CC BY
0УДК 631.589.2
Опыт возделывания сортовых роз на гидропонных установках с временным затоплением
Киселева О.А.1,3, Савина А.О.1, Клобуков Г.И.2,3 'Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр УрО РАН,
2Ботанический сад УрО РАН 3Фонд поддержки талантливых детей и молодежи «Золотое сечение»
Екатеринбург, Россия [email protected], [email protected], [email protected]
Аннотация. Статья посвящена технологическим аспектам выращивания сортовых роз, подходящих для озеленения Среднего Урала, в условиях гидропонной сити-фермы. Цель работы -предложить способ получения посадочного материала с использованием гидропонных установок временного затопления. В вегетационном эксперименте участвовали сорта: 'John Davis', 'New dawn', 'Swany', 'Red cascade' и 'Little white pet'. Изучали выход черенков при укоренении в кокосе и на минеральной вате, а также жизнеспособность роз при возделывании на горизонтальных гидропонных установках в сравнении с традиционной культурой роз в условиях защищенного грунта на почвенном субстрате. Рабочая гипотеза: фенологические особенности и морфометрические показатели побегов будут отличаться у роз, выращенных на гидропонных установках, по сравнению с розами, выращенными в теплице на почвенном субстрате. Статистически достоверной разницы между укоренением в двух испытанных субстратах выявить не удалось. Однако показано, что возделывание укорененных побегов в условиях гидропонной культуры имеет преимущество перед традиционным возделыванием на почвенных субстратах и позволяет значительно быстрее получить посадочный материал, добиться более мощного роста и обильного цветения. Расчет экономической эффективности предложенной технологии показал высокую рентабельность, как для почвопокровных, так и для плетистых роз, участвовавших в эксперименте.
Ключевые слова: розы в защищенном грунте, розы Среднего Урала, замкнутые гидропонные
системы, сити-фермерство.
Roses cultivation on hydroponic farms with temporary flooding
Kiseleva OA.13, Savina A.O.1, Klobukov G.I.23 'Ural Federal Agrarian Research Centre, Ural Branch, Russian Academy of Sciences, 2Institute Botanic Garden, Ural Branch, Russian Academy of Sciences, 3Found «Zolotoye secheniye» Ekaterinburg, Russia [email protected], [email protected], [email protected]
Summary. The article is dedicated to the technological aspects of growing roses suitable for landscaping in the Middle Urals in a hydroponic city farm. The purpose of the work is to propose a method for obtaining planting stock using closed hydroponic system with temporary flooding. The varieties tested in the growing experiment are 'John Davis', 'New dawn', 'Swany', 'Red cascade' and 'Little white pet'. We studied the rooting ability of cuttings when rooted in cocopeat and mineral wool substrates, as well as, roses viability when cultivated in horizontal hydroponic in comparison with traditional greenhouses rose culture on a soil substrate. Working hypothesis: phenological characteristics and morphometric parameters of shoots will differ in roses grown in hydroponic installations compared to roses grown in a greenhouse on a soil substrate. We did not get a statistically significant difference between rooting in two used substrates when studied the rooting ability. Nevertheless, it is shown that the cultivation of rooted shoots in hydroponic culture conditions has an advantage over traditional greenhouses cultivation on soil substrates and allows to obtain planting material much faster, achieve more powerful growth and abundant flowering. Calculation of the economic efficiency of the proposed technology showed high profitability for both ground cover and climbing roses that studied in the experiment.
Key words: indoor rose growing, Middle Ural range of rose varieties, closed hydroponic system, urban farming.
Введение. Розы остаются наиболее востребованной садовой культурой даже в тех регионах, где их возделывание затруднено в связи с суровым климатом. К основным проблемам культуры роз на Среднем Урале относятся: короткий вегетационный сезон, резкие колебания погодных условий, возвратные снегопады, заморозки поздней весной и ранней осенью, болезни и вредители, отсутствие
регионального ассортимента [1,2,3]. Вкупе эти факторы стимулируют поиск новых способов получения посадочного материала садовых роз с применением современных технологий растениеводства.
