CC BY
19
Вестник аграрной науки, 3(72), Июнь 2018, http://dx.doi.org/10.15217/48484 УДК / UDC 001.891.57:635.9:631.524.86:581.52-021.58
КОНЦЕПТУАЛЬНО-ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ И КАЧЕСТВА ЦВЕТОЧНО-ДЕКОРАТИВНЫХ КУЛЬТУР В ИСКУССТВЕННЫХ ЭКОСИСТЕМАХ
CONCEPTUAL AND LOGICAL MODEL OF IMPROVING THE RESISTANCE AND QUALITY OF FLOWER-ORNAMENTAL CROPS IN ARTIFICIAL ECOSYSTEMS
Догадина M.A., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Dogadina M.A., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени H.B. Парахина», Орёл, Россия
Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia E-mail: marinadogadina@yandex.ru
Одним из перспективных научных направлений отечественного цветоводства рассматривается проблема повышения устойчивости и качества цветочно-декоративных культур в искусственных экосистемах. В связи с ухудшением экологической ситуации, складывающейся под влиянием антропогенного воздействия, разработка новых методологических подходов к вышеуказанной проблеме имеет важное практическое значение и острую актуальность. Период активного развития цветоводства, начавшийся в нашей стране, во второй половине XX века сменился упадком, что связано с экономическими, хозяйственными и иными аспектами развития данной отрасли. Следует отметить также пренебрежение результатами исследований отечественных учёных, отсутствие тесной связи научных изысканий с промышленным производством цветочных культур, практикой зеленого строительства в искусственных экосистемах. В условиях современной урбанизации развитие цветоводства обуславливается возрастающим спросом потребителей на цветочно-декоративную продукцию, как для индивидуальных участков и интерьеров, так и озеленения новых современных комплексов регионального и федерального масштаба. Но в силу обозначенных проблем отечественные производители не всегда могут конкурировать с зарубежными поставщиками. Импорт цветочно-декоративно продукции из-за рубежа, составляющий 90%, негативно сказывается не только на экономических показателях, но и представляет опасность для фитосанитарии. Следовательно, научно-обоснованный подход к совершенствованию экологически безопасных и экономических эффективных технологий выращивания цветочно-декоративных культур, с учетом современных требований энерго- и ресурсосбережения, внедрение современных технологий производства посадочного материала, разработка и продвижение стандартов на посадочный материал и цветочную продукцию, актуализация вопросов фитосанитарного мониторинга, является фундаментом в возрождении отечественного цветоводства. В ходе долгосрочных исследований нами разработана и представлена концептуально-логическая модель повышения устойчивости и качества цветочно-декоративных культур в условиях искусственных экосистем. Дана экологическая оценка использования нетрадиционных органоминеральных удобрений (осадка сточных вод, вермикомпоста, золы лузги гречихи) и биологически активных веществ, в т.ч. пестицидов для повышения эффективности и конкурентоспособности отечественного цветоводства.
Ключевые слова: устойчивость, искусственные экосистемы, осадок сточных вод, зола, биологически активные вещества.
One of the promising scientific trends in domestic floriculture is the problem of improving the resistance and quality of flower-decorative crops in artificial ecosystems. In connection with the environmental degradation, which develops under the influence of anthropogenic impact, the development of new methodological approaches to the above problem is of great practical importance and acute urgency. The period of active development of floriculture,
which began in our country, in the second half of the twentieth century was replaced by the decline, which is associated with economic, managemental and other aspects of the development of this industry. The neglect of the results of the research of Russian scientists, the lack of a close connection between the scientific research and industrial production of flower crops, and the practice of amenity planting in artificial ecosystems should also be taken into consideration. In the conditions of modern urbanization, the development of floriculture is caused by the growing demand of consumers for floral and decorative products, both for individual plots and interiors, and for the greening of new modern complexes on the regional and federal scale. But due to the mentioned problems domestic manufacturers cannot always compete with foreign suppliers. Import of flower-decorative products from abroad, that is 90%, negatively affects not only the economic indicators, but also poses risks to phytosanitary. Consequently, a scientifically grounded approach to improving ecologically safe and economically efficient technologies for growing flower and ornamental crops, taking into account modern energy and resource saving requirements, introducing modern production technologies for planting material, developing and promoting standards for planting material and flower products, updating the issues of phytosanitary monitoring, is the foundation in the revival of domestic floriculture. In the course of long-term research, we developed and presented a conceptual and logical model for improving resistance and quality of flower-decorative crops in artificial ecosystems. The ecological estimation of the use of non-traditional organo-mineral fertilizers (sludge of sewage, vermicompost, ash of buckwheat husks) and biologically active substances including pesticides for increasing the efficiency and competitiveness of domestic floriculture is presented. Key words: resistance, urban areas, sewage sludge, ash, biologically active substances.
