Влияние условий выращивания на адаптивный потенциал растений кофе

Учаева, Ольга Сергеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Влияние условий выращивания на адаптивный потенциал растений кофе
ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние условий выращивания на адаптивный потенциал растений кофе"

На правах рукописи

УЧАЕВА Ольга Сергеевна

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ НА АДАПТИВНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ РАСТЕНИЙ КОФЕ

Специальность: 06.01.01 - Общее земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

2 2 МДР 2012

Орел-2012

005013485

Работа выполнена в ПТУ Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства Россельхозакадемии (ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии), г. Москва.

Научный руководитель: академик РАСХН,

доктор биологических наук, профессор

Жученко Александр Александрович (мл.)

Официальные оппоненты: Седов Евгений Николаевич

академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культур Россельхозакадемии, заведующий лабораторией селекции яблони

Тараканов Иван Германович

доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева», заведующий кафедрой физиологии растений

Ведущая организация: ГНУ Всероссийский научно-исследовательский

институт цветоводства и субтропических культур Россельхозакадемии (г. Сочи)

Защита диссертации состоится «18» апреля 2012г. в 1430ч на заседании диссертационного совета ДМ 220.052.01 при ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» по адресу: 302019 г. Орел, ул. Генерала Родина, 69.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» (г. Орел, Бульвар Победы, 19)

Автореферат разослан «16» марта 2012г. и размещен на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» http://www.orelsau.ru и сайте ВАК при Минобрнауки РФ http://vak.ed.gov.ru. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные и скрепленные гербовой печатью, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета ДМ 220.052.01.

Факс 8 (486-2) 43-13-01, e-mail: dissovet-orelsaufaivandex.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Степанова Л. П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. В мегаполисах, как правило, наблюдается дисгармония человека и природы. По данным Всемирной организации здравоохранения [wvvw.who.int.ru] на нашей планете около 70% урбанизированных территорий, которые значительно влияют на снижение продолжительности активного долголетия человека. Несмотря на высокую загрязнённость окружающей среды, продолжается стремительный рост численности городского населения. В мире в 2010 г. городское население составило более 55 % (3.2 млрд. чел), а в России около 75 % (104 млн. чел). Неблагоприятные факторы для здоровья человека присутствуют и в закрытых помещениях, где человек (особенно северных мегаполисов) находится большую часть своего времени. Поэтому важно гармонизировать внугреннее (эндогенное) состояние человека с окружающей внешней (экзогенной) средой его обитания с учетом индивидуальных и этнокультурных традиций человека [Жученко A.A. (мл.), 2007].

Известно, что около 90 % своего времени городской житель находится в агрессивной среде обитания закрытых помещений, что приводит к различным заболеваниям. Так, в мегаполисах повышен риск инфекционных, сердечно-сосудистых, онкологических и психоневрологических заболеваний по сравнению с сельскими жителями [Губернский Ю.Д., 2004]. Для улучшения среды обитания человека в мегаполисах необходимо создание биоразнообразия плодовых и ягодных культур со средоулучшающими свойствами, возделываемых круглый год в интерьере, позволяющих значительно уменьшить вредное воздействие окружающей среды на человека и расширить возможности его адаптации.

Кофе - плодовое растение, веками традиционно привлекающее внимание многих народов мира не только как напиток, но и как декоративное растение, обладающее целебными и оздоровительными свойствами.

В процессе дыхания и транспирации из листьев растений кофе поступают в окружающую среду фитоорганические вещества, которые создают в интерьере закрытых помещений здоровый микрофитоклимат. Это кофеин, органические аминокислоты, витамины, макро- и микроэлементы [Clarke, Macrae, 1985].

Специалисты Новосибирского ботанического сада на основе экспериментальных данных рекомендуют возделывать растения кофе в интерьере для эффективной санации помещений за счет выделения в атмосферу микродоз мощных природных антисептиков -хлорогеновых кислот [Цыбуля Н.В., 2004]. Учёные ВИЛАРа и зарубежных стран указывают на высокие целебные свойства растений кофе для профилактики сердечнососудистых заболеваний, которые при росте и развитии могут выделять в атмосферу из листьев микродозы макро-и микроэлементов (калий, магний и др.), кофеин и другие

чрезвычайно полезные для человека фитоорганические вещества [Холодный Н.Г., 1982; Clarke, Macrae, 1985; Рабинович A.M., 2000; Цицилин А.Н., 2007].

Поэтому целью наших исследований являлось комплексное изучение адаптивности кофе аравийского и его фитокомпозиций для использования в интерьере северных мегаполисов.

Для достижения поставленной дели решались следующие задачи:

1. Изучить влияние абиотических и. биотических факторов среды для условий интерьера типовых зданий города Москвы на адаптивность кофе аравийского.

2. Установить благоприятные зоны на территории типовых зданий для оптимального роста и развития кофе аравийского.

3. Оценить адаптивность растений кофе в интерьере в зависимости от сезона года и уровня освещённости, температуры и относительной влажности воздуха, скорости воздушных потоков.

4. Выявить аллелопатические особенности растений кофе в фитокомпозициях и разных условиях закрытых помещений.

5. Создать адаптивные и декоративные фитокомпозиции с использованием растений кофе.

6. Разработать рекомендации по выращиванию растений кофе в интерьере помещений и оценить их экономическую эффективность.

Научная новизна. Впервые в условиях интерьеров северных мегаполисов на примере города Москвы установлен комплекс факторов, влияющих на рост и развитие растений кофе: зонирование, сезонность, микроклимат, аллелопатия, почвенный субстрат. На основе многолетнего экспериментального выявления сочетания оптимальных параметров разработаны рекомендации по круглогодичному выращиванию в интерьере и фитокомпозициях растений кофе аравийского.

Показана экономическая эффективность выращивания кофе аравийского в фитокомпозициях «Кофе+кардамои» и «Кофе+хлорофитум» при озеленении интерьеров помещений учреждений образования, здравоохранения, офисов Москвы и Московской области.

Практическая значимость. На основе исследований разработаны практические рекомендации по выращиванию растений кофе в разных условиях интерьеров города Москвы. Выделены оптимальные зоны в интерьерах для лучшего роста и развития растений кофе (оптимальный уровень освещенности па юго-западе и востоке зданий - 5000

- 35 ООО лк, температуры воздуха - +20 - +25 "С, относительной влажности воздуха 40 -60 %, скорости воздушных потоков не более 0,1 м/сек). Созданы декоративные и алле-лопагически адаптивные фнтокомпозиции (кофе аравийский (Coffea Arabica L.) и кардамон настоящий (Elleltaria cardamomum Maton); кофе аравийский и хлорофитум «Бонни» (Chlorophytum comosum variegalum 'Bonnie ')).

Испытание фитокомпозиций успешно прошло в офисных помещениях ООО «Гелионн», в Доме Науки ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии, в зимнем саду ФГОУ ВПО «Российского государственного аграрного заочного университета». Использование фитокомпозиций «Кофе+кардамон» и «Кофе+хлорофитум» обеспечило оптимальный рост и развитие растений, что позволило сохранить декоративность растений в течение года и обеспечить высокий уровень рентабельности фитокомпозиций до 75 %.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В контролируемых условиях интерьера закрытых помещений города Москвы главным фактором в осенний и зимний сезоны для максимального роста и развития растений кофе аравийского является уровень освещенности.

2. На основе постановки вегетационных опытов па территории зданий установлены оптимальные сочетания параметров температуры и относительной влажности воздуха, уровня освещенности, скорости воздушных потоков и состава почвенного субстрата для благоприятного выращивания в интерьере и фитокомпозициях кофе аравийского круглый год.

3. Установлено стимулирующее и иншбирующее влияние определённых растений на рост и развитие растений кофе. Стимулирующим действием обладают кардамон и хлорофитум, а ингибирующим - традесканция и зебрина. Спатифиллум является нейтральным видом.

Предмет научного исследования. Изучение влияния комплекса факторов окружающей среды и фитокомпозиций, состоящих из разных видов, на адаптивность растений кофе аравийского в условиях закрытых помещений города Москвы.