Важно разработать технологию получения местного посадочного материала, прошедшего интродукционные испытания и акклиматизацию [3]. В последнее время на Среднем Урале активно развивается такое направление современного растениеводства, как сити-фермерство [4,5]. Выращивание растений в условиях урбанизированных искусственных агроэкосистем является решением, которое позволяет организовать круглогодичное производство [5]. Во мире намечаются следующие тренды развития при организации гидропонного выращивания растений: автоматизация, удешевление технологии [5,6]. В отношении культуры роз дополнительно обсуждаются темы оптимизации состава питательного раствора [6-10], подбор субстратов [11] и практических рекомендаций по защите от болезней и вредителей [12,13]. Цель настоящей работы -совершенствование технологии получения посадочного материала садовых роз, подходящих для озеленения на Среднем Урале, в искусственных условиях с использованием горизонтальных гидропонных установок.
Материалы и методы. В эксперименте участвовало 5 сортов: канадская плетистая 'John Davis', рамблер 'New dawn', плетистая миниатюрная почвопокровная 'Red cascade', почвопокровный шрабшраб 'Swany', полиантовая почвопокровная 'Little white pet'). В конце февраля 2022 г. в Ботаническом саду УрО РАН проведена заготовка черенков. Зеленые черенки получены от растений, которые содержались в условиях защищенного грунта на традиционном субстрате (листовая земля, перегной, торф, песок соотношение 4:2:2:1). Экспериментальная работа проведена на базе учебной агролаборатории образовательной организации Фонда поддержки талантливых детей и молодежи «Золотое сечение» (февраль-май 2022) с участием старшеклассников, посещающих занятия по сити-фермерству (дисциплина дополнительного образования). Для достижения цели было заложено два вегетационных эксперимента. В первом изучали эффективность укоренения роз в кокосе и минеральной вате в искусственных условиях защищенного грунта (5 недель). Во втором - исследовали показатели развития полученных ранее укоренных черенков в условиях гидропонной установки, а также тепличной культуры на почвенном субстрате (11 недель).
Черенки заготавливали с полуодревесневших побегов. При черенковании роз использовали нижнюю и среднюю часть побегов. Нижний конец черенков при посадке опудривали препаратом «Корневин» (действующее вещество - индолилмасляная кислота). Черенкование проводили либо в пластиковые горшки размером 5^5 см, заполненные минеральной ватой (Вегетационные маты SPELAND VEG), которые помещали в мини-парники, обеспечивающие высокую влажность воздуха, либо сразу в мини-парники с фрезерованным кокосом (субстрат кокосовый универсальный АгроСнабРитейл). Все мини парники с материалом для укоренения находились в одних условиях в помещении с комнатной температурой (18-25°С) и умеренным освещением от 2000 до 5000 люкс. Полив осуществляли по мере необходимости после проветривания мини-парников водопроводной водой.
В дальнейшем укорененные в минеральной вате черенки роз разместили на трёхъярусной горизонтальной гидропонной установке с временным затоплением (ЛБ-ГУ003, производитель ООО «ЛАБ-НТ»). Растения, укоренившиеся в кокосе, перевалили в емкости (0,5 л) с традиционным субстратом, состав которого описан выше, и перенесли в обычную телицу. Освещение растений в обоих вариантах было аналогичным: естественное освещение через стеклянную крышу теплиц и дополнительное освещение 16 часов в день с 6.00 до 22:00 фитолампами, освещенность варьировала от 2000 до 5000 люкс. На гидропонных установках (в период работы фитоламп) уровень фотосинтетически активной радиации составлял 90 мкмоль/м2с, в теплице - 60 мкмоль/м2с. В помещениях поддерживалась температура от 18 °С до 28 °С, проветривание проводили по мере необходимости, влажность варьировала от 15% до 45%.