Введение. К цветочно-декоративным растениям относят группу травянистых и древесных растений, обладающим высокими декоративными качествами, благодаря чему интенсивно используются в зеленом строительстве урбанизированных территорий, выращиваются для получения срезочной продукции и создания флористических композиций.
В условиях искусственных экосистем важное значение при выращивании цветочно-декоративных растений имеет создание благоприятных условий для повышения их иммунитета, устойчивости к стрессовым ситуациям за счет комплексного подхода к обеспеченности необходимыми элементами питания, соблюдением защитных мероприятий, построенных на основе мониторинга за фитосанитарной обстановкой, которая ежегодно ухудшается, как в условиях открытого, так и защищенного грунта [1, 2].
Известно, что декоративные культуры предъявляют высокие требования к качеству почв, которые должны быть хорошо оструктуренными, водо- и воздухопроницаемыми, плодородными и фитосанитарно безопасными. К сожалению, почвы урбанизированных территорий не отвечают большинству предъявляемых требований, вследствие высокой загрязненности и загазованности [3, 4].
Актуальность определяется решением экологических проблем, в том числе за счет использования некоторых видов отходов в повышении устойчивости цветочно-декоративных культур в условиях урбанизированных территорий в промышленном и декоративном цветоводстве. Решение этой проблемы возможно на основе экологического обоснования, включающего разработку ресурсосберегающих технологий возделывания растений, основывающихся на использовании механизмов повышения устойчивости растений за счет создания благоприятных условий для их роста и развития, использования комплексного потенциала высококачественных нетрадиционных удобрений и биологически активных веществ, расширение и введение районированного ассортимента цветочно-декоративных растений, приспособленных к условиям местности, вредителям и болезням (рис.1).
Рисунок 1 - Проблемы выращивания цветочно-декоративных культур в условиях искусственных экосистем
Цель исследований - разработка концепции повышения экологической устойчивости и качества цветочно-декоративных культур в условиях искусственных экосистем.
Условия, материалы и методы. Объекты исследований цветочно-декоративные культуры открытого и защищенного грунта, нетрадиционные органоминеральные удобрения, биологически активные вещества. Для проведения процесса вермикомпостирования использовали популяцию калифорнийского гибрида красного дождевого червя Е1веп1а ОеИСа. Исследования, проведенные на базе МУП города Орла «Зеленстрой» и ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых и ягодных культур», позволили разработать концептуально-логическая модель повышения устойчивости и качества цветочно-декоративных культур в условиях искусственных экосистем.
Результаты и обсуждение. Основу концепции (рис. 2) представляют экономически эффективное и экологически безопасное производство цветочных и декоративных культур, построенное на следующих принципах [5, 6]:
и> м
Современные экологические проблемы урбанизированных территорий и пути их решения
Отходы коммунального хозяйства на полигонах
Золошлаковые отходы на обширных территориях
Пестицидная нагрузка на экосистемы
Радиоактивное загрязнение
Ж
Вермикомпостирование хозяйства на полигонах
V
Утилизация через применение в качестве удобрений
Рациональное применение пестицидов
Снижение мобильности радионуклидов
Улучшение агрохимических и агрофизических показателей почвы, повышение качества и продолжительности срока службы тепличных субстратов
Ж
Экономически эффективное и экологически безопасное производство цветочно-декоративных культур и посадочного материала
<=
Выращивание устойчивых и адаптированных сортов
Использование биологически активных веществ
Ж
Повышение устойчивости при комплексном применении нетрадиционных удобрений и БАВ
ЗГ
Минимизация применения пестицидов
Защита цветочно-декоративных культур от вредных организмов на основе фитосанитарного мониторинга
Рисунок 2 - Концептуально-логическая модель повышения устойчивости и качества цветочно-декоративных культур
1. Принцип экологически обоснованного использования нетрадиционных удобрений. Использование отходов коммунального хозяйства, возникающих на полигонах складирования возможно, например через вермикомпостирование с внедрением технологий, позволяющих «перевести» отходы в высокоэффективное удобрение, способствующее улучшению агрохимических и агрофизических показателей почвы, повышению качества и продолжительности срока службы тепличных субстратов.