практической конференции «Фитодизайн в современных условиях» (г. Белгород, 2010 г.), на Международной научно-практической конференции «Инновационные направления и проблемы в защите садовых культур от вредных организмов на современном этапе» (г. Москва, 2010 г.), на Международной научно-практической конференции «Декоративное садоводство Сибири: проблемы и перспективы», посвященной 100-летию профессора З.И. Лучник, (г. Барнаул, 2010 г.), на Международной конференции «Средоулучшающие технологии в мегаполисах» (г. Москва, 2010 г.), на Всероссийском научно-практическом семинаре «Комнатное садоводство и улучшение среды обитания» (г. Москва, 2011 г.), на второй Всероссийской научно-практической конференции «Декоративное садоводство России: состояние, проблемы, перспективы» (г. Сочи, 2011),на научном семинаре «Средоулучшающие фитотехнологии» (г. Москва, 2011 г.), на заседаниях Учёного совета и секции плодовых культур Учёного совета ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии (2008 - 2011 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 4 в рецегаированных изданиях, рекомендуемых ВАК при Минобрпауки РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, состоит из введения, главы I - обзора литературы, главы II -материалов и методов исследования, главы III - результатов исследования и их обсуждения, главы IV - расчетов экономической эффективности, выводов и практических рекомендаций. Работа содержит 19 таблиц, 40 рисунков. Список использованных источников включает 222 наименований, в том числе 59 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава I. Обзор литературы В главе приводятся сведения о биологии и систематике рода Со/[еа. Проанализированы сведения об экологических факторах, влияющих на рост и развитие кофе аравийского в природных и оранжерейных условиях. Даны краткий обзор по агротехнике, защите растений от болезней и вредителей и способах размножения. Рассмотрены аллело-патические и лекарственные свойства кофе аравийского.

Глава П. Материалы н методы исследования Основу данной работы составили исследования, которые были проведены в 2008 - 2010 гг. на базе лаборатории декоративных культур Всероссийского селекционно-технологического института садоводства и питомниководства Россельхозакадемии. Исследования проводились в типовых условиях зданий города Москвы на при-

мере здания Дома Науки ВСТИСГ1 Россельхозакадемии общей площадью 4517,2 м2, отвечающие требованиям СанПин 2.2.4.548-96 «Гигиеиические требования к микроклимату производственных помещений».

Климат в Москве умеренно-континентальный. Среднегодовое количество часов солнечного сияния — 1731 ч [www.wikipedia.org]. При этом наблюдается тенденция к уменьшению числа солнечных часов зимой и к увеличению весной и летом. Так, по многолетним данным Воднобалансовой станции Москвы «Подмосковная» средняя сумма солнечного сияния в Москве по сезонам года значительно варьирует; осенью -до 300 ч., зимой - до 200 ч., весной - до 600 ч., летом - до 800 ч.

Объектом исследований послужили сеянцы кофе аравийского НПЦ «Фитогене-тика» г. Тула. Опытная плантация кофе аравийского состояла из 150 однолетних растений. При проведении опытов в контролируемых условиях интерьера закрытых помещений использован вегетационный метод [Журбицкий З.И., 1968]. Морфологические параметры учитывали ежемесячно согласно методикам «Изучение ритма развития растений в оранжереях» [Житков B.C., 1977] и «Наблюдения за растениями в интерьерах» [Смирнова Е.С., 1980] с целью установления интенсивности роста и развития растений кофе. Площадь листовой поверхности определяли по методике H.H. Третьякова [Третьяков H.H., 2003].

Регистрация параметров микроклимата по температуре и относительной влажности воздуха, интенсивности освещения, скорости воздушных потоков измеряли приборами: ТКА - ПКМ -62 (госресстр № 24248-09), термографом М-16А (госреестр № 3460-03), комнатными термометрами и гигрографом М-21А (госреестр № 15114-96) по методике института экологии человека и гигиены окружающей срсды им. А. Н. Сысина [Губернский Ю.Д. и др., 2004] и методическим указаниям «Оценка освещения рабочих мест» (Губернский Ю.Д., 1988), гигиенической оценке микроклимата [Ломов O.I1., 1987]. Для экологических наблюдений были выделены стационарные площадки, расположенные в трех точках каждого варианта на высоте 150 см.

Для изучения влияния факторов среды на рост и развитие растений кофе их размещали в следующих условиях закрытых помещениях: интерьер А - окна ориентированы на юго-запад и интерьер В - окна ориентированы на северо-восток. Территория интерьера А была разделена на три зоны по уровню освещенности: вариант 1 - максимальная освещённость (на окнах) - до 75 000 лк; вариант 2 - средняя освещётгосгь (на расстоянии 1,5 м от окон) - до 35 000 лк; вариаит 3 - низкая освещенность (на расстоя-

іши 4 м от окон) - около 1500 лк, на территории интерьера В растения разместили в двух зонах на окнах: вариант 4 - средняя освещённость (на востоке здания) - до 35 ООО лк; вариант 5 - низкая освещённость (на севере здания) - около 4500 лк.

Оценка адаптивности анализировалась по росту и развитию растений (прирост центрального проводника, суммарный прирост боковых побегов, количество побегов, количество листьев, суммарная площадь листьев), посезонно (весна, лето, осень, зима) [Смирнова Е.С., 1980; Удовенко Г.В., 1985, 1989; Кузнецов В.В., 2006].

Нами исследованы пять фитокомпозиций кофе аравийского с растениями со средоулучшающими свойствами (кардамон настоящий (Ellettaria cardamomum Maton), хлорофитум Бонни (Chlorophytum comosum variegatum 'Bonnie'), зебрина висячая (Zebrina pendula Schnizl.; Tradescantia zebrine hört. Loud.), спатифиллум Уолли-ca (Spathiphyllum wallisii Regel), традесканция белоцветковая (Tradescantia a/W/7oraKunth)) (табл. 1). Для учёта динамики морфологических параметров анализируемой пары растений относительно одиночных растений был использован чистый контроль в пятикратной повторності!. Например, в варианте «кофе+ кардамон» исследованы пять пар фитокомпозиций и их исходные компоненты отдельно. Это растения кофе и кардамона, выращиваемые в отдельных контейнерах в пятикратной повторносте.

Таблица 1 - Схема опыта «Аллелопатическая адаптивность Coffea arabica L. в фитокомпозициях»_

Варианты Контроль 1 Контроль 2

1. Кофе+кардамон кофе кардамон

2. Кофе+хлорофитум кофе хлорофитум

3. Кофе + зебрина кофе зебрина

4. Кофе+спатифиллум кофе спатифиллум

5. Кофе+ традесканция кофе традесканция

Оценку аллелопатической адаптивности проводили каждый месяц, учитывали показатели интенсивности роста и развитая растений: высота, количество листьев, суммарная площадь листьев, количество побегов или поросли [Молиш, 1933; Токин Б.П., 1952, Гродоинский А.М., 1966; Часовенная A.A., 1966; Часовенная A.A., 1971; Головко Т.К., 1988; РадченкоВЛ., 1992].

Для изучения реакции растений кофе на изменение условий выращивания в интерьерах и фитокомпозициях определяли содержание хлорофиллов и каротиноидов по методике Вильштеттера и Штоля [Практикум по почвоведению, 1986].

По уходу за растениями применялись следующие агротехнические приемы: полив водой (60 - 75% ПВ) по мере высыхания верхнего слоя почвы; подкормка комплексными минеральными удобрениями - 2 раза в месяц с марта по октябрь; рыхление верхнего слоя субстрата - 1 раз в неделю; опрыскивание растений водой - 5 раз в неделю, проводились профилактические фитосанитарные мероприятия по мере необходимости.

Статистическую обработку полученных данных осуществляли по Доспехову Б.А. и Зайцеву Г.Н. [Доспехов Б.А., 1985; Зайцев Г.Н., 1990] с использованием программного обеспечения М8 Ехзс1 2003.

Экономическую эффективность рассчитывали на основании стандартных рас-четно-технологических карт [Расчетно-технологические карты ..., 1987].

Для выявления оптимального почвенного субстрата при выращивании растений кофе в интерьере помещений изучены широко используемые на практике два вида грунта: универсальный для цветов и для плодовых деревьев и ягодных кустарников. Данные субстраты отличаются друг от друга определенным содержанием торфа, а также максимально полным набором питательных веществ в легко усваиваемой форме.

Перед посадкой растений кофе проводился предварительный агрохимический анализ, применяемых субстратов в лабораторно-аналитическом центре агрохимии и почвоведения ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии. Определение щелочногидролизуе-мого азота осуществляли по Конфильду [Практикум по почвоведению, 1986]. Определение подвижных форм фосфора и калия в вытяжке оценивали по методу Кирсанова [Практикум по почвоведению, 1986]. Определение кислотности торфа (рН солевой вытяжки) [Справочник по торфу, 1960], рН солевой вытяжки проводили потенцио-метрическим методом [Методы ..., 1997].

Согласно агрохимической оценке содержание питательных элементов в грунтах соответствует их паспортным данным. В период незначительного роста растений, было проведено определение содержания в листьях общего азота, фосфора, калия по методике А. А. Бондаренко, О. К. Харитонова (1967). Содержание общего азота, фосфора определяли на КФК-2, а калий на пламенном фотометре ФПА-2. При анализе данных использовали рекомендации, апробированные в НИЗИСНП (1988).

Полученные данные соответствуют характеристике субстрата производителя (табл. 2).

Как показали наши исследования, состав и свойства почвенного субстрата оказывают значительное влияние на рост и развитие растений кофе. По полученным нами экспериментальным данным лучшим субстратом для роста и развития растений кофе в наиболее типичных условиях интерьера города Москвы является «Грунт для плодовых деревьев и ягодных кустарников».