Розы, которые выращивались на традиционном субстрате, поливали по мере необходимости, подкармливали удобрением «Здравень турбо универсальное» раз в неделю, начиная со второй недели содержания (препарат разводили в соответствии с инструкцией). Питательный раствор для растений в условиях гидропонного содержания готовили на основе концентрированного комплексного минерального трёхкомпонентного удобрения Tripart Flora Series (GHE), который заменяли один раз в неделю. Соотношение каждого из трёх компонентов меняли в зависимости от фазы развития растения в соответствии с рекомендациями производителя. Полив питательным раствором производили автоматически, методом временного затопления ежедневно 2 раза в день. Оптимальное значение рН раствора и его электропроводность (EC) измеряли датчиками EC/TDS/0C/0F Milwaukee EC 60 и
Milwaukee pH55 и контролировали согласно инструкции к удобрению. Во время культивирования рН раствора варьировал в пределах от 5 до 7; электропроводность - от 1,3 до 1,8 миллисименс.
При наблюдении за розами определяли: число выживших при укоренении и при дальнейшем культивировании, подсчет растений, приступивших к цветению, измерения длины лидирующего побега (L), суммарной длины побегов взрослых растений (M). Для анализа данных применили математические методы обработки: анализ вариационного ряда (среднее значение X, стандартное отклонение 5), подсчет коэффициента вариации (CV). Для поиска достоверных статистических различий использован однофакторный дисперсионный анализ, непараметрические критерий х2. Рабочая гипотеза: фенологические особенности и морфометрические показатели побегов будут отличаться у роз, выращенных на гидропонных установках, по сравнению с розами, выращенными в теплице на почвенном субстрате.
Итогом работы была технологическая схема получения посадочного материала роз с использованием гидропонных установок, на основе которой подсчитывали рентабельность. Смета затраченных средств и труда создавалась на основе расценок 2022 года. Экономические расчеты провели с использованием базовых формул [14], подсчитали урожайность (выход продукции), производственные затраты, стоимость валовой продукции, себестоимость, цену реализации, чистый доход, рентабельность. Цена реализации равна среднерыночной стоимости конкретных сортов роз в 2022 году. По завершении выращивания, все розы высадили в открытый грунт на площадках Фонда «Золотое сечение», где они успешно растут до сих пор.
Результаты исследований и их обсуждение. Выход укорененных черенков роз в эксперименте с кокосом и минеральной ватой оказался невысоким (табл. 1).
Согласно ранее выполненным исследованиям, сорта плетистых роз (например, 'New Dawn') имеют высокую выживаемость при зеленом черенковании и укоренении в торфо-песчаной смеси [15]. В текущем эксперименте укоренение черенков происходило плохо (табл. 1). Сорт 'John Davis' укоренить не удалось. Такой результат может быть обусловлен отсутствием питательных веществ в инертных субстратах (кокос и минеральная вата). Вероятно, для эффективного укоренения на таком типе субстратов требуется использование подкормок. Сорта 'New dawn', 'Swany', 'Red cascade' и 'Little white pet' лучше укореняются на кокосе и хуже на минеральной вате (табл. 1). Однако, статистически значимых различий по выходу укоренённых черенков в разных субстратах найти не удалось (значение критерия х2 составляет 6.013, p=0.111; критическое значение х2 при уровне значимости p<0.05 составляет 7.815).
Таблица 1
Укореняемость зеленых черенков роз в экспериментальных условиях
Название сорта Исходное количество черенков в опытах Укореняемость в минеральной вате, % Укореняемость на кокосовом субстрате, %
'Swany' 35 47 68
'Red cascade' 39 53 62
'New dawn' 40 17 32
'Little white pet' 36 47 100
'John Davis' 30 0 0
После укоренения наблюдали за адаптацией растений в разных условиях (сити-ферма и тепличное содержание в традиционном грунте). Высокие значения по выживаемости в обоих вариантах опыта показал 'New Dawn' (100%). Успешно прошли адаптацию сорта 'Red cascade' (выживаемость 86% по традиционной технологии, 100% на сити-ферме), 'Swany' (90% и 100% соответственно). Сорт 'Little white pet' отличался (выживаемость 100% по традиционной технологии, 86% на сити-ферме,). Разница в характере побегообразования и цветения у роз в условиях гидропонного выращивания может быть связана с их сортовой принадлежностью [16], а также параметрами субстрата [9] и питательного раствора [8]. Нами описаны отличия взрослых одновозрастных растений при возделывании 4 сортов в двух вариантах опыта: на гидропонных сити-
фермах и на почвенном субстрате в теплице с дополнительным освещением по традиционной технологии (табл. 2, 3).
Таблица 2
Особенности формирования побегов у сортовых роз в эксперименте
Название сорта Традиционная технология Сити-( )ерма
L, см M, см L, см M, см
X±5 CV, % CV, % X±5 X±5 CV, % X±5 CV, %
'Swany' 9,39±1,51 16 13,34±4,55 34 24,75 ±5,58 23 49,61±25,38 52
'Red cascade' 5,61±2,96 53 7,22±4,17 58 25,33±6,97 28 58,19±28,31 49
'New Dawn' 9,00±1,55 17 11,3±4,49 40 29,75±12,69 43 31,00±10,71 35
'Little white pet' 8,75±1,50 17 14,00±4,97 35 21,33±7,39 35 60,83±41,66 69
Морфометрическое исследование подтвердило рабочую гипотезу: в условиях гидропонного выращивания наблюдался более мощный рост побегов роз, чем при выращивании в теплице на почвенном субстрате. Обнаруженная разница подтвердилась статистически. Однофакторный дисперсионный анализ выявил различия и по длине лидирующего побега ^1,97=264.0 р<0.0001), и по суммарной длине побегов роз ^1,97=118.4 р<0.0001). Мощный рост побегов роз на сити-ферме может объясняться более подходящим качеством света на гидропонных модулях. Так же могли повлиять особенности питания. Расчет критерия %2 показал, что отличия в обилии цветения экземпляров роз на сити ферме и почвенном субстрате в теплице с досветкой статистически значимо (значение критерия X2 составляет 55.122; критическое значение %2 при уровне значимости р<0.01 составляет 11.345).
Таблица 3
Особенности цветения роз в эксперименте
Название сорта Опыт на гидропонной установке Опыт на почвенном субстрате в теплице с досветкой
Количество растений, шт Доля зацветших экземпляров, % Количество растений, шт Доля зацветших экземпляров, %
'Swany' 17 100 24 30
'Red cascade' 21 94 24 0
'New dawn' 7 50 13 0
'Little white pet' 17 83 36 20
Возделывание роз в искусственных условиях сопряжено с некоторыми рисками. При проведении эксперимента авторы столкнулись с необходимостью проведения профилактических обработок от болезней и вредителей защищенного грунта, что было учтено при составлении технологической карты. Также к одной из проблем предложенного гидропонного способа возделывания роз является зарастание минеральной ваты сине-зелеными водорослями и заростками Marchantía polymorpha L. Это вредит аэрации и может привести к загниванию корней, поэтому для борьбы с образованием биопленок на поверхности минеральной ваты использовали механическое удаление и частичную замену верхнего слоя субстрата.
При составлении технологической карты возделывания роз на гидропонной сити-ферме учли стандартные процедуры, необходимые в производственном процессе, в том числе профилактические обработки от болезней и вредителей, санитарные мероприятия, а также основные ресурсы (включая отопление, оплаты за электричество, без аренды) и расходные материалы, их объем, трудозатраты. Расчеты показали, что за 12 месяцев с трёхъярусной гидропонной установки ЛБ-ГУ003, использованной в эксперименте, можно получить до 480 растений, себестоимость единицы продукции равна 192 руб. 86 коп. Средняя рыночная стоимость в розницу почвопокровных сортов роз в регионе 783 руб., плетистых - 851 руб. (на 2022 год). Рентабельность для почвопокровных роз составила 306%,
а для плетистых - еще выше: 341 %. Таким образом, выращивание сортовых садовых роз с помощью гидропонного способа имеет высокую экономическую эффективность.
Заключение или выводы. В результате исследования была разработана и описана современная технология получения посадочного материала роз, рекомендованных для озеленения региона, с использованием гидропонных установок временного затопления. В условиях гидропонного выращивания наблюдался более мощный рост и обильное цветение, а также опережение в развитии по сравнению с тепличными растениями на почвенных субстратах. Расчет экономической эффективности предложенной технологии показал высокую рентабельность, как для почвопокровных, так и для плетистых роз, участвовавших в эксперименте.
