Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Экотоксикологические проблемы урбанизированных территорий, пути их решения и влияние на ведение промышленн ого и декоративного цветоводства 19
1.1 Токсикологические аспекты накопления на полигонах отходов коммунального хозяйства и промышленности и целесообразность их рециклинга в растениеводстве с целью снижения токсикологическойнагрузки на экосистемы 20
1.2 Вермикомпостирование – как элемент экологизации производства 33
1.3 Экологическая нагрузка пестицидов и радионуклидов на окружающую среду
1.4. Комплексный подход к экологизации защитных мероприятий в растениеводстве 45
1.5. Перспективы использования биологически активных веществ для повышения устойчивости растений 47
1.6 Фитосанитарные и хозяйственно-экономические проблемы в промышленном и декоративном цветоводстве
Заключение
Концепция повышения декоративности и устойчивости цветочно-декоративных культур в искусственных экосистемах при рециклинизации отходов коммунального хозяйства и промышленности в комплексе с биологически активными веществами 72
ГЛАВА 2. Объекты, условия и методы исследований
2.1 Объекты проведения исследований 76
2.2 Условия и методы проведения исследований 85
ГЛАВА 3. Оценка влияния нетрадиционных удобрений на свойства тепличных грунтов и урбанозёмов
3.1 Роль рециклинга отходов коммунального хозяйства ипромышленности в восстановлении свойств тепличных грунтов 100
3.2 Комплексное влияние осадка сточных вод, вермикомпоста и золы на свойства питательных грунтов для выращивания цветочных культур 106
3.3 Оценка влияния осадка сточных вод, золы лузги гречихи на свойства урбанозёмов 110
3.4 Влияние осадка сточны х вод и золы лузги гречихи на содержание тяжелых металлов в урбанозёмах 123
3.5 Роль нетрадиционных удобрений в зоне экологического влияния техногенных радионуклидов 126
ГЛАВА 4. Экологическая оценка влияния комплекса осадка сточных вод, вермикомпоста, золы в составе почвогрунтов и биологически активных веществ на потенциал цветочных культур в защищенном грунте 131
4.1 Эколого-хозяйственная эффективность получения здорового посадочного материала цветочных культур на различных почвогрунтах с использованием биологически активных веществ 132
4.2 Оценка эффективности комплексного применения осадка сточных вод, вермикомпоста, золы и биологически активных веществ на качество продукции хризантем, роз и гладиолусов 143
4.3 Влияние нетрадиционных удобрений в составе почвогрунтов на продуктивность цветочных культур 171
4.4 Последействие нетрадиционных удобрений в составе почвогрунтов на цветочные растения 175
ГЛАВА 5. Снижение экотоксикологической нагрузки пестицидов при выращивании декоративных культур в промышленном цветоводстве 183
5.1 Вредные организмы цветочных культур, прогрессирующие в условиях защищенного грунта 184
5.2 Экологические аспекты минимизации применения пестицидов в промышленном цветоводстве 198
5.2.1 Разработка экологически безопасной системы защиты роз от вредителей и болезней.
5.2.2 Влияние комплекса биологически активных веществ и нетрадиционных удобрений на устойчивость хризантемы к вредным объектам 210
5.2.3 Экологическое обоснование применения современных инсектицидов, фунгицидов и биологически активных веществ в защите гладиолусов, выращиваемых на улучшенном органоминеральном питании, от вредителей и болезней 214
ГЛАВА 6. Экологические аспекты повышения декоративности, адаптационной способности и стрессоустойчивости растений при оптимизации применения биологически активных веществ на фоне нетрадиционных удобрений в искусственных экосистемах 224
6.1 Фитосанитарная обс тановка на посадках роз в условиях открытого грунта Центрально-Черноземного района Российской Федерации (на примере Орловской области) 224
6.2 Зависимость декоративных качеств роз от применения осадка сточных вод, золы, биопрепаратов Мивал-Агро, Бутон и Гуми 258
6.3 Физиологические аспекты устойчивости розы в условиях урбанизированных территорий 266
6.4 Последействие осадка сточных вод при выращивании роз 278
6.5 Оценка перспективности сортов роз для озеленения урбоэкосистем 289
6.6 Развитие летников под влиянием биологически активных веществ и улучшенного органоминерального питания 296
6.7 Декоративные красивоцветущие кустарники в зеленом строительстве 308
ГЛАВА 7. Экономическая эффективность выращивания декоративных культур в искусственных экосистемах при применении нетрадиционных удобрений и биологически активных веществ 320
Выводы 333
Практические предложения 335
Список литературы 336
- Перспективы использования биологически активных веществ для повышения устойчивости растений
- Условия и методы проведения исследований
- Оценка влияния осадка сточных вод, золы лузги гречихи на свойства урбанозёмов
- Оценка эффективности комплексного применения осадка сточных вод, вермикомпоста, золы и биологически активных веществ на качество продукции хризантем, роз и гладиолусов
Введение к работе
Актуальность темы. Интенсивный процесс урбанизации обусловил ряд экологических проблем, связанных с ухудшением качества городской среды. Важное значение в решении этих проблем имеют цветочно-декоративные культуры, которые обладают средозащитной активностью, улучшают микроклиматические показатели городского ландшафта, создают рекреационную, художественную привлекательность городов, производственных территорий, служат великолепным материалом для флористического дизайна в формировании эстетической культуры повседневности (Ильченко, 2014; Храпко, Копьёва, 2015). Но в сложившихся современных экологических условиях, в комплексе с экономической нестабильностью, существуют проблемы повышения декоративности и устойчивости цветочно-декоративных культур в искусственных экосистемах.
В городах антропогенное воздействие привело к нарушению экологических функций почв, что отрицательно отражается на зеленых насаждениях. Урбанозёмы, предназначенные для выращивания цветочных растений, имеют достаточно непродолжительный период использования. Со временем они претерпевает различные изменения: истощаются, являются резерватом вредителей и болезней, отличаются высокой загрязненностью и требуют замены. Для продления положительных свойств грунтов необходимо изыскивать материалы, обладающие высоким удобрительным эффектом и про-лонгированностью действия, а также соответствующие необходимым качествам. С другой стороны, в настоящее время возрастают масштабы производственной деятельности человека, интенсивно развиваются города, значительно повышается степень их благоустройства и вместе с этим возрастают объемы отходов, а, следовательно, обостряется экологическая проблема их утилизации. Скопление больших объемов отходов на полигонах, а также объектах, принадлежащих предприятию, создает определенные трудности и загрязняет окружающую среду (Гальченко, Чердакова, 2012; Касатиков, 2013). Стратегия снижения техногенной нагрузки на экосистемы должна предусматривать разработку технологии их рециклинга.
В связи с этим, актуальность темы определяется решением нескольких экологических задач -рециклинизации некоторых видов отходов в качестве экологически безопасных удобрений для решения вопросов деградации урбанозёмов, повышения декоративности, устойчивости, продуктивности цветочно-декоративных культур в искусственных экосистемах, за счет создания благоприятных условий для их роста и развития, введения районированного ассортимента и сортимента растений, адаптированных к условиям местности, вредителям и болезням.
Цель исследований - исследовать влияние нетрадиционных удобрений и биологически активных веществ на декоративные качества и устойчивость цветочно-декоративных культур при выращивании в искусственных экосистемах.
Задачи исследований:
-
Определить действие и последействие нетрадиционных удобрений на физико-химические свойства тепличных грунтов и урбанозёмов, их влияние на санитарно-гигиенические нормативы по содержанию тяжелых металлов и патогенных микроорганизмов;
-
Оценить эффективность комплекса нетрадиционных удобрений и биологически активных веществ на декоративные качества и продуктивность цветочно-декоративных культур, улучшение качества посадочного материала;
-
Выявить влияние совместного применения нетрадиционных удобрений, биологически активных веществ и состояние фитосанитарной обстановки в условиях открытого и защищенного грунта на снижение пестицидной нагрузки на экосистемы;
-
Оценить устойчивость цветочно-декоративных культур в урбанизированной среде при применении гумусного антистрессового препарата, иммуномодуляторов и адаптогенов, биопрепаратов при улучшении качеств урбанозёмов.
Научная новизна исследований. Разработана оригинальная концепция повышения декоративности и устойчивости цветочно-декоративных культур в искусственных экосистемах, при применении нетрадиционных удобрений и биологически активных веществ, значительно расширяющая научное представление об экологически безопасном рециклинге отходов коммунального хозяйства и
промышленности через использование их в качестве удобрений совместно с биологически активными веществами. В цветоводстве это проводится впервые и представляет большой интерес для разработки принципов и практических мер, направленных на охрану живой природы, как на видовом, так и экоси-стемном уровне; разработки принципов создания искусственных экосистем, управления их функционированием.
Разработаны методологические принципы экологически безопасных ресурсосберегающих технологий по улучшению физико-химических свойств тепличных грунтов и урбанозёмов (дозы, сроки, кратность внесения удобрительных основ), приводящие к долгосрочному их использованию.
Установлены достоверные корреляционные связи между улучшением свойств питательных грунтов и повышением декоративных качеств и продуктивности цветочно-декоративных культур.
Впервые в условиях искусственных экосистем проведена комплексная оценка и представлена методическая схема эффективности и экологической целесообразности применения нетрадиционных удобрений: осадка сточных вод МПП ВКХ «Орелводоканал», золы лузги гречихи ООО «Элита» (г. Орёл), биологически активных веществ, гумусного антистрессового препарата для повышения устойчивости цветочно-декоративных культур к экстремальным факторам окружающей среды.
Впервые обосновано аддитивное действие осадка сточных вод, вермикомпоста, золы, биологически активных веществ на снижение пестицидной нагрузки, изменение фитосанитарной обстановки на посадках цветочно-декоративных культур в условиях открытого и защищенного грунта.
Проведена оценка сортов на устойчивость к фитопатологическим и энтомологическим объектам цветочно-декоративных культур и даны рекомендации по использованию устойчивых сортов в промышленном цветоводстве.
Выявлена зависимость содержания техногенных радионуклидов и тяжелых металлов в урба-нозёмах при применении нетрадиционных удобрений.
Разработан перспективный озеленительный ассортимент, отличающийся высокими показателями устойчивости, для обогащения видового и сортового состава цветочно-декоративных культур, в условиях урбанизированных территорий.
Впервые разработана модель идеального сорта розы для Центрально-Черноземного района Российской Федерации.
Впервые обоснована эколого-экономическая эффективность применения комплекса нетрадиционных удобрений и биологически активных веществ для повышении качества и продуктивности цветочно-декоративных культур, выращиваемых в условиях искусственных экосистем.
Разработан способ повышения продуктивности цветочных растений, на примере хризантем (Патент РФ № 2277317), способ повышения устойчивости цветочных культур, например гладиолусов, к заболеваниям (Патент РФ № 2277772), способ повышения качества посадочного материала гладиолуса (Патент РФ № 2464773), основанные на введении в агротехнологию выращивания по разработанным нами схемам осадка сточных вод, золы лузги гречихи, биологически активных веществ определенной концентрации в установленные сроки.