Золошлаковые отходы, накапливающиеся на некоторых предприятиях, могут быть использованы как нетрадиционные удобрения в комплексе с осадком сточных вод, как антисептические материалы для обеззараживания посадочного материала цветочных и декоративных растений, обеспечивая при этом экологически обоснованную очистку территорий предприятий, получающих этот побочный продукт. Рециклинг отходов коммунального хозяйства и промышленности в качестве альтернативных источников удобрений способствует освобождению территорий от экологически небезопасных веществ, позволяет систематизировать технологию обращения с отходами, а также получать экономически обоснованную продукцию в цветоводстве и декоративном растениеводстве с лучшими показателями в количественном и качественном отношениях [7-9].
Согласно ГОСТа 54534-2011 «Ресурсосбережение. Осадки сточных вод», осадки при соответствующем контроле могут быть использованы в качестве почвогрунтов при создании растительного слоя земли, а также для рекультивации загрязненных и обедненных почв.
При применении возрастающих доз ОСВ и золы возрастало содержание гумуса, суммы обменных оснований, степень насыщенности основаниями, а также содержание подвижного фосфора и калия; изменялась величина pHcon и H гидр в благоприятном аспекте для растений. Результатом улучшения физико-химических показателей темно-серых лесных почв и тепличного грунта являлось увеличение продуктивности цветочно-декоративных культур, улучшение декоративных качеств цветов, повышение устойчивости к вредным объектам и неблагоприятным факторам окружающей среды.
По всем опытным вариантам отмечено увеличение продуктивности и выявлена следующая закономерность: внесение в почвосмесь осадка сточных вод и вермикомпоста в соотношении 1:1 (по 6 кг/м2) и добавлением золы 100г/м2 происходит увеличение продуктивности роз в 2,5 раза у роз сорта "Wow", в 2,3 раза - сорта "Prestige", в 2,7 раз - сорта "Red Naomi", в 2,3 раза -сорта "Sunrise"и в 2,0 раза - сорта "Sweet Avalanche" в сравнении с контролем.
Таким образом, улучшение качеств почвогрунта внесением различных нетрадиционных удобрений, позволило значительно увеличить продуктивность роз. Лучшие показатели были достигнуты при комплексном использовании осадка сточных вод, вермикомпоста и золы.
На основе применения нетрадиционных органоминеральных удобрений, биологически активных веществ и фитосанитарного мониторинга удалось достичь не только повышения эффективности производства цветочно-декоративных культур, но и получить здоровый и качественный посадочный материал цветочных культур, в частности гладиолусов, полученный из молодых клубнепочек (деток), которые являются более устойчивыми к заболеваниям и хорошо приспособленными к стрессовым факторам окружающей среды.
Количество клубнелуковиц 1 разбора увеличилось на 14,1-54,5%, при применении Мивал-Агро на фоне улучшенного органоминерального питания были получены клубнелуковицы только I и II разбора. Это может быть связано с хорошей обеспеченностью макро- и микроэлементами, особенно калием,
потребность в котором интенсивно возрастает у луковичных культур, особенно в период формирования клубнепочек.
2. Принцип стабилизации техногенно измененного радиационного фона. В современных условиях одним из важных моментов экологизации производства цветочных и декоративных культур, стабилизации радиационной обстановки является мониторинг за использованием веществ, потенциально содержащих радиоизотопы. Радиоактивные элементы могут находиться в используемых минеральных удобрениях, грунте. Поэтому принцип контроля за активностью радионуклидов, подбор удобрительных материалов, способствующих стабилизации техногенно измененного радиационного фона является необходимым и обоснованным.
Основным техногенным радионуклидом, представляющим опасность по сей день, является цезий-137 [10-12]. На контрольном варианте удельная активность цезия-137 составила 87,7 Бк/кг. Активность радиоцезия-137 при применении золы и осадка сточных вод значительно снижается с 87,7 Бк/кг на контрольном участке до 39,2 при применении ОСВ 12 кг/м2; при совместном внесении ОСВ в дозе 12 кг/м2 и золы лузги гречихи до 36,0 Бк /м2.
3. Принцип минимизации применения пестицидов на основе фитосанитарного мониторинга вредных объектов, подбора сортимента, повышения устойчивости растений. Большинство современных технологий выращивания цветочных и декоративных растений включают использование химических средств защиты как обязательный компонент получения качественной продукции. При этом часто имеет место универсальный подход к их применению по простой схеме: вредный объект - соответствующий пестицид. Нами предложен принцип минимизации применения пестицидов за счет выявления наиболее вредоносных видов, изучения их фенологии и динамики численности в конкретных условиях региона и производства. При этом важное место отдается фитосанитарному мониторингу вредных организмов, подбору сортимента цветочно-декоративных культур, устойчивых и адаптированных к стрессовым факторам абиотической и биотической природы и разработке конкретных рекомендаций по применению биологически активных веществ, обладающих адаптогенными, антиоксидантными, иммуномодулирующими свойствами. Использование этого принципа позволит до минимума свести применение химических средств защиты растений и их экологически неблагоприятные последствия, в том числе улучшить условия труда работников, занимающихся выращиванием цветочных и декоративных культур.
Формирование концепции повышения экологической устойчивости цветочно-декоративных культур в условиях урбанизированных территорий находится на начальном этапе. Однако, очевидно, что в современных условиях производство цветочных и декоративных культур является частью иерархически крупной проблемы, связанной с оптимизацией отношений «человек - природа», занимая в ней свое место, позволяющее реализовать экономически, экологически и социально приемлемую программу одной из важнейших отраслей растениеводства.
4. Принцип системности, взаимосвязи и взаимозависимости всех учитываемых факторов. Формирование концепции экологического обоснования повышения устойчивости цветочно-декоративных культур в условиях антропогенно-преобразованных территорий обуславливает
органичное сочетание производственных и природоохранных процессов в едином комплексе технологий. Поэтому принцип системности, взаимосвязи и взаимозависимости всех учитываемых факторов является универсальным в нашей концепции, определяет структуру, последовательность и целостность всего процесса экономически эффективного и экологически обоснованного производства цветочных и декоративных культур.
Выводы. Разработанная концептуально-логическая модель повышения устойчивости и качества цветочно-декоративных культур значительно расширяет известные теоретические подходы и фундаментально позволяет реализовать экономически эффективное и экологически безопасное выращивание в условиях искусственных экосистем.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Капитонов Д.Ю., Петухов Д.И. Экологическое состояние территорий России // Мат-лы сборника научных трудов. Воронеж, 2004. С. 97.
2. Ларионов М.В., Сираева И.С. Биоэкологические и декоративные особенности древесно-кустарниковых насаждений в урбанизированных условиях на востоке Воронежской области // Биоразнообразие и антропогенная трансформация природных экосистем. Саратов, 2016. С. 158-163.
3. Акулов В.В., Матвеев С.М. Некоторые результаты исследований влияния автотрасс на лесные фитоценозы Центральной лесостепи // Мат-лы сборника: Лес, Наука, Молодежь. 2007. Воронеж, 2007. С. 4-10.
4. Ларионов М.В., Смирнова В.Б. Деградация окружающей среды в зоне влияния техногенных и сельскохозяйственных объектов // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. Т. 13. № 1-6. С. 1347-1349.
5. Догадина М.А. Экологические аспекты повышения устойчивости цветочно-декоративных культур в условиях антропогенно-преобразованных территорий: монография. Орел: Изд-во ОрелГАУ, 2016. 360 с.
6. Догадина М.А. Перспектива и экономическая эффективность использования осадка сточных вод в цветоводстве // Мат-лы сборника VIII международной научной конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК». Брянск: Изд-во Брянской ГСХА. 2011. С. 308-310.
7. Методические рекомендации по применению городских отходов в системе комплексного агрохимического окультуривания полей / В.А. Касатиков, К.Е. Баринова, В.Е. Руник, С.М. Касатикова. Владимир, 1987. 20 с.
8. Филиппова A.B., Мелько A.A. Оптимизация использования осадков сточных вод в агроценозах степной зоны // Современные наукоемкие технологии. 2009. № 9. С. 100-103.
9. Нетрадиционные методы утилизации побочных продуктов масложировой промышленности / Л.В. Попова, О.В. Карманова, П.С. Ревин, Т.В. Тарасевич // Экология производства. 2012. № 12. С. 42-45.
10. Оценка экологической безопасности АЭС России / Ю.А. Егоров, Б.И. Нигматулин, А.Л. Суздалева, Ф.А. Тихомиров // Известия Южного федерального университета. 2002. Т.29. № 6. С. 19-30.
11. Слинчак А.И. Экологические и социальные последствия радиационной катастрофы на Чернобыльской АЭС // Псковский региональный журнал. 2013. № 16. С. 98-106.
12. Исследование содержания техногенных загрязняющих веществ в почвах Орловской области / Т.В. Андрияшина, Е.А Саратовских, И.В. Чепегин, М.А. Чижова // Вестник Казанского технологического университета. 2013. № 4. Т.16. С.67-72.
