Эколого-биологическое обоснование использования ковдорского вермикулита в гидропонном растениеводстве в условиях крайнего севера 03. 02. 08 экология

В настоящее время в Мурманской области сложилась ситуация, когда более 90% овощной и декоративно-цветочной продукции импортируется из других регионов страны и из-за рубежа. Исходя из этого для создания конкурентоспособного северного тепличного производства сельскохозяйственной продукции необходим поиск и применение более эффективных тепличных технологий, обеспечивающих круглогодичное получение максимального урожая высококачественной продукции с единицы площади при минимуме затрат. На наш взгляд, это может быть осуществлено с помощью комбинации некоторых теплично-конструкционных решений, элементов современных технологий многоярусной узкостеллажной гидропоники (Met meer…, 1996; Шарупич и др., 2005; Fruit logistica…, 2006) и собственных технологий выращивания растений с применением ковдорского вермикулита.

С этой целью в качестве модельного объекта для модернизации и переоснащения
в современную, адаптированную для вермикулитовых субстратов гидропонную теплицу была использована серийная теплица размером 90×12 м, высотой в коньке 4.5 м, боковой стороны 2.7 м. Базовой культурой при этом служила культура огурца сорта Вирента, как наиболее продуктивного (56.7 кг/м²), из испытанных ранее партенокарпических гибридов. Результаты предварительно проведенных поисковых опытов показали возможность в условиях Заполярья круглогодичного получения продукции данного гибрида. Для получения максимальной экономической эффективности при его культивировании была проведена оптимизация: конструкции модельной теплицы (предусмотрено покрытие ячеистым поликарбонатом, разделение внутреннего пространства
на 3 независимых сектора, оснащение 7 двухъярусными гидропонными установками, позволяющими осуществлять ирригационный способ полива и организацию загущенных посадок (4 растения/пог. м); системы дополнительного облучения растений (использование ламп ДНаЗ-600 Reflacs/super и ДРИ-З-400 с целью получения урожаев в условиях «полярной ночи»); производственного процесса
по принципу «зеленого конвейера» (разработана схема круглогодичного получения продукции огурца с пиками в зимний сезон в период максимальных цен на свежую продукцию).

Показано, что при таком подходе затраты на реконструкцию модельной теплицы

Следовательно, при затратах на реконструкцию теплицы, равных 4.5 млн руб., хозяйственник получает доход по итогам года 4.8 млн. Это позволяет говорить о том, что реконструкция тепличных хозяйств Мурманской области и переход на гидропонное выращивание овощных культур выгодны. Разработанные технологии гидропонного выращивания овощных растений, основанные

В настоящее время районы Крайнего Севера привлекают внимание большим ресурсным потенциалом. Это приводит к росту экологических проблем, связанных с большой уязвимостью северной природы. В результате настоящего исследования разработаны научные основы гидропонного растениеводства для условий Заполярья с использованием вермикулита Ковдорского месторождении, что позволило решить и ряд важных экологических проблем на уровне северного региона. Прежде всего, это проблема поиска оптимального субстрата для выращивания растений (Берсон, 1979). Ковдорский вермикулит содержит многие необходимые для питания растений элементы. Однако по величине рН водных суспензий он относится к «сильнощелочным» (рН 8.0-10.0) формам этого минерала, не пригодным для гидропоники, поэтому требует предварительных исследований для лучшей его подготовки, агрохимической и физиологической оценки как субстрата-наполнителя. Качество вермикулитового субстрата определяется режимом обжига и исходными свойствами слюды (Теннер, 1969). Подбирая режим обжига вермикулита, можно добиться гармоничного сочетания полезных для растениеводства свойств. Установлено, что обжиг ковдорского вермикулита следует проводить при температурах 550-650^°С в течение 2-6 мин. С этой целью была разработана инновационная конструкция обжиговой печи, которая позволила организовать выпуск высококачественных фракционированных гидропонных субстратов нового поколения марки Випон. Они обладают рядом ценных для выращивания растений свойств, выгодно отличающих их от других известных гидропонных субстратов и почвы: стерильность, хорошая вспучиваемость пластин, достаточно высокая механическая прочность, слабая химическая реактивность и благоприятные для роста растений значения рН 6.5-7.0. Для использования в защищенном грунте была разработана специализированная универсальная многомодульная гидропонная установка, позволяющая осуществлять безотходный ирригационный метод орошения растений, сокращать объем затрачиваемой воды и оптимизировать схему использования минеральных удобрений.