Таблица 2 - Сравнительный анализ почвенных субстратов

Характеристика «Грунт для плодовых деревьев и ягодных кустарников» «Грунт универсальный для цветочных культур»

Данные торфодобывающего холдинга «Русский торф»

РН 5,5 до 7,0 5,5 до 7,0

Азот (1ЧН4+Ж)з), мг/л 30 140

Фосфор (Р2О5), мг/л 400 140

Калий (К2О), мг/л 400 230

Данные лабораторно-аналитического центра агрохимии и почвоведения ВСТИСП

РН 5,55 4,65

Азот (Ш4+Ж)з), мг/л 30 138

Фосфор (Р2О5), мг/л 420 145

Калий (К20), мг/л 407 235

Установлено, что при выращивании растений кофе в грунте для плодовых деревьев и ягодных кустарников позволяет увеличить прирост центрального проводника на 21-31%, суммарную длину боковых побегов на 35-41 % и площадь листьев на 16-38% (табл. 3).

Таблица 3 - Влияние состава грунта на рост и развитее растений кофе в ин терьере помещений___

Показатели «Грунт универсальный для цветочных культур» «Грунт для плодовых деревьев и ягодных кустарников»

2009 г. 2010 г. 2009 г. 2010 г.

Годовой прирост центр, проводника, см 13,6±0,80 12,2±0,64 17,1±0,81*** 17,9±1,62***

Суммарный годовой прирост боковых побегов, см 60,0±9,89 94,2±5,82 101,8±9,41»** 145,9±18,1***

Сум. площадь листьев, см" 1059,9±113,9 2870,0± 182,7 1709,1±151,0** 3431,7±226,3**

Примечание. *, **, *** НСР значимы соответственно при Р<0,05; 0,01; 0,001.

Таким образом, при выращивании растений кофе на субстрате «Грунт для плодовых деревьев и ягодных кустарников», состоящего из низинного торфа с добавлением известняковых материалов и производных минеральных удобрений (>Щ4+>Юз -30 мг/л; Р205- 400 мг/л; К205- 400 мг/л), и кислотностью рН - 5,5, получены растения

с более облиственной и объёмной кроной. Поэтому при проведении следующих опытов использовался грунт для плодовых деревьев и ягодных кустарников.

Глава III. Результаты исследований и их обсуждении

3.1. Влияние факторов среды на рост и развитие растений кофе в интерьере

Для выявления оптимальных условий выращивания растений кофе в интерьере помещений был проведен мониторинг окружающей среды по комплексу параметров: температура воздуха, относительная влажность воздуха, освещённость, скорость воздушных потоков.

Влияние температуры и относительной влажности воздуха на рост и развитие растений кофе показан на примере центрального проводника за период с сентября 2009 - по август 2010 гг. Для сравнения использовали растения кофе из зон средней освещённости различных интерьеров (А и В) (табл. 4).

Таблица 4 - Влияние температуры и относительной влажности воздуха на прирост центрального проводника в зависимости от сезона года (сеіггябрь 2009 по август 2010 гг.)

Месяц Интерьер А Интерьер В

Т °Г 1 ср> ^ Щіср,% II Тер, °С Шіср,% IV

Сентябрь 19,94±0,32 67,75±0,96 0,4410,15 18,83±0,15 53,61±0,48 0,5010,10

Октябрь 20,43±0,44 65,9911,36 0,34±0,07 19,24±0,11 44,43±1,49 0,5±0,12

Ноябрь 17,29±0,29 60,68±1,05 0,12±0,07 17,65±0,39 31,35±0,99 0

Декабрь 16,5 НО,40 44,6012,02 0 15,1310,49 21,06±1,16 0

Январь 14,32±0,38 49,02±1,09 0 14,71±0,29 18,84±0,38 0

Февраль 17,14±0,42 54,6111,61 0,21 ±0,11 13,63±0,20 23,33±0,56 ОДНО,05

Март 20,24±0,38 51,7411,50 0,79±0,29 20,73±0,48 24,03±0,75 0,3910.17

Апрель 23,13±0,26 69,1311,66 2,6810,49 22,50±0,50 37,7±1,23 0,7±0,13

Май 22,79±0,30 78,3411,38 2,5410,43 22,5210,27 48,6611,02 1,7510,16

Июнь 23,83±0,54 71,55±1,68 2,54Ю,35 22,91 ±0,41 48,66±1,02 2,95±0,24

Июль 29,81±0,35 58,89±1,07 3,25±0,47 28.35±0,27 42,65±1,44 3,1510,34

Август 25,2310,10 71,8112,21 2,36±0,46 25,45±0,78 54,6611,35 1,55Ю,25

Примечание. II - Прирост центрального проводника в варианте 2; 1У-Прирост центрального проводника в варианте 4.

При снижение температуры воздуха до 15 °С и ниже в обоих вариантах происходила остановка роста растений. А при повышении температуры до 18 - 30°С с апреля по август увеличивался прирост центрального проводника растений кофе. Анализ влияния температуры воздуха на рост и развитие растений кофе в интерьерах помещений по-

казал, что оптимальной температурой воздуха является 18-22 °С, минимальная 15 "С, максимальная более 26°С.

Относительная влажность воздуха в интерьере на юго-западе здания была выше, чем в интерьере на северо-востоке здания. Несмотря на это прирост центрального проводника растения кофе в обоих вариантах был практически одинаковым за весь период наблюдений.

В холодный период года с октября по март при понижении относительной влажности воздуха до 50 % и ниже в обоих интерьерах рост растений отсутствовал либо был не значительным. В тёплый период года относительная влажность воздуха была значительно выше 50-80 %, что способствовало росту растений кофе (табл. 4).

Воздушные потоки при скорости более 0,1 м/сек на рост и развитие растений кофе воздействовали отрицательно. Так, в декабре произошло отмирание побегов за счёт того что данный фактор среды на 2 декабря 2009 г. составил в среднем 0,1 - 0, 45м/сек. Скорость воздушных потоков более 0,1 м/сек не благоприятна для роста и развития растений кофе при температуре воздуха ниже 15 °С (особенно в зимний период), может происходить гибель растений.

Исследования влияния уровня освещенности на рост и развитие растений кофе в условиях зданий имеет важное практическое значение. Как показали наши исследования, данный фактор среды наиболее варьирует в интерьере помещений в течение дня и по сезонам года. Экспериментально установлено, что уровень освещенности является основным фактором при выращивании растений кофе в зданиях города Москвы.

Учет динамики дневного освещения в интерьере в зависимости от зоны в ясную погоду (летний сезон) установил, что уровень естественной освещённости варьировал от 462 лк (вариант 3) ДОІ8062 лк (вариант 1), а в пасмурную погоду от 198 лк (вариант 3) до 1898 лк. В зимний сезон количество пасмурных дней преобладало. Поэтому уровень естественной освещенности варьировал от 53 лк (вариант 3) до 675 лк (вариант 1) (табл. 5).

Рост и развитие растений кофе в интерьере помещений наблюдался с февраля -март до сентября-октября. Из таблицы 6 видно, что наибольший прирост центрального проводника во всех зонах на юго-западе здания был зафиксирован в апреле 2009 г. и в июле 2010 г.

Таблица 5 - Динамика дневного освещения в интерьере в зависимости от зоны и сезона года_

Еср, ж Еср, лк V, %

Ясная погода (>10000 лк) Пасмурная погода (<5000 лк)

Весна

1 20229,С4±5473,70 89,7 4336,36±570,69 43,6

2 14199,64±4418,11 103,2 1536,36*255,94 55,3

3 785,09±133,66 56,5 381,82±66,78 58

4 5863,64±1502,26 85 2495,27±313,04 41,6

5 3063,64±410,82 44,5 2171,54±309,50 47,3

Лето

1 18062,61±6174,27 145 1828,3 9±326,97 75,9

2 5677,44±2549,32 190,5 790,00±139,85 75,1

3 462,00±95,66 87,8 198,94±42,48 90,6

4 8101,67±2324,14 121,7 И04,67±115,90 44,5

5 | 2561,72±306,41 50,7 925,00±94,98 43,6

Осень

1 10450,00±2700,07 89,5 1974,75±409,08 71,8

2 3632,50±1103,81 105,3 1080,33±256,17 82,1

3 73 7,75± 161,93 76 344,08±125,04 126

4 3174,17±583,25 63,7 1445,42±191,36 45,9

5 2483,33±345,06 48,1 1142,08±135,93 41,4

Зима

1 4472,13±1591,51 100,1 675,00±126,42 53

2 2375,38±902,71 107,5 260,00±58,46 63,6

3 717,53±359,65 141,8 53,00±14,53 77,4

4 1202,5±191,63 45,1 541,25±141,29 73,9

5 1107,50±171,30 43,8 590,00±120,61 57,8

Максимальный прирост центрального проводника растений кофе наблюдался в варианте 4 в августе 2009 г. и июле 2010 г. и варианте 5 в апреле 2009 г. и в июне 2010 г. Во всех зонах интерьера в зимние и осенний месяцы рост растений отсутствовал, либо был незначительным (табл. 6).