Благодарности. Авторы выражают благодарность Фонду поддержки талантливых детей и молодежи «Золотое сечение» за содействие в проведении эксперимента, сотрудникам лаборатории интродукции травянистых растений Ботанического сада УрО РАН за черенки роз, а также руководству Института естественных наук Уральского Федерального университета за методическую поддержку в рамках выполнения дипломной работы по теме статьи.
Список литературы:
1. Шишкин О.К. Цветы Уральского сада. Свердловск, 1988. 256 с.
2. Осинцева Я.Б., Киселева О.А. Проблемы интродукции и акклиматизации садовых роз на Среднем Урале // Экология и география растений и растительных сообществ: материалы IV Международной научной конференции. Екатеринбург, 2018. С. 640-642.
3. Фофанова В.С., Киселева О.А. Сравнительная характеристика роз, интродуцированных на Среднем Урале // Вклад молодых ученых в развитие АПК: сборник тезисов. Екатеринбург, 2021. С. 119122.
4. Коврижин М.Н., Киселева О. А. Получение посадочного материала редких контейнерных культур для озеленения интерьеров и экстерьеров // Научное обеспечение устойчивого развития плодоводства и декоративного садоводства: материалы международной научно-практической конференции. Сочи, 2019. С. 192-194.
5. Киселева О.А., Клобуков Г.И., Будевич В.А. Количество фенольных соединений в пряно-ароматических растениях, выращенных в условиях гидропоники // Субтропическое и декоративное садоводство. 2022. № 81. С. 127-136.
6. Rajaseger G., Chan K.L., Yee Tan K., Ramasamy S., Khin M.C., Amaladoss A., Kadamb Haribhai P. Hydroponics: current trends in sustainable crop production // Bioinformation. 2023. № 19 (9). P. 925-938.
7. Das A., Bhui S., Chakraborty D. Growth Behavior of Rose Plants in Low Cost Hydroponics Culture // Journal of Horticultural Science and Ornamental Plants. 2012. №4 (1). P.1-6.
8. Alvarado-Camarillo D., Valdez-Aguilar L.A., Castillo-González A.M., Trejo-Téllez L.I., Martínez-Amador S.Y. Biomass, nitrogen and potassium dynamics in hydroponic rose production // Acta Agriculturae Scandinavica, Section B (Soil & Plant Science). 2018. P. 1-8.
9. Taghizadeh M., Arab M.A., Solgi M. Improving morphological and physiological parameters of rose flowers by biofertilizer application in a hydroponic system // International Journal of Horticultural Science and Technology. 2025. Vol. 12 (1). P. 101-114.
10. Mattson N.S., Lieth J.H. Modeling macronutrient absorption of hydroponically-grown cut flower roses // Acta Hort.: IVth IS on Rose Research and Cultivation Ed. H.B. Pemberton. 2007. 751. P. 129-136.
11. Fascella G. Long-Term Culture of Cut Rose Plants in Perlite-Based Substrates // Roses. Floriculture and Ornamental Biotechnology 3 (Special Issue 1). Bagheria: Global Science Books. 2009. P. 111-116.
12. Моор В.В., Козлова Е.Г. Многолетнее применение фитосейулюса против паутинного клеща на розе // Защита и карантин растений. 2021. № 11. С. 15-19.
13. Макаренко В.И., Долженко Т.В. Новые фунгициды для защиты чайно-гибридной розы от мучнистой росы в оранжереях // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2021. С. 85-91.
14. Скляренко В.К., Прудников В.М. Экономика предприятия. М.: Инфра-М, 2005. 528 с.
15. Киселева О.А., Осинцева Я.Б. Получение корнесобственных сортовых роз на Среднем Урале // Субтропическое и декоративное садоводство. 2017. № 63. С. 107-114.
16. Zubik I.N., Orlova E.E., Kozlova E.A. Phenological characteristics of rose cultivars grown in protected soil using hydroponic technology. Izvestia Timirazevskoj sel'skohozajstvennoj akademii. 2024. P. 17-29.