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

При выращивании растений на правильно обожженном для целей гидропоники вермикулите, легко осуществима целенаправленная регуляция минерального питания, позволяющая управлять процессами роста, развития и сроками цветения растений, получением высококачественных урожаев. Модификация имеющихся технологий и авторские разработки с учетом специфических условий освещенности, ограниченных возможностей контроля температурного фактора и влажности

Очень важные с точки зрения практики северного растениеводства результаты получены по изучению возможности использования вермикулита для озеленения и фиторекультивации техногенно-трансформированных территорий. Благодаря уникальным свойствам вермикулитового субстрата, травы, выращенные на вермикулитовом субстрате по инновационным экспресс-технологиям, имеют высокие темпы роста на ранних этапах онтогенеза. Как показали исследования, это ускорение в развитии сохраняется и на этапе их прорастания в грунт, что обеспечивает успешность последующего роста и развития формируемого фитоценоза. Вермикулит как идеальный субстрат для прорастания семян

Таким образом, полученные результаты показали, что гидропоника на вермикулитовом субстрате является перспективным экологически чистым высокопродуктивным производством. Представленные экспериментальные данные обеспечили научную основу организации технологического производства, при разработке которого решены различные вопросы охраны природы. Приведенные в работе результаты экономической эффективности использования ковдорского вермикулита в овощеводстве свидетельствуют о рентабельности этого направления хозяйственной деятельности в условиях Заполярья и позволяют предполагать, что в скором времени гидропоника (и ее разновидность – вермикулитопоника) прочно войдет в северное растениеводство как один из наиболее технически управляемых и научно регулируемых методов выращивания растений.

1. 
   На основании результатов многолетних исследований по выращиванию растений на ковдорском вермикулите, верховом сфагновом торфе и почвосмеси в условиях защищенного грунта Крайнего Севера установлена перспективность гидропонного культивирования растений на вермикулите.
   
2. 
   В результате изучения физико-химической трансформация ковдорского вермикулита при обжиге и в процессе многолетней эксплуатации в гидропонике в качестве субстрата для выращивания растений существенных изменений, оказывающих заметное влияние на эксплуатационные свойства субстрата, не выявлено. Обоснована экологическая безопасность выращивания растений
   на вермикулитовом субстрате в течение 15 лет без его замены и разработаны предложения по его безотходному использованию в гидропонном растениеводстве.
   
3. 
   Разработано специализированное оборудование (трубчатая наклонная печь для обжига вспучивающихся материалов и универсальная многомодульная установка) для организации гидропонного производства в условиях Крайнего Севера на базе ковдорского вермикулита.
   
4. 
   Оптимальным режимом обжига ковдорского вермикулита для целей гидропоники является обжиг при температуре 550-650^°С в течение 2-6 мин. Он позволяет создавать высококачественные фракционированные субстраты, отвечающие требованиям современного гидропонного растениеводства.
   
5. 
   В ходе проведения исследований изучены рост и развитие декоративных и овощных культур, особенности их минерального питания на разных стадиях развития, разработаны оптимальные составы удобрений для гидропонного выращивания изученных видов растений, позволяющие получать высокие урожаи в условиях Заполярья.
   
6. 
   Показано, что, благодаря уникальным свойствам, вермикулитовый субстрат способствует оптимизации условий, обеспечивающих интенсивный рост и развитие растений разных сортов и гибридов в онтогенезе, в том числе, на ранних стадиях развития, инициируя рост и развитие осевых органов проростков семян, получение высококачественного посадочного материала, способного к цветению в более ранние, по сравнению с применением торфа и почвосмеси, сроки,
   
7. 
   Относительная инертность термовермикулита в сочетании с разработанными для 7 культур защищенного грунта и дифференцированными по фазам роста и развития растений питательными растворами позволяют в условиях вермикулитопоники вести загущенные посадки, осуществлять целенаправленную регуляцию минерального питания, что обеспечивает более интенсивный рост, ускоренное развитие и более высокую продуктивность растений по сравнению с культивированием
   на почво- и торфогрунтах.
   