Анализ биометрических параметров у растений кофе в различных зонах интерьера по уровню освещённости показал, что наиболее благоприятными для роста и развития являются зоны «Максимальная освещенность» и «Средняя освещенность». Из данных таблицы 6 видно, что биометрические параметры растений кофе в зонах максимальной и средней освещенности существенно выше, чем в зонах низкой освещенности. Так, в 2010 г. годовой прирост суммарной площади листьев в варианте 1 в 15 раз (1160,92 см2), варианте 3 и варианте 4 в 14- 13 раза (1062,13 - 1009,7 см2) вы-

ше, чем в варианте 3 (78,08 ем2), где недостаточная освещённость угнетала рост и развитие растений (табл. 6).

Таблица 6 - Динамика роста и развитая кофе аравийского в зависимости от зоны в иитерьере по уровню освещённости _

Вариант Период иоста Годовой прирост центрального проводника, см Годовой прирост боковых побегов, см Годовой прирост суммарной площади листьев, см2 Максимальное количество листьев, шт.

Месяц наибольшего прироста

2009 2010 2009 2010 2009 2010 2009 2010 2009 2010

1 1-Х IV П-Х VII 15,2±0,7 17,4±1,7 115,2± 11,9 132,8± 15,1 923,80±109,57 1160,921250,78 74,0± 5,8 100,4±6,5

2 UX rv П-Х vn 12,б±0,8 14,6±1,6 64,4±6,9 88,5± 18,1 773,73±72,99 1062,13±133,33 44,0± 2,8 74.0±б,1

3 II-X vin H 3,8±0,2 3,4±0,5 10,7±1,9 20,Зі 4,9 11,30±26,37 78,08*52,50 24.5і 2,4 25,8±1,9

4 их VIII m-x VII 8,0±0,4 10,8±0,5 41 ¿±4,7 71,4± 8,8 158,30*34,23 1009,71105,91 39,2± 3,4 61,3±2,9

5 I-XIV III-X VI 6,7±0,6 7,8±0,4 28,0±1,6 48,4± 4,0 277,90±78,63 270.32*56,78 31,4± 2,6 48.5±1.4

В интерьере помещений высота и суммарная площадь листьев растений кофе в зависимости от возраста и зоны размещения растений по уровню освещённости отличались. При закладке опытов использовались однолетние растения кофе высотой около 19,5 см и суммарной площадью листьев 611 - 755 см2. Высота растений кофе в возрасте 3-х лет в зоне «Максимальная освещённость» достигала 52 см, что выше на 1025 %, чем при размещении в зонах средней освещённости и на 35 - 49%, чем при размещении в зонах низкой освещённости (рис.1).

Динамика суммарной площади листьев растений кофе в зависимости от уровня освещённости также изменялась. Лучший вариант по всем датам учёта -вариант 1. Так, в возрасте 3-х лет суммарная площадь листьев в варианте 1 достигала 2870 см2, что на 22-33% больше, чем при размещении растений в вариантах 2 и 4, и на 57 - 83% и в вариантах 3 и 5 (рис.1).

60,0

0 50,0

1 40,0 « 30.0

CL ! 20,0

I 10,0|

о о - -L-

Вариант Вариант Вариант Вариант Вариант 1 2 3 4 5

|а 1 год □ 2 год В 3 год] а

3 3500,0 g 3000,0 і 2500.0

І 2000,0 З"

g 1500,0 с

S юоо.о

І 500,0 о 0,0

5-225»~ -ft 1923

65 ті ---ГУ--: ïh 68 H в«ш ЖМ

Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4 Вариант 5 ¡СИ год Q2 год ВЯЗ год |

Рисунок 1 - Динамика высоты (а) суммарной площади листьев (б) растений кофе в зависимости от варьирования уровня освещённости (2008 - 2010 гг.)

На основе данных показателей было установлено, что наилучший рост и развитие растений кофе происходит в зоне «Максимальная освещенность». Однако при попадании прямых солнечных лучей в летний сезон па растения кофе наблюдали солнечные ожоги на листьях. Это приводило к снижению декоративности. Наоборот, в зоне «Средняя освещенность» указанные показатели ниже, но внешний вид растений более приатекателен.

3.2. Сезонность возделывания Coffea arabica L. в интерьере

Для лучшего роста и развития растения кофе и максимального извлечения пользы в интерьере, актуален вопрос мониторинга условий интерьера территории зданий по сезонам года (лето, осень, зима и весна) с учетом комплекса микроклиматических параметров. В таблице 7 показаны микроклиматические условия в изучаемых зонах здания и биометрические параметры в зависимости от сезона года.

Проанализировав полученные данные динамики параметров микроклимата в интерьерах помещений по сезонам года, выявлено, что весенний и летний сезоны характеризуются наиболее оптимальными условиями среды, что обеспечивает самый активный рост и развитие растений кофе (табл. 7).

Так, в 2009 г. период активного роста центрального проводника во всех вариантах опыта наблюдался в эти сезоны и их значения были равнозначны. В 2010 г. максимальный прирост центрального проводника наблюдался в летний сезон. Так как отмечено наибольшее количество ясных дней, температура воздуха была выше нормы, относительная влажность воздуха в пределах нормы (табл. 7).

Таблица 7 - Влияние микроклимата изученных зон здания на рост и развитие растений кофе в зависимости от сезона года _

Сезон Зона (Вариант) Значения параметров микроклимата Биометрические параметры

Сумма активных темпераТУР. °С сительная влажность воздуха, 1 о/. Суммарная освещённость, тыс. лк/ч Прирост центрального проводника, см Суммарный прирост боковых побегов, см Количество листьев, шт

1 2 3 4 5 6 7 8

Осень А 1 1729 65 35149,6 1,4±0,25 15,2±5,50 67,1±5,2

2 1729 65 12218,3 0.7±0,16** 7,2±1,85** 47,3±3,62*

3 1729 65 2481,5 0,4±0,11** 1,1±0,48*** 24,7±2,58**

В 4 1729 43 10676,7 1,0±0,15* 3,4А0,85** 34,5±4,28**

5 1729 43 8352,9 0,8±0,09** 4,8±0,88** 31,4±2,11**

1 2 3 4 5 6 7 8

1 1020 50 6611.6 0,2±0,08 9,4±4,71 37Д±2,85

(Я А 2 1020 50 3511,8 0,2±0,11 -12,5±3,75 31,8±2,83

к 3 1020 50 1060,8 0,0±0,04 -1,4±0,97 15,4±2,13

В 4 374 20 1777,8 0,1±0,05 -26,4±6,03 10,3±1,19

5 374 20 1637,3 0 -11,4±3,15 14Д±1,35

1 2024 66 133159,6 6,6±0,08 48,2±8.33 73,2±5,49

сЗ А 2 2024 66 93467,7 5,7±0,85* 37,1±8,52 48,0±4,53**

О <и 3 2024 66 5167,8 1,5±0,29*** 8,0і3,38*** 20,0±2,23***

О В 4 2002 37 38596,8 2,8±0,31** 19,3 ±2,95** 27,5±1,60***

5 2002 37 20166,1 1,8±0,30*** 11,8±0,69** 27,8±1,63***

1 2418 65 260816,9 9,6±0,88 78,8±7,77 100,4±6,46

о А 2 2418 65 81980,0 8,2±0,88 56,7±5,39* 74,0±6,08**

н 1=5 3 2418 65 6671,1 1,8±0,27*** 12,6±3,80** 25,8±2,11***

В 4 2300 52 116984,9 7,7±0,27* 75,1±5,96 61,3±2,98**

5 2300 52 36990,2 5,5±0,46** 43,2±1,71** 48,5±1,36***

Примечание. *, **, *** отличия от контроля значимы соответствещю при Р<0,05; 0,01; 0,001.

По результатам исследований влияния комплекса факторов окружающей среды на рост и развитие растений кофе был проведён корреляционный анализ. Установлено, что наибольшую роль в росте и развитии растений кофе в условиях Москвы выполняет уровень освещённости (табл.8).

Анализ динамики комплекса факторов среды по сезонам года указывает на необходимость правильного подбора зон на территории зданий для лучшего роста и развития растений кофе. В результате корреляционного анализа установлено, что наибольшее значение для роста и развития растений кофе в интерьере помещений г. Москвы имеет уровень освещённости по сравнению с температурой и относительной влажностью воздуха (табл.8). Так, установлена тесная значимая взаимосвязь (г = 0,74) между уровнем освещённости и динамикой морфологических параметров роста и развития растений.

Таблица 8 - Уровень корреляционной зависимости динамики роста и развития растений кофе от изменений факторов среды

Микроклиматические факторы по сезонам Прирост центрального проводника Суммарный прирост боковых побегов Количество листьев

Сумма активных температур 0,60 0,55 0,40

Средняя относительная влажность воздуха 0,46 0,48 0,40

Суммарная освещённость 0,74* 0,73* 0,72*

Примечание. Корреляция значима при р<0,01

Таким образом, в условиях помещений одним из самых важных и лимитирующих факторов возделывания растений кофе в интерьере в осенне-зимний период является уровень освещённости (до 5 тыс. лк).

3.3. Аллелопэтическая адаптивность Coffea arabica L. в фитокомпозициях

Для более широкого внедрения растений кофе необходимо использовать его при создании фигокомпозиций. Однако недостаточно изучено сочетание растений по адаптивным и аллелопатическим свойствам. Так как взаимоотношения растепий в интерьере закрытых помещений ещё, как правило, не учитываются.

При формировании фитокомпозицин показано стимулирующее и ингибирую-щее влияние определённых растений на рост и развитие растений кофе.

Результаты вегетационных опытов показали, что высота растений и количество листьев кофе увеличилась на 21 и 38 % при совместном произрастании с кардамоном, на 13-38 % с хлорофитумом соответственно по сравнению с контролем 1 и уменьшился на 9-19 % с традесканцией (табл. 9).

При совместном произрастании растения кофе оказывали стимулирующее действие на рост и развитие растений кардамона и хлорофитума. Их высота и количество листьев по сравнению с контролем 2 увеличилась на 15 -35 % соответственно (табл. 9).

Таблица 9 -Динамика морфологических параметров растений кофе при одиночном возделывании и в фитокомпозициях

Вариант Высота растения, см НСР05 Кол-во листьев, шт НСРМ

01.04.2009 10 04.2010 01.04.2009 10.04.2010

1 2 3 4 5 6 7 8

Кофе (контроль 1) 20,6 25,4 1,8 16 21 3,5

Кофе 20,8 30,7 (+ 21%) 16 29,1 (+38%)

Кардамон 26,6 62,4 (+15,3%) 4,0 5 39,0 (+34,5%) 3,1

Кардамон (контроль 2) 26,9 54,1 5 29

Кофе (контроль 1) 20,6 25,4 1,8 16 21 3,5

Кофе + Хлорофитум 20,8 28,8 (+13%) 16 29,0 (+38 %)

2. 10,8 41,1 (+14,8%) 1,2 18,6 37,2 F4,<Flp

Хлорофитум (контроль 2) 10,8 35,8 18,6 37,4

1 2 3 4 5 6 7 8

Кофе (контроль 1) 20,6 25,4 16 21

3. Кофе 20,8 25,8 1,8 16 17 (-19,4%) 3,5

Зебрина 10,0 118,0 (-17,9%) 11,4 20 104,8 (-53,4 %) 26,9

Зебрина (контроль 2) 10,0 143,8 20 - 225

Кофе (контроль 1) 20,6 25,4 16 21

4. Кофе + 21,0 27,4 (+7,3%) 1,8 16 23 3,5

Спатифиллум 35,6 47,1 7,2 23,4

Спатифиллум (Контроль 2) 35,8 50,2 F4,<Ftp 7,2 22,2 Ft<FTp

Кофе (контроль 1) 20,6 25,4 16 21

Кофе 20,6 23,2 (-8,6 %) 1,8 16 17 (-19,4%) 3,5

5. Традесканция 15 114,1 (- 34,5 %) 13,4 25 200 (-18,4 %) 19,7

Традесканция (контроль 2) 15 174,2 25 245

Таким образом, кардамон и хлорофиггум действует как виды стимуляторы, традесканция и зебрина, наоборот, как подавляющие виды, а спатифиллум как нейтральный вид.

3.4. Динамика фотосинтетических пигментов у Coffea arabica L. в зависимости от условий выращивания

Для понимания защитных приспособительных реакций растений кофе при их размещении в зонах с различной степенью интенсивности освещения особую роль представляет изучение содержания пигментов в листьях. Как видно из таблицы 10, у растений кофе, размещённых в зонах «Максимальная освещенность» и «Средняя освещенность», суммарная площадь листьев была выше и составило 2996 и 2583 см2, а соответственно за счёт этого было и увеличение суммарного содержания пигментов на одно растение. Наоборот, затенение вызывало уменьшение количества, как хлоро-филлов, так и каротююидов.

Таблица 10 - Влияние уровня освещённости на динамику содержания пигментов в листьях растений кофе ___

Варианты Суммарная площадь листьев, 2 см" Хлорофилл а, мг Хлорофилл Ь, мг Каротиноиды, мг

ж?* У,% У,% У,% Х^х У,%

1 2996,0±114,4 38,1 36,6±9,3 25,4 26,2±7,5 28,6 9,3±2,2 23,7

2 2583,0±72,6 2,8; 31,3±8,9 28,4 23,5±6,9 29,3 7,8±2,3 29,5

3 494,5±41,8 8,5 12,0±3,0 17,3 9,5±2,3 22,6 3.2±0,5 17,6

4 1622,8±79,3 4,9 23,7±1,4 5,9 18,1±1,2 6,6 5,9±0,3 5,1

5 854,6±68,9 8,0 16,9±1,2 25,0 5,3±1,2 24,2 1,7±0,3 15,6

Пигментный состав листьев может являться критерием оценки на адаптивность при совместном произрастании растений кофе с другими декоративными видами. В качестве контроля было взято одиночное растение кофе. Суммарная площадь листьев растений кофе в фитокомпозициях «кофе+кардамон», «кофе+хлорофитум» существенно выше по сравнению с контролем 1 и составила 1745,3 и 1725,3 см2 соответственно (табл. 11).

Таблица 11 - Влияние фитокомпозиций на содержание пигментов в листьях растений кофе____

Варианты Суммарная площадь листьев, см" Хлорофилл а, мг Хлорофилл Ь, мг Каротиноиды, мг

Х±Бх У,% Х±$х К,% Х±Бх У,% Х±Ях У,%

Контроль 1 1461,3±55,8 3,8 17,2±2,6 15,1 16,1±1,7 10,6 5,9±0,6 10,2

1. 1745,3±61,3 3,5 20,0±2,5 12,5 16,2±1,4 8,6 5,3±0,5 9,4

2. 1725,3±63,9 3,7 19,2±5,8 30,2 15,0±5,0 33,3 5,3±1,9 35,8

5. 846,7±46,5 5,4 8,3±1,3 15,7 6,3±0,8 12,7 2,1 ±0,4 19,0

3. 1473,7±62,6 ; 23,5 17,4±3,2 18,3 13,7±2,6 19,0 4,4±0,7 15,9

4. 949,7±54,6 5,7 10,7±1,6 14,9 9,0±1,5 16,7 2,9±0,5 19,2

Результаты опыта показали, что по содержанию в листьях у одиночного растения кофе (контроль 1) пигментов существенно больше, чем при совместном произрастании с традесканцией и зебриной, но с остальными растениями данные контроля близки по значению (например, хлорофилла а от 17,4 до 20,0 мг). Видимо, при отрицательной аллелопатии содержание пигментов значительно снижается в листьях, а при аллелопатии адаптирующей повышается либо остаётся без изменений.

Для озеленения интерьеров помещений г. Москвы и Московской области предложены адаптивные и декоративные фитокомпозиции с использование растений кофе (рис.2).

Фитокомпозиция 1

(для зон с максимальной до70 тыс. лк Фитокомпозиция 2

и средней до 35 тыс. лк (для зон с0 сРедней д0 35 тыс' лк и

освещенностью) низкой до 4>5 тыс- лк освещенностью)

Фитокомпозиция 4 Фитокомпозиция 3

(для зоны с низкой до 4,5 тыс. лк ос- (для настенных минитеплиц

вещенностью) 0К0Л0 5"10 ТЫС- ЛК)

Рисунок 2 - Адаптивные и декоративные фитокомпозиции с использованием растений кофе, рекомендованные для различных зон зданий

Глава IV. Экономическая эффективность реализации фитокомпозицин

Использование в озеленении интерьеров фитокомпозиций, обеспечивающих интенсивный рост и развитие растений за счет правильного сочетания видов, позволяет получить высокий экономический эффект.

Наибольшими затратами на обслуживание одной фитокомпозицин характеризовались фитокомпозицин «Кофе+традескатщя» и «Кофе+зебрина» (в 1,4 раза выше, чем при аллелопатии адаптирующей) (табл. 12).

Таблица 12 - Экономическая эффективность реализации фитокомпозиций для типовых офисных помещений объемом 1000 м3

Показатели за год Фитокомпозицин

Кофе (контроль) Кофе+ кардамон Кофе+ хлорофитум Кофе+ спатифиллум (контроль) Кофе+ традесканция Кофе+ зебрина

Суммарная площадь листьев кофе, м2 9,0 10,6 10,2 9,3 5,4 4,8

Себестоимость, руб 178200 200400 200400 200400 4680* 4680*

Цена реализации, включая уход, руб 247200 386400 386400 386400 386400 386400

Прибыль от реализации, руб 69000 186000 186000 180000 105600 105600

Уровень рентабельности, % 38,7 92,8 92,8 87,2 37,6 37,6

Примечание. *- дополнительная подсадка растений в фитокомпозицин для восполнения необходимой площади листьев.

Длительность проявления декоративности фитокомпозиций «Ко-фе+традесканция» и «Кофе + зебрина» составляло около шести месяцев. Поэтому в течение года необходимо восстановление фитокомпозиций, состоящая из подсадки растений кофе для достижения необходимой суммарной площади листьев, за счёт чего закупочная стоимость растений, стоимость грунта и дренажа и стоимость формирования увеличиваются в два раза.

Себестоимость фитокомпозиций «Кофе+кардамон» и «Кофе+хлорофитум» снижается за счёт сохранения и увеличения в течение года площади листовой поверхности, декоративности и адаптивности в условиях закрытых помещений, что обеспечивает расчетную годовую прибыль 318 руб. при озеленении типового офиса площадью 1000 м3 при уровне рентабельности 92,8 %.

Уровень рентабельности при реализации фитокомпозиций «Кофе+кардамон» и «Кофе+хлорофитум» составил 92,8 %, что в 2,5 раза больше по сравнению с фито-композициями «Кофе + традесканция» и «Кофе + зебрина» и при выращивании одиночного растения кофе (контроль) (табл. 11).

БЛАГОДАРНОСТЬ

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю академику Россельхозакадемии, доктору биологических наук Жученко A.A. (мл.) за научное руководство, неоценимую помощь и поддержку в проведении исследований, а также в подготовке материалов и написании диссертации. Автор выражает искреннюю благодарность заслуженному агроному РФ, старшему научному сотруднику лаборатории декоративных культур ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии Артюховой A.B. за ценные замечания при создании экспериментальной базы, постановке и проведении экспериментов; коллективу лабораторно-аналитического центра агрохимии и почвоведения ВСТИСП Россельхозакадемии за помощь в освоении новых методик; доктору сельскохозяйственных наук, профессору, заведующему отделом современных систем пи-томниководства и технологий возделывания садовых культур Воробьеву В .Ф. за поддержку и советы при проведении исследований.

ВЫВОДЫ

1. Определяющими факторами роста и развития растений кофе в интерьере помещений являются: температура и относительная влажность воздуха, скорость воздушных потоков и освещённость. Установлены оптимальные параметры освещённости до 30 ООО лк, температуры воздуха более 20 °С, относительной влажности воздуха не менее 50 % и скорости воздушных потоков около 0,1 м/сек. Исследованиями доказана высокая корреляционная зависимость интенсивности роста и развития растений кофе от уровня освещённости (г=0,74).

2. Установлено влияние динамики комплекса факторов окружающей среды на рост и развитие растений кофе. Зонирование зданий по параметрам микроклимата обусловливает выделение благоприятных зон для оптимального роста и развития растений кофе. Главным фактором, влияющим на рост и развитие растений кофе в закрытых помещениях, является уровень освещённости.

3. Рост и развитие растений кофе находится в зависимости от сезона и погодных условий года. Наиболее высокие показатели по приросту морфологических парамет-

ров отмечены в зонах максимальной и средней освещенности интерьера на территории зданий на юго-западной и восточной сторонах.

4. Для понимания защитных приспособительных реакций растений кофе при их размещении в зонах с различной степенью интенсивности освещения особую роль представляет изучение содержания пигментов в листьях. Для растений кофе, размещённых в зонах «Максимальная освещенность» и «Средняя освещенность» установлена наибольшая суммарная площадь листьев - 2996 и 2583 см2 и содержание в них пигментов на одно растение. Затенение среды выращивания вызывало уменьшение количества в листьях, как хлорофшшов, так и каротиноидов.

5. Пигментный состав листьев может являться критерием оценки адаптивности растений кофе при совместном произрастании с другими декоративными видами. При отрицательной аллелопатии содержание пигментов в листьях значительно снижается, а при аллелопатии адаптирующей повышается или остаётся без изменений.

6. Показано стимулирующее и ингибирующее влияние определённых растений на рост и развитие растений кофе. Стимуляторами являются кардамон и хлорофитум, которые увеличивают прирост побегов на 15 %, а ингибиторами - традесканция и зебрина, которые снижают прирост побегов на 9 %. Спатифиллум характеризуется нейтральным действием.

7. Использование питательного грунта для плодовых деревьев и ягодных кустарников при выращивании растений кофе обеспечивает увеличение прироста центрального проводника на 21-31%, суммарной длины боковых побегов на 35-41 % и площади листьев на 16-38 %.

8. Расчет экономической эффективности при формировании фитокомпозиций «кофе+кардамоном» и «кофе+хлорофитум» показал уровень рентабельности 92,8 %.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ОЗЕЛЕНЕНИЯ ОФИСНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОФЕ АРАВИЙСКОГО

1. Для определения оптимальных зон роста и развития растения кофе в интерьерах помещений необходимо проводить мониторинг по комплексу параметров: температура воздуха, относительная влажность воздуха, освещенность и скорость воздушных потоков.

2. Растения кофе в интерьерах помещений необходимо размещать в зонах по уровню освещённости: максимальной (юго-запад - до 75 тыс.лк) и средней (юго-запад

- до 35 тыс. лк) и средней (восток - 35 тыс. лк). В весенний и летний сезоны в зоне максимальной освещённости растения кофе необходимо притенять.

3. В интерьерах закрытых помещений города Москвы растения Coffea arabica L. важно правильно размещать с учетом сезона года и зонирования здания. Растения кофе необходимо возделывать в зонах с освещённостью, температурой и относительной влажностью воздуха по сезонам года соответственно: зимой - не мепее 2000 лк, 18-20 °С и не менее 60%, летом - 5000-35000 лк, до 25°С и 70-80 %; осенью и весной - 30005000 лк, 20-22°С и 60-70%. Высокая скорость воздушных потоков более 0,1 м/сек неблагоприятна для роста и развития растений кофе, особенно в зимний период.

4. При формировании фитокомпозиций лучший рост и развитие растений кофе обеспечивает совместное выращивание кофе аравийского с кардамоном настоящим, хлорофитумом Бошга, спатифилумом Уоллиса.

5. Для получения растений кофе с более облиственной и объёмной кроной в условиях интерьеров закрытых помещений рекомендуется их выращивание на субстрате «Грунт для плодовых деревьев и ягодных кустарников», состоящего из низинного торфа с добавлением известняковых материалов и производных минеральных удобрений (NH4+NO3 - 30 мг/л; Р2О5- 400 мг/л; К2О5- 400 мг/л) и кислотностью pH - 5,5.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Артюхова, A.B. Средоулучшающие фитотехнологии в северных мегаполисах [Текст] / A.B. Артюхова, A.A. Жученко (мл.), О.С. Учаева // Декоративное садоводство России. Матер. Всероссийской науч.-практ. конф. «Декоративное садоводство России: состояние, проблемы, перспективы» (24-27 июня 2008, Сочи) // Науч. тр. - Вып. 41. - С.11-18.

2. Жученко, A.A. (мл.) Перспективы расширения возделывания кофейных деревьев в интерьере северных мегаполисов [Текст] / A.A. Жученко (мл.), О.С. Учаева // Проведение научных исследований в области сельскохозяйственных наук: Материалы всероссийской конференции с элементами научной школы для молодёжи. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2009,- С. 198-204.

3. Учаева, О.С. Влияние почвенного субстрата на рост и развитие кофейного дерева в интерьере помещений [Текст] / О.С. Учаева, A.A. Жученко (мл.) // Сб. научн. Тр. посвященный Международной научно-практической конференции «Фитодизайн в современных условиях» (Белгород, 14-17 июня 2010 г.), - Белгород: БелГУ. - 2010,- С. 246-250.

4. Учаева, О.С. Влияние уровня освещённости на рост и развитие кофе аравийского (Coffea arabica L.) в интерьере [Текст] /О.С. Учаева, A.A. Жученко мл. // Садоводство и виноградарство.- 2010,-№3.-С. 46-48.

5. Учасва, О.С. Кофейное дерево в интерьере [Текст]// Сб. материалов Круглого стола «Средоулучшающие фитотехнологии в мегаполисах».- М., Рос. гос. аграр. заоч. ун-т,- 2010.-С.111-121.

6. Артюхова, A.B. Интродукция и средоулучшающие фитотехнологии [Текст] / A.B. Артюхова, A.A. Жученко (мл.), О.С. Учаева // Сб. материалов Круглого стола «Средоулучшающие фитотехнологии в мегаполисах».- М., Рос. гос. аграр. заоч. ун-т.-2010, С. 101-107.

7. Учаева, О.С. Степень повреждения мучнистым червецом растений Coffea arabica L. в интерьере [Текст]/ О.С. Учаева, A.A. Жученко (мл.) // Плодоводство и ягодоводство России: Сб. науч. работ, посвященный Международной научно-практической конференции «Инновационные направления и проблемы в защите садовых культур от вредных организмов на современном этапе», г. Москва, (12-14 июля 2010),-т. XXIV.-ч. 2, С. 132-138.

8. Учаева, О.С. Сезонность возделывания кофейного дерева в интерьере [Текст] // Декоративное садоводство Сибири: проблемы и перспективы. Материалы Международной научно-практической конференции «Декоративное садоводство Сибири: проблемы и перспективы», посвященной 100-летию со дня рождения З.И. Лучник, 18-21 августа 2010 г.- Барнаул, 2010,- С. 203-206.

9. Жученко, A.A. (мл.) Адаптивность кофе в фитокомпозициях [Текст]/ A.A. Жученко (мл.), О. С. Учаева // Плодоводство и ягодоводство России: Сб. науч. работ. -М, 2011. - т. XXVII.- С. 220-229.

10.Жученко, A.A. (мл.)Ропъ Coffea arabica L. в улучшении среды обитания человека [Текст] / A.A. Жученко (мл.), О.С. Учаева // Субтропическое и декоративное садоводство: сб. науч. тр. - Сочи, 2011.-Вып. 45. - С. 282 - 289.

11 .Учаева, О.С. Влияние факторов среды на рост и развитие растений кофе в интеръере [Текст] / О.С. Учаева, A.A. Жученко мл. 1/ Садоводство и виноградарство. -2011.-т.- С. 13-15.

Примечание. Курсивом выделены статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК.

Подписано в печать:

15.03.2012

Заказ № 6819 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Объем: 1,5усл.п.л. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www. autoreferat. ru

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Учаева, Ольга Сергеевна, Москва

61 12-6/383

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ СЕЛЕКЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ САДОВОДСТВА И ПИТОМНИКОВОДСТВА РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ

На правах рукописи

УЧАЕВА ОЛЬГА СЕРГЕЕВНА

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ НА АДАПТИВНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ РАСТЕНИЙ КОФЕ

Специальность: 06.01.01 - общее земледелие

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: академик Россельхозакадемии, доктор биологических наук А.А. Жученко (мл.)

Москва-2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8

1.1 Биология и систематика 8

1.2. Адаптивность растений кофе в интерьерах закрытых помещений 14

1.3. Агротехника, защита растений от болезней и вредителей, способы размножения 28

1.4. Адаптивность растений в фитокомпозициях 37

1.5. Кофе как лекарственное средство 41 ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 45 ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 61

3.1. Влияние почвенного субстрата на рост и развитие растений кофе 61

3.2. Влияние уровня освещенности на рост и развитие растения кофе 67

3.3. Зонирование зданий по отношению к сторонам света 76

3.4. Сезонность возделывания Coffea arabica L. в интерьере 82

3.5. Аллелопатическая адаптивность Coffea arabica L. в фитокомпозициях 95

3.6. Степень повреждения мучнистым червецом растений Coffea arabica

L. в интерьере 103

3.7. Динамика фотосинтетических пигментов у Coffea arabica L. в зависимости от условий выращивания 106 ГЛАВА 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕАЛИЗАЦИИ ФИТОКОМПОЗИЦИЙ 110 ГЛАВА 5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 115 ВЫВОДЫ 121 РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 123 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 124 ПРИЛОЖЕНИЯ 144

ВВЕДЕНИЕ

В результате урбанизации человек попал в локальную среду сильного загрязнения. Городское население растет намного быстрее по отношению к общему числу жителей на планете. В интерьере закрытых помещениях, где человек проводит около 90 % своего времени, общее загрязнение во много раз выше, чем на открытых площадках, особенно в городах северных мегаполисов в зимнее и весеннее время года. В загрязнение и агрессивность окружающей среды интерьера входит видеоэкология (чрезвычайно низкий эстетотера-певтический фон), высокая микробная обсемененность воздуха, низкий уровень кислорода и избыток углекислоты, токсичность и канцерогенность многих химических веществ (формальдегид, бензол, толуол, хлорэтилен, аммиак, окись углерода и др.), малая ионизированность воздуха, низкая относительная влажность воздуха, запыленность, шум, статическое и электромагнитное излучение и др. Поэтому комнатное садоводство актуально для северных мегаполисов, так как эволюционно растения для человека являются не только пищей и лекарством, но и домом, и одеждой, строительным материалом, орудием труда, а главное - эстетическим и экологически безопасным фоном (микро-фитоклиматом), снимающим стресс и усталость, повышающим настроение и иммунитет человека, и, в целом, повышающим адаптивные возможности человека к агрессивной среде мегаполисов [Жученко (мл.), 2007].

Исходя из растущего спроса на новые и редкие виды плодовых и ягодных культур, а также учитывая важность отсутствия токсичности, ядовитости и колючести, спрос на лекарственные, оздоровительные и декоративные свойства растений, длительный период вегетации, учитывая опыт работы в ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии по питомниководетву и размножению кофе, нами выбран объект исследований - кофе (род - Coffea, семейство -Rubiaceae).

Кофейное дерево выращивают в интерьере помещений многих стран мира, особенно в городах. В комнатной культуре распространен кофе аравийский (Coffea arabica L.), цветущий и плодоносящий на подоконнике,

опытные любители собирают до 0,5 кг зерен с каждого растения (Чуб, Лези-на, 2003). Выращивание кофейного дерева в интерьере довольно дорогое удовольствие, поэтому не каждый может себе это позволить. Это связано с недостаточной адаптацией растений кофейного дерева к низким температурам и освещенности, относительно слабой устойчивостью к сквознякам и некоторым вредителям и болезням. Несмотря на это, кофейное дерево в интерьере - это престижное дополнение к дорогому и современному, экологически безопасному и светлому интерьеру. Своим могучим и привлекательным видом, удивительным блеском листьев, грациозным габитусом, тонким ароматом цветков и плодов, целебными и оздоровительными свойствами кофейное дерево привлекает внимание фитодизайнеров многих стран мира. Можно встретить кофейное дерево в интерьере служебных помещений Австралии, Бразилии, Японии и Китая, в Европе в шикарных СПА-салонах и салонах красоты Франции, Бельгии, Испании, Италии, в ботанических садах Финляндии и Англии, санаториях Греции, в некоторых офисах города Москвы и учреждениях образования и здравоохранения Новосибирска, Санкт-Петербурга и др. В последнее время появились данные о важном значении для здоровья человека нативных (живых) растений кофейного дерева. Это антисептические и кардиотонические свойства фитоорганических веществ, выделяемых в микродозах в интерьер помещений. Поэтому растения кофе рекомендуют для профилактики инфекционных заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем, и для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний [Рабинович, 2000].

В настоящее время есть примеры садоводов-любителей [Завадовская, 1973; Ковалёв, 1977; Вьюшков, 1986; Колобов, 1988; Дадыкин, 1995; Салгус, 1993; Салгус, 1997; Блейз, 2002; Алехна, 2006; Селиверстова, 2006] по выращиванию в интерьере закрытых помещений кофейного дерева, но отсутствуют научные разработки по агротехнике, биологии, экологии и формированию фитокомпозиций.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить влияние абиотических и биотических факторов среды для условий интерьера типовых зданий города Москвы на адаптивность кофе аравийского.

4. Выявить аллелопатические особенности растений кофе в фитокомпо-зициях и разных условиях закрытых помещений.

5. Создать адаптивные и декоративные фитокомпозиции с использованием растений кофе.

Показана экономическая эффективность выращивания кофе аравийского в фитокомпозициях «Кофе+кардамон» и «Кофе+хлорофитум» при озеленении интерьеров помещений учреждений образования, здравоохранения, офисов Москвы и Московской области.

для лучшего роста и развития растений кофе (оптимальный уровень освещенности на юго-западе и востоке зданий - 5000 - 35 ООО лк, температуры воздуха - +20 - +25 °С, относительной влажности воздуха 40 - 60 %, скорости воздушных потоков не более 0,1 м/сек). Созданы декоративные и аллелопа-тически адаптивные фитокомпозиции (кофе аравийский {Coffea Arabica L.) и кардамон настоящий (Ellettaria cardamomum Maton); кофе аравийский и хло-рофитум «Бонни» (Chlorophytum comosum variegatum 'Bonnie ')).

Испытание фитокомпозиций успешно прошло в офисных помещениях ООО «Гелионн», в Доме Науки ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии, в зимнем саду ФГОУ ВПО «Российского государственного аграрного заочного университета». Использование фитокомпозиций «Кофе+кардамон» и «Ко-фе+хлорофитум» обеспечило оптимальный рост и развитие растений, что позволило сохранить декоративность растений в течение года и обеспечить высокий уровень рентабельности фитокомпозиций до 75 %.

Основные положения, выносимые на защиту:

2. На основе постановки вегетационных опытов на территории зданий установлены оптимальные сочетания параметров температуры и относительной влажности воздуха, уровня освещенности, скорости воздушных потоков и состава почвенного субстрата для благоприятного выращивания в интерьере и фитокомпозициях кофе аравийского круглый год.

3. Установлено стимулирующее и ингибирующее влияние определённых растений на рост и развитие растений кофе. Стимулирующим действием обладают кардамон и хлорофитум, а ингибирующим - традесканция и зеб-рина. Спатифиллум является нейтральным видом.

Апробация работы. Материалы исследований были доложены на Всероссийской научно-практической конференции «Декоративное садоводство России: состояние, проблемы, перспективы» (г. Сочи, 2008 г.), на Всероссийской конференции «Проведение научных исследований в области сельскохозяйственных наук», (г. Мичуринск, 2009 г.), на заседании Круглого стола «Средоулучшающие фитотехнологии в мегаполисах» (г.Балашиха, 2010г.), на Международной научно-практической конференции «Фитодизайн в современных условиях» (г.Белгород, 2010г.), на Международной научно-практической конференции «Инновационные направления и проблемы в защите садовых культур от вредных организмов на современном этапе» (г.Москва, 2010г.), на Международной научно-практической конференции «Декоративное садоводство Сибири: проблемы и перспективы», посвященной 100-летию профессора З.И. Лучник, (г.Барнаул, 2010г.), на Международной конференции «Средоулучшающие технологии в мегаполисах» (г. Москва, 2010 г.), на Всероссийском научно-практическом семинаре «Комнатное садоводство и улучшение среды обитания» (г.Москва, 2011 г.), на второй Всероссийской научно-практической конференции «Декоративное садоводство России: состояние, проблемы, перспективы» (г. Сочи, 2011),на научном семинаре «Средоулучшающие фитотехнологии» (г.Москва, 2011 г.), на заседаниях Учёного совета и секции плодовых культур Учёного совета ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии (2008 - 2011 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 4 в рецензированных изданиях, рекомендуемых ВАК при Минобрнауки РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, состоит из введения, главы I - обзора литературы, главы II - материалов и методов исследования, главы III - результатов исследования и их обсуждения, главы IV - расчетов экономической эффективности, выводов и практических рекомендаций. Работа содержит 19 таблиц, 40 рисунков. Список использованных источников включает 222 наименований, в том числе 59 на иностранных языках.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Биология и систематика

Классификация рода Со//еа Ь. Около 80 стран мира (31 страна в Америке, 14 стран в Азии, Океании и Австралии и 36 стран Африки) составляют знаменитый «кофейный пояс» (рис. 1).

Во всем мире под плантации кофе занято около 10 млн. га, на которых растет 15 млрд. кофейных деревьев (www.tchibo.ru). В табл. 1 показаны основные страны - производители кофе Центральной Латинской Америки, Африки, Азии и Океании и занимаемые им площади.

Таблица 1 - Основные страны - производители кофе

Страны Площадь, тыс. га

Центральная Латинская Америка

Бразилия 3,500

Колумбия 1,080

Коста-Рика 900

Мексика 400

Венесуэла 300

Эквадор 250

Куба 150

Сальвадор 150

Доминиканская республика 130

Перу 130

Гаити 30

Панама 10

Ямайка 6

Гаваи 1400

Африка

Кот - д'Ивуар 1,2 000

Эфиопия 460

Кения 156

Заир 30,3

Азия, Океания

Индонезия 638

Вьетнам 506

Кофейное дерево является одним из основных источников кислорода в

большей части мира. Каждый гектар кофе производит 86 фунтов (39 кг) кислорода в день и приравнивается приблизительно половине производимого кислорода тропическим лесом [Anacafe, 1995].

Растения кофе всех видов рода отличаются большим разнообразием — от многолетних древовидных до кустовидных, от листопадных до вечнозеленых, большинство из них содержит кофеин в семенах и листьях (Krug, 1963):

1. Coffea (a) Erythrocoffea Chev С. arabica L., С. mokka Hort., С. congensis Troehn., C.canephora Pierre./ 6)Pachycoffea Chev. C.liberica Hier., C.klainii Pierre, C. yemensis Chev., C. dewevrei Dewild et Dur.; в) Melanocojfea Chev. C.stenophylla G. Don; C.affilis Dewild., C. carrisoi Chev.; г)Nanocoffea Chev. C.brevipes Hier., C. humilis Chev., C. Montana Schum.). Кустарники или небольшие деревья. Все виды используются в культуре. В диком виде в Африке, от Атлантики до Эфиопии, преимущественно в восточной и центральной части; в Юго-Западной и Северо-Западной Индии, на Цейлоне, в Бирме, Таиланде, Малайзии, Индонезии и на острове Флорес.

2. Mozambicoffea Chev (а)С. racemosa Lour.; б) С. zanguebariae Lour.; с) С. eugenoides Moor. Плоды костянковидные, в зрелом состоянии красные. Семена содержат кофеин. Все виды этой секции обитают на востоке Африки.

3. Mascarocoffea Chev. Кустарники, не содержащие в семенах кофеина; обитают на островах Мадагаскар, Маврикий и Маскаренских.

4. Agrocoffea Pierre - лесные кустарники или лианы, гидрофиты. Секция включает 9 видов, обитающих в тропической Западной Африке.

5. Paracoffea Miguel (Coffea bengalensis Roem. et Sch., С horsßeldiana Miq., С. fragrans Wall., С. floresiana Boerl., С. ßoreifoliosa Chev., С. grevei Drake et Chev.). Листопадные виды. Обитают в Юго-восточной Азии, на Цейлоне, Яве, Мадуре и на Мадагаскаре.

Наиболее распространённым видом является кофе аравийское. Его возделывают почти во всех странах «кофейного пояса» (рис. 1).

• АРАБИКА/РОБУСТА

Рисунок 1 - Кофейный пояс 9

Биологические особенности. Растение кофе - кустарник или небольшое дерево. Высота его может достигать 5 м, в иногда до 8-10 м, реже до 35 м [Федоренко, 1990]. Известно, что в Южной Индии, на склонах гор Западные Гаты (вблизи г. Балехоннура) на высоте свыше 1000 м над уровнем моря, на коммерческих плантациях возделываются сотни деревьев, возраст которых около 100 лет [Montavon,2003].

У кофе главный корень - стержневой (короткий и прочный). Корни во всем корнеобитаемом слое почвы в горизонтальном направлении достигают до 2-3 м в длину в поверхностном слое почвы (около 0,30 м), а вертикальном направлении в глубину почвы до нескольких метров. Корни растений кофе наилучшим образом развиваются в поверхностном слое. Они не имеют корневых волосков. Для такого типа корней характерен микотрофный тип поглощения воды и питательных веществ. Поэтому для этого растения благоприятны почвы с повышенным содержанием органического вещества [Дурманов, 1975].

Стебли кофе диморфные, ортотропные (вертикальные) и плагиотропные (горизонтальные), вырастают из двух сериальных почек, размещенных одна выше другой, в каждой пазухе листа центрального вертикального стебля. Основные ветви растений кофе плагиотропные. Как правило, ветви растут горизонтально или под острым углом к основному стеблю (стволу), располагаются супротивно в двух направлениях от каждого узла. Например, у разновидности var. arabica ветви растут горизонтально, а у var. bourbon отходят под углом около 55° от центрального ствола. Обычно нижняя пазушная почка остается в спящем состоянии и из нее не вырастает побег до тех пор, пока главный стебель не будет поврежден или удалей. При повреждении этого побега вторая

пазушная почка, размещенная в этом узле супротивно, может дать начало по_. ЧУ V/

бегу. В некоторых стрессовых условиях, при высокой температуре и низкои влажности воздуха, могут образоваться вертикальные побеги, и растение приобретает форму кустарника. Вторичные вертикальные стебли кофе развиваются по такой же схеме, как и центральный. За счет его обрезки на растении можно получить несколько вертикальных стеблей. Их образование стимули-

руется также наклоном главного стебля. При этом из каждого узла вырастают вертикальные побеги, которые используются в качестве материала при вегетативном размножении кофе. Данный способ применяют для формирования многоствольной кроны [Дурманов, 1975; Ракитин, 1989].

Рисунок 2 - Кофе аравийское. Ботаническая иллюстрация из книги Franz Eugen Köhler «Köhler's Medizinal-Pßanzen», 1887.

В пазухах листьев на основных (боковых или плодовых) ветках имеются серии из шести почек, расположенные одна над другой (рис. 2). Верхняя почка дальше других отст

Информация о работе

Учаева, Ольга Сергеевна
кандидата сельскохозяйственных наук
Москва, 2012
ВАК 06.01.01

Диссертация

Влияние условий выращивания на адаптивный потенциал растений кофе - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы