Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эколого-биологическое обоснование использования ковдорского вермикулита в гидропонном растениеводстве в условиях Крайнего Севера

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Эколого-биологическое обоснование использования ковдорского вермикулита в гидропонном растениеводстве в условиях Крайнего Севера"

Иванова Любовь Апдреевна

На правах рукописи

005054175

ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОВДОРСКОГО ВЕРМИКУЛИТА В ГИДРОПОННОМ РАСТЕНИЕВОДСТВЕ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

03.02.08-экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

- 1 КО Я 2012

Петрозаводск 2012

005054175

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Поля[ альпийском ботаническом саде-инсгатуте им. Н.А. Аврорина Кольского научного центра Российс академии наук

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Марковская Евгения Федоровна

доктор биологических наук, профессор Капелькина Людмила Павловна

доктор биологических наук, доцент Сысоева Марина Ивановна

Ведущее учреждение: ФГАОУ ВПО Белгородский государствешшй националы исследовательский университет

Защита состоится "07" ноября 2012 г. в 14 час. на заседании диссертационного coi Д.212.190.01 при Петрозаводском государственном университете по адресу: 185910, Республ Карелия, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33, эколого-биологический факуль ауд. 326 теоретического корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петрозаводского государствен! университета, на сайте: www.petrsu.ru.

Автореферат разослан" " октября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук:

Лябзина С.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В современных условиях растениеводства важен поиск и применение новых фекгивных способов выращивания растений, которые бы гарантировали оптимальный рост растений, гспечивали человечество питанием и не нарушали экологического равновесия на Земле (Гэлстон и ., 1983).

По оценкам экологов и экономистов мира, в ближайшее время в связи с глобальными ленешшми климата на планете, ростом цен на энергоносители, загрязнением и оскудением почв, гдназначенных для растениеводства, ведущим способом культивирования станет гидропонное ращивание растений. Оно позволит переориентироваться на создание индустриального ;тениеводства нового типа и современных биотехнологий производства высококачественной :тениеводческой продукции в условиях строгого соблюдения основных требований охраны гественных ресурсов природы (Русаков, Русакова, 1980).

В настоящее время в России и за рубежом в производственных условиях достигнуты »чительные успехи при выращивании растений на искусственных субстратах. Однако, обладая рядом иных агрофизических свойств, они не способны вьщержать многолетнюю эксплуатацию в пропойном производстве. Это приводит к их химическому и биогенному вырождению, изменению закгеристик и созданию неразрешимых экологических проблем, связанных с утилизацией отходов мад, 1981). Проблема поиска более совершенных гидропонных субстратов, которые могут заменить сую сложную природную среду, как почва, и обеспечить безотходное производство сококачественной сельскохозяйственной продукции, остается аюуальной.

Все северные территории мира отличаются дефицитом почвенных ресурсов и их бедностью, а еже трудоемкостью и дороговизной мероприяшй, направленных на повышение плодородия местных чв (Берсон, 1979). Однако только на Кольском Севере открыто и разрабатывается богатейшее в мире вдорское месторождение вермикулита (Доклад о состоянии и охране..., 2008). Среди чвозаменителей естественного происхождения субстраты на основе глинистого минерала вермикулита ивлекают особое внимание растениеводов. Этот минерал как гидропонный субстрат интенсивно учался в 1960-1970-е годы, и доказана перспективность использования вермикулита Наткруитского >жная Африка), Потанинского (Россия, Урал) и Кокшаровского (Россия, Дальний Восток) порождений для выращивания растений (Бентпи, 1965; Логинов, 1970; Бойко и др., 1979). Для вдорского вермикулита характерна высокая вариабельность физико-химических свойств, что требовало специального дифференцированного подхода к разработке технологии его применения в :тениеводстве. Большие запасы на Кольском Севере вермикулиговых руд, недостаточная изученность эмикулита как субстрата для гидропонного выращивания растений предопределили актуальность педований.

Цель работы - разработать научные основы экологически безопасного гидропонного :тениеводства для условий Крайнего Севера с использованием вермикулита Ковдорского сторождения.

Задачи исследования:

1. Изучить физико-химические аспекты трансформации ковдорского вермикулита в процессе здания и многолетней эксплуатации субстратов в гидропонике.

2. Разработать специализированное инновационное оборудование для получения совремет вермикулитовых субстратов (элекгрообжиговый агрегат) и организации высокоэффектив беспочвенного выращивания растений в защищенном грунте (гидропоникум).

3. Изучить особенности минерального питания декоративных и овощных культур в уело вермикулигопоники с целью создания максимальных урожаев качественной продукции.

4. Изучить особенности роста, развития и продуктивности растений в зависимости продолжительности использования вермикулитового субстрата в условиях защищенного грунт Кольском Севере.

5. Разработать и апробировать научно обоснованные технологии выращивания декорагивн овощных культур на вермикулитовом субстрате в защищенном грунте.

6. Разработать и апробировать инновационные гидропонные экспресс-технологии созд; высокоустойчивого растительного покрова для озеленения и рекультивации техногенно-нарушег территорий.

7. Оценить экономическую эффективность гидропонного растениеводства для усл< Крайнего Севера с использованием вермикулита Ковдорскош месторождения.

Основные положения, выносимые на защиту. Вермикулитовые гидропонные субстр созданные из гидрослюд Ковдорского месторождения по инновационной запатентованной техноло являются эффективными природными минеральными почвозаменителями, способными в : рискованного земледелия совместно с разработанным тепличным оборудованием служить основой организации безотходного производства высококачественной растениеводческой продукции.

Гидропонное выращивание растений на вермикулитовых субстратах в условиях защищен грунта Кольского Севера в сочетании со сбалансированным минеральным питанием, р* инновационных агротехнических приемов культивирования является современ высокоэффективным, наиболее управляемым и научно регулируемым способом выращивания расте

Вермикулитопоника - один из способов сохранения естественных природных комплексов гг возвращения в природную среду, ранее изъятого ее фрагмента (минерала вермикулита) в негоксич состоянии.

Научная новизна Впервые дано эколого-биологическое обоснование использов; ковдорского вермикулита для создания высокопродуктивного гидропонного растениеводств условиях Кольского Севера.

На основании исследований физико-химических свойств ковдорского вермикулита впе{ разработаны субстраты, по всем параметрам соответствующие современным требоваь гидропонного растениеводства.

Разработана дифференцированная система минерального питания для культивирования раст< в условиях северного гидропонного растениеводства

Впервые разработана, апробирована и внедрена безотходная технология полного щ использования вермикулита в растениеводстве.

Разработана инновационная технология «Ускоренное формирование растительного покров отходах обогащения апатитовых руд» (вошла в «Важнейшие результаты исследований РАН в 20111 отмечена Почетным дипломом за научные достижения).

Практическая значимость. Впервые разработана и внедрена в производство инновационная [езная модель - трубчатая наклонная печь (пат. .V» 55110) для создания на ней высококачественных дафицированных гидропонных субстратов нового поколения марки Випон (с. № 329074) из минерала эдорского месторождения (Россия).

Впервые разработан, апробирован и внедрен инновационный подход к формированию хжокачественных растительных сообществ для оптимизации и оздоровления окружающей среды вдшафтов) запатентованными экспресс-способами: настилом ковровой травяной дернины (пат. № '3665), прямым посевом (No: W0/2011/084079), применением многокомпонентной озеленительной иерально-растительной) смеси (заявка 2011127455/13(040621), основанными на комплексном гальзовании вермикулитового субстрата и местных популяций многолетних травянистых растений.

Определены и экономически обоснованы с учетом регионального аспекта принципы создания логически безопасного, высокопродуктивного, адашированного для вермикулиговых субстратов, [курентоспособного гидропонного производства сельскохозяйственной продукции.

Полученные результаты использованы:

- в комплексных опытно-промышленных испытаниях при рекультивации различных категорий >ушенных земель;

- в оранжереях производственных и ведомственных предприятий Мурманской области, что ггверждено Актами о внедрении.

- при создании зонального ассортимента оранжерейно-срезочных и комнатных растений для тлогодичного получения цветочной продукции в условиях Заполярья (Приложение 24);

- в работе многофункциональных малых предприятий - ООО «ВИПОН» (2004-2009 гг.) и ООО АБРУС» (2010-2012 гг.) в России, «Wikin Gress» (2012 г.) в Норвегии;

- в проекте по освоению месторождения металлов платиновой группы (Федоровы тундры) (2008 г.);

- при разработке инновациошюй технологии производства биокапсулированных семян кукурузы осква, предприятие «Моссельхоз», 2006).

Для практики северного растениеводства издано 2 препринта, выпущено 13 Информационных лтсов Мурманского межотраслевого территориального ЦНТИ с практическими рекомендациями и иологиями по беспочвенному выращиванию растений.

Личный вклад автора состоит в разработке программы и определении основных направлений хпедования, организации и личном участии в проведении экспериментов, анализе и обобщении тученных результатов, разработке зонального ассортимента оранжерейно-срезочных кулыур, новационных технологий выращивания растений и предложений по их практической реализации.

Исследования выполнялись по 6 плановым госбюджетным тематикам НИР Федерального ^дарственного бюджетного учреждения науки Полярно-альпийского ботанического сада-института . H.A. Аврорина Кольского научного центра РАН (ФГЪУН ПАБСИ КНЦ) Полученные результаты тользовались при проведении ряда хозяйственных договоров. Часть экспериментов и публикаций полнена при финансовой поддержке Отделения общей биологии РАН, Президиума РАН, Программы езидиума РАН № 44 «Биологическое разнообразие», Фонда содействия развитию малых форм гдприятий в научно-технической сфере, ОАО «Кольская горно-металлургическая компания», ООО ипон», ООО «Сабрус», ООО «Системы промышленной безопасности».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывалш обсуждались на VIH симпозиуме «Биологические проблемы Севера» (Апатиты, 1979), совет агрокомигета при правительстве Мурманской области ((Перспективы развития произво; вермикулитового концентрата и его применения в сельском хозяйстве области» (Мурманск, 198" Международной конференции «Цветоводство - сегодня и завтра» (Москва, 1998), IV Междунаро конференции «Проблемы цветоводства и декоративного садоводства» (Ялта, 2000), Междунаро конференции «Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути разв] решения» (Архангельск, 2001), Международном совещании «Технопарки. Организация. Разв] Проблемы», проводившемся по NMCP (Netherlands Management Cooperation Program) и прс «Содействие развитию инновационных МСП в Балтийском регионе РФ» (Швеция, 2002), Международной научной конференции «Биологическое разнообразие. Интродукция растений» (Q Петербург, 2007), Международной конференции «Экологическая ответственность бизнеса как ос сохранения благоприятной окружающей среды и инвестиционной привлекательности О Петербурга и Ленинградской области» (Санкт-Петербург, 2007), I Всероссийской научно-пракгиче конференции с международным участием «Фундаментальные достижения в почвоведении, экол< сельском хозяйстве на пуш к инновациям» (Москва, 2008), Всероссийской конференщ международным участием «Северные территории России; проблемы и перспективы развит (Архангельск, 2008), II Всероссийской конференции «Биотехнология как инструмент сохран биоразнообразия растительного мира» (Волгоград, 2008), Международной научно-пракгиче конференции «Ботанические сады в XXI веке: сохранение биоразнообразия, стратегия развит инновационные решения» (Белгород, 2009), ХХЛ, XXIII международных научно-пракгиче конференциях «Проблемы озеленения крупных городов» (Москва, 2009, 2010), European Geoscií Union General Assembly (Vienna, Austria, 2009, 2010), Российско-Нидерландском бизнес-семи (Россия, Мурманск, 2009), I, II международных Мурманских инвестиционных форумах (Мурм; 2009, 2010), The 8th Conference of the Society for Ecological Restoration - Europe (SER) (Ceské Budéjc 2012), Vi съезде Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Петрозаводск, 2012).

Отдельные результаты исследований были представлены в экспозициях ВДНХ СССР: «На; промышленному цветоводству» (1976), «Наука - производству» (1979), где отмечены 2 бронзоЕ медалями, а также на ежегодных всероссийских выставках отечественных товаропроизводит «Имандра» (Апатиты, 2003-2008), всемирной выставке "Copenmind - 2008", (Копенгаге! региональной выставке «Мурманская область: вчера, сегодня, завтра» (Мурманск, 2008).

Инновационная продукция: проект «Випон» - победитель Всероссийского конкурса «CTv 04» (Санкт-Петербург, 2004); проект «Экспериментальная рекультивация нефтезагрязненных груш земель в условиях Крайнего Севера с применением технологии рулонных газонных покрытий на ос субстрата Випон», представленный на Международном конкурсе инновационных проектов в pa¡ Международной программы «Golden Galaxy», награжден золотой медалью «Innovations for investme the fiiture» (2009) Американо-Российского центра международного делового сотрудничества (ARBU

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 100 работ. Наиболее значь приведены в автореферате, в том числе в рекомендованных ВАК изданиях (12 статей в централ

налах, 6 патентов и 2 свидетельства, 6 работ, депонированных в ВИНИТИ, 22 статьи в Материалах юссийских и международных конференций и симпозиумов), 5 монографий.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, эдов, списка литературы и 36 приложений. Она изложена на 386 стр., включает 90 табл., 79 рис. сок литературы составляют 699 источников, среди которых 85 иностранных.

Благодарности. Автор глубоко признателен своему первому учителю, инициатору юпонного выращивания декоративных растений в Заполярье Ж.Ф. Онохиной, научному ;ультанту, академику РАСХН, профессору Б.А. Ягодину, выражает особую благодарность за анную поддержку, внимание и помощь д.б.н. В.И. Косткжу, к.х.н. В.Г. Кременецкому и к.т.н. И.П. менецкой. Автор искренне признателен с.н.с. В.А. Костиной за определение дикорастущих видов 'дистых растений.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Глава 1. Обзор литературы

дставлены данные по истории становления и развития беспочвенного способа выращивания гений начиная с XVI века и до настоящего времени, приведена современная классификация одов гидропонного выращивания растений (Берсон, 1964; Чичев, Микая, 1983; Ирригация..., 6). Отмечено, что стимулом в развитии отечественной гидропоники послужило открытие в 0-е годы месторождений вермикулита (Югамашевский и др., 1969). Приведена характеристика дорского вермикулита, отмечены особенности его использования в гидропонике (Переверзев, 5; Ахтямов и др., 1969; Боровиков, 1969). Сделан анализ литературы по биологии, бенностям выращивания, ассортименту декоративно-цветочных и овощных растений, юченных в настоящую работу (Котовщикова, 1975; Сааков, 1983; Звиргздыня, 1984; Кочнева, 9). Рассмотрены возможности управления процессами роста и развития этих видов для анизации высокоэффективного северного гидропонного растениеводства (Артюшенко, 1970; юЬ, 1977; Нитка, 1986; Юткап, 1990). Проанализировано современное состояние и проблемы ропогенно-трансформированных земель на Кольском полуострове, опыт озеленительных и рекулътивационных работ (Любимова, Медведев, 1970; Переверзев, Подлесная, 1986). ¡влены основные проблемы в области северного растениеводства защищенного грунта, становления нарушенных территорий и современные пути их решения (Мантрова, 1981; ;окимова и др., 2010).

Глава 2. Условия, объекты и методы исследований

2.1 Агроклиматические условия

Исследования проводились в период с 1975 по 2011 гт. в Мурманской области (67 30' - 6957' . и 33 40 '- 41 26' в.д.) в гидропонных теплицах ПАБСИ КНЦ РАН, на модельных опытных щадках, находящихся в Хибинском горном массиве, на опытных площадках около городов Кировск, питы, Мурманск.

Агроклиматические условия Мурманской области характеризуются коротким вегетациоь периодом, низкими среднемесячными температурами, краткостью безморозного периода, возможно заморозков даже в июле, бедностью местных почв питательными веществами. Заполярное полож региона определяет колебания продолжительности дня от 0 (полярная ночь зимой) до 24 часов (поля; день летом) (Барановская и др., 1969; Головкин, 1973; Зюзин, 2006). Это создает неблагоприятные уел для культивирования растений, как в открытом, так и защищенном грунте.