8. 
   Показано, что, варьируя минеральным питанием при частичной регуляции внешних факторов (температура, освещенность, влажность), можно управлять процессами роста, развития растений и сроками получения продукции в разные сезоны года.
   
9. 
   Разработан зональный ассортимент оранжерейно-срезочных растений для вермикулитопоники, включающий 5 исследуемых в работе культур (зантедешия эфиопская, альстремерия, гербера и гиппеаструм гибридные, кринум Мура), обеспечивающий круглогодичное получение цветочной продукции в условиях Заполярья.
   
10. 
    На основании полученных результатов разработаны и проверены на практике научно обоснованные технологии выращивания на вермикулитовом субстрате 5 декоративно-цветочных и 2 видов овощных растений защищенного грунта.
    
11. 
    Разработаны и проверены на практике инновационные гидропонные способы ускоренного создания искусственных фитоценозов методами настила ковровой растительной дернины, прямого посева и применения минерально-растительной смеси на основе ковдорского вермикулита и местных популяций многолетних травянистых растений для озеленения и биорекультивации техногенно-нарушенных территорий в условиях Кольского Севера.
    
12. 
    Показано, что вермикулитопоника как способ культивирования растений на ковдорском вермикулите способствует максимальной реализации потенциальных возможностей растений и получению высоких урожаев высококачественной продукции, сопоставимых с мировыми лидерами в области растениеводства (Голландия, Германия, Франция, Польша).
    
13. 
    Предлагаемые в настоящей работе для широкого использования гидропонные вермикулитовые субстраты марки Випон в комплексе с разработанными научно обоснованными технологиями выращивания на них растений и принципами организации экологического производства сельскохозяйственной продукции делают прибыльным и конкурентоспособным северное гидропонное растениеводство.
    

1. 
   Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России:
   

1. 
   Иванова Л.А., Соколова Л.К. Новый субстрат для гидропоники // Цветоводство. 1991. № 6. 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 трансформация минерала вермикулита в субстрат для выращивания растений // Вестник МГТУ, 2006. Т. 9. С. 885-891.
   
4. 
   Иванова Л.А. Биологические особенности выращивания Alstroemeria hybridа (Alstroemeriaceae) на срез в условиях защищенного грунта Мурманской области // Вестник Поморского университета, 2006. Т. 2 (10). С. 53-59.
   
5. 
   Иванова Л.А., Вирачева Л.Л., Кузнецова Е.В. Орхидные в коллекции Полярно-альпийского ботанического сада // Вестник Тверского госуниверситета. № 7(35), 2007. ПИ №5-0914. Серия «Биология и экология». С. 166-170.
   
6. 
   Иванова Л.А., Катомина А.П. Гиппеаструм в Заполярье // Цветоводство. 2009. № 1. С. 21-23.
   
7. 
   Иванова Л.А., Костина В.А., Кременецкая М.В., Иноземцева Е.С. Ускоренное формирование противоэрозионных травостоев на техногенно-нарушенных территориях Заполярья // Вестник Мурманского государственного технического университета. 2010. Т. 13. № 4-2. С. 977-983.
   
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 выращивания овощей // Гавриш, №3, 2010. С. 16-21.
    
11. 
    Ивнова Л.А., Иноземцева Е.С. Выращиваем лилии в Заполярье // Цветоводство, 2011. № 1. С. 18-19.
    
12. 
    Иванова Л.А., Иноземцева Е.С. Перспективы выращивания огурца и томата в закрытом грунте Заполярья методом гидропоники на влагоемких субстратах // Картофель и овощи, №7, 2009, с. 17-19.
    

1. 
   Иванова Л.А., Котельников В.А. Полезная модель «Трубчатая наклонная печь для обжига вспучивающихся материалов»: Пат. № 55110, заявка № 2006105085, зарегистрировано в Госреестре полезных моделей РФ 27 июля 2006 г. РФ // Б.И. 2006. № 21.
   
2. 
   Иванова Л.А., Котельников В.А. Свидетельство на торговую марку Випон № 329074, 2006.
   
3. 
   Иванова Л.А., Котельников В.А. Способ создания экологически чистого покрытия и питательная среда для его выращивания: Пат. № 2393665, заявка № 2007126884, зарегистрировано в Госреестре изобретений РФ 10 июля 2010 г. РФ//20.01.2009. Бюл. №2
   
4. 
   Иванова Л.А., Котельников В.А. Свидетельство на торговую марку «Сабрус» № 2009727982, 2009.
   
5. 
   Kotelnikov V.A., Ivanova L.A. (en) Method for biologically recultivating industrial wastelands. (fr) procédé de remise en culture biologique de terres appauvries sur le plan technogène. (ru) Cпособ биологической рекультивации техногенно-нарушенных земель. Pub. No.: WO/2011/084079. International Application No.: PCT/RU2010/000001. Publication Date: 14.07.2011. International Filing Date: 11.01.2010. IPC: A01B 79/02 (2006.01), A01G 1/00 (2006.01), A01G 31/00 (2006.01).
   
6. 
   Иванова Л.А., Кременецкая М.В, Иноземцева Е.С., Горбачева Т.Т., Корытная О.П. "Способ создания почвенно-растительного покрова при рекультивации нарушенных земель". Регистрационный номер заявки № 2011127453, 2011.
   
7. 
   Иванова Л.А., Иноземцева Е.С., Кременецкая М.В. «Способ создания газонной дернины на органо-минеральной основе». Регистрационный номер заявки № 2011127455, 2011.
   
8. 
   Иванова Л.А., Иноземцева Е.С., Кременецкая М.В. «Способ ускоренного формирования и ремонта газонов на основе использования многокомпонентной озеленительной (минерально-растительной) смеси». Регистрационный номер заявки № 2011127457, 2011.
   

1. 
   Иванова Л.А. Подбор перспективных сортов зантедеший для выращивания на гидропонике // М.: ВИНИТИ, 2007. № 95-132007. 10 с.
   
2. 
   Иванова Л.А. Биологические особенности выращивания Gerbera hybrida (Asteraceae Dumont.) на срез в условиях защищенного грунта Мурманской области // М.: ВИНИТИ. 2007. № 98-132007. 26 с.
   
3. 
   Иванова Л.А. Оптимальная густота посадки каллы эфиопской при гидропонном культивировании на срез // М.: ВИНИТИ, 2007. № 235-В2007. 13 с.
   
4. 
   Иванова Л.А. Биологические особенности выращивания кринума крупноцветкового на срез в условиях защищенного грунта Мурманской области // М.: ВИНИТИ, 2007. № 122-В2007. 22 с.
   
5. 
   Иванова Л.А. Биологические особенности выращивания Zantedeshia aethiopica L. (Araceae) на срез в условиях защищенного грунта Мурманской области // М.: ВИНИТИ, 2007. № 213-В2007. 26 с.
   
6. 
   Иванова Л.А., Вирачева Л.Л. Тропические и субтропические растения закрытого грунта в коллекции Полярно-альпийского ботанического сада КНЦ РАН // М.: ВИНИТИ, 2007. № 123-В2007. 16 с.
   

1. 
   Кузнецова Е.В., Иванова Л.А., Вирачева Л.Л. Проблемы сохранения биоразнообразия и зеленое строительство в Мурманской области // Материалы Междунар. науч. конф. «Жизнь в гармонии: Ботанические сады и общество» Тверь: Изд. ООО «ГЕРС», 2004. С. 107.
   
2. 
   Литвинова С.В., Иванова Л.А., Жиров В.К. Возрастные особенности взаимоотношений листьев и луковиц гиппеаструма гибридного // Сборник статей участников V научной конференции Беломорской биологической станции им. Н.А. Перцова, МГУ им. М.В. Ломоносова (10-11 августа 2000 г.). М.: "Русский университет", 2001. С. 121-124.
   
3. 
   
   жүктеу/скачать 0.61 Mb.
   
   Достарыңызбен бөлісу: