по адресу: 123056, г. Москва, ул. Красина, д. 2, стр. 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений РАСХН по адресу: 117216, г. Москва, ул. Грина, 7.

E-mail: vilamii@mail.ru. сайт в интернет: vilarnii.ru. сайт ВАК vak.ed.gov.ru

Автореферат разослан цМ »Í№*<>¿¡ 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор фармацевтических наук Громакова

Алла Ивановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы резко изменилась экология, и, прежде всего, больших и малых городов. Человек вступил в противоречие с природой и для решения проблемы жизнеобеспечения ему надо кардинально менять стратегию и тактику своего поведения на нашей планете. На смену пассивной «охране природы» должны прийти принципиально новые активные фитотехнологии, обеспечивающие образование здоровой среды обитания в противовес «средоразрушающим» и «средозагрязняющим» технологиям. В воздухе содержатся вредные для организма человека вещества (формальдегид, токсины, ксилол, толуол, сернистый газ, хлор, серная и азотная кислоты и другие). Особое место в составе «живого воздуха» принадлежит патогенам (вредным микроорганизмам), к ним относятся стрептококки, стафилококки, сардина и многие другие носители всевозможных инфекций, приводящие к серьезным заболеваниям.

Поэтому важной задачей является разработка интенсивных фитотехнологии, обеспечивающих возможность оздоровления среды обитания человека. Эти технологии включают аэротерапевтические фитомодули, растения которых выделяют фитонциды и эфирные масла, обладающие противомикробной и антивирусной активностью в сочетании с положительным воздействием на организм человека фитонцидо-, арома- и эстетотерапии. В связи с этим потребность в лекарственных и фитонцидных растениях для их размещения в интерьерах помещений различного назначения с целью улучшения среды обитания человека возрастает.

Одним из важных разделов в решении этой проблемы являлась разработка нового способа получения посадочного материала лекарственных и фитонцидных растений с помощью биоконтейнерной фитотехнологии, которая позволит получать качественный посадочный материал в условиях защищенного грунта в короткие сроки и соответственно снизить затраты на ее производство. Эффективным способом решения данной проблемы является применение биоконтейнерной фитотехнологии для выращивания лекарственных, ароматических и фитонцидных растений, улучшающих среду обитания и здоровье человека. Наши исследования направлены на изучение биологических особенностей лекарственных и ароматических растений и нового способа получения посадочного материала более высокого качества и в более короткие сроки по сравнению с существующими технологиями защищенного грунта. Цель работы. Усовершенствовать технологию выращивания качественного посадочного материала лекарственных и ароматических растений на основе биоконтейнерной фитотехнологии для создания аптекарских огородов и коллекционных участков, а также для использования в аэрофитотерапевтических

з

модулях в интерьерах различного назначения, улучшающих среду обитания и здоровье человека.

Задачи исследований.

1. Изучить биологические особенности роста и развития лекарственных и эфиромасличных растений при выращивании с использованием биоконтейнеров;

2. Определить взаимосвязь между применением биоконтейнеров и энергией прорастания и всхожестью семян лекарственных и эфирномасличных растений.

3. Усовершенствовать технологию размножения мяты и каланхое методом зеленого черенкования и семенного размножения эхинацеи, мелиссы, базилика и змееголовника с использованием биоконтейнеров;

4. Разработать технологию получения качественного посадочного материала лекарственных культур круглый год в условиях защищенного грунта;

5. Изучить влияние действующих веществ, содержащихся в биоконтейнере на накопление эфирного масла.

Научная новизна исследований. Проведенные исследования позволили научно обосновать эффективность использования биоконтейнерной фитотехнологии в двух направлениях: для круглогодичного выращивания качественного посадочного материала лекарственных и фитонцидных растений в короткие сроки и получения лекарственного растительного сырья алоэ и каланхое несколько раз за сезон. Впервые разработана инновационная технология выращивания посадочного материала алоэ, базилика, каланхое, змееголовника, мелиссы, мяты, эхинацеи, используемых в средообразующих фитотехнологиях. Впервые изучены рост и развитие 7 видов лекарственных культур при выращивании в биоконтейнерах. Установлена ростостимулирующая активность компонентов биоконтейнеров на изучаемые растения, на накопление эфирного масла.

Практическая значимость работы. Разработаны рекомендации по выращиванию 7 видов лекарственных культур. Применение биоконтейнеров позволяет получить высококачественную рассаду лекарственных и ароматических растений в оптимальные сроки (мята, базилик и змееголовник — через 20-25 дней после закладки опыта; алоэ - через 60-70 дней после закладки опыта) и увеличить выход посадочного материала с единицы площади 1,3-1,5 раза. Применение биоконтейнеров позволяет повысить качество посадочного материала. Отмечено положительное влияние биоконтейнеров на рост и развитие лекарственных и фитонцидных растений и накопление в них эфирного масла. Установлены оптимальные сроки и возможность круглогодичного выращивания рассады лекарственных и фитонцидных растений.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ в отечественных изданиях, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных перечнем ВАК РФ.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации были доложены на международной научно-практической конференции «Лекарственные растения и биологически-активные вещества: фитотерапия, фармация, фармакология» (2008), на международной конференции «Вклад молодых ученых в развитие инноваций аграрной. науки» (2009) и на VIII международном симпозиуме «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (2009), а также участие в выставке «Золотая осень» (2007-2009), доклад в Экспо-центре (2008), презентация на выставке при пуске Московского опытного завода средств точного земледелия (МОЗТЗ).

Основные положения, выносимые на защиту:

- Влияние выращивания лекарственных и ароматических культур в биоконтейнерах на их рост и развитие;

- влияние биоконтейнеров на посевные качества семян (энергия прорастания и всхожесть) и укореняемость черенков лекарственных и эфиромасличных растений;

- обоснование эффективности применения биоконтейнеров при выгонке рассады алоэ и каланхое круглый год;

- оценка влияния действующих веществ, содержащихся в биоконтейнере, на накопление эфирного масла.

Объём и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, методики проведения опытов, 4 глав экспериментальных исследований, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы. Материалы диссертации изложены на 132 страницах машинописного текста, включая 27 таблиц и 36 рисунков. Список литературы содержит 164 наименования, из которых 37 на иностранных языках.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Научные исследования проводились в Государственном научном учреждении Всероссийский институт лекарственных и ароматических растений в 2007-2010 годах в соответствии с тематическим планом ГНУ ВИЛАР: Раздел 04.13.02.07 «Изучение биологии и получения качественной рассады растений в фитокомпозициях различного назначения» и НИОКР №49Н-МСХ 2007-2009 гг. с СГУП «Моссельхоз» по теме: «Ускоренное получение рассады лекарственных растений на основе биоконтейнерной фитотехнологии для аптекарских огородов, улучшения среды обитания и здоровья человека».

Объектами исследований являлись 7 видов 4-х семейств: Толстянковые {Сга$зи1асеае), Лилейные (ПИасеае), Астровые (Ля/егасеае) и Яснотковые (Ьат'шсеае). Семенной и посадочный материал получен из различных ботанических учреждений. Изучалась возможность выращивания посадочного материала лекарственных и ароматических растений на основе биоконтейнерной технологии. Биоконтейнер состоит из спрессованного торфа (влажность 7,5%) с биогумусом, произведенным калифорнийскими червями (70%). Испытывались биоконтейнеры двух размеров: 40мм х 40мм и 40мм х 60мм, разработанные сотрудниками СГУП «Моссельхоз», производимые на Московском опытном заводе средств точного земледелия.

Для контрольного варианта использовали универсальный грунт для выращивания рассады, состоящий из дерново-подзолистой почвы, торфа, речного песка и биогумуса (30%, 45%, 20%, 5%). В опытном варианте использовали смесь субстрата вместе с биоконтейнерами (30%, 23%, 10%, 37%).

Метеорологические условия в годы проведения исследований незначительно различались по годам. Вегетационный период 2008 года характеризовался более низкой температурой воздуха (22,0°С) и почвы (20,5°С). В 2007 году наблюдались значительные колебания влажности воздуха. Средняя влажность воздуха в теплице составляла около 63%. Наиболее высокая температура почвы (21,7°С) и воздуха (25,3°С) была отмечена в 2009 году на протяжении всего года. Освещенность достигала максимальных показателей в 2007 и 2009 годах и составляла 6000 - 7000 Люкс.

Все вегетационные опыты закладывали в 4-х кратной повторности, по 20 растений в каждой. С целью изучения влияния различных размеров биоконтейнеров на рост растений был проведен однофакторный опыт в четырехкратной повторности. Варианты опыта: контроль (субстрат); субстрат+средний биоконтейнер (диаметром 40 мм, высотой 40 мм); субстрат+большой биоконтейнер (диаметром 40 мм, высотой 60 мм). В контрольном варианте была использована питательная смесь из дерновой земли, торфа и песка в соотношении 3:1:1.

Опыты проводились в два этапа - лабораторные и вегетационные.

В лабораторных условиях определяли энергию прорастания семян, всхожесть, поражаемость всходов грибными патогенами в соответствии с ГОСТ Р 51096-97 и ГОСТ Р 50459-92. Для определения влияния действующих веществ, содержащихся в биоконтейнере на прорастание семян мелиссы лекарственной, базилика огородного, эхинацеи пурпурной и змееголовника молдавского в биоконтейнерах был проведен опыт, вариантами которого являлись контроль и биоконтейнер. Контролем служил универсальный грунт.

Вегетационные опыты закладывали в теплично-оранжерейном комплексе ВИЛАР в лаборатории фитонцидных и гомеопатических растений с целью

изучения биологических особенностей развития эхинацеи пурпурной, мелиссы лекарственной, каланхое перистого, базилика камфорного и мяты перечной при использовании биоконтейнерной фитотехнологии.

Для определения укореняемости черенков в различных субстратах были выбраны каланхое перистое и мята перечная (Кипрская популяция). Опыт заложен в четырехкратной повторности в различные субстраты (перлит, песок, воду и биоконтейнер). Опыт заложен в три срока 14.05.2007, 14.05.2008, 14.05.2009. Длина черенков составляла 8-10см, число междоузлий - 4-5, глубина посадки - 2,5-3 см под углом 45°. Для изучения развития каланхое перистого и алоэ древовидного в течение всего года, был заложен опыт черенками без корней в четыре срока - декабрь, февраль, апрель и сентябрь.

При проведении опытов пользовались методиками «Проведение вегетационных опытов с лекарственными культурами, 1981» и «Методические рекомендации по проведению исследований с овощными культурами в сооружениях защищенного грунта, 1976», Майсурадзе, 1984; Паушева, 1988 и другими.

В течение вегетации на опытах проводили фенологические наблюдения и биометрические учеты. Фенологические наблюдения осуществляли по методике И.Н. Бейдеман (1960). Биометрические учеты проводили 1 раз в 14 дней. Площадь листовой поверхности у изучаемых растений измеряли весовым методом (Хотин, 1981). Определение объема корневой системы измеряли по методике Сабинина Д.А. и Колосова И.И.

С целью выявления возможности круглогодичного получения рассады каланхое и алоэ был заложен опыт в четыре срока. Для каланхое - декабрь, февраль, апрель и сентябрь. Для алоэ - октябрь, январь, апрель, июль.

Для количественного определения эфирного масла в сырье были взяты свежие соцветия (змееголовник), высушенная надземная часть в фазе вегетации (мелисса), высушенная надземная часть в фазе цветения (мята и базилик). Определение содержания эфирного масла проводили по методу 1 (ГФ XI, 1987).

Для изучения особенностей строения железистого аппарата изучаемых видов растений семейства Яснотковые готовили микропрепараты с поверхности листа по общей фармакопейной методике (ГФ XI, 1987) и изучали с помощью микроскопа «СЕП-Ы 101В» (ув. объективов х4; хЮ; х40, ув. окуляров хЮ); объектом для изучения анатомического строения служили свежие листья (мелисса, мята) и цветки (змееголовник).

Математическая обработка опытных данных включала методы дисперсионного анализа данных вегетационного опыта (Доспехов, 1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Оптимизация размеров биоконтейнеров с учетом габитуса лекарственных и ароматических культур

Разработка нового способа получения качественного посадочного материала лекарственных и фитонцидных растений позволит выращивать их в необходимом количестве в более короткие сроки по сравнению с существующими технологиями защищенного грунта. На первом этапе работы испытывали различные по размеру биоконтейнеры для выращивания рассады лекарственных и фитонцидных культур. Работа проведена с эхинацеей пурпурной, базиликом камфорным (сорт «Канелле»), мелиссе лекарственной -посевом семян; на мяте перечной и каланхое перистом - черенками, длиной 8-10 см.

Наилучшие и близкие по эффективности результаты отмечены при посеве семян данных культур в биоконтейнеры 40x40 и 40x60 мм. Через 60 дней после посева семян эхинацеи габитус растений в средних биоконтейнерах оказался в 3 раза больше, чем в контрольном варианте.

Для рассады эхинацеи, базилика и мелиссы наиболее эффективными оказались биоконтейнеры среднего размера (40x40 мм). При выращивании рассады мяты средние и большие биоконтейнеры оказались равноценными по влиянию на рост и развитие растений. В результате по экономическим соображениям были выбраны средние (40x40 мм). Для выращивания каланхое перистого лучше всего подходили большие биоконтейнеры (40x60 мм).

Растения мяты перечной в биоконтейнерах через 30 дней после посадки черенков превзошли контрольные растения по высоте на 68% и по числу листьев - на 18%. Наиболее интенсивный рост каланхое был отмечен в больших биоконтейнерах, в которых увеличение габитуса по сравнению с контролем составило 54%, а длина и ширина листа увеличились на 40% и 35% соответственно. В биоконтейнерах черенки быстрее ветвились и наращивали вегетативную массу (надземную и подземную); в течение 1 — 1,5 месяцев формировали полноценную рассаду, пригодную для высадки в открытый грунт, в фитокомпозиции или для последующего черенкования.

В результате черенкования каланхое непосредственно в биоконтейнеры показано, что они могут быть использованы для ускорения вегетативного размножения других ценных видов тропических растений. В условиях защищенного грунта они позволяют круглогодично получать посадочный материал для открытого грунта, для дома и дачных участков, озеленения интерьеров помещений различного назначения, зон реабилитации в детских, школьных, других учебных заведениях.

Влияние биоконтейнеров на всхожесть семян и энергию прорастания лекарственных культур

Опыт проводили для определения всхожести семян мелиссы лекарственной, базилика огородного, эхинацеи пурпурной и змееголовника молдавского в биоконтейнерах.

Таблица 1

Влияние различных субстратов на всхожесть семян лекарственных культур.

№ п/п Наименование вида Дата посева Вариант опыта Энергия прорастания, % Всхожесть, %

1. Эхинацея пурпурная 26.03 Контроль 46,0 61,0

Перлит 48,0 64,0

Грунт 47,0 63,0

Б/к 55,0 72,0

НСР„5 3,2 3,9

2. Мелисса лекарственная 26.03 Контроль 50,0 73,0

Перлит 53,0 77,0

Грунт 51,0 74,0

Б/к 56,0 81,0

НСР„5 2,7 3,5

3. Базилик огородный 26.03 Контроль 53,0 86,0

Перлит 55,0 88,0

Грунт 54,0 83,0

Б/к 59,0 91,0

НСР„5 3,3 3,1

Примечание: Б/к - биоконтейнер; Контроль - чашки Петри с фильтровальной бумагой.

Всхожесть семян базилика во всех вариантах была более 80%. Всхожесть семян мелиссы и эхинацеи достигала максимальных значений только на биоконтейнерном субстрате (81% и 72% соответственно). Всхожесть семян всех культур в перлите была незначительно выше, чем в контрольном субстрате (Табл. !)•

Энергия прорастания семян всех изучаемых культур в варианте с биоконтейнером достигала максимальных значений через 5 дней после закладки опыта (посева семян): 55% у эхинацеи и около 60% у мелиссы и базилика. В контрольном варианте она составила 50% у мелиссы и 53% у базилика на 7-й день.

Результаты эксперимента показали, что при посеве в биоконтейнер у мелиссы и эхинацеи повышалась не только всхожесть, но и энергия прорастания.

Изучение влияния биоконтейнеров на укореняемость черенков лекарственных и фитонцидных культур

Объем корневой системы у растений каланхое существенно (на 17%) больше при выращивании в биоконтейнерах, чем в перлите и почти в два раза больше, чем в воде и в песке (Табл. 2). Объемы корневой системы у мяты перечной в перлите и в биоконтейнере существенно различались и превышали в два раза этот показатель в воде и в песке. Наибольшее число корней было отмечено у каланхое при черенковании в перлит, у мяты - в биоконтейнере.

Таблица 2

Черенкование каланхое и мяты в различных субстратах

Название вида Вариант опыта % укоренившихся черенков

10 дней 20 дней

Каланхое перистое вода 51 67

перлит 58 78

песок 53 71

биоконтейнер 65 83

НСР05 4,6 5,1

Мята перечная вода 40 71

перлит 42 73

песок 38 67

биоконтейнер 47 79

НСР05 3,8 4,9

Таким образом, каланхое и мяту лучше черенковать непосредственно в биоконтейнеры, которые позволяют сократить время получения рассады и исключить дополнительную пересадку в основной субстрат для выращивания.

Особенности роста н развития изучаемых видов растений выращенных в биоконтейнерах

Выращивание рассады эхинацеи пурпурной (Echinaceapurpurea Moench.)

Размножать эхинацею пурпурную можно семенами и вегетативно (делением). При семенном размножении эхинацеи основная проблема состоит в том, что у нее растянутый период прорастания и медленный рост в первый месяц жизни, что удлиняет период выращивания рассады, продолжительность её пребывания в культивационных сооружениях и повышает себестоимость. Посадочный материал считается готовым к высадке примерно на 40-45 день в фазе 2-3 листочков.

Растения эхинацеи с добавлением в почву биоконтейнера были более развиты (Табл. 3).

Таблица 3

Биометрическая характеристика рассады эхинацеи пурпурной при выращивании в биоконтейнерах

Возраст рассады, дней Вариант Число листьев, шт. Число корней, шт. Объем корневой системы, мм3

15 Контроль 5,0±0,29 5,3±0,31 72,5±4,22

Биоконтейнер 7,0±0,46 11,1±0,78 214,5±9,83

30 Контроль 5,0±0,37 6,5±0,46 79,2±3,75

Биоконтейнер 8,1±0,53 14,3±1,15 274,6±11,95

Число листьев у 15-ти дневных растений было на 40% больше, чем у контрольных. За счет дополнительно образованных корешков, объем корневой системы увеличился в 2,5 раза. Наблюдения, проведенные в дальнейшем, показали в варианте с биоконтейнером наибольшую интенсивность нарастания листовой поверхности. Число листьев у 30-ти дневных растений увеличилось в 1,6 раза, объем корневой системы - в 3,4 раза. Это свидетельствует о большей жизнеспособности рассады после пересадки.

Отмечен более интенсивный рост растений эхинацеи пурпурной, выращенной в биоконтейнерах, в первый месяц после посева. Так, в частности, первый настоящий лист эхинацеи пурпурной, выращенной в биоконтейнерах, появляется на 7 дней раньше, чем у контрольных растений.

Выращивание мелиссы лекарственной (Melissa officinalis L.J в биоконтейнерах

Мелисса - эфиромасличное растение, обладает фитонцидной активностью, и применяется для составления фитокомпозиций различного назначения. Размножается семенами, отводками, черенками и делением куста. Мелиссу лекарственную можно выращивать в зимний период.

Для выращивания рассады мелиссы производили посев семян в стандартный субстрат. Массовые всходы появлялись на 4-5 день. Пикировку проводили на 6-7 день после появления массовых всходов в фазе семядольных листьев. Основными учитываемыми признаками были: высота, число побегов 1-го порядка, число листьев на главном побеге, длина и ширина листа, площадь листовой поверхности. Необходимо отметить, что после пикировки наблюдали значительные выпады в контроле (до 60%), после чего произвели подсадку сеянцев. В биоконтейнерах выпады от поражения корневыми гнилями (черная ножка рассады) были незначительны (Рис. 1), что имеет важное значение при выращивании качественной рассады.

корневыми гнилями (Pythium, Aspergillius, Fusarium, Mucor).

При выращивании мелиссы в биоконтейнерах увеличение высоты и диаметра розетки растений происходило более интенсивно, чем в контрольном варианте. Так, высота и диаметр рассады мелиссы в биоконтейнерах через 2 месяца после пикировки всходов составили 4,5±0,21 и 6,7±0,34 см соответственно, тогда как на контрольном варианте эти показатели были почти в два раза меньше.

Преимущество биоконтейнерной фитотехнологии сказалось и на облиственности растений. К 1 июня число листьев у рассады мелиссы в биоконтейнерах было на 20% больше, чем у контрольных растений. В биоконтейнерах количество листьев за этот период достигло 7 пар, что на 58% превысило показатели контрольных растений.

Таблица 4

Влияние биоконтейнеров на основные биометрические показатели мелиссы

лекарственной (средние данные за 2007-2009 гг.) j

Дни

после Вариант Число Число Площадь листовой

закладки побегов, шт. листьев, шт. поверхности, см2

опыта

60 Контроль 4,8±0,60 14,2±0,54 106,1±5,63

Биоконтейнер 5,7±0,61 16,0±0,52 152,8±7,15

90 Контроль 5,4±0,24 16,4±0,51 166,4±6,28

Биоконтейнер 6,2±0,37 20,2±0,47 214,8±8,49

120 Контроль 6,4±0,51 17,6±0,51 197,3±8,90

Биоконтейнер 7,0±0,45 20,8±0,97 248,5±9,21

Отмечено, что при благоприятных условиях рост в биоконтейнерах ещё более усиливался и разница с контролем увеличивалась, чем в контроле. Через 30 дней после пикировки всходов рассаду мелиссы можно высаживать в открытый грунт вместе с комом питательного субстрата, предотвращающего повреждение корневой системы и для лучшей ее приживаемости.

Наибольшее влияние биоконтейнер оказывает на изменение таких биометрических показателей, как высота, число побегов и число листьев (Табл.4). Площадь листовой поверхности у растений мелиссы лекарственной в июле достигает 166,4±6,28 см2 (контрольный вариант), что на 30% меньше, чем у растений, выращенных с применением биоконтейнеров.

В результате применения биоконтейнеров для выращивания мелиссы лекарственной выявлено повышение декоративных свойств растений, что очень важно при составлении фитокомпозиций, выращивании в лечебных садах и парках.

Выращивание базилика камфорного (Остит ЬаэШсшп Ь.) (сорт Ложковидный) в биоконтейнерах

Для ускорения процесса получения посадочного материала были проведены исследования по выращиванию базилика по биоконтейнерной фитотехнологии. В результате анализа полученных данных отмечено, что применение биоконтейнеров для выращивания посадочного материала базилика огородного уже через 14 дней после пикировки всходов позволило увеличить высоту растений на 75%; число пар листьев увеличилось в 2,5 раза; число корней у рассады увеличилось на 165% по сравнению с контрольными растениями (Табл. 5).

Таблица 5

Морфометрические показатели базилика камфорного с. «Ложковидный» (средние 2007-2009 гг.)

Дни

после Вариант Высота, Боковые Число Площадь

закладки см побеги, шт. листьев,шт. листьев, см2

опыта

30 контроль 15,3±1,09 8,0±0,49 12,4±0,83 31,3±1,62

биоконтейнер 17,8±1,12 8,5±0,70 12,0±0,95 115,8±5,28

60 контроль 48,6±3,82 14,2±1,16 18,0±1,43 210,4±8,56

биоконтейнер 58,6±3,46 18,0±1,25 24,0± 1,62 326,4±12,08

90 контроль 52,6±4,14 15,8±1,22 20,7± 1,73 288,2±13,11

биоконтейнер 60,3±4,02 20,2± 1,56 25,9±1,40 454,4±15,06

120 контроль 54,6±3,94 16,4±1,27 21,5±1,47 360,1±12,31

биоконтейнер 60,5±4,06 21,3±1,58 26,3± 1,71 503,5±19,47

Наибольшей высоты растения базилика достигали в июне (через 60 дней после закладки опыта) при выращивании в биоконтейнерах и составляла 58,6±3,46 см, впоследствии рост растений замедлялся.

В течение вегетации отмечено равномерное увеличение числа боковых побегов у растений в биоконтейнерах с июня по август. Прирост их составил от 27 до 30% соответственно. Выделение фитонцидов растениями напрямую зависит от площади листовой поверхности, поэтому очень важно то, что увеличивается число листьев у базилика, выращенного в биоконтейнерах, в июне - на 33%, в июле - на 25%, по сравнению с контролем. Сорт базилика «Ложковидный» имеет наибольшую площадь листьев по сравнению с остальными изученными сортами («Канелле», «Анисовый аромат» и «Тайская королева»).

Проведенные опыты показали, что использование биоконтейнеров ускоряет рост и развитие базилика, это дает возможность не только быстрее получить качественный посадочный материал для составления фитокомпозиций, но и фитонцидная активность растений возрастает с увеличением ассимиляционной поверхности.

Выращивание мяты перечной (Mentha piperita L.) в биоконтейнерах

Мяту следует широко использовать при составлении фитокомпозиции. Она в 2-6 раз снижает количество содержащихся в воздухе патогенов, обладает сосудорасширяющим, успокаивающим действием.

В течение трех лет мы изучали развитие растений мяты перечной кипрской популяции. В течение двух месяцев наблюдали опережающие темпы развития главного побега и листьев у растений из биоконтейнеров. Наибольшие различия у растений мяты были отмечены по высоте главного побега.

Таблица 6

Изменение основных биометрических показателей мяты перечной (средние

2007-2009 гг.)

Дни после закладки опыта Вариант Высота, см Боковые побеги, шт. Число листьев, шт. Площадь ассимиляционной поверхности, см2

15 контроль 10,2±0,81 1,0±0,02 14,2±0,94 120,5±5,80

биоконтейнер 16,8±0,93 1,0±0,03 16,8±0,96 184,6±6,91

30 контроль 18,3±1,42 1,9±0,11 16,0±1,П 162,8±6,25

биоконтейнер 30,7± 1,93 2,2±0,18 18,5±1,27 225,5±8,43

45 контроль 32,0±2,43 2,6±0,15 16,8±1,39 194,1±9,05

биоконтейнер 44,4±3,11 2,8±0,12 20,8±1,50 258,2±14,10

60 контроль 43,0± 1,92 3,2±0,17 22,1±1,73 246,5±13,09

биоконтейнер 54,6±2,37 4,8±0,18 25,3±1,80 314,0± 16,42

В среднем высота мяты, выращенной в биоконтейнерах, на 58,5% превосходила соответствующий показатель у контрольных растений (Табл. 6). У растений, выращенных в биоконтейнерах, площадь ассимиляционной поверхности в начале июля составила в среднем 258,2±14,10 см2, что на 33% больше, чем у контрольных растений. Число боковых побегов резко возрастало к середине июля, этот показатель в 1,5 раза больше при выращивании в биоконтейнерах.

По результатам биометрических наблюдений, проведенных в течение периода выращивания, установлена положительная прямолинейная корреляция между наличием биоконтейнера в субстрате и высотой растений (коэффициент корреляции г=0,91), числом листьев (г=0,83), площадью листьев (г=0,93), объема корневой системы (0,95).

Ритмы сезонного развития исследуемых растений

Изучение динамики сезонного развития растений необходимо для прогнозирования времени получения лекарственного растительного сырья, а также при выращивании растений для озеленения, оценки их эстетических и декоративных свойств, при разработке и проведении мероприятий, обеспечивающих повышение биологической устойчивости растений в городских зеленых насаждениях, их защиту от вредителей и болезней.

Применение биоконтейнеров существенно ускоряло сроки наступления основных фенологических фаз. В то время как у контрольного базилика проходила фаза вегетации, у базилика, выращенного в биоконтейнере, наступала фаза массового цветения. У базилика наступление фенологических фаз происходило в среднем на 30 дней раньше. Массовое цветение мяты и змееголовника в биоконтейнере наступало на 1 неделю раньше, чем у контрольных растений (Рис. 2).

Длительность фазы вегетации змееголовника (от появления массовых всходов до бутонизации) составила в среднем 65,5±2,4 суток в биоконтейнерах, а в контроле - 80,2±2,7 суток. Фаза вегетации у базилика длилась 35,4±2,6 суток в контроле, что на 9 суток дольше, чем в биоконтейнере. У растений мяты фаза вегетации длилась в среднем 26,2±1,9 суток в биоконтейнере и 28 суток в контроле.

Применение биоконтейнеров дает возможность собирать сырье в более ранние сроки. В процессе работы было отмечено, что использование биоконтейнеров позволяло срезать надземную массу несколько раз за сезон (мята, базилик). У остальных изучаемых видов (мелисса, эхинацея, каланхоэ и алоэ) в условиях защищенного грунта наблюдалась только фаза вегетации, они не достигли фазы бутонизации и цветения.

Накопленные данные имеют важное значение, определяют возможность составления сроков выращивания и получения качественного посадочного материала в условиях защищенного грунта. По средним многолетним (2007-2009 гг.) наблюдениям в фазу начала бутонизации изучаемые виды вступали в 3-й декаде апреля, в среднем длительность этой фазы до цветения составляла 14-17 суток. В фазу массового цветения контрольные растения базилика вступали в конце 3-й декады июня, а базилик в биоконтейнерах - в 1-й декаде мая. Продолжительность фазы цветения у мяты и змееголовника составляла 14-17 дней, а у базилика 19-22 дня.

Фенологический спектр изучаемых видов

Базилик, БК Базилик, К Мята, БК Мята, К Змееголовник, БК Змееголовник, К

Вегетация Бутонизация Цветение Созревание

Примечание: К-контроль, БК-биоконтейнер

Рис. 2. Сроки наступления основных фенологических фаз изучаемых видов растений по вариантам (средние данные за 2007-2009 гг.)

В результате проведенных исследований было установлено, что применение биоконтейнеров способствовало более интенсивному росту всех изучаемых видов растений. Ускорялось на 7-15 дней наступление бутонизации, цветения, созревания семян. Растения более интенсивно накапливали биомассу, имели большую высоту, облиственность, большее число и объём корней. Растения, выращенные в биоконтейнерах, меньше страдали от условий летнего температурного стресса в теплице и измененного спектрального состава света (уменьшенная доля синей части спектра и ультрафиолета) в защищенном грунте.

Выявление возможности круглогодичного получения рассады каланхое н алоэ

Испытания биоконтейнеров как субстрата для выращивания лекарственных растений и повышения продуктивности показали, что применение их способствует получению более выровненной рассады с большим процентом укореняемости черенков. При этом рассада алоэ и каланхоэ, выращенная по биоконтейнерной фитотехнологии, превзошла рассаду в контрольном варианте (по элементам учета: высота, диаметр, число листьев, побегов, размеры листовой поверхности).

Существенное различие между вариантами было по показателям высоты и длины листа (Табл. 7). С первых месяцев эксперимента у каланхое, выращенного в биоконтейнере (зимний период) высота и диаметр растений превосходили контроль на 7-10%. В последующие 3 месяца наблюдений биоконтейнер оказывал все большее влияние, и в апреле средняя высота образцов в биоконтейнерах составила 19,6 см, что на 25% больше, чем у контрольных растений. В весенний период можно получить рассаду, выгодно отличающуюся от контрольного образца уже через 2 месяца после посадки черенков в биоконтейнеры. Биомасса растений (осенний период) больше в биоконтейнерах спустя 4 месяца, рассада готова к высадке на постоянное место.

Таблица 7

Морфометрические показатели каланхое перистого через 4 месяца после закладки опыта (средние 2007-2009 гг.)

Период Вариант опыта Число листьев, пар Лист

Длина, см Ширина, см

Зимний К 6,1 ±0,43 9,2±0,70 5,5±0,35

Бк 6,7±0,52 12,5±0,91 6,6±0,39

Весенний К 7,1±0,56 13,3±1,12 7,3±0,61

Бк 8,0±0,45 13,5±1,01 7,3±0,43

Летний К 7,5±0,52 13,9±0,61 9,0±0,35

Бк 9,8±0,41 18,3±0,53 9,6±0,24

Осенний К 7,7±0,62 8,6±0,81 4,9±0,25

Бк 8,7±0,43 10,9±0,62 5,7±0,14

Примечание: К- контроль, Бк-биоконтейнер.

Таким образом, с использованием биоконтейнеров можно выращивать рассаду каланхое в зимний и осенний период. По морфометрическим показателям рассада, выращенная в осенний и зимний период незначительно уступает летней и весенней. Рассаду каланхое перистого традиционным способом можно выращивать только в летний период. Применение биоконтейнеров ускоряет

развитие рассады каланхое, что дает возможность выращивать ее в течение круглого года.

Алоэ древовидное является ценным лекарственным и фитонцидным растением, накапливает формальдегид, на 38% снижает количество вредных микроорганизмов (патогенов) в воздухе, вследствие чего существует необходимость в получении его рассады в течение круглого года.

Таблица 8

Биометрические показатели алоэ древовидного через 4 месяца после закладки опыта (средние 2007-2009 гг.)

Период Вариант Число Длина листа, Ширина

выращивания листьев, шт. см листа, см

Зимний Контроль 3,6±0,10 25,7± 1,24 1,5±0,13

Биоконтейнер 4,2±0,11 31,0±1,12 1,8±0,10

Весенний Контроль 3,5±0,26 26,0±2,06 1,3±0,11

Биоконтейнер 4,0±0,20 28,2± 1,93 1,7±0,06

Летний Контроль 3,5±0,25 22,1±1,12 2,0±0,13

Биоконтейнер 5,6±0,21 27,5± 1,06 2,5±0,10

Осенний Контроль 3,1 ±0,28 19,2±0,18 1,3±0,08

Биоконтейнер 3,7±0,19 22,4±0,15 1,9±0,04

В зимний период черенки алоэ в контрольном варианте приживались плохо, выпады составили до 50%, однако, при выращивании в биоконтейнерах выпады не превысили 20%. Боковые побеги в опытном варианте появляются через 4 месяца после закладки опыта, у контрольных растений боковых побегов отмечено не было (Табл. 8).

При выращивании рассады в весенний период биометрические показатели растений алоэ древовидного в опытном варианте несколько выше, боковые побеги образуются не у всех растений. Побегообразовательная способность при выращивании в летний период составляет 87% в варианте с применением биоконтейнеров, у контрольных растений этот показатель не превышал 52%. У отдельных экземпляров в биоконтейнерах отмечалось от двух до четырех боковых побегов.

Лучшая приживаемость черенков алоэ отмечена в зимний и летний периоды выращивания, когда температура в защищенном грунте была больше 2ГС. При выращивании алоэ древовидного в биоконтейнерах, рассада была более выровнена, чем в контроле. Таким образом, применение биоконтейнеров позволяет выращивать рассаду алоэ в течение круглого года.

Накопление эфирного масла в изучаемых видах

С целью изучения количественного определения накопления эфирного масла в мяте, базилике, мелиссе и змееголовнике были взяты свежие соцветия (змееголовник), высушенная надземная часть в фазе вегетации (мелисса), высушенная надземная часть в фазе цветения (мята и базилик).

В таблице 9 приведены данные по содержанию эфирного масла в сырье изучаемых растений по годам в зависимости от варианта опыта в защищенном грунте.

Влияние биоконтейнеров на накопление эфирного масла было различным. Низкое содержание эфирного масла в изучаемых видах в сравнении с данными литературных источников, обусловлено условиями внешней среды и более интенсивным ростом растений. При выращивании лекарственных растений в условиях защищенного грунта накопление биологически активных веществ ниже, чем при выращивании в открытом грунте (Третьяков, 2000).

В 2009 году у большинства образцов содержание эфирного масла в фазы вегетативного роста и цветения было ниже, чем в 2007 и в 2008 годах.

Таблица 9

Накопление эфирного масла в изучаемых видах

Название Вариант Содержание эфирного масла, % (по годам)

2007 2008 2009 среднее

Мята перечная, Кипр К 1,10±0,05 1,23±0,07 0,90±0,07 1,08±0,08

БК 0,92±0,04 1,17±0,05 1,03±0,08 1,04±0,09

Мелисса лекарственная К 0,30±0,04 0,33±0,02 0,20±0,03 0,28±0,05

БК 0,25±0,02 0,28±0,02 0,17±0,02 0,23±0,04

Змееголовник молдавский К 0,34±0,01 0,39±0,03 0,30±0,02 0,34±0,02

БК 0,27±0,03 0,35±0,02 0,23±0,01 0,28±0,02

Базилик огородный:

с. Канелле К 0,81±0,06 0,94±0,06 0,80±0,06 0,85±0,07

БК 0,57±0,05 0,61±0,03 0,39±0,03 0,52±0,05

с. Ложковидный К 0,16±0,01 0,17±0,01 0Д2±0,01 0,15±0,01

БК 0,13±0,01 0,15±0,01 0,11±0,01 0,13±0,01

с. Анисовый аромат К 0,18±0,02 0,19±0,02 0,20±0,01 0,19±0,01

БК 0,15±0,01 0,17±0,02 0,15±0,02 0,16±0,01

с. Тайская королева К 0,52±0,04 0,61±0,06 0,56±0,06 0,56±0,4

БК 0,41±0,03 0,47±0,05 0,39±0,04 0,42±0,04

БК 0,25±0,02 0,28±0,02 0,17±0,02 0,23±0,04

Содержание эфирного масла в сырье в зависимости от варианта опыта может различаться в 2 раза. Существенно отличалось содержание в зависимости от условий года (в 2009 г. ниже, чем в 2008 г). Однако и здесь следует отметить, что диапазон колебаний у разных видов и сортов различен. Под действием водного и температурного стресса увеличивается количество АБК (абсцизовой кислоты) в растении (Шаин, 2005). Однако, умеренный стресс приводит к повышению содержания продуктов вторичного обмена, в том числе эфирного масла (Шаин и др., 2000), что наблюдалось нами в годы с повышенными среднесуточными температурами и большей освещенностью теплицы.

В связи с тем, что изучаемые виды являются фитонцидным и используются для составления фитокомпозиций для улучшения среды обитания и здоровья человека, были изучены особенности железистого аппарата растений семейства яснотковые. При помощи фармакогностических диагностических признаков установлено, что на единицу площади поверхности (контроль) приходится большее количество эфиромасличных железок, чем в условиях биоконтейнерного выращивания. Это объясняет большее содержание эфирного масла в сырье контрольного варианта.

ВЫВОДЫ

1. В условиях защищенного грунта впервые изучена биология, способы размножения и влияние биоконтейнеров на рост и развитие 7 видов лекарственных, фитонцидных и эфиромасличных растений для выращивания посадочного материала и составления фитокомпозиций в течение круглого года для средообразующих и средоулучшающих фитомодулей.

2. Установлены оптимальные размеры биоконтейнеров для модельных видов и выявлены возможности для выращивания качественного посадочного материала в течение 1-1,5 месяцев. Для выращивания таких видов, как алоэ древовидное и каланхое перистое рекомендуется использовать биоконтейнеры размером 40x60 мм, для выращивания лекарственных и эфиромасличных растений открытого грунта (базилик, змееголовник, мелисса, мята, эхинацея) -биоконтейнеры среднего размера (40x40 мм).

3. Посадочный материал, выращенный в биоконтейнерах, отличался лучшим развитием по сравнению с контролем: у эхинацеи в 1,6 раза (объем корневой системы - в 3,4 раза), у змееголовника прирост побегов в июне составлял 42%, в июле - 70%, у мелиссы - 43,7%. Высота растений базилика камфорного уже через 14 дней после пикировки всходов на 75% опережало контрольный вариант, число корней - на 165%. Посадочный материал мелиссы, выращенной с применением биоконтейнеров, оказался более устойчивым к поражению корневыми гнилями (черная ножка рассады).

4. Установлено преимущество черенкования каланхое и мяты непосредственно в биоконтейнеры, что исключает дополнительную пересадку в основной субстрат для выращивания и позволяет сократить сроки получения посадочного материала на 10-25 дней (у мяты - на 14-16 дней, у каланхое - на 25 дней).

5. В результате проведенных фенологических наблюдений (феноспектра и фенокалендаря) применение биоконтейнеров существенно (на 7-15 дней) ускоряло сроки наступления основных фенологических фаз развития (бутонизации, цветения, созревания плодов) у изучаемых растений, что важно при подборе растений для озеленения и оценки эстетических и декоративных свойств.

6. В результате анализа биометрических наблюдений, проведенных в период выращивания посадочного материала модельных видов, установлена положительная прямолинейная корреляция между наличием биоконтейнера в субстрате и высотой растений (коэффициент корреляции г=0,91), числом листьев (г=0,83), площадью листьев (г=0,93), объема корневой системы (г=0,95).

7. Выявлено небольшое относительное снижение количества эфирного масла в лекарственных растениях (на 5-7%) при выращивании их в биоконтейнерах, что связано с интенсивным ростом растений и не выходит за пределы существующих стандартов. Изучены анатомические диагностические признаки органов растений, продуцирующих эфирное масло и их изменение в зависимости от технологии выращивания. Выявлено снижение плотности желёзок у мелиссы и змееголовника при выращивании в биоконтейнерах.

8. Разработана биоконтейнерная фитотехнология получения качественного посадочного материала базилика камфорного (четырёх сортов), мяты (кипрской популяции), эхинацеи пурпурной и мелиссы лекарственной, позволяющая получить посадочный материал для защищенного и открытого грунта (аптекарские огороды, дачные и коллекционные участки). Ускоренное выращивание посадочного материала фитонцидных растений круглый год позволяет широко использовать ее при создании аэрофитотерапевтических модулей различного назначения.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Свистунова, Н.Ю. Улучшение среды обитания и здоровья человека с

помощью полезных свойств растений / A.M. Рабинович, В.А. Быков, Н.Ю.

Свистунова, A.B. Черкасов // Материалы XI Международной конференции.

-М.:изд.,-2008.-с. 51-53.

2. Свистунова, Н.Ю. Ускоренное получение рассады лекарственных,

фитонцидных и гомеопатических растений в условиях биоконтейнеров /

Материалы международной научно-практической конференции. -Белгород.: - 2008. - с. 253-255.

3. Свистунова Н.Ю. Перспективы использования биоконтейнеров для получения посадочного материала каланхое перистого (Kalanchoe pinnata L.) в условиях защищенного грунта / Материалы международной научной конференции: «Вклад молодых ученых в развитие инноваций аграрной науки» - М.: Изд-во МСХА. - 2009. - с. 615-619.

4. Свистунова, Н.Ю. Способы получения рассады лекарственных и фитонцидных растений с помощью биоконтейнерной фитотехнологии / Материалы VIII международного симпозиума: «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» - М., 22-26 июня 2009 г. - Т III. - М.: РУДН, 2009. с. 240-242;

5. Свистунова, Н.Ю. Биоконтейнерная фитотехнология ускоренного получения рассады лекарственных, ароматических и декоративных растений / Н.Ю. Свистунова, И.Н. Коротких // Социально-значимый проект: «Создание и применение биоконтейнеров для семян ряда с/х культур с целью интенсификации растениеводства и кормопроизводства» -М.: СГУП «Моссельхоз». - 2009. - с. 44-50.

6. Свистунова, Н.Ю. Ускоренное получение рассады фитонцидных растений с помощью биоконтейнеров для улучшения среды обитания / Социально-значимый проект: «Создание и применение биоконтейнеров для семян ряда с/х культур с целью интенсификации растениеводства и кормопроизводства» - М.: СГУП «Моссельхоз». - 2009. — с. 55-58.

7. Свистунова Н.Ю., Фармакогностические и биологические особенности мелиссы лекарственной при выращивании в биоконтейнерах в защищенном грунте / Н.Ю. Свистунова, A.M. Рабинович, E.JI. Воловик, В.А. Быков // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии, №5, 2009. С. 31-34.

8. Свистунова, Н.Ю. Фармакогностические и биологические особенности выращивания змееголовника молдавского в биоконтейнерах / A.M. Рабинович, Н,Ю. Свистунова // Овощи России. - 2010. № 1(7). - с. 67-69.

9. Свистунова, Н.Ю. Выращивание мяты и базилика в биоконтейнерах / Картофель и овощи - 2010. № 1. - с. 24-25.

Подписано в печать:

20.02.2012

Заказ № 6699 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Свистунова, Наталья Юрьевна, Москва

61 12-3/600

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ГНУ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЛЕКАРСТВЕННЫХ И АРОМАТИЧЕСКИХ РАСТЕНИЙ

На правах рукописи

СВИСТУНОВА Наталья Юрьевна

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ И АРОМАТИЧЕСКИХ РАСТЕНИЙ В БИОКОНТЕЙНЕРАХ В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ

Специальность 06.01.06 - луговодство и лекарственные, эфирномасличные

культуры

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор фармацевтических наук,

проф. А.М. Рабинович

Москва-2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................4

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.......................................................8

1.1 Значение аэрофитотерапевтических модулей для оздоровления окружающей среды.......................................................................8

1.2 Биологические особенности лекарственных и ароматических растений....................................................................................11

1.2.1 Алоэ древовидное.................................................................11

1.2.2 Базилик камфорный.............................................................14

1.2.3 Змееголовник молдавский.....................................................16

1.2.4 Каланхое перистое................................................................18

1.2.5 Мята перечная.....................................................................21

1.2.6 Мелисса лекарственная.........................................................25

1.2.7 Эхинацея пурпурная.............................................................27

1.3 Особенности выращивания рассады лекарственных культур..........31

1.4 Субстраты, применяемые в защищенном грунте............................33

1.4.1 Применение биоконтейнеров при выращивании

сельскохозяйственных культур...........................................................35

Глава II МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ......................................................................38

2.1 Объекты и материалы проведения исследований.........................38

2.2 Методика и условия проведения наблюдений..............................41

2.2.1 Методика проведения наблюдений...........................................41

2.2.2 Условия проведения наблюдений.............................................42

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ................................................45

ГЛАВА III. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ И АРОМАТИЧЕСКИХ РАСТЕНИЙ

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ БИОКОНТЕЙНЕРОВ.............................45

3.1 Оптимизация размеров биоконтейнеров с учетом габитуса лекарственных и ароматических культур........................................45

3.2 Влияние биоконтейнеров на прорастание семян лекарственных

культур......................................................................................51

3.3 Изучение влияния биоконтейнеров на укореняемость черенков мяты и каланхое..................................................................................54

3.4 Выращивание качественного посадочного материала лекарственных растений в биоконтейнерах............................................................56

3.4.1 Эхинацея пурпурная..............................................................59

3.4.2 Змееголовник молдавский.....................................................61

3.4.3 Мелисса лекарственная.........................................................66

3.4.4 Базилик огородный...............................................................73

3.4.5 Мята перечная.....................................................................89

3.4.6 Ритмы сезонного развития лекарственных и ароматических растений....................................................................................

3.5 Выявление возможности круглогодичного выращивания посадочного материала..................................................................83

3.5.1 Каланхое перистое................................................................84

3.5.2 Алоэ древовидное................................................................

ГЛАВА IV. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ БИОКОНТЕЙНЕРОВ НА СОДЕРЖАНИЕ ЭФИРНОГО МАСЛА И МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ИЗУЧАЕМЫХ РАСТЕНИЙ.........................................96

4.1 Накопление эфирного масла в изучаемых видах...........................96

4.2 Особенности строения железистого аппарата изучаемых видов

растений семейства Яснотковые в связи с их продуктивностью.........103

ВЫВОДЫ..................................................................................114

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ......................................................................115

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ.......................................116

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................117

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В последние годы резко изменилась окружающая среда, и, прежде всего, больших и малых городов. Человек вступил в противоречие с природой и в решении проблемы жизнеобеспечения ему надо кардинально менять стратегию и тактику своего поведения на нашей планете. На смену пассивной «охране природы» должны прийти принципиально новые активные фитотехнологии, обеспечивающие здоровую среду обитания в противовес «средоразрушающим» и «средозагрязняющим» технологиям. В воздухе содержатся вредные для населения планеты перекись водорода, сероводород, углекислота, аммиак, хлор, сернистый и другие газы, (формальдегид, токсины, ксилол, толуол) серная и азотная кислоты и другие вредные для нашего организма вещества. Особое место в составе «живого воздуха» принадлежит патогенам (вредным микроорганизмам). К ним относятся стрептококки, стафилококки, сарцина и многие другие - носители всевозможных инфекций, приводящие к серьезным заболеваниям.

По данным ВОЗ (Всемирной Организации Здравоохранения) в мире более 1 млрд. человек проживает в крупных городах с загрязнением воздуха выше предельно допустимых концентраций. Все большее количество людей страдает заболеваниями нервной и сердечно-сосудистой систем, у детей и взрослых снижается иммунитет, падает рождаемость и увеличивается смертность.

В силу указанных причин, на современном этапе развития технологических средств и использования продукции химической промышленности, стратегической задачей человечества является развитие биологического и экологического земледелия. Это означает, что на смену пассивной охране природы приходят принципиально новые активные

Примером таких активных фитотехнологий могут служить аэротерапевтические модули с включением растений, выделяющих в среду обитания человека биологически активные вещества: фитонциды и эфирные масла, которые обладают противомикробной и антивирусной активностью в сочетании с положительным воздействием на организм человека. В ГНУ ВИЛАР разработаны такие фитомодули, обладающие санирующим эффектом (ПАТЕНТ на изобретение №2143922 «Способ оздоровления воздуха в помещении» 2000; ПАТЕНТ №2267916 «Способ формирования сантарно-защитных насаждений для оздоровления воздушной среды» 2006).

Потребность в лекарственных и фитонцидных растениях постоянно растет, в связи с чем, возникает необходимость массового выращивания рассады лекарственных, фитонцидных и декоративных растений для последующего их внедрения в интерьеры помещений различного назначения.

Эффективным способом решения данной проблемы может стать применение биоконтейнерной фитотехнологии для выращивания лекарственных, фитонцидных и декоративных культур, улучшающих среду обитания и здоровье человека. Разработка нового способа получения рассады лекарственных и фитонцидных растений позволит выращивать их в необходимом количестве в более короткие сроки по сравнению с существующими технологиями закрытого грунта.

Цель работы. Усовершенствовать технологию выращивания качественного посадочного материала лекарственных и ароматических растений на основе биоконтейнерной фитотехнологии для создания аптекарских огородов и коллекционных участков, а также для использования в аэпод>итотсоапевтических модулях в интерьерах различного назначения, улучшающих среду обитания и здоровье человека.

Задачи исследований.

1. Изучить биологические особенности роста и развития лекарственных и эфиромасличных растений при выращивании с использованием биоконтейнеров;

2. Определить взаимосвязь между применением биоконтейнеров и энергией прорастания и всхожестью семян лекарственных и эфирномасличных растений.

3. Усовершенствовать технологию размножения мяты и каланхое методом зеленого черенкования и семенного размножения эхинацеи, мелиссы, базилика и змееголовника с использованием биоконтейнеров;

4. Разработать технологию получения качественного посадочного материала лекарственных культур круглый год в условиях защищенного грунта;

5. Изучить влияние действующих веществ, содержащихся в биоконтейнере на накопление эфирного масла.

Научная новизна исследований. Проведенные исследования позволили научно обосновать эффективность использования биоконтейнерной фитотехнологии в двух направлениях: для круглогодичного выращивания качественного посадочного материала лекарственных и фитонцидных растений в короткие сроки и получения лекарственного растительного сырья алоэ и каланхое несколько раз за сезон. Впервые разработана инновационная технология выращивания посадочного материала алоэ, базилика, каланхое, змееголовника, мелиссы, мяты, эхинацеи, используемых в средообразующих фитотехнологиях. Впервые изучены рост и развитие 7 видов лекарственных культур при выращивании в биоконтейнерах. Установлена ростостимулирующая активность компонентов биоконтейнеров на изучаемые растения, на накопление эфирного масла.

Теоретическая и практическая значимость результатов исследований.

Получены оригинальные данные по биоэкологическим особенностям 7 видов лекарственных и ароматических растений из разных семейств. Применение биоконтейнеров позволило получить высококачественную рассаду лекарственных и ароматических растений в оптимальные (более короткие) сроки. При внесении в почву биоконтейнеров растения развиваются быстрее. Применение биоконтейнеров позволило повысить биоэкологическую безопасность культур и повысить качество посадочного материала. Проведенные исследования позволили научно обосновать эффективность использования биоконтейнерной фитотехнологии в двух направлениях: для круглогодичного выращивания качественной рассады лекарственных и фитонцидных растений в короткие сроки и получения лекарственного растительного сырья несколько раз за сезон. Отмечено положительное влияние биоконтейнеров на рост и развитие лекарственных и фитонцидных растений и накопление в них эфирного масла.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Влияние выращивания лекарственных и ароматических культур в биоконтейнерах на их рост и развитие;

2. Влияние биоконтейнеров на посевные качества семян (энергия прорастания и всхожесть) и укореняемость черенков лекарственных и эфиромасличных растений;

3. Обоснование эффективности применения биоконтейнеров при выгонке рассады алоэ и каланхое круглый год;

4. Оценка влияния действующих веществ, содержащихся в биоконтейнере, на накопление эфирного масла.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Значение аэрофиглотерапевтических модулей для оздоровления

окружающей среды

Состояние окружающей организм человека среды обитания в интерьерах помещений постоянно ухудшается, что приводит к резкому повышению заболеваемости, снижению работоспособности, увеличению смертности.

Оптимизация среды обитания может быть достигнута также путем комплексного подхода, создавая оптимальный световой, цветовой, температурный, влажностный режим, очистки воздуха от химических загрязнителей, газов, токсинов, тяжелых металлов, пыли, других веществ, вредных примесей, патогенов и обеспечения необходимого химического и ионного состава воздушной среды [82].

Фитонциды (от греч. рЬ^оп — растение и лат. саеёо — убиваю) — один из факторов естественного иммунитета растений (растения стерилизуют себя продуктами своей жизнедеятельности).

Образуемые растениями биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших. Термин предложен Б. П. Токиным в 1928. Характерными представителями фитонцидов являются эфирные масла, извлекаемые из растительного сырья промышленными методами [107]. Доказано, что летучие фитонциды растений обладают высоким спектром антимикробной активности, сочетающимся с положительным воздействием на организм человека, что позволяет их использовать для санации среды обитания в присутствии человека. Накопленные данные позволили установить, что даже 15-30 минутное воздействие на организм фитонцидных растений, расположенных в интерьерах в оригинальных фитокомпозициях, способствует восстановлению подавленных нездоровой экологической средой защитных функций организма [15].

Выделение ряда фитонцидов усиливается при повреждении растений. Летучие фитонциды способны оказывать своё действие на расстоянии. Летучие фитонциды уничтожают простейших (инфузорий), многих насекомых за короткое время (часы или минуты) [107].

Использовать растения в том виде, в каком их создала природа рекомендовал еще Гиппократ. Воздушная среда городских помещений далека от идеальной. Помимо обычной пыли часто воздух помещений имеет повышенное содержание химических соединений, выделяемых стройматериалами, мебелью, выхлопные газы, попадающие с улицы. Значительного улучшения воздушной среды закрытых помещений можно добиться, используя для озеленения определенные растения. Растения также служат фильтром вредных веществ [38].

Кроме того, воздушная среда содержит условно-патогенные микроорганизмы, такие как стафилококк, микроскопические плесневые грибы. Эти микроорганизмы, попадая в благоприятные условия на слизистые оболочки верхних дыхательных путей, могут вызывать острые респираторные или аллергические заболевания.). Даже самые современные технические средства не всегда обеспечивают здоровую воздушную среду. В то же время летучие выделения многих растений обладают фитонцидными свойствами, т.е. способностью подавлять жизнедеятельность микроорганизмов. Механизм действия летучих фитонцидов заключается в том, что они вызывают разнообразные изменения микробной клетки: подавляют дыхание, растворяют и разрушают поверхностные слои и составные части протоплазмы (ферменты и др.) [29]. В медицинской практике фитонциды широко применяются для борьбы с желудочно-кишечными инфекциями, гриппом, ангиной, дифтерией, туберкулезом, кожно-гнойничковыми, гинекологическими и рядом других заболеваний. В лечебных целях очень важно, что фитонцидная активность комнатных растений проявляется в зимне-весенний период, т.к. именно в это время

возрастает число острых респираторных заболеваний [119].

Использование фитонцидных растений в нативном виде имеет ряд преимуществ и отличается от бальнеофакторов химиотерапии возможностью длительного применения, мягкостью широкого терапевтического воздействия на организм, значительной широтой лечебных концентраций. ВИЛАР предложил комплекс мероприятий для улучшения здоровья детских организмов, в том числе школьного и дошкольного возраста, путем использования фитонцидотерапии, являющейся непосредственной частью фитотерапии.

Растения также способствуют увеличению уровня полезной ионизации (до 2-3 тыс. легких ионов в 1 м воздуха) [118]. Дефицит отрицательных ионов приводит к понижению сопротивляемости организма, инфекциям. Растения, усиливающие ионизацию, стимулируют деятельность сердечнососудистой и кроветворной системы, усиливают биотоки мозга, снижают уровень сахара в крови [117]. Особое место в аэрофитотерапевтических модулях (аэро — воздух, фито — растение, терапия — лечит, модуль — замкнутые условия) отводится эстето- и психотерапии. При этом на организм человека оказывают воздействие необыкновенные цвета (цветотерапия) и формы тропических растений. Пребывание в таком модуле в течение 15-30 мин. снимает физическое и психическое утомление.

Аэрофитотерапевтические модули способствуют: улучшению микроклимата в помещениях различного назначения, снижению и уничтожению возбудителей бактериальных, грибковых и вирусных инфекций; оздоровлению верхних дыхательных путей и легких; повышению иммунитета организма и его устойчивости к стрессам; улучшению сна, повышению работоспособности и тонуса др); снижению токсинов в воздухе [82].

Применение безопасных эфирных масел — ароматерапия — также оказывает оздоровительный эффект [15].

1.2 Биологические особенности лекарственных и ароматических

растений

Прежде, чем решить поставленные перед нами задачи, необходимо было определить наиболее пластичные объекты (20 видов) исследований для получения качественной рассады круглый год в условиях защищенного грунта. На основе значительного объема работ, литературных данных нами был выбран и рекомендован для изучения сортимент (свыше 90 видов) лекарственных, фитонцидных, ароматических, декоративных и других полезных растений для производства рассады.

В результате работы подобран сортимент из 7 видов лекарственных и фитонцидных растений, а именно: мята перечная (Кипрская популяция), мелисса лекарственная, базилик камфорный (4 сорта), змееголовник молдавский, эхинацея пурпурная, каланхое перистое и алоэ древовидное.

Нами проводились наблюдения за 7 видами, представителями 4 семейс