Теплицы ПАБСИ (типовой проект Гипронисепьпрома) оснащены гидропонными усганов1 специально разработанными для использования искусственных субстратов. Дня освещения использу дуговые piyrHbie люминесцентные лампы марки ДРЛ-450, температура воздуха в теплицах подцержив; при помощи центрального отопления (сентябрь-май) или элекгрообогрева (июнь-август). Влажз воздуха регулируется увлажнением дорожек и опрыскиванием растений водой.

2.2 Объекты исследования

В работе использован минерал вермикулит Ковдорского месторождения. Исследования выпаш на 7 видах вермикулитового субстрата: обожженном в год исследования, после 5, 15 лет использован 4 модификациях вермикулитовых субстратов марки Випон (Випон-1,2,3,4); на верховом сфагновом т и почвенной смеси (дерновая земля, торф, опилки, песок в объемном соотношении 2:2:2:1).

В защищенном грунте исследованы 7 видов (27 сортов и гибридов) растений: мношле декоративно-цветочные культуры — альстремерия гибридная (Alstroemeria hybrida hört.) 3 со (Регина, Староза, Сгавита), гербера гибридная (Gerbera hybrida hört.) 8 сортов (Лелде, Зелтене, Mi Яугрите, Айме, Томе, Айра, Дарта), гиппеаструм гибридный (Hyppeastrum hybridum hört.), зантеде эфиопская (Zantedeshia aethiovica (L.) Spreng. 4 сортов (Николаи, Штутгартская жемчужина, J Джем, Гигант), кринум Мура (Crinum moorei Hook, f.); овощные культуры - огурец посевной (Cue sativas L.) 9 партенокарпических гибридов (ТСХА 379, 805, 138,40, 98, 194, Арбента, Вирента, Зоз; томат обыкновенный (Lycopersicon esculentum Mill.) 5 индетерминантных высоко- и среднеро( раннеспелых гибридов (Русич, Верлиока, Портленд, Тортилла, Рококо).

В экспериме1пах в условиях открытого грунта использовалось 12 видов травянистых расп (мятлик луговой (Роа pratensis L.), овсяница красная (Festuca rubra L.), райграс пастбищный (пл многолетний) (Loliumperennt L.), волоснец песчаный (Leumus arenarias (I,.) Höchst., Efymus arenariu. клевер белый (ползучий) (Trifolium alba L.), клевер луговой красный (Trifolium repens L.), фестуло1 изумрудный (Festulolium smaragdinum), кострец безостый (Bromus inermis Leyss.), тимофеевка луг (Phleum pratense L), мать-и-мачеха (Tussilage fatfara L.), одуванчик лекарственный (Taraxacum offic' Web. ex Wig.), иван-чай (Chamaenerion anqustifolium (L.) Scop.).

Работы по рекультивации выполнены на локальных нарушенных территориях Мурман области: действующем апатитонефелиновом хвосто'хранилище АНОФ-2 ОАО «Апатит», модел! нефтезагрязненных участках экспериментального полигона ООО «ОРКО-ИНВЕСГ».

23 Методы исследования

Аналитическая работа выполнена в специализированных аккредитованных лабораториях ФГ КНЦ РАН и ОАО «Кольский геологический информационный лабораторный центр» (г. Апат Мурманская область), в ФГУ «Цешр лабораторного анализа и технических измерений по Мурман области» (г. Мурманск). Показатели анализировались в соответствии с действующими ГОСТами и ОСТ

Радиационные методы. Исследования выполнялись радиометрическим, гамма-кгрометрическим методами с использованием общепринятых стандартных методик.

Физико-химические методы. При изучении физико-химических характеристик вермикулита меняли решгенофазовый анализ (РФА) на аппарате ДРОН-2.0, термогравимстрические ледования проводили на дериватографе системы "Паулик, Паулик, Эрдеи". Обжиг вермикулита 'водили в муфельных печах Nabertherm, модель L9/S (Германия). Валовый химический состав микулита определяли методом полуколичественного спектрального анализа, химический анализ творов выполнен на приборе AAnalist 400, остальные показатели получены по стандартным »дикам, в том числе насыпная плотность - по ГОСТ 8269.0-77. Химические элементы в растениях, стратах и питательных растворах определяли методами атомно-абсорбционной спектрометрии и гометрии, рН - потенциомегрическим методом.

Физиологические методы. Использовали методы создания системы удобрений (Журбицкий, 3) и функциональной диагностики (Ягодин, Плешков, 1988).

Полевые исследования включали геоботанические описания (Шенников, 1964; Кучеров, шская-Гвоздева, 1995), фенологические наблюдения (Шульц, 1981; Фенологические наблюдения..., 2), биометрические измерения (линейные размеры, биомасса) и инновационные экспресс-методы цания растительного покрова (Иванова, 2010).

Камеральные исследования. Биоморфологический метод (Артюшенко, 1970; Скрипчинский и 1970; Седова, 1976). Для морфологического анализа луковичных растений использовали [окулярную лупу МБС-6, микроскоп JSM-6390 LA (Jeol, Hitachu). Морфологическое описание етативных и генеративных органов растений проводилось с применением терминологии, [веденной в «Атласе но описательной морфологии...» (Федоров и др., 1979). Характеристика вития побегов луковичных дана по Ф.М. Куперман (1977), анализ жизненных форм - по И.Г. юбряковой (1962, 1964), М.В. Марковой (1972), В.В. Никитину (1983), номенклатура таксонов нейсгв и родов) - АЛ. Тахтаджяну (1987), названия сосудистых растений - по С.К Черепанову 95), мохообразных - по М.С. Игнатову, О.М Афониной (1992).

Статистические методы. Обработка данных, расчеты и графические материалы выполнялись использованием методов описательной статистики и однофакгорного дисперсионного анализа юпехов, 1965), а также специализированного программного обеспечения Microsoft Excel 2007.

Глава 3. Физико-химическая трансформация ковдорского вермикулита, [налагая получения и применения субстратов для гидропонного выращивания растений

3.1 Изменение физико-химических свойств ковдорского вермикулита при обжиге процессе многолетней эксплуатации в гидропонике

Методами рентгенофазового и термогравиметрического анализа исследованы исходный [родный и отработанный в течение 15 лет в гидропонике образцы вермикулита, а также указанные азцы после их обжига при температуре 625°С, определено содержание доступных макрокомпоненгов тяжелых металлов, измерены показатели, харакгерюующие влияние вермикулита на водный и душный режимы почвенного субстрата. Установлено отсутствие существенной трансформации [сталлической структуры вермикулита в процессе эксплуатации. В частости, по сравнению с

характерным базальным рефлексом исходного вермикулита (¿=14.4 А) у отработавшего в гидропок вермикулита наблюдается некоторое изменение величины этого отражения в результате протека] процессов ионного обмена (с!~13.2 А) и упорядочения в переслаивании флогопитовых и вермикулите] пакетов (<1=12.0-12.4 А), что не может оказывать заметного влияния на эксплуатационные свойс субстрата. В то же время технологические свойства термовермикулита после 15-летней эксплуатаци защищенном грунте претерпевают изменения: насыпная плотность термовермикулита увеличивается в раза, а влагоемкость снижается в 2 раза (табл.1). Данные изменения обусловлены в меньшей степ механическим истиранием («80% увеличения плотности) и в большей степени регидратацией (с «200%). Субстрат дает усадку, в нем накапливается большое количество трудноизвлекае!» растительных остатков, в связи с чем требуется его замена.

Таблица 1 - Технологические характеристики образцов вермикулита

Номер образца* Насыпная плотность, г/см3 Коэффициент вспучивания ППП,% Водопоглощение, % Гигроскопичносп %

1 0.65 5.9 17.4 13 1.5

2 0.11 5.9 8.3 209 6.0

3 0.40 2.2 12.4 93 5.6

4 0.18 2.2 8.0 130 5.0

Примечания. 1 — минерал вермикулит, 2 — «термовермикулит» (вермикулит после обжига), 3 «термовермикулит» после 15-летнего использования в гидропонике (отработавший), 4 - отработавший гидропонике «гермовермикулит» после повторного вспучивания.

Отработавший вермикулит обладает способностью повторно вспучиваться (коэффици вспучивания 2.2), что закономерно меньше по сравнению с исходным вермикулитом (коэффици вспучивания 5.9). Потери при прокаливании при 1000°С вспученных образцов отличаю незначительно (8.3 и 8.0%), это свидетельствует о сохранении структуры трехслойных талькоподоб! слоев. Существенного изменения химического состава в процессе эксплуатации не происхо; Естественный химический состав и структурированность отработавшего вермикулита д! возможность дальнейшего его использования в качестве разрыхлителя почвы.

Следует отметить, что характеристики образцов вермикулита соответствуют либо близи нормативным требованиям по содержанию тяжелых металлов (ТМ). По сравнению с друп образцами концентрация ТМ в доступной форме несколько выше в отработавшем вермикулите, которого наблюдается незначительное превышение нормы по никелю (5 мг/кг) и хрому (7 мг/кг существенное - по цинку (35 мг/кг). После обжига в образце уменьшается концентрация доступны кислоторастворимых форм цинка и никеля, что можно объяснить выгоранием органических примесе растительных остатков, содержащих данные компоненты. Содержание углерода в образце 3 состав! 0.66%, в образце 4 - 0.05%, что подтверждает высказанное выше предположение. Содержание мед кобальта в образцах меньше предела обнаружения (5 мг/г).

Таким образом, полученные результаты изучения физико-химических свойств ковдорск вермикулита в процессе многолетней эксплуатации в гидропонике позволяют говор об относительной инертное™ термовермикулита, о возможности его применения для созда сбалансированного минерального питания при длительном выращивании растений. Вермикулитот

страт, не пригодный для дальнейшего использования в защищенном грунте, но обладающий кальным комплексом физико-химических и биологических свойств, может быть возвращен риродную среду в качестве нетоксичного материала, улучшающего структуру почвы. Это дает ование считать гидропонную технологию с использованием вермикулита безотходной и логически безопасной (рис.1).

3.2 Создание вермикулитопых субстратов нового поколения марки Випон

Качество вермикулитового субстрата определяется исходными свойствами слюды и режимом сига (Теннер, 1969). Для производства вермикулитовых субстратов с высокими качественными азателями (хорошей вспучиваемостью, высокой механической прочностью, благоприятным для гащивания растений уровнем рН водных суспензий) важно знать оптимальный режим обжига микулита.

Вспучиваемость вермикулита. В связи с тем, что слюды различной степени гидратации учиваюгся неодинаково, оценку качества получаемого в результате обжига термовермикулита водили не по изменению толщины его пластинок, а на основании выявления изменений насыпного ема проб вермикулита до и после их обжига (Бойко и др., 1976). Этот показатель позволяет выбрать тот им обжига, который приводит к получению термовермикулита с достаточно низким объемным весом, ледование влияния разных температурных (от 300 до 1000 С) и временных (от 2 до 6 мин) режимов мга на изменения объемного веса вермикулита разного фракционного состава выявило наиболее четкую юимость степени их вспучиваемости от времени воздействия температур до 500-550°С (с повышением пературы и времени обжига уменьшается объемный вес вермикулита). При дальнейшем повышении пературы обжига фактор времени не оказывает четкого влияния. Наименьшая объемная масса у разных кций вермикулита достигалась у крупнофракционированных парий (КВК-8, КВК-16) при температуре -700°С, у мелкофракционированных (КВК-2, КВК-4) - при 650°С.

Хрупкость термовермикулита. Для определения качества гидропонного субстрата важно еделить тот режим обжига, при котором достаточная вспучиваемость сочеталась бы с наиболее чной структурой минерала. С этой целью изучали изменение степени хрупкости пластин мовермикулита в зависимости от разных режимов обжига, полученные образцы подвергали действию искусственно имитированной нагрузки, приблизительно соответствующей действию гений на вермикулитовый субстрат в период вегетации и разрушающей его гранулы (Кугенкова, 4). Затем определяли диапазон температур, соответствующий наименьшей степени хрупкости стинок вермикулита. У всех использованных фракций вермикулита хрупкость пластинок возрастала величением температуры и времени ее воздействия в интервале температур от 300 до 700°С. уктура более крупных фракций менее подвержена воздействию высокотемпературного обжига, яяшальная величина хрупкости отмечается при температуре 700°С, поэтому для сохранения чности термовермикулита его обжиг следует проводить при более низкой температуре, юставление полученных данных о влиянии различных режимов обжига на вспучиваемость и степень пкости пластинок разных фракций ковдорского вермикулита позволили заключить, что для учения термовермикулита с наименьшим объемным весом и наиболее прочной структурой обжиг ¡ерала следует проводить при температуре 500-650°С.

Уровень рН термовермикулита. Главным недостатком гидропонных субстратов, приготовлен* из ковдорского вермикулита, является крайне высокий показатель рН водных суспензий (от 8.0 до 10.0). Г проведении исследований по определению оптимального температурного режима обж фракционированного вермикулита с целью получения термовермикулита с низким объемным вса» степенью хрупкости гранул, а также благоприятным для выращивания растений уровнем ] вермикулитовые образцы подвергали обжигу в муфельной печи в диапазоне температур 500-70( Установленные изменения рН водных суспензий разных фракций вермикулита показали, что ] благоприятный (6.5-7.1) для выращивания растений, термовермикулит приобретает при обжиге 550-65( Выявленные закономерности изменения физико-химических свойств ковдорского вермикулу происходящие под воздействием высокотемпературного обжига, были использованы при разраба инновационной полезной модели «Трубчатая наклонная печь для обжига вспучивающихся материале (патент № 55110) и технологии производства на ней высококачественных вермикулитовых субстра марки Випон в 4 модификациях, а также технических условий (ТУ № 5722-00171890440-( технических инструкций (ТИ № 5722-00171890440-06) и рекомендаций по их применению растениеводстве.

Субстраты Випон создавались с учетом экологических, агрохимических, технологически) экономических требований. Содержание химических элементов в субстратах, в зависимости фракции, составляет, %: Мё - 14.7-15.6, Ге - 3.4-3.7, Са - 0.2-0.3, К - 0.2-0.3, Р - до 0.05, Мп, а 0.05, 2а- 0.007-0.01, Си - 0.001, Мо, Сс1, РЬ - <0.001, Ав - <0.005, Н£<Э - 0.00048. Они универсалы экологичны (стерильны, не радиоактивны, в них отсутствует канцерогенный компонент — асбест), ла (0.15-0.55 г/м3), характеризуются гармоничным сочетанием полезных для выращивания расте! свойств, выгодно отличающих их от других современных гидропонных субстратов и почвы: высо воздухо- и влагоемкость, буферность, механическая прочность, относительная химическая инертно« не требующая специальной обработки, оптимальная для выращивания растений величина рН (6.5-7 Эти свойства обеспечивают успешную замену почвы и других типов субстратов, устойчивость I длительной эксплуатации, сокращение расхода воды для полива, дозированное и полное использова] минеральных элементов.

3.3 Особенности использования вермикулитовых субстратов в гидропонике

С развитием технического прогресса и гидропоники в мире множится число разнообразн конструктивно отличных друг от друга гидропонных установок (гидропоникумов). Среди них имею небольшие для частного использования и крупные, промышленного назначения. Для эксплуатат вермикулитовых субстратов в соответствии с его особенностями разработана специализирован универсальная многомодульная установка, работающая в полуавтоматическом режиме, простая изготовлении и обслужившим. Она может применяться в разных типах теплиц, в том чис предназначенных для современной многоярусной узкостеллажной гидропоники. В ее осн ирригационная (методом подтопления) система орошения. Достоинство гидропоникума заключает* его экологичности, позволяющей применять единожды приготовленный объем питательного раств полностью, без выброса неиспользованных остатков в канализацию, свойственного другим вщ гидропоники и нарушающего природную среду.

.Хь:;. И Ц-,

Химико-физическая трансформация минерала вермикулита в субстрат-наполнитель для многолетнего гидропонного выращивания растений

Рисунок 1 - Схема полного цикла использования ковдорского вермикулита в северном растениеводстве

13

Глава 4. Онтогенетические аспекты минерального питания растений в услов! гидропоники

4.1 Изучение потребности декоративных и овощных растений в элементах минералы! питания при выращивании на вермикулите

Потребность растений в определенном количестве и сочетании питательных элемен обусловливается их природой, наследственностью и изменяется в зависимости от условий выращива] (Прянишников, 1952). Исследовали изменения потребности растений в питании в течение о итога при разной величине продуктивности. Для этого определяли два показателя: количествен^ (интенсивность потребления каждого питательного элемента растением в единицу времени) качественный (соотношения потребляемых растениями элементов питания) в динамике для вс периода роста растений. Варьируя этими показателями, можно управлять ростом и развитием расте! для получения более раннего и качественного урожая (Авдонин, 1941; Журбицкий, 1963) в конкреть производственных условиях (Егорова, 1969; Бабурин, 1980). Такой подход был взят за основу I составлении дифференцированных по этапам онтогенеза питательных растворов для изучаемых куль как способ увеличения их продуктивности в условиях вермикулитопоники.

4.1.1 Декоративно-цветочные растения

Зшапедешия эфиопская. Подчеркивая наличие специфики в питании каждого растения, ^ Прянишников (1952) считал, что разные растения при выращивании на одинаковом растворе или на одно той же почве обнаруживают разный состав золы, хотя и подверженный некоторым колебаниям, но , каждого типа растений сохраняющий известные типичные черты. В качестве исходного питательн раствора использовали расшор, рекомендуемый для выращивания зантедешии на вермикул Потанинского месторождения в условиях Среднего Урала (Логинов, 1975), со следующим соотношение нем основных питательных элементов, %: Ы:Р205:Кг0:Са0:М^ = 18:32:50:10:6 (сумма №Р2Оу+-1 пришла за 100%, СаО и М{»0 вычислены по отношению к этой сумме). Выявлено, что, как и в услов Урала, в Заполярье доминирующее положение в спектре поглощенных зантедешией элементов пита! принадлежит калию. В растении содержание КгО в расчете на абс. сухую массу может достигать 17%, I время как N колеблется в пределах 3.5-4.7, Р205 - 0.9-1.7, СаО - 1.2-2.4, МйО - от 0.7 до 1.2%. I естественном сокращении светового дня концентрация калия в растениях в отличие от других элемен повышается, что согласуется с зарубежными данными о роли калия в адаптации растений неблагоприятным условиям (МохуакотеЫ, 1971; ДейюИ, 1982). В балансе потребленных зантедеш основных питательных веществ ведущая роль также принадлежит калию. Его вынос превышает суммар потребление растениями азота и фосфора. Уже в начальную фазу роста и развития зантедешия потрсбл калия в 3.5 раза больше, чем фосфора, и в 1.5 раза больше, чем азота Была изучена динам количественных соотношений между N. Р2О5, К2О, СаО, в растениях в течение вегетации. Выявлена изменения соотношений поступающих в растения элементов питания позволили сделать вывод о том, питание зантедешии необходимо проводить дифференцированно, в растворе поддерживать следуюю соотношения основных питательных элементов: в фазу начала роста - 33:13:54:12:9, активного рост 25:11:64:8:7, бутонизации и цветения - 28:17:55:9:8. Применение сбалансированного питания на всех эта! развития способствовало увеличению продуктивности зантедешии, которая, при высоких показаге

хлъа продукции, составила 69.3±3.5 соцветий/м2, что соответствует репродуктивному потенциалу этого I (Котовщнкова, 1975).

Гербера гибридная при соблюдении правильной агротехники и системы питания может обильно ли на протяжении 4-5 лет (Мантрова, 1988). Она отличается высокой требовательностью к ательным элементам и- считается культурой преимущественно азотно-капийного питания фгздыня, 1984; Якобсон, 1984). В качестве исходного питательного раствора использовался раствор 10:50:15:8), рекомендуемый для выращивания герберы в условиях Латвии (Гутмане, 1977). В шее основных питательных веществ, усвоенных герберой за определенный промежуток времени, ущая роль принадлежит также калию, его вынос превышает суммарное потребление растешем азота осфора. Лишь в начале своего развишя гербера поглощает преимущественно азот и несколько ьше калий. Кальция в это время растению требуется в 2.8 раза, магния - в 4, фосфора в 6.5 раза ьше, чем азота и калия. В фазу активного роста растение герберы накапливает питательных лентов меньше, чем в начале вегетации. Максимум потребления питательных элементов людается во время бутонизации и цветения, когда возрастает потребность растения в азоте и калии и ньшается - в магнии: одно растение может потреблять до 1.5 г1Ч, 0.4 гР, 1.2 г К, 0.7 г Сан 0.3 г Mg.

Анализ полученных результатов позволил заключить, что при выращивании на вермикулите в отельном растворе следует придерживаться следующего соотношения элементов питания: в период шьного роста-49:7:45:16:10, в фазу активного роста-32:6:60:20:15, во время бутонизации и цветения -1:53:22:9. При таком уровне питания продуктивность одного растения герберы в эксперименте составила !*0.6 соцветий в год и соответствовала ее потенциальной продуктивности (Звиргздыня, 1984).

Альстремерия гибридная. При изучении потребности растений в элементах питания при гащивании в условиях вермикулитопоники для ряда изучаемых видов была проведена только ректровка исходного питательного раствора методом функциональной диагностики. Так, например, [ выращивании альстремерии гибридной рекомендуется поддерживать в питательной среде дующее соотношение основных элементов питания- 17:32:51:9:11 (Матвеев, 1985; Лукина, 1989).В твегствии с результатами проведенной диагностики, при се культивировании на вермикулите в овиях защищенного грунта Заполярья потребовалось увеличение концентрации N. Р, Са, :ньшение - К. и Mg. В результате оптимальное соотношение элементов составило - 24:35:41:15:5. ленение питания растений позволило увеличить продуктивность культуры до 207±6.9 соцветий/м2 в

Гиппеаструм гибридный, кринум Мура. При выращивании в более южных регионах России пеаструм удобряют по аналогии с другими луковичными культурами, а подкормки и дозы анавливают эмпирическим путем (Ругите, 1976). Данные об удобрении кринума в литературе утствуют. Оба вида относятся к семейству амариллисовых. За основу при изучении их потребности в •ании были взяты рекомендации немецких исследователей - соотношения в питательной среде, равные 58:40:16:6 (ГДР. Гиппеаструм..., 1985). Согласно результатам проведенной функциональной [гностики при выращивании гиппеаструма и кринума на вермикулите эти параметры были изменены -34:31:17:6, т.е. увеличено содержание азота и кальция, уменьшено - калия и фосфора. Применение мой питательной смеси способствовало значительной интенсификации жизненных процессов у тений - формированию большего, чем в природных условиях Юго-Восточной Африки и при

традиционном культивировании, количества составляющих стебель листьев и циклов цветения, позволило максимально повысить продуктивность гиппеасгрума до 3, кринума - до 5 высококачествен! соцветий/1 растения в год.

4.1.2 Овощные растения

Огурец (гибриды селекции ТСХА - Арбента, Виреща, Зозуля). В качестве исходного питательн раствора использован состав - К:Р205:К20:Са0:Мд0 (31:19:50:50:11), разработанный для гидропонн выращивания огурца в северных широтах (Чесноков, Базырина, 1960). Исходя из результа функциональной диагностики о потребности растений в питательных элементах при выращивании вермикулите данный состав был дифференцирован по фазам роста, %: начало роста - 56:8:36:11:7, нач; цветения и бутонизация - 34:21:44:7:8, цветение и плодоношение - 33:7:60:6:6. Сбалансированное пита огурца (гибридов Вирента и Арбента) на вермикулите позволило увеличить их урожайность до 56.7±3. 51.3 кг/м2, продуктивность одного растения до 9. 5±0.7и 8.6±0.6 кг/расгения соответственно.

Томат (гибриды селекции ТСХА - Русич, Верлиока, Портленд, Тортилла, Рококо). В результ проведенной функциональной диагностики по определению потребности томатов в питательн элементах при выращивании на вермикулите исходный состав питательного раствора - 31:19:50:50 (Чесноков, Базырина, 1960) был дифференцирован по фазам роста и развития, %: начало росл 24:15:61:5:6, начало цветения и бутонизация - 55:9:36:11:7, цветение и плодоношение - 34:7:59:1 Сбалансированное питание индетерминантиых гибридов Портленд и Верлиока на вермикулите позвол! увеличить их урожайность до 32.0ъ2.7 и 26.4±2.1 кг/м2 за 2 месяца плодоношения, продуктивно одного растения до 5.3±0.5и 4.4±0.2 кг соответственно.

Таким образом, дифференцированный подход к изучению минерального питания декоратив цветочных и овощных растений в условиях вермикулитопоники показал различия в их потребност элементах питания во время вегетации. Эти исследования позволили оптимизировать дозы и соотноша питательных элементов в разрабатываемых питательных смесях и обеспечить сбалансированное питан согласованное с условиями теплиц. Величина продуктивности (качество и количество цветочной овощной продукции) для каждого исследованного вида растений в условиях Крайнего Севера достт своих максимальных значений - потенциальных для сорта.

4.2 Поглощение элементов минерального питания, продуктивность растем при выращивании на разных субстратах

Вопрос о роли субстратов при выращивании растений в условиях защищенного грунта оетае актуальным. Их сопоставление дает представление о вкладе этой составляющей в разрабатываем технологии.

Зантедаиия эфиопская. В соответствии с результатами предыдущего эксперимента в опь применяли ранее разработанный состав питательного раствора (М:Р2О5:Кг0:Са0:1^О = 28:17:55:9 Наблюдения показали, что растения, выращиваемые методом гидропоники на верховом сфагновом торф вермикулите пягалегнего использования, в сравнении с традиционным способом воздепыват (почвосмесь), имели лучшую облисгвенносгь, большую ассимиляционную поверхность листьев, бOJ мощную корневую систему и отличались ускоренным развитием. Все это сочеталось с более интенсивт накоплением ими сухого вещества. Однако концентрация элементов питания в различных оргат зангедешии слабо зависела от типа субстрата. Основная роль в формировании минерального сгаг

яений принадлежала калию и в меньшей степени азоту, фосфору, кальцию и магнию. Потребление тательных элементов происходило соответственно накоплению ими сухой массы и изменению ее иералыгого состава в процессе роста. В фазу роста, бутонизации и цветения растениям требовались ксимальное их количество. Общая величина потребления питательных веществ одним растением в этот риод составляла: при выращивании на вермикулите 5-летнего использования 5.0 г, на верховом агновом торфе - 3.0 г и на почвенной смеси - 1.6 г. Установлено, что соотношение элементов питания, .одерживаемое в питательном растворе при проведении опыта, соответствовало потребностям растений во гх вариантах опыта, тем самым способствуя увеличению их продуктивности до 105.0±5.3 [сококачественных соцветий с 1 м2 за год. Анализ данных по урожайности культуры, полученных в тилешем эксперименте, показал, что наиболее перспективным субстратом для гидропонного [ращивания зантедешии эфиопской является вермикулит (табл. 2), а период эксплуатации искусственных остратов в гидропонике может быть увеличен: вермикулита - до 10 лет, торфа—до 5 лег без замены.

Таблица 2 - Продуктивность зантедешии эфиопской при выращивании на разных субстратах, количество соцветий/м2

Год выращивания Почвосмесь (контроль) Вермикулит 5 лет использования Верховой сфагновый торф НСРИ

[ервый 88.0±1.4 105.Ш2.5 89.0±3.4 3.8

торой 75.5±1.7 95.0±1.8 90.0±2.7 3.1

ретий 56.0±3.6 68.0±1.0 6б.0±2.1 5.2

1 сумме за 3 года 219.5±5.7 268.0*5.6 245.0±3.3 9.1

Алъстремсрш гибридная. Наблюдения за ростом и развитием альстремерии при ее 1ращивашш на вермикулите, торфе и почвосмеси в условиях защищенного грунта Мурманской ¡ласти показали, что независимо от используемого субстрата формирование растения происходит прерывно в течение года и во многом зависит от температурных и световых условий. При снижении ггенсивности освещения и повышении температуры воздуха более +20°С побегообразование ьстремерии замедляется, стебли ослабевают, вытягиваются, искривляются, засыхают; прекращается ют, утрачивается тургор. Независимо от варианта, максимальное количество побегов (до 15-35 шт/1 ютении) формируется в фазу активного роста. Наиболее интенсивный рост растений, листо- и (бегообразование отмечены при гидропонном культивировании: высота растений на вермикулите в чение вегетационного периода варьирует в пределах 120.3±6.3-170.1±8.9 см (отдельные побеги могут >евышать отметку в 2 м), соответственно на торфе - 100.3±5.4-160.2±7.9, на почвосмеси - 90.2±5.2-¡0.3±7.4 см. Количество листьев на 1 побеге альстремерии в варианте с использованием вермикулита кяавляет 30-70, торфа - 28-73, почвосмеси (контроль) - 20-60 шт. Во все годы исследования шбольший урожай соцветий был получен в варианте с использованием вермикулита, на третий год (льтивирования он достигал максимальных значений 207.0 соцветий/год, что соответствует >тенциальной продуктивности этого вида (Alstroemerien in Holland, 1983) (рис.2).

I 250

У § 200

S Я 150

S * 100

g| 50

I § 0 ¡2

І

j

її

ra

rv

v

VI

і

HCP 7.8 10.9 22.3 16.4 13.8 10.6 Почвосмесь CD Верховой торф □ Вермикулит

Рисунок 2 - Продуктивность альстремерии гибридной сорта Регина при выращивании на разных субстратах

Год выращивания 10.9 22.3 16.4

Кринум Мура. Двухгодичные растения кринума были высажены в январе с полным сохранен» корневого кома по 4 шт/м2 в стеллажи в почвосмесь (контроль) и вермикулит. До марта в обо: вариантах отмечено интенсивное развитие растений (увеличение окружности луковицы, количест листьев, роста растений), а затем его замедление, вызванное началом цветения. В опытном вариан первые соцветия появились в апреле, в контрольном - в мае. Данные по урожайности культуры има существенные различия: на вермикулите продуктивность 1 растения составила 2.6 и у 25% отмече: появление 2 соцветий одновременно, а на почвосмеси - 1.2 соцветия. Качественные показате, цветочной продукции (общее количество и одновременно распустившихся цветков в соцвегаи, дли: цветоноса, длительность сохранения декоративных качеств в срезке) были высокими в обоих вариант опыта. После завершения первой волны цветения рост и развитие растений усилились. В начале авгус высота растений на вермикулите достигала в среднем 87.3, на почвосмеси - 80.2 см, количество листь на растении 25.0 и 21.2 шт. соответственно. За 2 последующих месяца эта показатели рез : ухудшились, но полного отмирания листьев не было зафиксировано. Окружность луковицы урастен: обоих вариантов продолжала увеличиваться вплоть до ноября - начала второго цветения кринуи Продуктивность 1 растения в осенний период цветения в опытном варианте составила 1.9, £ контрольном - 0.8, общая за год 3.9 и 2.5 соответственно, а максимальная на отдельных растениях - 5 и 3.0 соцветия. Полученные данные позволили сделать вывод о том, что использован вермикулитового субстрата для выращивания кринума Мура позволяет повысить продуктивное-одною 3-летнего растения до потенциально возможных значений -5 высококачественных соцветий/го

Глава 5. Управление ростом, развитием, продуктивностью и качеством продукт декоративно-цветочных растений в условиях вермикулитопоники

5.1 Семенное и вегетативное размножение растений

Зантедешип эфиопская. Вегетативный способ размножения. Органом вегетативно™ размножения зантедешии является подземное корневище, на котором ежегодно образуется от 10 до Т. почек-деток, отличающихся высокой жизнеспособностью и энергией развития (Котовщикова, 1975). Г опыте использовались детки разных размеров (0.5-1.0, 1.1-1.5, 1.6-2.0, 2.1-3.0, 3.1-4.0, 4.1-5.0, 5.1-7.0 см: которые высаживали в 4 срока (весенний, летний, осенний и зимний) в вермикулит по 150 шт. в кажде варианте. Лучшая всхожесть была отмечена у деток размером 3.1-7.0 см. Выращенный из них посадочшг: материал характеризовался более интенсивным ростом и развитием. Оптимальным сроком посадки дер : на размножение является зимний, позволяющий получить первый урожай соцветий зантедешии на 4

раньше и сместить пик цветения на осенне-зимний период. Недостающее количество деток таких еров может быть пополнено из фонда хранящихся в вермикулитовом субстрате в холоде.

Гербера гибридная. Генеративный способ размножения. Одной из особенностей этою вида гтся быстрое падение всхожести семян, поэтому изучали влияние разных субстратов и предпосевной ботеи семян гсрберы 0.02 %-м раствором КШО4 на их всхожесть. Выявлено, что обработка семян обсгвует увеличению их всхожести от 14 до 40% в зависимости от субстрата. Процент всхожести ботанных семян на вермикулите был наивысшим - 76%, на песке взошло 64, торфе - 54, почвосмеси % семян. Оптимальным сроком посева ссмян герберы является весенний, при котором уже в июле же года возможно получение первых соцветий.

Вегетативный способ размножения. Вегетативно герберу размножают зелеными черенками, рые можно получил, от взрослого растения (Smith, 1967: Звиргздьшя, 1984). В условиях Заполярья с ire 2-лешего растения можно получить до 20 нгг. черепков. Их укоренение проводили в марте в ¡осмеси, торфе и вермикулите. Во всех вариантах опыта отмечено 100%-е укоренение. Субстрат ал влияние на качественные показатели посадочного материала Высота растений, укорененных на икушле, составила 39.2*2.0 см, количество листьев на растении - 8.8±0.5 шт., на торфе - 27.6±1.5 см i±02 шт., на почвосмеси - 2Z4±1.3 см и 4.0±0.2 шт. соответственно. Лучшая приживаемость рассады пересадке на постоянное место отмечена также у растений, выращенных на вермикулите, а первая очная продукция у этого варианта была получена на 8 дней раньше, чем на торфе и на почвосмеси.

Гиппеаструм гибридный. Генеративный способ размножения гиппеаструма используется для "гения большого количества однородного, здорового посадочного материала и позволяет ичивать эффективность размножения луковичных растений в 10-20 раз (Давыдова, Козлова, 1983; эбченко, 1993). В опыте использовали семена собственного сбора.. Наряду с самоопылением юдили перекрестное опыление растений. Выявлено, что завязывание семян гиппеаструма проходит чение 7, период созревания - 40-60 дней; в одной семенной коробочке образуется 120-160 семян.

посеве в вермикулит свежесобранные семена обладают 100%-й всхожестью, значительно ряется рост и развитие проростков и улучшаются качественные показатели посадочного материала; к концу второго года выращивания диаметр луковиц достигает 5.5±0.4 см и появляются первые tenia. По литературным данным (Артюшенко, 1979), ко 2-3-му году в луковицах гиппеаструма .ко начинают закладываться репродуктивные органы.

5.2 Рост, развитие и регуляция сроков цветения растений в разные сезоны года

Гиппеаструм гибридный и кринум Мура. Вопросы соотношения внутри- и внепочечного ов развития побегов растений до сих пор остаются слабо изученными (Комарова, 1986; Шилова, !), хотя и имеют большое значение для практики цветоводства. В течение нескольких лет юдили наблюдения за появлением и ростом листьев и соцветий у данных видов, а также мрировали их луковицы доя выявления особенностей органообразования на апексе побега, ащивание гиппеаструма и кринума в условиях вермикулитопоники с использованием ранее аботашюй для растений сем. Amaryllidaceae питательной смеси выявило возможность ихельной интенсификации жизненных процессов у данных видов. Их цветение может юлжаться несколько месяцев, при этом последовательно формируется у гиппеаструма до 3, у тума до 5 цветочных стрелок. Увеличивается зеленая масса растений как за счет роста растений в

высоту, так и большего количества составляющих стебель листьев (свыше 10 листьев у гиппеастру. и более 40 - у кринума). У гиппеаструма при интенсивном выращивании можно добиться 3, кринума - 5 циклов развития в год по сравнению с 1-2 в природных условиях или при традиционк культивировании. Исследование опровергает предположение о постоянном и равномерк органогенезе у растений рода Сгіпит (Аргюшенко, 1970), а также выявляет возможности у

регулируемого выращивания растений в контролируемых условиях. Показателем, по которому мои

судить о продуктивности данных видов, служит количество листьев, сформированное за вегетацию одном растении. У растений гиппеаструма с 12 и более ассимилирующими листьями она максимал1_ - 3 соцветия в год. Для обеспечения продуктивности растения кринума, равной двум соцветиям в г оно должно превышать 16 листьев, трем — 24, четырем — 32, пяти - 40 листьев соответственно.

Лльстремерия гибридная. Из литературы известно, что период массового цветеи альстремерии приходится на апрель-июль (Комиссарова, 1982; Poweil, Bunt, 1984; Fiset 1986), а потребность в этой высокопродуктивной культуре в Заполярье более высока зимнее время. Согласно данным, цветение альстремерии можно вызвать снижени

п

температуры (Lin, 1984). Для индукции генеративного развития рекомендуется снижг

3

температуру воздуха в теплице до 5-15°С (Нигко, 1986). Растения альстремерии бь; высажены в 2 гидропонные вермикулитовые теплицы в марте и до сентября включитель выдерживались в одинаковых условиях. С октября в теплице № 1 в течение 3 мес. (с октяГ по декабрь) поддерживали температуру воздуха на уровне 5-10°С (опыт), в теплице № 2 - I ■ 18°С (контроль). Появление первых единичных соцветий у растений опытного вариаг отмечено в конце декабря, то есть спустя 3 мес. с момента низкотемпературной обработ растений; цветение растений длилось до октября следующего года, а максимальный вы> .

соцветий пришелся на февраль-август (рис.3). В контрольном варианте появление псры

„

цветения отмечено только в конце апреля во второй год эксперимента и продолжалось : октября. Урожайность растений в контроле составила 124±6.9, в опытном варианте - 197± соцветий/м2 за период цветения. Вся цветочная продукция имела высокие качественн: показатели. Однако в опытном варианте во время зимнего цветения (декабрь-февра_ соцветия имели менее интенсивно окрашенные цветки, меньший диаметр и количес цветков в зонтике по сравнению с весенним сроком цветения.

Вариант 1993 г. 1994 г.

IX X IX ХП I П Ш IV V VI vn VIII XI ж

Опьгшыи —

Контрольный

- период воздействия низких температур

- период цветения

Рисунок 3 - Динамика цветения альстремерии гибридной сорга Регина в разных условиях выращивш

Полученные результаты позволили заключить, что снижение температуры воздуха в тешшце э 5-10°С в течение 3 мес. (октябрь-декабрь) при выращивании альстремерии гибридной способствует мучению соцветий в зимнее время и увеличению продолжительности цветения растений.

Гиппеаструм гибридный. При разработке зональной технологии выращивания гиппеаструма ажио изучение возможное™ регулирования сроков цветения (Былов, Зайцева, 1990). Переходу генеративное состояние и повышению его продуктивности способствуют температурная индукция гриода покоя и последующее высокотемпературное воздействие (Черевченко, 1977; Ишкап, 1990).

этой целью сроки и продолжительность индукции осуществлялись таким образом, чтобы панируемые пики цветения гиппеаструма приходились на периоды, когда в Заполярье особенно остро цущается дефицит срезки (табд.З).

Растения гиппеаструма высотой 18 см с 3 листьями и диаметром луковицы 5.0 см были лсажены в марте 1995 г. в 3 изолированных друг от друга гидропонных теплицах в вермикулитовый /беграт по 49 шт/м2.

Таблица 3 - Схема опыта по регуляции сроков цветения гиппеаструма в разные сезоны года

при выращивании на вермикулите

Вариант Планируемый пик цветения Сроки и продолжительность иццукции

покоя высокотемпературное воздействие вегетативного роста (возобновлшия поливов)

-и 25ЛП-10.1 10.X-10.XI1 1ШМ8.ХЛ 19.ХЛ-9.Х

1-й 20.Ц-15.Ш 10.ХИ-10.П 11.П-18.П 19.П-9.ХП

-и 25.1У-15.У io.n-io.iv 11.IV-18.IV 19.IV-9.II

В период покоя температуру воздуха в теплице снижали до 7-15°С, полностью прекращали элив и подкормки растений. В следующем периоде температуру воздуха резко поднимали до 25-27*С, го провоцировало массовое появление цветочных стрелок. Третий период начинался постепенного возобновления полива, повышения температуры воздуха до 18-20 С, что вызывало эявление листьев. В результате максимальный выход соцветий был получен в запланированное время, ри осенне-зимнем сроке выгонки отмечены наивысшие качественные и количественные показатели веточной продукции: в первый год продуктивность растений составила 2.0Ю.1, во второй - 2.0±0.4 зцвешй/1 растения; 52% растений имели по 4, 15% - по 5, около 9% растений - по 6 цветков соцветии. При более поздних сроках выгонки выход соцветий и качество соцветий были ниже: в ервый год зимне-весеннего периода продуктивность растений составила 1.8±0.1, весенне-летнего -1.9=Ш.1, во второй год — 1.6'0.2 и 1.4±0.1 соцвегия/м2 соответственно. Таким образом, при выращивании а вермикулите цветочная продуктивность гиппеаструма может достигать высоких значений и ею ожно управлять, планируя получение соцветий в разные сезоны года.

5.3 Влияние густоты посадки на продуктивность растений

Зантедешия эфиопская. Благоприятные условия водоснабжения и минерального питания при здропонном выращивании растений на искусственных субстратах создают возможность загущения осадок (Бентли, 1965). Схема опыта включала 5 вариантов размещения растений от 4 до 54 шт/м2 при

формировании растений в 1 и 3 побега. Наблюдения показали, что загущенность посадок оказала влияние на рост растений, побеш- и листообразование, нарастание ассимиляционной поверхности листьев и не было негативного влияния на качество цветочной продукции; во всех вариантах эксперимента она имела высокие качественные показатели. Оптимальной плотностью посадки было признано размещение на 1 м2 27 растений, сформированных в 1 стебель. На протяжении всего исследования в данном варианте отмечалось равномерное развитие всех 27 побегов, наибольшее нарастание ассимиляционной поверхности листьев и максимальная продуктивность культуры. Во второй год выращивания она была наивысшей и составила 115.2±5.4 соцветий/м2 (рис.4). По сравнению с конгролем (4 растения без формирования стебля) такое загущение посадок позволило увеличить выход соцветий зантедешии на 40.5%.

о 2

г « 50

§ г 25 0

гтьГк.,

1год

7.1

ГГ год 6.0

Шгод 5.3

IV год

3.6

Ш 18 растений в 1 стебель Э 9 растений в 3 стебля □ 27 растений в 1 стебель ЕЗ18 растений в 3 стебля И 4 растения без формирования

Рисунок 4 - Влияние загущенности посадок зантедешии эфиопской сорта Штутгартская жемчужина на ее урожайность

Гербера гибридная. При выращивании герберы традиционным способом рекомендуется высаживать не более 9 растений на 1 м2 (Рихтер, 1973). Схема эксперимента включала 4 варианта загущения: 1-й - 9 (контроль), 2-й - 16, 3-й - 20, 4-й - 25 расгений/м2. Анализ полученных результатов показал, что увеличение плотности растений до 25 растений/м2 не оказывает существенного влияния на рост растений, сроки получения первой цветочной продукции и качественные показатели соцветий, но приводит к уменьшению количества листьев на растении (с 18.0±1.3 шт. - в контроле до 13±0.8 -в самых загущенных посадках), отрицательно сказывается на продуктивности культуры. Наибольший урожай соцветий герберы был получен при загущении посадок до 16 растений/м2 - 57.2±2.4 соцветий/м2 год По сравнению с контролем прибавка урожая в этом варианте составила 45.5, в 3-м варианте - 36.4, 4-м - 22.7%. В связи с тем, что максимум цветочной продукции герберы гибридной в эксперименте был получен в варианте с размещением 16 растений/м2, а более загущенные посадки естественным образом сократились до такой же плотности, был сделан вывод о том, что она является оптимальной для выращивания герберы гибридной на вермикулитовом субстрате в условиях защищенного грунта Мурманской области.

Альстремерия гибридная. Изучали 5 вариантов загущения - 2 (контрольный), 3, 4, 5 и 6 растений/м2. Урожайность растений по вариантам имела следующую зависимость: увеличение загущенности с 2 до 4 растений способствовало повышению их урожайности в первый год выращивания с 30.1±1.2 до 61.2±3.4, во второй год - с 68.244.0 до 94.3±5.1 и в третий год - с 138.2±6.4 до 215.4±8.9 соцветий с 1 м2. Более плотные посадки альстремерии (5 растений/м ), в особенности 6 растений, привели

снижению урожайности культуры, что, вероятно, обусловлено ухудшением условий освещенности та садках в результате образования большого количества (порой свыше 200 игт.) вегетативных побегов 1 м . Наибольшее количество соцветий было получено при размещении 4 расгений/м2, где на трели ц выращивания растений урожайность культуры была максимальной и составила 215.4±8.9 соцвегий/м2 твд, что на 55.8 % превысило урожайность контрольных растений. Анализ полученных данных показал, о оптимальной густотой посадки альетремерии гибридной на вермикулите в условиях защищенного унта Мурманской облает, обеспечивающей максимальный (более 200 соцвегий/м2 в год) выход сококачествешгых соцветий, является размещение 4 растений/м2.

Глава 6. Изучение продуктивности различных сортов декоративных и овощных растений 1И выращиваний на ковдорском вермикулите в условиях Заполярья

Одним из основных условий, определяющих нормальное развитие отрасли растениеводства, пяется правильный выбор сорта (Квасников, 1959). Особенно велика роль сорта при интенсивных шологиях (Вески, 1966).

Зантедешия эфиопская. В опыте использовали 4 сорта: Николаи, Штутгартская жемчужина, ГШ Джем, Гигант. Первые соцветия были получены у сорта Штутгартская жемчужина - на 1 мес. пыле, чем у сорта Николаи, на 2.5 мес., чем у сорта Литл Джем, и на 3 мес., чем у сорта Гигант. :егочная продукция зашедешии у всех сортов имела высокие качественные показатели и по сортности носилась к высшим разрядам. Во многом декоративность зангедешии эфиопской зависит от размеров крывала соцветия. У сортов Гигант, Штутгартская жемчужина, Николаи максимальный диаметр крывала достигал 20.0 Ь0.9, у Литл Джем - 15.3±0.6 см. У всех сортов декоративность соцветий резке была высокой и сохранялась в течение 10-16 дней. Наибольший выход цветочной продукции печен у сорта Штутгартская жемчужина, несколько меньший - у Николаи и Гигант (табл. 4).

аблица 4 - Урожайность различных сортов зантедешии эфиопской при выращивании на вермикулите

>д выращивания Урожайность, соцветий/м2 за год НСРЙ

Штутгартская жемчужина Николаи Гигант Литл Джем

и 104.5±1.3 79.041.8 67.041.8 28.5-Н.З 6.9

я 82.0±1.8 60.041.8 57.041.6 25.041.8 2.8

н 80.041.3 58.041.6 53.041.2 20.040.8 1.1

сумме за 3 года 266.5*3.3 197.0±3.8 177.042.5 73.542.6 5.0

При оценке хозяйственной ценности того или иного сорта зантедешии важным показателем шегся габитус растения, во многом определяющий их площадь питания. Поэтому при выращивании соративных растений на срез бывают хозяйственно невыгодными сорта с широко раскидистым том и крупными листьями. Таковыми в опыте оказались растения сортов Гигант и Николаи, высота гарых достигала 150.2±6.5 и 130.0±7.1 см соответственно, а ассимиляционная поверхность более дм , т. е. в 1.5-2.0 раза превышала площадь листьев у растений сортов Штутгартская жемчужина, тл Джем. Анализ исследуемых показателей показал, что наиболее перспективными являются тения зантедешии сорта Штутгартская жемчужина, обеспечивающие получение цветочной

продукции в более ранние сроки с высокими декоративными качествами и в количестве свьп 100 соцветий/м2 за год.

Гербера гибридная. Сорта герберы сильно различаются по продуктивности (Harding, 1981). Усил селекционеров направлены на получение качественных соцветий: диаметр 10-14 см, дайна цветоноса 40см с продолжительностью сохранения в срезке не менее 7 дней и продуктивное!! 1 растения не менее 15 соцвешй в год (Грибова, 1984). В эксперименте использовали растения rep6q гибридной 8 сортов латвийской селекции. Наблюдения показали, что при выращивании в Заполярье вермикулите опытные растения четко реагируют на комплекс экологических факторов; их развитие завис от температуры и условий освещенности. Наиболее требовательные в этом отношении сорта Томе, Ай» Микус, Дарга погибли в первый год (август-декабрь), Айра, Яугритс - во второй год исследован (сентябрь-октябрь). Оставшиеся два сорта Лецде и Зелгене отличались высокой продуктивностью - 16.(Ш и 21.0±0.5 соцвешя с 1 растения соответственно и качеством соцветий на протяжении всего перис цветения. Параметры их сортовых характеристик, имевшие место в условиях гидропонного выращивания вермикулите в Заполярье, были гораздо выше, чем в Латвии. Результаты опыта позволили заключить, что 8 опытных сортов герберы гибридной перспективными для гидропонного выращивания на срез в услови закрытого грунта Заполярья являются Лецде и Зелгене; использование вермикулита для их выращиван обеспечивает получение высокого урожая высококачественных сопретй. ■

Алъстрсмерия гибридная. При оценке хозяйственной ценности сортов альстремерии наря с продуктивностью важными показателями являются высота растений, качество соцветий и побег определяющие длину и облиственносгь цветоноса (Комиссарова, 1982). В эксперименте использова наиболее популярные в России и различные по окраске цветков сорта Регина, Сгароза и Сгавита. По( посадки в вермикулиговый субстрат отмечено их интенсивное развитие. К концу первого года выращивш высота побегов у сортов Регина и Сгароза превышала 100ь4.8, у сорта Сгавита достигала 80±3.9 < Облиственносгь побегов у растений всех вариантов опыта была высокой. Однако растения сорта Став! были менее декоративны, отличались довольно тонкими, хрупкими и, в большинстве своем, искривленны побегами. Наиболее существенным показателем, позволившим судил, о целесообразности культивироват того или иного сорта альстремерии, явилось общее количество соцветий, получаемое с 1 м2 в течение го На протяжении всего эксперимента самая высокая урожайность отмечена у альстремерии сортов Регин Сгароза (табп.5). На четвертый год выращивания она была максимальной у обоих сортов до 140 соцвегай/м2. Ежегодный выход цветочной продукции у сорта Сгавита был очень низким: в 1-й го 14±0.4, во 2-й -13±02, в 3-й-19±0.7, в4-й -13±0.3 соцветий/м2.

При сравнении качественных показателей соцветий на протяжении всего опыта лучп результаты отмечались у сортов Регина (диаметр цветков достигал 5.1±0.2 см, их количество в соцвеа - 9.2±0.4 шт.) и Староза (3.5±0.4 см и 8.1±0.2 шт.). Соцветия сорта Сгавита в среднем имели 3.5± цветков диаметром 3.0±0.1 см и отличались меньшей декоративностью. Наиболее перспективными i культивирования в условиях защищенного грунта Заполярья признаны сорта Регина и Старс

отличающиеся лучшими декоративными качествами и большей продуктивностью.

Таблица 5 - Продуктивность различных сортов альстремерии гибридной в разные годы выращивания на вермикулите

"оргг Количество соцветий, шт/м'

1-й год 2-й год 3-й год 4-й год

'егина 40421 533±2.9 121±2.1 16Ш4.1

.лароза 37±3.2 49І4.7 106±2.5 159±53

..тавита 14±3.2 13±0.8 19±3.2 13±2.5

iCPos 6.8 9.2 9.1 13.4

- *-----£---■---------i» OVV^nilWJE'l ПСМ

¡ороте использовали партенокарпические гибриды селекции овощной станции ТСХЛ им. В.И. іельштейна (г. Москва): ТСХА 379, 805, 138, 40, 98, 194, Арбента, Виренга, Зозуля, растеризующиеся быстрыми темпами нарастания листовой поверхности, высокой насыщенностью ¡некими цветками, интенсивной прибавкой урожая, устойчивостью к вирусам. Растения выращивали ссадным методом. Готовая рассада в 30-дневном возрасте имела 5 настоящих листьев, высоту 20-23 і, 3-5 хорошо сформированных завязей, мощную корневую систему. За 2 месяца плодоношения ожайностъ культуры при выращивании на вермикулитовом субстрате в весенне-летнем обороте была ісокой и составила в зависимости от гибрида от 23.6*2.3 до 56.7±3.5 кг с 1 м2 (табл.6). Наибольшая дача урожая отмечена в первый месяц плодоношения.

Максимальный урожай высококачественных плодов был получен у растений гибридов Вирента Арбента - 56.7*3.5 и 51.3±3.1 кг/м2 или 9.5±0.7 и 8.6t0.6 кг соответственно с одного растения (при змещении 6 растений на 1 м2). Они были рекомендованы для выращивания в весенне-летнем обороте вермикулитовом субстрате в условиях защищенного грунта Мурманской области.

Таблица 6 - Показатели продуктивности гибридов огурца при выращивании на вермикулитовом субстрате в условиях весенне-летнего оборота

;ібрид Fj Продуктивность Масса 1 плода, г Период плодоношения

1 растения, кг за 2 месяца плодоношения, кг/м2 за 1-й месяц плодоношения, кг/м2

СХА-379 7.5±0.4 45.1±4.0 27.0*1.9 457.3*12.1 26.05-27.07

"ХА-805 8.Ш=0.4 24.7±3.0 12.9±1.1 335.2*9.7 01.06-23.07

"ХА-138 3.9*0.2 23.6*2.3 12.8*1.2 354.1*15.4 01.06-24.07

:"ХА-40 5.4±0.3 32.6*2,6 20.8±2.0 331.1*9.8 25.06-23.07

ГХА-98 6.1±0.5 36.7±3.0 18.6*1.5 337.4*11.1 28.05-24.07

2ХА-194 5.9±0.5 35.7І2.8 19.5*1.7 354.1*10.3 26.05-27.07

эбента 8.6*0.6 51.3±3.1 26.2*2.0 374.5*15.6 26.05-27.07

ірента 9.5±0.7 56.7±3.5 27.7±2.2 360.3*16.1 26.05-26.07 .

ізуля 5.2*0.3 31.1±3.0 18.4±1.5 379.2*12.9 01.06-24.07

i -------1.............*--------п v^n-^nvpjwimc ршшссиеныс

>рццы селекции овощной станции ТСХА им. В.И. Эделыптейна для зимне-весеннего оборота: Русич, миока, Портленд, Тортала, Рококо. Томаты выращивали рассадным методом «¡пользованием разработанных агротехнических мероприятий. В зависимости от сорта и условий

выращивания урожайность томатов на вермикулите в культуре зимне-весеннего продленного обороп составила от 21,2±1.8 до 32.0±2.7 кг/м2 (табл.7).

Максимальный урожай высококачественных плодов был получен у растений гибридов Портлен и Верлиока - 32.0±2.7 и 26.4±2.1 кг/м2 или 5.3±0.5 и 4.4*0.2 кг соответственно с одного растения (пр размещении 6 растений на 1 м2). Они были рекомендованы для выращивания в зимне-весенне продленном обороте на вермикулиговом субстрате в условиях защищенного грунта Мурманско области.

Таблица 7 - Показатели продуктивности гибридов томата селекции ТСХА при выращивании

на вермикулиговом субстрате в условиях зимне-весеннего продленного оборота

Гибрид F Продуктивность Выход нестандартных Масса 1

1 растения, кг общая за 2 мес. плодоношения, кг/м' плодов, % плода, г

Верлиока 4.4±0.2 26.442.1 3.0 124.2І7.3

Портленд 5.3J-0.5 32.0±2.7 2.2 150.2±7.3

Русич 3.9±0.2 23.8*2.1 4.0 8б.4±6.7

Тортала З.&ьО.З 23.Ш2.0 3.7 142.3ІІ0.5

Рококо 3.5±0.2 21.2±1.8 4.1 110.4±8.9

Глава 7. Инновационный подход к созданию и использованию высококачественны фитоценозов для оздоровления окружающей среды на Кольском Севере

7.1 Создание инновационных гидропонных экспресс-способов формирован! высококачественных растительных сообществ па основе применения ковдорского вермикулита В 2004-2011 гг. были разработаны 3 инновационных запатентованных гидропонных экспрёс способа создания высококачественных растительных сообществ, которые значительно расширш возможности ускоренного формирования газонных фитоценозов в Заполярье. В их основе концепц! прорастания семян (Обручева, Атпипова, 1997), согласно которой воздушно-сухое семя способно быст] переходить в состояние активного метаболизма, инициирующего рост осевых органов проростка, толы при благоприятных режимах влажности, температуры и аэрации в среде прорастания. Ошттмизирова эти условия можно было бы с помощью идеального субстрата, в который высеваются семена.

Способ ускоренного создания высококачественной ковровой газонной дернины. Для е разработки в условиях теплицы изучалось влияние разных видов субстратов (Випон-1, верхово сфагнового торфа и почвосмеси) на прорастание семян, рост осевых органов проростков и формирован одновидовой ковровой травяной дернины. Субстраты насыпали слоем 1 см в пластиковые кювет размером 50x50x5 см и напитывали питательным раствором 0,1%-й концентрации, мг/л: N - 170, Р - ? К - 90, Са - 100,- 30, Ие -4, В - 0.5, Мп - 0.5,7п - 0.05, Си - 0.05, Со - 0.03, Мо - 0.02. Семе овсяницы красной, мятлика лугового, райграса пастбищного высевались по отдельности из расчета 1 г/м2. Посевы увлажнялись водой и укрывались полиэтиленовой пленкой до появления зеленых всходов.

Независимо от вида растений лучшие результаты по всем качественным показатеи выращенной в эксперименте дернины были получены на вермикулите (табл.8). Так, одновидов] травостои этого варианта имели в 2 раза большую плотность сложения, чем на почвосмеси, и поч

3 раза, чем на торфе. Общая биомасса дернины, выращенной из овсяницы красной на вермикулите, 3.7 раза превосходила этот показатель на торфе и в 2.5 раза на почвосмеси, из мятлика - в 3.7 и в 4.3 за, из райграса - в 3.2 и в 9 раз соответственно. Сворачиваемость дернины в рулон была отмечена ппь в вариантах с применением вермикулита. Следовательно, обладая высокой воздухо- и агоемкостъю, вермикулитовый субстрат способствал поддержанию наиболее благоприятных условий :реде прорастания высеянных видов семян, обеспечивая тем самым более быстрое и качественное, по авнению с почвой и торфом, их прорастание.

Далее было изучено влияние вида посева (одновидовопо и смешанного) на формирование ковровой авяной дернины на основе вермикулитового субстрата. Анализ полученных результатов показал, что зависимо от вида посева появление первых всходов было отмечено на 4-й день эксперимента. Появление ссовых всходов и дальнейшее формирование травяной дернины шло с опережением на 1-2 дня в варианте использованием райграса и смеси семян. Однако лучшие качественные показатели выращенной на рмикулите ковровой дернины были отмечены у смешанных травостоев (табл.9).

На основании полученных результатов была разработана гидропонная технология создания вровой травяной дернины в открытом фунте, которая заключается в следующем. На полиэтиленовой енке, постеленной на ровной поверхности, формируют слой (1 см) из мелкофракционированного рмовермикулита. Напитывают его 0.1%-м раствором комплексных удобрений, по поверхности эсграта высевают семена газонных трав и покрывают полиэтиленовой пленкой до массового явления зеленых всходов, после чего укрывную пленку убирают и выращивают травостой до ндиции, затем сворачивают в рулон. При благоприятном интервале температур (10-18'С) этот способ зволяет в условиях открытого грунта выращивать ковровую дернину в течение 14 дней, при ниженных температурах (2-10°С) - 3 недель.

Таблица 8 - Влияние субстратов на качественные показатели ковровой дернины (в стадии готовности к сворачиваемости)

Вариант Плотность травостоя, особей/дм2 Вид Высота растений, см Дтина корней, см Вес 50 растений, г Сворачиваемость

надземной части корней

чвосмесь «тропь) 660.4±21.3 Овсяница красная 7.4±1.0 5.Ш.5 0.35±0.01 0.10*0.02 Нет

590.3420.1 Мятлик луговой 2.3*0.4 1.6Ш.З 0.10±0.01 0.03*0.005 Тоже

603.3*25.4 Райграс пастбищный 8.0Ь3.7 5.5*0.9 0.82*0.02 0.27*0.02 и

эмикулит 1322.2*89.3 Овсяница красная 10.3*23 8.6*1.9 0.30±0.01 0.11*0.01 Да

1909.2±91.4 Мятлик луговой 2.5*0.3 1.940.6 0.09*0.01 0.03*0.004 Тоже

1762.7±85.9 Райграс пастбищный 10.8*2.3 9.1±2.3 0.75±0.06 0.25±0.03

эф 453.2±34.1 Овсяница красная 6.0Ы.4 3.2*2.3 0.25*0.01 0.07±0.001 Нет

701.5*34.1 Мятлик луговой 1.9*0.3 1.0*0.2 0.05*0.01 о.оио.оо1 Тоже

873.2*56.0 Райграс пастбищный 7.4*1.0 5.Ш.5 0.35*0.01 0.10±0.02 «

Таблица 9 - Влияние разных видов посева газонных трав на сроки получения и качество ковровой дернины

Дата Высота Плотность травостоя, особей/дм2

Вид посева появления всходов окончания травостоя,

первых массовых опьгга см

Райграс пастбищный 02.07 06.07 0.8.07 12.07 б.4±0.2 1854.3±95.4

Овсяница красная 02.07 06.07 09.07. 14.07 5.040.1 2421.4±98.5

Мятлик луговой 02.07 06.07 10.07. 15.07 4.7±0.1 2600.7±156.3

Смесь 3 видов 02.07 06.07 0.8.07 12.07 7.0±0.3 2001.2*134.2

Способ ускоренного создания высококачественного растительного покрова методе, прямого посева. Практика использования инновационного способа создания ковровой газоннс дернины в озеленительных и рскультивационных работах показала, что вырастить больше количество ковров одномоментно сложно. В связи с этим была изучена возможность ускоренно: формирования газонного фитоценоза, при котором бы посев семян производился непосредствен! на месте озеленения в 1-сантиметровый слой вермикулитового субстрата, нанесенного I озеленяемую поверхность. В исследованиях использовали защитную смесь семян (овсяница краен! _ 44.4%, овсяница луговая - 11.1%, кострец безостый - 33.4%, фестулолиум изумрудный - П.1°Л рекомендуемую для рекультивации нарушенных территорий в районах Крайнего Севера; 1 г эте смеси включал 724±31 шт. семян, всхожесть составляла - 73±0.6? В результате при норме высева 120 г семян на 1 м2 плотность сложения выращенного эти способом травостоя составила 759.0±12.2 растений/дм2. Выявленные различия в росте трав, даш корней, накоплении фитомассы и фазе развития определялись особенностями вида. Из 4 видо слагающих данный травостой, лидировали фестулолиум изумрудный и кострец безостый; совсс немного им уступали овсяница луговая и красная. Достоинством этого способа создания посевнь фитоценозов явилась скорость создания растительного покрова - 7-10 дней.

Способ ускоренного формирования/ремонта газонов на основе использоват многокомпонентной озеленительной (минерально-растительной) смеси позволяет создава высококачественный растительный покров за 10 дней. В его основе вермикулитовый субстрг Перед началом реставрационных работ определяется видовой состав травосмеси газот подлежащего созданию или ремонту, плотность его травостоя и площадь поврежденных участке согласно которым рассчитывается необходимое количество семян и вермикулитового субстрат Суть метода заключается в следующем: семена перемешиваются с вермикулитом, помещают в полиэтиленовый пакет, увлажняются водой из расчета 1 л воды на 2 л смеси и в таком ви, содержатся до стадии «проклюнувшиеся». Результаты опытов показали, что трое суток оптимальный срок для достижения семенами данной кондиции. Подготовленная таким образе минерально-растительная смесь наносится на поврежденный участок слоем в 1 см, укрывается д сохранения влаги полиэтиленовой пленкой. В течение 7 дней семена прорастают в грунт, образ качественный растительный покров.

7.2 Использование различных разработанных подходов к озеленению и ггорекулътивации техногенно-нарушенных и загрязненных территорий

7.2.1 Озеленение урбанизированных территорий

На протяжении 2005-2012 гг. инновационный экспресс-способ создания коврового газонного крыгия многократно использовался для создания декоративных газонов и озеленения интерьеров, асивые изумрудно-зеленые, плотные (700-2600 растений/дм2) травяные ковры размером 2 м2, весом 10-14 выращивались в открытом или защищенном грунте в течение 2-3 недель. При сравнении ковровой онной дернины, выращенной гидропонным экспресс-способом на вермикулите и традиционным методом зрновки норвежской фирмой «Vicland Ferdigplen», была дана высокая оценка инновационному способу ххлота, универсальность), определены достоинства производимой растительной продукции: гармоничное хетанис качества, цены и скорости формирования растительного покрова широкого спектра назначения, зового состава и плотности, способного без использования дефицитных почвогрунтов быстро и lecTBCinio прорастать в грунт и создавать высококачественный растительный покров, в том числе на фиториях, имеющих сложный рельеф. Среди главных достоинств газонной дернины нового типа лечены экологичносгь, легкость, короткий срок выращивания, пластичность, высокая жизнеспособность ¡ыстро создаваемый эффект.

7.2.2 Фигорекультивация техногенно-нарушенных и загрязненных территорий

Инновационные экспресс-способы формирования фитоценозов были многократно апробированы

шггропогенно-нарушенных территориях (хвосгохранилищах и участках, загрязненных нефтепродуктами).

Апатитонефелиновое хвостохранилище. Флора техногенного субстрата отходов обогатительной брики, в сравнении с естественной флорой Мурманской области, характеризуется низким видовым яюобразием (21 вид), упрощенной таксономической структурой (2 вида - мохообразные из 2 родов емейств, 19 - сосудистые из 15 родов 9 семейств), а также высокой долей ведущих семейств Asteraceae necio dubitabilis С. Joffrey et Y.L. Chen, Senecio vulgaris L., Achillea millefolium L., Solidago lapponica ther., Tussilago farfara L.), Poaceae (Deschampsia cespitosa (L.) Beauv., Leymus arenarias (L.) Höchst, rostís gigantean Roth., Agrosäs tenuis Sibth., Puccinellia distans (Jacq.) Pari.) и преобладанием одноввдовых дав. Доминирующей жизненной формой являются травянистые растения (76.2%), среди которых злаки эдстаклены 5 видами (23.8%), разногравье - 11 (52.4%). Кустарники насчитывают >ида (9.5%), деревья - 1 вид (4.8%), мхи - 2 вида (9.5%). По отношению к увлажнению преобладают ты группы мезофитов (52.4%), ксеромезофиты и гигрофиты составляют по 23.8% каждый. Среди шого-ценотипических групп наибольшим разнообразием отличается группа луговых растений (Achillea 'lefolium L., Cerastium holosteoides Fries Equisetum arvense L., Deschampsia cespitosa (L.) Beauv., Agrosäs ■antean Roth., A. tenuis Sibth., Rumex accetosella L., Linaria vulgaris L.) - 38.1%, затем следуют рудералы necio dubitabilis, S. vulgaris, Dicranella schreberiana (Hedw.) Hilp. Ex Crum & Anderson, Ceratodon -pureus (Hedw.) Brid., Puccinellia distans (Jacq.) Pari, Rumex crispus L.) - 28.6%, эрозиофильные (Tussilago fara, Leymus arenarius (L.) Höchst, Salix caprea L., S. phylicifolia L. - 19.0%, лугово-лесные (Achillea 'lefolium, Chamaenerion anqustifolium (L.) Scop.) - 9.5%, лесные (Pinas sylvestris L.) - 4.8%.

На модельном экспериментальном участке (склон северо-западной экспозиции с уклоном 45°) яигельноегь полностью отсутствовала Для создания на нем искусственного фитоценоза в конце уста 2006 г. ковровая травяная дернина общей площадью 100 м2, состоящая из 8 видов (.Festuca rubra,

Poa pratensis, Lolium peretme, Leymus arenarius, Chamaenerion anqustifolium, Tussilago faifara, Trifoliu pratense, Trifolium repens), имеющая травостой высотой 7 см, плотностью 2000.4±102.2 особей/дм2 бы постелена поперек склона зигзагообразными шевронами шириной 0.5, длиной Юме интервалом меж, ними 0.5 м. Отмечено быстрое (в течение недели) и качественное ее прирасгание к песчаной поверхнос хвосгоогвалов. В результате, через 1.5 мес. на лишенном растительного и почвенного покрова модельнс откосе без проведения планировки поверхности, выполаживания и землевания было сформирова! примитивное, состоящее из 8 составляющих ковровую дернину видов, растительное сообщество с 50% проективным покрытием поверхности. В процессе дальнейшего развития его структура и сост постепенно усложнялись путем естественной колонизации пионерной растительности и за сч привнесенных с дерниной видов. Созданный искусственный фитоценоз способствовал ускорена восстановительной сукцессии на отходах обогащения, индуцировал быстрое зарастание внугренн оголенных межполосных участков Poa pratensis, Chamaenerion anqustifolium, Tussilago farfara, Trifolii pratense, Achillea millefolium, Senecio dubitabilis, S. Vulgaris, Solidago lapponica Wither., Cerastii holosteoides Fries, Dicranelle schreberiana, Ceratodon purpureus (Hedw.) Brid., Deschampsia cespitosa (1 Beauv., Puccinella distans, Rumex accetosella L., Rhinanthus serotinus (Schoenh.) Oborny) (табл. 10).

К концу 3-легнего эксперимента общее число видов на экспериментальном участке увеличило до 20. Большая часть адветивных видов принадлежала к луговому (50%) и рудералыюму (35%) ценотипа образовывала сообщества популяций, обладающих интенсивным ростом и развитием, мощной корнев системой, высокой продуктивностью, обеспечивающих 100%-е проективное покрытие модельного склона.

Таблица 10 - Показатели развития искусственного ( жгоценоза

Год эксперимента Плотность травостоя, шт/дм2 Высота травостоя, см Длина корней, см Общее число видов Проективное покрытие, %

2006 (1.5 мес.) 2000.4±102.2 23.7±0.2 12.3 ±0.3 8 (8; 0) 50.3±3.0

2007 1900.4±94.2 25.4±5.2 22.7i4.3 9 (8; 4) 70.4±4.6

2008 1901.0*102.2 65.4±3.0 52.2±3.4 20(14; 15) 100.2±23.1

Примечание - в скобках указано число видов внутри травяно-дернового ковра и в межполосны пространствах.

На данном этапе развшия искусственно созданного фитоценоза отмечено внедрение естествени видов и возникновение элементов естественных фитоценозов, свойственных зональному та растительного покрова: высокое сходство (12 общих видов) и близкие общие показатели сисгематическс разнообразия флор рассматриваемых фитоценозов (среднее число видов в роде составило соответствен 1.20 и 1.25, видов в семействе - 2.0 и 2.5 и родов в семействе - 1.6 и 2.0). Это позволяет харакгеризош искусственно созданное растительное сообщество как экологически устойчивое, имеющее перспекти к самостоятельному существованию и дальнейшему развитию (Третыюва, Мухин, 2001), а использованн; в эксперименте ковровую дернину - как эффективный метод ускоренного создания высокоустойчивс растительного покрова в экстремальных условиях Крайнего Севфа.

Нефтезагрязнеиные участки. Эксперименты проводились в 4-кратной повторное на специализированной экспериментальной площадке, выполненной в виде 87 деревянных короб высотой 0.5 м, площадью 1 м2, в которые внесены техногенные субстраты с разной степени загрязнения. Высота их загрузки 0.4 м.:

В предварительном эксперименте исследовалась возможность создания растительного покрова годом насгила ковровой травяной дернины на техногенный субстрат, состоящий из смеси }лешлама и песка (2:1) (содержание НП~16%) и отличающийся неровной (комковатой) верхностью. Д ля этого в августе 2009 г. многовидовые травяные ковры из тимофеевки луговой (25%), лреца безостого (25%), овсяницы красной (20%), райграса пастбищного (20%), мятлика лугового 1%) размером 1x1 м были постелены на техногенный субстрат. Через 7 дней эксперимента было фиксировано фрагментарное (исключительно в местах соприкосновения) прирастание дернины убстрату. На данном этапе проективное покрытие составило 30-40, а к концу вегетационного периода 10 60%. Сформированный травостой имел высоту 13.7±0.2 см, корни растений, выстилались вдоль верхности комков нефгешлама, местами проникая на глубину 12.3±0.3 см. Выпад растений после эезимовки составил 90%. Однако сохранившийся вермикулитовый субстрат, пронизанный корнями гибших растений, продолжал служить основой для поселения и развития на нем заносных видов >ных растений (мать -и-мачехи, иван-чая), формированию из них плотных куртин высотой до 10.6 см, сличению проективного покрытия с 1-2% (после перезимовки) до 20% - к концу вегетационного шода 2010 г. Основные причины гибели ковровой дернины в данном эксперименте — высокая тценграция НП и неровная комковатая поверхность техногенного субстрата, из-за которых данный )Соб формирования растительного покрова на нем не может быть использован.

В связи с этим в исследованиях 2010 г. для создания растительного покрова на участках, рязненных мазутом (содержание НП 4.7%), применяли экспресс-способ прямого посева. Изучали шше биопрепарата-деструктора углеводородов Микрозим (йп) <(ПЕТРО ТРИТ» на качество рмируемого данным способом растительного покрова. Дія посева использовалась та же, что и в ¡дыдущем эксперименте, травосмесь. Во всех вариантах опыта отмечено быстрое и дружное эрасгание семян. На 6-й день эксперимента был сформирован плотный зеленый растительный поіфов проростков высотой 5-7 см, в котором были представлены все использованные виды трав, среди них тировала тимофеевка луговая. Анализ полученных результатов показал, «по использованный в перименте биопрепарат Микрозим способствует существенному улучшєігига качества армированного в эксперименте растительного покрова (табл.II). Применение способа прямого посева іян в вермикулитовый субстрат, нанесенный на нефтезагрязненную минеральную почву, позволяет в ювиях Заполярья в течение одного вегетационного периода формировать фитоценозы с устойчивым к [ггезагрязнешпо видовым составом, поэтому данный способ может быть рекомендован в качестве «пекгавного приема фиторекультивации нефтезагрязненных земель.

блица 11 - Влияние препарата Микрозим на качественные показатели фитоценоза, сформированного

инновационным способом прямого посева на участках, загрязненных мазутом

Вариант Высота травостоя, см Дійна корней, см Плотность травостоя, шг/дм2 Биомасса, г/м2 Проективное покрытие, %

нтроль 22341.6 19.743.2 686.4431.2 610.0431.0 70.446.2

ытныи 34.642.4 22.041.5 1019.7470.9 883.4435.4 80.643.5

13.4

Глава 8. Экономическая эффективность гидропонного выращивания расген на ковдорском вермикулите (на примере огурца) и стратегии модернизации тепл в условиях Мурманской области

В настоящее время в Мурманской области сложилась ситуация, когда более 90% овощноі" декоративно-цветочной продукции импортируется из других регионов страны и из-за рубежа. Исхс из этого, для создания конкурентоспособного северного тепличного произволе] сельскохозяйственной продукции необходим поиск и применение более эффективных тепличні технологий, обеспечивающих круглогодичное получение максимального урожая высококачествен!) продукции с единицы площади при минимуме затрат. На наш взгляд, это может быть осуществлен! помощью комбинации некоторых теплично-конструкционных решений, элементов современн технологий многоярусной узкостеллажной гидропоники (Met meer..., 1996; Шарупич и др., 2005; Fi logística..., 2006) и собственных технологий выращивания растений с применением ковдорскс вермикулита.

С этой целью в качестве модельного объекта для модернизации и переоснащен в современную, адаптированную для вермикулитовых субстратов гидропонную теплицу бь использована серийная теплица размером 90x12 м, высотой в коньке 4.5 м, боковой стороны 2.7 Базовой культурой при этом служила культура огурца сорта Вирента, как наиболее продуктивне (56.7 кг/м2), из испытанных ранее партенокарпических гибридов. Результаты предварителі проведенных поисковых опытов показали возможность в условиях Заполярья круглогодичне получения продукции данного гибрида. Показано, что для получения максимальной экономичен эффективности при его культивировании необходимо проведение оптимизация: консгруки модельной теплицы (предусмотрено покрытие ячеистым поликарбонатом, разделение внутренні пространства на 3 независимых сектора, оснащение 7 двухъярусными гидропонными установка] позволяющими осуществлять ирригационный способ полива и организацию загущенных посадок растения/пог. м); системы дополнительного облучения растений (использование ламп ДНаЗ-< Reflacs/super и ДРИ-3-400 с целью получения урожаев в условиях «полярной ночи производственного процесса по принципу «зеленого конвейера» (разработана схема круглогодичн< получения продукции огурца с пиками в зимний сезон в период максимальных цен на свеж продукцию).

Показано, что при таком подходе затраты на реконструкцию модельной тепли (с включением затрат на проведение монтажных и строительных работ) составят 4.5 млн руб. Доха и расходы предприятия можно заранее планировать; его доходная часть становится непрерьіві в течение всего года, а конкурентоспособность существенно увеличивается (табл. 12).

Следовательно, при затратах на реконструкцию теплицы, равных 4.5 млн. руб., хозяйствен! может получить доход по итогам года 4.8 млн. Это позволяет говорить о том, что реконструю тепличных хозяйств Мурманской области и переход на гидропонное выращивание овощных куль-выгодны. Разработанные технологии гидропонного выращивания овощных растений, основані на применении вермикулита Ковдорского месторождения, принципы совершенствования тепличк сооружений и организации экологически чистого и высокопродуктивного гидропонного произволе

лсококачественной сельскохозяйственной продукции делают прибыльным и конкурентоспособным щропонное овощеводство в условиях защищенного грунта Крайнего Север!

Таблица 12 - Урожайность* и переменные затраты для узкостеллажной огуречной гидропонной теплицы

Месяц Затраты, тыс. руб. Урожайность, гаЛ-еплицы Цена на рынке, руб. Доход, тыс. руб. Доход-расход, тыс. руб. Конкурентоспособность

[юнь 135 0 30 0 -135

[юль 135 6450 30 193,5 58,5 Низкая (перенасыщение рынка отечественной привозной продукцией)

вгуст 135 12900 30 387 252

ентябрь 285 12900 30 387 102

Октябрь 434 12900 50 645 211

оябрь 434 12900 70 903 469 Высокая (учитываются высокие затраты на доставку импортной продукции)

,екабрь 434 12900 100 1290 856

нварь 434 12900 100 1290 856

»евраль 434 12900 100 1290 856

[арг 434 12900 50 645 211

прель 285 12900 50 645 360

1ай 135 12900 50 645 510

тонь (новый икл) 135 12900 30 387 252 Низкая

сего 3849 8707,5 4858,5

Примечание - в расчетах за основу взята продуктивность огурца, равная 2.4 кг/растения за 1 мес. рожайность культуры 14.4 кг/м2 за 1 мес. плодоношения). Урожайность теплицы рассчитывали исходя из зличества растений только в 2 секторах, так как 3-м секторе растения в этот момент находятся в рассадном гриоде.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время районы Крайнего Севера привлекают внимание большим ресурсным тенциалом. Это приводит к росту экологических проблем, связанных с большой уязвимостью северной 'ироды. В результате настоящего исследования разработаны научные основы гидропонного сгениеводства для условий Заполярья с использованием вермикулита Ковдорского месторождении, что оволило решить и ряд важных экологических проблем на уровне северного региона. Прежде всего, это облема поиска оптимального субстрата для выращивания растений (Берсон, 1979). Ковдорский рмикулит содержит многие необходимые для питания растений элементы. Однако по величине рН дных суспензий он относится к «сильнощелочным» (рН 8.0-10.0) формам этого минерала, не пригодным я гидропоники, поэтому требует предварительных исследований для лучшей его подготовки, »химической и физиологической оценки как субстрата-наполнителя. Качество вермикулигового бслрата определяется режимом обжига и исходными свойствами слюды (Теннер, 1969). Подбирая режим жига вермикулита, можно добиться гармоничного сочетания полезных для растениеводства свойств, ггановлено, что обжиг ковдорского вермикулита следует проводить при температурах 550-650°С в течение 5 мин. С этой целью была разработана инновационная конструкция обжиговой печи, которая позволила ганизовать выпуск высококачественных фракционированных гидропонных субстратов нового поколения рки Випон. Они обладают радом ценных для выращивания растений свойств, выгодно отличающих их от

других известных гидропонных субстратов и почвы: стерильность, хорошая вспучиваемость пласт* достаточно высокая механическая прочность, слабая химическая реактивность и благоприятные дтя рос растений значения рН 6.5-7.0. Для использования в защищенном грунте была разработа специализированная универсальная многомодульная гидропонная установка, позволяющая осущесталя безотходный ирригационный метод орошения растений, сокращать объем затрачиваемой воды оптимизировать схему использования минеральных удобрений.

В процессе многолетней (более 10 лет) эксплуатации в гидропонике ковдорский вермикул претерпевает слабые физико-химические изменения, не оказывающие заметного влиян на эксплуатационные свойства субстрата, обеспечивая хорошие условия аэрации, буферное возможность поливов питательным раствором 1 раз в 10-14 дней. Вследствие указанных особенности он может служить полноценным корневым субстратом в гидропонике в течение первых 15 л без замены, а затем в полевых условиях как нетоксичный материал, улучшающий структуру почв Разработанная схема использования данного минерала позволяет изъять его из природ эксплуатировать до состояния начала разрушения структуры и в безопасном состоянии возврати для участия этих элементов в природных системах круговорота.

При выращивании растений на правильно обожженном для целей гидропоники вермикул1 легко осуществима целенаправленная регуляция минерального питания, позволяющая управл процессами роста, развития и сроками цветения растений, получением высококачественных урож: Модификация имеющихся технологий и авторские разработки с учетом специфических уело освещенности, ограниченных возможностей контроля температурного фактора и влажно в экспериментальных теплицах позволили разработать технологии, обеспечивающие получе цветочной и овощной продукции в условиях защищенного грунта Заполярья на современном пред продуктивности, что соответствует мировым достижениям (Гербера в ГДР, 1981; Skalska, 1983; Klin] 1990; Lots, 1990; Финские альстремерии, 1997; Шарупич и др., 2005).

Очень важные с точки зрения практики северного растениеводства результаты получены изучению возможности использования вермикулита для озеленения и фшорекультивации техногеш трансформированных территорий. Благодаря уникальным свойствам вермикулитового субстрата, тра: выращенные на вермикулиговом субстрате по инновационным экспресс-технологиям, имеют высо! темпы роста на ранних этапах онтогенеза. Как показали исследования, это ускорение в развит сохраняется и на этапе их прорастания в грунт, что обеспечивает успешность последующего рост: развития формируемого фитоценоза. Вермикулит как идеальный субстрат для прорастания сен в сочетании с биопрепаратом Mraqx>3HM (tm) «ПЕТРО ТРИТ» является перспективным для ремедиаг территорий, загрязненных НП. Это направление только начинает разрабатываться, но имеет больц перспективы в условиях Крайнего Севера.

Таким образом, полученные результаты показали, что гидропоника на вермикулито! субстрате является перспективным экологически чистым высокопродуктивным производств! Представленные экспериментальные данные обеспечили научную основу организаг технологического производства, при разработке которого решены различные вопросы охраны приро, Приведенные в работе результаты экономической эффективности использования ковдорею вермикулита в овощеводстве свидетельствуют о рентабельности этого направления хозяйствен!

:ятелыюсти в условиях Заполярья и позволяют предполагать, то в скором времени гидропоника (и ее оновидность - вермикулитопоника) прочно войдет в северное растениеводство как один из наиболее :хничсски управляемых и научно регулируемых методов выращивания растений.

вьшоды

1. На основании результатов многолетних исследований по выращиванию растений на ковдорском рмикулите, верховом сфагновом торфе и почвосмеси в условиях защищенного грунта Крайнего Севера тановлена перспективность гидропонного культивирования растений на вермикулите.

2. В результате изучения физико-химической трансформация ковдорского вермикулита при >жиге и в процессе многолетней эксплуатации в гидропонике в качестве субстрата для выращивания стений существенных изменений, оказывающих заметное влияние на эксплуатационные свойства бстрата, не выявлено. Обоснована экологическая безопасность выращивания растений 1 вермикулитовом субстрате в течение 15 лет без его замены и разработаны предложения по его зотходному использованию в гидропонном растениеводстве.

3. Разработано специализированное оборудование (трубчатая наклонная печь для обжига пучивающихся материалов и универсальная многомодульная установка) для организации гидропонного юизводства в условиях Крайнего Севера на базе ковдорского вермикулита.

4. Оптимальным режимом обжига ковдорского вермикулита для целей гидропоники является обжиг и температуре 550-650°С в течение 2-6 мин. Он позволяет создавать высококачественные адщионированные субстраты, отвечающие требованиям современного гидропонного растениеводства.

5. В ходе проведения исследований изучены рост и развитие декоративных и овощных культур, обенности их минерального питания на разных стадиях развития, разработаны отимальные составы обрений для гидропонного выращивания изученных видов растений, позволяющие получать высокие ожаи в условиях Заполярья.

6. Показано, что, благодаря уникальным свойствам, вермикулитовый субстрат способствует ггимизации условий, обеспечивающих интенсивный рост и развитие растений разных сортов и бридов в онтогенезе, в том числе, на ранних стадиях развития, инициируя рост и развитие осевых ганов проростков семян, получение высококачественного посадочного материала, способного к егению в более ранние, по сравнению с применением торфа и почвосмеси, сроки,

7. Ошосительная инертность термовермикулита в сочетании с разработанными для 7 культур цшценного грунта и дифференцированными по фазам роста и развшия растений питательными створами позволяют в условиях вермикулотопоники вести загущенные посадки, осуществлять ленапранленную регуляцию минерального питания, что обеспечивает более интенсивный рост, коренное развитие и более высокую продуктивность растений по сравнению с культивированием почво- и торфо грунтах.

8. Показано, что, варьируя минеральным питанием при частичной регуляции внешних факторов :мпература, освещенность, влажность), можно управлять процессами роста, развития растений и сроками лучения продукции в разные сезоны года.

9. Разработан зональный ассортимент оранжерейно-срезочных растений для вермикулитопоники, тючающий 5 исследуемых в работе культур (зантедешия эфиопская, альстремерия, гербера и гиппеаструм

гибридные, кринум Мура), обеспечивающий круглогодичное получение цветочной продукции в услов Заполярья.

10. На основании полученных результатов разработаны и проверены на практике нау обоснованные технологии выращивания на вермикулитовом субстрате 5 декоративно-цветочных и 2 ви овощных растений защищенного грунта.

11. Разработаны и проверены на практике инновационные гидропонные способы ускорени создания искусственных фигоценозов методами настила ковровой растительной дернины, прямого посе] применения минерально-растительной смеси на основе ковдорского вермикулита и местных популя: многолетних травянистых растений для озеленения и биорекультивации техногенно-нарушеш территорий в условиях Кольского Севера.

12. Показано, что вермикулитопоника как способ культивирования растений на ковдорс вермикулите способствует максимальной реализации потенциальных возможностей растений и получа высоких урожаев высококачественной продукции, сопоставимых с мировыми лидерами в облг растениеводства (Голландия, Германия, Франция, Польша).

13. Предлагаемые в настоящей работе для широкого использования гидропонные вермикулито субстраты марки Випон в комплексе с разработанными научно обоснованными технологиями выращива на них растений и принципами организации экологического производства сельскохозяйственной продук делают прибыльным и конкурентоспособным северное гидропонное растениеводство.

I. Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России: Статьи:

1. Иванова Л.А., Соколова Л.К. Новый субстрат для гидропоники // Цветоводство. 1991. > С. 16.

2. Иванова Л.А. Культивирование гиппеаструма гибридного в Мурманской области Бюллетень Главного Ботанического Сада РАН, 2002. Вып. 183. С. 107-113

3. Иванова Л.А., Котельников В.В., Быкова А.Е. Физико-химическая трансформа минерала вермикулита в субстрат для выращивания растений // Вестник МГТУ, 2006. Т С. 885-891.

4. Иванова Л.А. Биологические особенности выращивания АкРоетепа ИуЬ. (АЫтоетепасеае) на срез в условиях защищенного грунта Мурманской области // Вест Поморского университета, 2006. Т. 2 (10). С. 53-59.

5. Иванова Л.А., Вирачева Л.Л., Кузнецова Е.В. Орхидные в коллекции Поля! альпийского ботанического сада // Вестник Тверского госуниверситета. № 7(35), 2007. ПИ : 0914. Серия «Биология и экология». С. 166-170.

6. Иванова Л.А., Катомина А.П. Гиппеаструм в Заполярье // Цветоводство. 2009. № 1. С. 23.

7. Иванова Л.А., Костина В.А., Кременецкая М.В., Иноземцева Е.С. Ускорен формирование противоэрозионных травостоев на техногенно-нарушенных территориях Запол: // Вестник Мурманского государственного технического университета. 2010. Т. 13. № 4-2. С.' 983.

8. Иванова Л.А. Зантедешия эфиопская в Заполярье // Цветоводство.2009. № 4. С. 13-14.

9. Иванова Л.А., Катомина А.П. Особенности выращивания кринума в Заполярье Цветоводство. 2009. № 6. С. 2-3.

10. Иванова Л.А., Иноземцева Е.С. Перспективные субстраты для гидропонного выращивг овощей // Гавриш, №3, 2010. С. 16-21.

Иванова Л.А., Иноземцева Е.С. Выращиваем лилии в Заполярье // Цветоводство 2011 № С. 18-19.

Иванова Л.А., Иноземцева Е.С. Перспективы выращивания огурца и томата в закрытом унте Заполярья методом гидропоники на влагоемких субстратах // Картофель и овощи, №7, 09, с. 17-19. '

Патенты, свидетельства:

Иванова Л.А., Котельников В.А. Полезная модель «Трубчатая наклонная печь для обжига тучивающихся материалов»: Пат. № 55110, заявка № 2006105085, зарегистрировано в среестре полезных моделей РФ 27 июля 2006 г. РФ // Б.И. 2006. № 21.

Иванова JI.A., Котельников В.А. Свидетельство на торговую марку Випон № 329074, 2006.

Иванова Л.А., Котельников В.А. Способ создания экологически чистого покрытия и тательная среда для его выращивания: Пат. № 2393665, заявка № 2007126884, зарегистрировано осреестре изобретений РФ 10 июля 2010 г. РФ//20.01.2009. Бюл. №2

Иванова Л.А., Котельников В.А. Свидетельство на торговую марку «Сабпус» № 39727982, 06.11.2009 г. "Ю"-» л-

Kotelnikov V.A., Ivanova L.A. (en) Method for biologically recultivating industrial wastelands. ) procédé de remise en culture biologique de terres appauvries sur le plan technogène, (ru) Способ алогической рекультивации техногенно-нарушенных земель. Pub. No- WO/2011/084079 ernational Application No.:PCT/RU2010/000001. Publication Date: 14.07.2011. International Filing te: 11.01.2010. IPC: AO IB 79/02 (2006.01), A01G I/00 (2006.01), AO] G 31/00 (2006.01).

Иванова Л.А., Кременецкая M.B, Иноземцева E.C., Горбачева Т.Т., Корытная О.П. "Способ щания почвенно-растительного покрова при рекультивации нарушенных земель", -истрационный номер заявки № 2011127453,2011 г.

Иванова Л.А., Иноземцева Е.С., Кременецкая М.В. « Способ создания газонной дернины органо-минеральной основе: заявка 2011127457/13(040623) Российская. Федерация; 04.07.2011.

Иванова Л.А., Иноземцева Е.С., Кременецкая М.В. « Способ ускоренного формирования leMoirra газонов на основе использования многокомпонентной озеленительной (минерально-;тительной) смеси: заявка 2011127455/13(040621) Российская Федерация; 04.07.20011.

Работы, депонированные в ВИНИТИ:

Иванова Л.А. Подбор перспективных сортов зантедеший для выращивания на фопонике // М.: ВИНИТИ, 2007. № 95-132007. 10 с.

Иванова Л.А. Биологические особенности выращивания Gerbera hybrida (Asteraceae mont.) на срез в условиях защищенного грунта Мурманской области // M • ВИНИТИ 2007 98-132007. 26 с.

Иванова Л.А. Оптимальная густота посадки каллы эфиопской при гидропонном 1ьтивировании на срез // М.: ВИНИТИ, 2007. № 235-В2007. 13 с.

Иванова Л.А. Биологические особенности выращивания кринума крупноцветкового срез в условиях защищенного грунта Мурманской области // М.: ВИНИТИ 2007 № 122007. 22 с.

Иванова Л.А. Биологические особенности выращивания Zantedeshia aethiopica L. ■асеае) на срез в условиях защищенного грунта Мурманской области // М.: ВИНИТИ 2007 Ко I-B2007. 26 с.

Иванова Л.А., Вирачева Л.Л. Тропические и субтропические растения закрытого грунта в шекции Полярно-альпийского ботанического сада КНЦ РАН // М.: ВИНИТИ 2007 № 123307.16 с.

Материалы всероссийских и международных конференций и симпозиумов:

Кузнецова Е.В., Иванова Л.А., Вирачева Л.Л. Проблемы сохранения биоразнообразия и еное строительство в Мурманской области // Материалы Междунар. науч. конф. «Жизнь в монии: Ботанические сады и общество» Тверь: Изд. ООО «ГЕРС», 2004. С. 107.

Литвинова C.B., Иванова Л.А., Жиров В.К. Возрастные особенности взаимоотношений :тьев и луковиц гиппеаструма гибридного // Сборник статей участников V научной

конференции Беломорской биологической станции им. H.A. Перцова, МГУ им. М.В. Ломоно (10-11 августа 2000 г.). М.: "Русский университет", 2001. С. 121-124.

3. Иванова Л.А. Оптимизация минерального питания герберы гибридной // Материаль Международной научной конференции «(Биологическое разнообразие. Интродукция растений: 8 июня 2007 г. БИН. Санкт-Петербург, 2007. С. 266-267.

4. Иванова Л.А. Особенности размножения Zantedechia aethiopica (L.) Spreng. Вегетатив способом в условиях Заполярья // Материалы IV Международной научной конфереь «Биологическое разнообразие. Интродукция растений». Санкт-Петербург, 2007. С. 563-564.

5. Иванова Л.А., Вирачева Л.А. Интродукция тропических и субтропических растеш Полярно-альпийском ботаническом саду // Эколого-популяционный анализ полезных расте интродукция, воспроизводство, использование: Материалы X Международного симпози (Сыктывкар, Республика Коми, Россия, 4-8 августа 2008 г.). Сыктывкар, 2008. С.70-71.

6. Gorbacheva Т.Т., Ivanova L.A., Kikuchi R, Gerardo R. Rolled lawn as tool for industrial b; remediation // Geophysical Research Abstracts, Vol. 11, EGU 2009-2814, 2009 EGU General Assei

2009.

7. Иванова Л.А. Развитие цветоводства на Крайнем Севере // Международная нау конференция «Актуальные проблемы сохранения биоразнообразия в экстремальных уело! северного климата». Апатиты, 2008. С. 31-34.

8. Т.Т. Gorbacheva, L.A. Ivanova, R. Kikuchi and R. Gerardo. Quartz sand as "blank" compoui rehabilitation experience of industrial barren // Geophysical Research Abstracts. VoL 12, EGU2010-

2010. EGU General Assembly 2010.

9. Иванова Л.А., Котельников B.A. Создание экологического газон] покрытия//Материалы Международной научно-практической конференции «Совремс! проблемы фитодизайна». Белгород, 2007. С. 69-74.

10. Иванова Л.А., Котельников В.А. Экологические аспекты использования ковдорс вермикулита в северном растениеводстве // Северные территории России: проблемы перспективы развития // Материалы Всероссийской конференции с международным участ Архангельск: ИЭПС УрО РАН, 2008. С. 517-520.

11. Иванова Л.А., Котельников В.А. Гидропонный способ устройства газонов в уело! Мурманской области // Флора и фауна северных городов: Сборник статей Междунаро; научно-практической конференции, Мурманск, 24-26 апреля 2008 г./Мурман! государственный педагогический университет. Мурманск, 2008. С. 178-181.

12. Иванова Л.А., Котельников В.А. Универсальная инновационная технология озеленения и восстановления нарушенных земель // Фундаментальные достижения почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям: I Всероссийская нау практическая конференция с международным участием; 23-25 апреля 2008 г.; Москва, МГУ М.В. Ломоносова, факультет почвоведения / Сост. Макаров O.A., Кулачкова С.А. - М.: М. Пресс, 2008. С. 131.

13. Иванова Л.А. Субстрат для культивирования растений-регенерантов микроклональном размножении // Биотехнология как инструмент сохранения биоразнообр растительного мира: Материалы II Всероссийской научно-практической конференции. Волго] 19-21 августа 2008 г. / Под ред. A.C. Демидова; Отд. Биолог. Наук РАН, Сов. Бот. Садов Рос Белгород: Изд-во БелГУ, 2008. С. 171-174.

14. Иванова Л.А., Кочмарева З.С. Особенности устройства зимних садов в условиях Край Севера // Биологически активные соединения природного происхождения: фитотера фармацевтический маркетинг, фармацевтическая технология, фармакология, ботаника: ! международной научно-практической конференции. Белгород, 30 июня-3 июля 2008 г. / редакцией проф. В.Н. Сорокопудова - Белгород: ПолитерраЮ. 2008. С. 147-151.

15. Иванова Л.А. Развитие цветоводства на Крайнем Севере // Актуальные npoöi сохранения биоразнообразия в экстремальных условиях северного климата: Матер! Международной научной конференции. Алатиты-Кировск, 29-30 сентября 2008 г. Апат «К&М», 2008. С. 31-34.

Кременецкая И.П., Лащук В.В., Слуковская М.В., Дрогобужская C.B., Иванова Л.А, очковская Е.Ю. Комплексная технология ремедиации природно-антропогенных водных :ктов Мончегорской техногенной пустоши // Материалы III Всероссийской научной }>еренции с международным участием "Экологический риск и экологическая безопасность", утек, 24-27 апреля 2012 г. - Иркутск, Изд-во Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, г. Т 2. С. 261 - 263.

Иванова Л.А., Иноземцева Е.С., Кременецкая М.В. К вопросу о формировании око качественных газонов в условиях Крайнего Севера // Проблемы озеленения крупных >дов: Материалы XII Международной научно-практической конференции/Под редакцией д-р i. наук, профессора Х.Г. Якубова. Москва, ЗАО «ОП ВВЦ «Цветоводство и озеленение», 2009. 8-101.

Иванова Л.А., Иноземцева Е.С., Кременецкая М.В. Особенности ускоренного мирования высококачественного газонного покрытия нового типа в условиях Крайнего Севера роблемы озеленения крупных городов: Материалы XIII Международной научно-практической }>еренции / Под редакцией д-ра биол. наук, профессора Х.Г. Якубова. Москва, ЗАО «ОП ВВЦ етоводство и озеленение», 2010. С. 186-190.

Катомина А.П., Иванова Л.А. Формирование и рост побегов Crinum moorei в оранжереях ярно-альпийского ботанического сада // Проблемы сохранения биоразнообразия в северных гонах: тезисы докладов Всероссийской научной конференции с международным участием, титы-Кировск, 1-3 октября 2010 г. / Сост. О.Б. Гонтарь - Апатиты, «КМ», 2010. 51 с.

Слуковская М.В., Иванова Л.А., Горбачева Т.Т., Иноземцева Е.С. Опыт биологической даьтивации техногенной пустоши на Крайнем Севере / Сахаровские чтения 2012 года: логические проблемы XXI века: Материалы 12-й Междунар. науч. конф., 17-18 мая 2012 г., г. JCK, Республика Беларусь / под ред. С.П. Кундаса, С.С. Позняка. - Минск: МГЭУ им. А.Д. арова, 2012. С. 397.

Слуковская М.В., Горбачева Т.Т., Иванова Л.А., Иноземцева Е.С. Применение ■шкулита, серпентинита и карбонатита при рекультивации техногенных месторождений, иогия и стратегические полезные ископаемые Кольского региона. Труды IX Всероссийской (с дународным участием) Ферсмановской научной сессии, посвященной 60-летию погического института КНЦ РАН. Апатиты, 2-3 апреля 2012 г. / Ред. Ю.Л. Войтеховский -титы: Изд-во К& М, 2012. - 380 с. С. 363-366.

Горбачева Т.Т., Иванова Л.А., Слуковская М.В., Кременецкая И.П., Иноземцева Е.С. /льтивация техногенно-нарушенных территорий на основе использования комплексной технологии в условиях действующих производств на Крайнем Севере. VI съезд Общества воведов им. В. В. Докучаева. Петрозаводск, 13-17 августа 2012 г.

II. Монографии, статьи, препринты:

Иванова Л.А. Декоративно-цветочные растения на искусственных субстратах в Заполярье, титы: Изд. КНЦ АН СССР, 1991. 68 с.

Вирачева Л.Л., Иванова Л.А., Кунакбаева О.И. Оранжерейные тропические и гропические растения Полярно-альпийского ботанического сада. Апатиты: Изд. МУП лиграф». 2001. 97 с.

Иванова Л.А., Святковская Е.А., Тростенюк H.H. Северное цветоводство. Апатиты: Изд-во Д РАН, 2003. 193 с.

Иванова Л.А., Котельников В.А. Перспективы гидропонного выращивания растений в >манской области. Апатиты: Изд. КНЦ АН СССР, 2006. 106 с.

Kikuchi R., Gorbacheva Т.Т. and Ivanova L.A. Ecological Restoration in Boreal Forest lagement: application of rolled lawn in an area currently suffering from pollution // Advances in ironmental Research // NY: Nova Science Publishers. V.5.2011. pp. 269-281.

Иванова Л.А., Иноземцева E.C., Слуковская М.В. Новые биотехнологии в озеленении / омник, частный сад, 2012. X» 3. С. 14-19.

Иванова Л.А. Гидропоника на вермикулите в Заполярье // Приусадебное хозяйство 1998 1.С. 26.

2. Иванова JI.A. Гидропонное выращивание декоративно-цветочных растений использованием вермикулита ковдорского месторождения (практические рекомендаь. Апатита: Изд. КНЦ АН СССР, 1989.16 с.

1. Иванова Л .А., Кунакбаева О.И. Вьфащивание декоративно-цветочных растеши помещениях и зимних садах в условиях Мурманской области (практичес: рекомендации). Апатиты: Изд. КНЦ АН СССР, 2000. 43 с.

2. Иванова JLA., Жиров В.К., Литвинова C.B. Возрастные зависимости продуктивно гиппеаструма гибридного: новый подход в технологии выращивания // Бюл. Никит, ботан. с; 2001. Вып. 83. С. 67-69.

3. Иванова JI. А. Гидропонное выращивание декоративно-цветочных растений использованием вермикулита ковдорского месторождения: Препр. Апатиты, 1989.16 с.

Отпечатано в типографии ООО «КаэМ» 184200, Мурманская область, г. Апатиты, ул. Ферсмана, 17а, тел./факс (81555) 7-73-29, www.km-print.ru

Тираж 100 экз.

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Иванова, Любовь Андреевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 История и современное состояние гидропонного способа выращивания растений.

1.2 Современная классификация методов гидропонного выращивания растений и условия их применения.

1.3 Физико-химическая характеристика вермикулита и условия его использования в гидропонике.

1.4 Биологические особенности выращивания растений в условиях защищенного грунта.

1.4.1 Декоративно-цветочные культуры.

1.4.2 Овощные культуры.

1.5 Современное состояние и проблемы антропогенно-трансформированных земель на Кольском полуострове, пути преобразования и совершенствования их облика и экологических качеств.

1.6 Газоны как современный метод озеленения, предпосылки создания современных газонных покрытий нового типа для условий северных широт.

1.7 Концепция инициации роста осевых органов ортодоксальных семян как основа для разработки инновационных способов ускоренного создания посевных фитоценозов.

Глава 2 УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Агроклиматические условия, сроки и район проведения исследований.

2.2 Объекты исследований.

2.3 Методы исследований и схемы опытов.

Глава 3 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ КОВДОРСКОГО ВЕРМИКУЛИТА В ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СУБСТРАТОВ ДЛЯ ГИДРОПОННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ.

3.1 Изменение физико-химических свойств ковдорского вермикулита при обжиге и в процессе многолетней эксплуатации в гидропонике.

3.2 Создание вермикулитовых субстратов нового поколения марки Випон.

3.3 Особенности использования вермикулитовых субстратов в гидропонике.

Глава 4 ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ГИДРОПОНИКИ.

4.1 Изучение потребности декоративных и овощных растений в элементах минерального питания при выращивании на вермикулите.

4.1.1 Декоративно-цветочные растения.

4.1.2 Овощные растения.

4.2 Поглощение элементов минерального питания и продуктивность растений при выращивании на разных субстратах.

Глава 5 УПРАВЛЕНИЕ РОСТОМ, РАЗВИТИЕМ, ПРОДУКТИВНОСТЬЮ И КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ ДЕКОРАТИВНО-ЦВЕТОЧНЫХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ВЕРМИКУЛИТОПОНИКИ.

5.1 Семенное и вегетативное размножение растений.

5.2 Рост, развитие и регуляция сроков цветения растений в разные сезоны года.

5.3 Влияние густоты посадки на продуктивность растений.

Глава 6 ИЗУЧЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ДЕКОРАТИВНЫХ И ОВОЩНЫХ РАСТЕНИЙ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ НА КОВДОРСКОМ ВЕРМИКУЛИТЕ В УСЛОВИЯХ ЗАПОЛЯРЬЯ.

6.1 Декоративно-цветочные культуры.

6.2 Овощные культуры.

Глава 7 ИННОВАЦИОННЫЙ ПОДХОД К СОЗДАНИЮ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ ДЛЯ ОЗДОРОВЛЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА КОЛЬСКОМ СЕВЕРЕ.

7.1 Создание инновационных гидропонных экспресс-способов формирования высококачественных фитоценозов на основе применения ковдорского вермикулита.

7.1.2 Способ ускоренного создания высококачественного растительного покрова методом прямого посева.

7.1.3. Способ ускоренного формирования/ремонта газонов на основе использования многокомпонентной озеленительной (минерально-растительной) смеси.

7.2 Использование различных разработанных подходов к озеленению и фиторекультивации техногенно-нарушенных и загрязненных территорий.

7.2.1 Озеленение урбанизированных территорий.

7.2.2 Фиторекультивация техногенно-нарушенных и загрязненных территорий.

7.2.2.1 Апатитонефелиновое хвостохранилище.

7.2.2.2. Нефтезагрязненные участки.

Глава 8 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГИДРОПОННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ НА КОВДОРСКОМ ВЕРМИКУЛИТЕ (НА ПРИМЕРЕ ОГУРЦА И СТРАТЕГИИ МОДЕРНИЗАЦИИ ТЕПЛИЦ) В УСЛОВИЯХ

МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Эколого-биологическое обоснование использования ковдорского вермикулита в гидропонном растениеводстве в условиях Крайнего Севера"

Актуальность. В современных условиях растениеводства важен поиск и применение новых эффективных способов выращивания растений, которые бы гарантировали оптимальный рост растений, обеспечивали человечество питанием и не нарушали экологического равновесия на Земле (Гэлстон и др., 1983).

По оценкам экологов и экономистов мира, в ближайшее время в связи с глобальными изменениями климата на планете, ростом цен на энергоносители, загрязнением и оскудением почв, предназначенных дня растениеводства, ведущим способом культивирования станет гидропонное выращивание растений. Оно позволит переориентироваться на создание индустриального растениеводства нового типа и современных биотехнологий производства высококачественной растениеводческой продукции в условиях строгого соблюдения основных требований охраны естественных ресурсов природы (Русаков, Русакова, 1980).

В настоящее время в России и за рубежом в производственных условиях достигнуты значительные успехи при выращивании растений на искусственных субстратах. Однако, обладая рядом ценных агрофизических свойств, они не способны выдержать многолетнюю эксплуатацию в гидропонном производстве. Это приводит к их химическому и биогенному вырождению, изменению характеристик и созданию неразрешимых экологических проблем, связанных с утилизацией отходов (Рамад, 1981). Проблема поиска более совершенных гидропонных субстратов, которые могут заменить такую сложную природную среду, как почва, и обеспечить безотходное производство высококачественной сельскохозяйственной продукции, остается актуальной.

Все северные территории мира отличаются дефицитом почвенных ресурсов и их бедностью, а также трудоемкостью и дороговизной мероприятий, направленных на повышение плодородия местных почв (Берсон, 1979). Однако только на Кольском Севере открыто и разрабатывается богатейшее в мире Ковдорское месторождение вермикулита (Доклад о состоянии и охране., 2008). Среди почвозаменигелей естественного происхождения субстраты на основе глинистого минерала вермикулита привлекают особое внимание растениеводов. Этот минерал как гидропонный субстрат интенсивно изучался в 1960-1970-е годы, и доказана перспективность использования вермикулита Наткруитского (Южная Африка), Потанинского (Россия, Урал) и Кокшаровского (Россия, Дальний Восток) месторождений для выращивания растений (Бентли, 1965; Логинов, 1970; Бойко и др., 1979). Для ковдорского вермикулита характерна высокая вариабельность физико-химических свойств, что потребовало специального дифференцированного подхода к разработке технологии его применения в растениеводстве. Большие запасы на Кольском Севере вермикулитовых руд, недостаточная изученность вермикулита как субстрата для гидропонного выращивания растений предопределили актуальность исследований.

Цель работы - разработать научные основы экологически безопасного гидропонного растениеводства для условий Крайнего Севера с использованием вермикулита Ковдорского месторождения.

Задачи исследования:

1. Изучить физико-химические аспекты трансформации ковдорского вермикулита в процессе создания и многолетней эксплуатации субстратов.

2. Разработать специализированное инновационное оборудование для получения современных вермикулитовых субстратов (электрообжиговый агрегат) и организации высокоэффективного беспочвенного выращивания растений в защищенном грунте (гидропоникум).

3. Изучить особенности минерального питания декоративных и овощных культур в условиях вермикулитопоники с целью создания максимальных урожаев качественной продукции.

4. Изучить особенности роста, развития и продуктивности растений в зависимости от продолжительности использования вермикулитового субстрата в условиях защищенного грунта на Кольском Севере.

5. Разработать и апробировать научно обоснованные технологии выращивания декоративных и овощных культур на вермикулитовом субстрате в защищенном грунте.

6. Разработать и апробировать инновационные гидропонные экспресс-технологии создания высокоустойчивого растительного покрова для озеленения и рекультивации техногенно-нарушенных территорий.

7. Оценить экономическую эффективность гидропонного растениеводства для условий Крайнего Севера с использованием вермикулита Ковдорского месторождения.