Теоретическая и практическая значимость работы и реализация её результатов. Научные аспекты диссертационного исследования формировались на основе изучения теоретических и методических разработок отечественных и зарубежных ученых в сфере экологически безопасных приемов утилизации отходов коммунального хозяйства и промышленности, улучшения окружающей среды в условиях искусственных экосистем, повышения качественных характеристик, устойчивости и экономической эффективности цветоводства. Теоретическая значимость результатов исследований заключалась в научном обосновании элементов технологии выращивания цветочно-декоративных культур, защиты растений от вредных организмов на основе мониторинга за вредителями и болезнями в изменившихся эколого-хозяйственных условиях, повышении устойчивости при применении удобрительных основ и биологически активных веществ в условиях открытого и защищенного грунта Центрально-Черноземного района Российской Федерации, обеспечивающих развитие отечественного производства и сокращение импорта цветочной продукции из-за рубежа. Разработана концептуально-логическая модель системы рационального вовлечения вторичных ресурсов региона в производственную сферу тепличных хозяйств и озеленения урбоэкосистем.
Результаты научной работы используются в преподавании курсов «Основы экотоксикологии»,
«Система защиты растений», «Агроэкологические аспекты защиты растений», «Цветоводство» для
студентов факультета агробизнеса и экологии и инженерно-строительного института ФГБОУ ВО
«Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина», а также при проведении
занятий по дополнительному профессиональному образованию сотрудников научно-
исследовательских учреждений, специалистов на предприятиях агропромышленного комплекса государственного и негосударственного секторов экономики, жилищно-коммунального хозяйства и представлены в трёх учебных пособиях «Основы экотоксикологии» (2006, 2008, 2015 гг.), рекомендованных Учебно-методическим объединением вузов по агрономическому образованию в качестве учебного пособия. Учебно-методическое пособие «Основы экотоксикологии» (Догадина М.А., Лысенко Н.Н., 2008) признано победителем в номинации «Выразительность и доступность» в IV Всероссийском конкурсе «Лучшая аграрная книга - 2009»; учебно-методическое пособие «Основы экотоксикологии» (2015 г.) заняло 1-е место в VII Всероссийском конкурсе «Лучшая аграрная книга».
Основные элементы перехода на безотходные технологии, вопросы комплексного влияния золы лузги гречихи ООО «Элита» и осадка сточных вод коммунального хозяйства г. Орла на свойства почв и тепличных грунтов, возможность снижения нагрузки на экосистемы складируемых отходов и пестицидов, способы улучшения роста и развития цветочно-декоративных культур, повышение биоресурсного потенциала отражены в монографиях «Удивительный кремний» (2008), «Влияние растений на живые организмы и человека в среде его обитания» (2010), «Экологические аспекты повышения устойчивости цветочно-декоративных культур в условиях антропогенно-преобразованных территорий» (2016).
Полученные и апробированные результаты могут быть рекомендованы тепличным, коммунальным хозяйствам, микропредприятиям, занимающимся цветочным бизнесом и зеленым строительством.
Для производства внедрены рекомендации «Применение золы для улучшения свойств почвы и снижения удельной активности радиоцезия-137» подготовленные по заказу ООО «Элита»; рекомендации «Применение Мивал-Агро на цветочных культурах в условиях Орловской области», размещенные на сайте ООО «АгроСил» (), предназначенные для руководителей хозяйств, специалистов садово-паркового и ландшафтного строительства, слушателей курсов повышения квалификации.
Разработки, положенные в основу диссертационной работы, прошли производственную проверку и внедрены в теплицах МУП совхоз «Коммунальник» города Орла, МУП города Орла «Зеленст-рой», ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культур», ООО «Чистые пруды», НОПЦ «Интеграция».
В настоящее время совместно с ООО «АгроСил» проводятся исследования по минимизации применения пестицидов на сельскохозяйственных культурах за счет использования БАВ.
Методология и методы исследований. Методология исследований основана на анализе научной литературы отечественных и зарубежных авторов. При выполнении работы были использованы общепризнанные теоретические (системный анализ, математическая статистика) и экспериментальные (полевые и лабораторные) методы исследований.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Внесение нетрадиционных удобрений улучшает физико-химические свойства, питательность тепличных грунтов и урбанозёмов, увеличивает продолжительность их службы; не приводит к превышению санитарно-гигиенических нормативов по содержанию тяжелых металлов и патогенных микроорганизмов.
-
Повышаются декоративные качества, продуктивность, качество посадочного материала цветочно-декоративных культур, выращиваемых в искусственных экосистемах при применении нетрадиционных удобрений и биологически активных веществ.
-
Аддитивное действие комплекса осадка сточных вод, вермикомпоста, золы, биологически активных веществ предопределяет природоохранные принципы защиты цветочно-декоративных культур от вредных организмов, построенные на основе фитосанитарной оптимизации в изменившихся
экологических и хозяйственных условиях, видовой и сортовой устойчивости растений к фитопатоло-гическим и энтомологическим объектам.
4. Повышается устойчивость цветочно-декоративных культур в урбанизированной среде на фоне улучшенного органоминерального питания при применении гумусного антистрессового препарата, иммуномодуляторов и адаптогенов, биопрепаратов.
Апробация и внедрение результатов исследований. Материалы диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на конференциях, совещаниях, симпозиумах: «Проблемы строительства инженерного обеспечения и экологии городов», Пенза, 2001; Орел, 2004-2015; Курск, 2009; Екатеринбург, 2009; «Фитосанитарное обеспечение устойчивого развития агроэкосистем», Орел, 2008; «Актуальные направления развития сельскохозяйственной науки», Орел, 2008; «Национальное достояние России», «ЮНЭКО», Москва, 2009, 2010, 2011; «Биологическая защита растений как основа экологического земледелия и фитосанитарной стабилизации агроэкоси-стем», Краснодар, 2010; «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК», Брянск, 2011; «Пути повышения устойчивости растениеводства к негативным природным и техногенным воздействиям», Орел, 2011; «Экономические проблемы модернизации и инновационного развития агропромышленного комплекса России», Махачкала, 2012; «Коняевские чтения», Екатеринбург, 2013; Актуальные экологические проблемы сельского хозяйства, Махачкала, 2013; «Ноосферный вектор устойчивого развития», Мичуринск, 2017; научных конкурсах: Орел, 2009, 2010; Краснодар, 2009, 2010, 2013; Москва, 2010, 2011, 2012, 2014, 2013, 2015.
По результатам работы было получено 5 актов внедрения.
Личный вклад автора. Все основные научные и практические разработки выполнены лично автором в период научно-педагогической деятельности в ФГБОУ ВО «Орловский государственный агарный университет им. Н.В. Парахина». Автором составлена программа исследований, разработана схема постановки лабораторных и полевых опытов, проведен анализ и обобщение экспериментальных данных, сформулированы научные положения, разработаны заключение и рекомендации производству. В решении отдельных вопросов в разное время принимали участие врач-эпидемиолог Госсанэпиднадзора Е.Н. Чуева, руководитель ФГБУ Центр химизации и сельскохозяйственной радиологии «Орловский» В.М. Казьмин, научный сотрудник ФГБНУ ВНИИСПК Г.А. Павленкова; некоторые экспериментальные данные получены совместно с менеджером МУП города Орла «Зеленстрой» Т.И. Став-цевой, представителем фирмы ООО «АгроСил» Д.А. Митренко.
Автор диссертационной работы выражает огромную благодарность и признательность научному консультанту доктору сельскохозяйственных наук, профессору, Заслуженному работнику высшей школы РФ Н.Н. Лысенко за конструктивные советы и поддержку при выполнении настоящей работы. Автор признателен доктору сельскохозяйственных наук, профессору, Заслуженному деятелю науки Российской Федерации Л.П. Степановой за методические советы и помощь.
Публикации. За период выполнения исследований опубликовано 85 научных работ, 50 из них по теме диссертации, в том числе 15 публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК, 4 монографии, 2 рекомендации производству, 3 патента.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из 7 глав, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 421 странице компьютерного текста, содержит 67 таблиц, 102 рисунка, 17 приложений. Список литературы включает 543 наименования, из них 68 иностранных авторов.
Перспективы использования биологически активных веществ для повышения устойчивости растений
В странах Западной Европы вопрос отходов решается использованием их в качестве удобрений, например, в одном из самых маленьких государств Люксембурге вторично используется до 90% образующихся ОСВ, Швейцарии 70%, США - 50%, Германии - 30%, Франции - 23%, Бельгии - 10% (Baxter, 1982; Targeted National Sewage Sludge Survey, 2009). В России ежегодно образуется около 2 млн. тонн осадка сточных вод по сухому весу (при исходной влажности 98% их масса составляет порядка 100 млн. тонн), но вторично используется только 5-10% годового производства (Гальченко, Чердакова, 2012; Гуляева, 2015). Это связано с недостаточностью исследований возможности использования осадка сточных вод в различных сферах деятельности человека, например, в качестве удобрений в растениеводстве, отсутствием полной объективной научной информации об их влиянии на экосистемы различного уровня и живые компоненты этих экосистем. Следует также отметить, что осадки сточных вод коммунального хозяйства индивидуальны по своему химическому составу, свойствам и однозначной оценки их применения не существует (Богатырев, 1999; Куликова, Захаров, 2007; Сметанин, Земсков, 2013). В то же время, концентрация отходов коммунального хозяйства и промышленности на определенной территории (полигонах хранения) однозначно отрицательно сказывается состоянии окружающей среды, влечет за собой локальное загрязнение почвы, водных источников, приземного слоя воздуха, за счет эмиссии дурнопахнущих веществ (Догадина, Лысенко, 2008; Рублевская, Краснопеев, 2011). Следовательно, исследования, преследующие цель поиска целенаправленных способов экологически безопасной утилизации отходов имеют ярко выраженную актуальность.
Учитывая, что агрохимикаты, применяющиеся при выращивании растений, отличает дороговизна, для удешевления продукции необходимо формировать новую современную концепцию с учетом особенностей региона и использованием местных доступных материалов, после тщательного и многостороннего исследования их влияния на выращиваемые растения и экосистемы.
Осадки городских сточных вод представляют собой примеси в твердой фазе, выделенные из воды в результате механической и физико-химической очистки или их сочетания (Евилевич, Евилевич, 1988).
Станция аэрации сточных вод МПП ВКХ «Орелводоканал» расположена в Орловском районе Орловской области и занимает территорию около 45га. На очистных сооружениях сточные воды проходят полный цикл очистки: механическую (седиментация, фильтрация, флотация, осаждение в центробежном поле), в результате которой образуются первичные осадки, представляющие собой грубодисперсные примеси размером 10-5 см; биологическую очистку с образованием осадка размером частиц 10-5-l0-6 см - избыточный активный илпродукт (Евилевич, Евилевич, 1988; Асонов, 2006). Суточное поступление сточных вод составляет 95-105 тыс. м3, при производительности 145 тыс.м3 /сутки. На станции имеется 44 иловы х карты, общим объемом 342 000 м3 , в настоящее время заполнение составляет 80%. Ежегодно образуется большой объем осадка сточных вод (в среднем, 45000 м3), который требует целенаправленной утилизации (Догадина, 2004; Орловская городская газета, 2015). Мэр г. Орла В. Новиков отметил важность вопроса и необходимость его решения по пути научно-обоснованной переработки осадка сточных вод в удобрения (Орловская городская газета, 2015).
Как показывают исследования ученых разных стран, осадки включают основные макроэлементы (кальций, магний, калий, фосфор, сера) и микроэлементы (кобальт, медь, железо, цинк, молибден, марганец и др.), необходимые растениям. Азота в них содержится около 22,5-6%, фосфора - 2,5-8%, калия - 0,3-0,8%. Осадки богаты органическим веществом - 14-15% (в переводе на углерод), зольность составляет 35-70%, имеют рН нейтральную или слабощелочную - 6,5-8,5, что связано с особенностями их обеззараживания (Касатиков, 1991; Мерзлая, 1995; Воробьева, Давыдов, Новикова, Пивень, Шуравилин, 2000; Касатиков, 2003; Круковская, Ануфрик, Анучин, 2013; Czekalo, 1999). Тем не менее, химический состав ОСВ зависит от источника их происхождения.
Установлено многостороннее воздействие осадков сточных вод на почвенные свойства (Покровская, Гладкова, 1977; Степанова, 2001; Pommel, 1979). Ряд авторов отмечают улучшение агрофизических свойств почв при внесении осадков сточных вод (Касатиков, Баринова, Руник, Касатикова, 1987; Филиппова, Мелько, 2009; Степанова, Коренькова, Яковлева, Степанова, 2015). Улучшается структура почвы, повышается количество агрономически ценных агрегатов, что влечет за собой изменение в положительном направлении агрофизических показателей почвы.
Многими авторами отмечены высокие удобрительные особенности осадка сточных вод вследствие содержания органического вещества и наличия макро- и микроэлементов питания, необходимых для растений (Касатиков, Мусикаев, Гольдфарб, Перелыгин, 1982; Мерзлая, Афанасьев, 2001; Дорошкевич, Убугунов, 2002; Кусакина, Чемерис, 2012).
Под влиянием ОСВ значительно повышается уровень органического вещества почвы. По данным (Sabbiah, 1973), использование в течение 6 лет в качестве удобрения анаэробно сброженных осадков увеличило содержание органического углерода в верхнем слое с 0,48 до 1,60%. В состав осадка также входит минеральный углерод, содержание которого отмечается в форме карбоната кальция и магния, колеблется в пределах 1-4% (Sommer, 1977).
Осадок сточных вод является ценным азотно-фосфорным удобрением. От 50 до 90% общего азота осадков находится в органической форме. В гидролизатах отходов выявлены аминокислоты и гексозамины, представляющие соответственно 25% и менее 10% гидролизуемого азота (Sommers, 1977). Минеральный азот ОСВ находится в форме аммиачных солей или нитратов (Pommel, 1979).
Условия и методы проведения исследований
Тем не менее, решение вопроса импортозамещения цветочной продукции отечественным товаром является возможным и актуальным в современном растениеводстве. Возможные риски, связанные с повреждением растений вредителями и болезнями, низкая сохранность продукции, являются обоснованными и требуют усовершенствования защитных мероприятий.
В последние годы расширяется сортимент выгоночных культур, выращиваемых в условиях защищенного грунта, а также цветочно-декоративной растительности для зеленого строительства. Приобретенные и выращиваемые сорта и гибриды зачастую, отвечая изначально требованиям декоративности, бывают не адаптированными к условиям произрастания, в которые они попадают, чаще подвергаются воздействию вредителей и возбудителей заболеваний. У зараженных болезнями и поврежденных вредителями растений резко снижается декоративность, а, следовательно, товарные качества. Цветочная продукция, не соответствующая ГОСТу подлежит выбраковке, что влечет за собой неокупаемые затраты, а, следовательно снижение экономической эффективности производства при высоких вложениях в ресурсо- и энергоносители. Эффективность применяемых химических средств защиты в условиях защищенного грунта значительно снижается из-за массового развития вредителей и болезней, вызванное накоплением инфекции и вредоносных объектов в бессменном почвогрунте, а также применения узкого круга действующих веществ пестицидов и появление при этом резистентности у вредных организмов (Гуйда, 2007).
Проблема защиты цветочно-декоративных культур усугубляется отсутствием практических рекомендаций по борьбе с вредителями и болезнями в изменяющихся экологических и хозяйственных условиях, отсутствие данных мониторинга за доминированием и развитием вредоносных объектах на цветочных культурах. Уникальные сведения, изложенные в трудах выдающихся российских ученых (Сазонова, Шумиленко, Дроздовская,1964; Олисевич, Проценко,1970; Земкова, Гордиенко, Прутенская, Анпилогова, 1977; Дрягина, Кудрявец, 1982; Краснова, Висящева, Бояркина, 1984; Терезникова, Чумак, 1989; Родионова, 1999), имеют значимость, но, к сожалению, существующие рекомендации относятся к концу прошлого века. В последнее десятилетие многие исследователи отмечают острую значимость изучения энтомофитопатологического состояния зеленых насаждений, отмечая при этом экологическую направленность проблемы (Рузаева, 2007; Томошевич, 2011; Рак, 2012; Стрюкова, Богачёнок, 2012; Горланова, 2013; Карпун, Салов, 2013). В России для защиты растений от вредных организмов ежегодно применяются пестициды на площади 60 млн.га, но фитосанитарную ситуацию стабилизировать не удается (Долженко, 2011).
Для осуществления эффективных защитных мероприятий необходимо уточнение существующего видового состава вредителей и возбудителей заболеваний путем систематического фитосанитарного мониторинга, выявление наиболее вредоносных объектов и разработка эффективной интегрированной защиты.
В тепличных комбинатах России цветочно-декоративные культуры повреждаются множеством вредителей и болезней. Наибольшую вредоносность имеют паутинные клещи, различные виды тлей, слизни, проволочники, личинки хрущей, гусеницы подгрызающих совок, медведка, трипсы, грибные и вирусные болезни (Сазонова, Шумиленко, Дроздовская,1964).
Паутинные клещи относятся к классу паукообразные ( Arachnida ), отряду акариформные клещи (Асаriformes), семейству паутинные клещи (Tetranychidae), роду настоящие паутинные клещи Tetranychus. Клещи многоядны и одни из самых вредоносных вредителей культур . Имеют мелкое тело округлой форм ы, длиной 0,3-0,6 мм. (Бондаренко, Персов, Поспелов, 1983).
Наибольшее распространение получили, сходные по морфологии и биоэкологии клещи: обыкновенный (Tetranichus urticae Koch.), туркестанский (T. turkestani Ug. et. Nic) и атлантический (T.atlanticus Mc Gredor) (Третьяков, 2014).
Наиболее благоприятными условиями для их развития является низкая относительная влажность воздуха и температура в диапазоне 25-300 С.
В таком случае развитие вредителя происходит в течение 5-12 суток. Рак Н.С. (2012) установлена зависимость длительности генерации и плодовитости от показателей температуры и относительной влажности воздуха. Так, при повышении температуры с 100 С до 250 С и влажности возд уха с 65 до 80% плодовитость яиц за сутки увеличивается в 2,2 раза, а продолжительность генерации сокращается на 34 суток.
Паутинные клещи питаются клеточным соком растений, что приводит к разрушению части клеток, при этом нарушаются процессы и интенсивность фотосинтеза, растение ослабляется, иммунитет резко снижается и оно становится более восприимчивым к инфекциям (Ахатов, Ижевский, Мешков, Борисов, 2004).
Проведенные исследования на розах против обыкновенного паутинного клеща в теплицах ТК "Мокшанский" Полубаяриновым П.А. (2008) показали высокую биологическую эффективность ( 90%) биологического препарата битоксибациллин, содержащего комплекс спор, белковых кристаллов дельта эндотоксина и термостабильного экзотоксина микробной культуры Bacillus thuringiensis var. thuringiensis. Биологическая эффективность баковой смеси химических пестицидов омайт и актеллик достигала 75-85%, но фитотоксичная для молодых побегов розы в условиях высоких температур в теплице. Начальная биологическая эффективность авермектинового препарата фитоверм была высокой и составляла 95%, при последующих обработках эффективность резко снижалась до 60-70%.
Тли относятся к классу насекомые (Insecta), отряду равнокрылые (Homoptera), семейству тли (Aphididae). Полифаг, повреждает культуры в условиях открытого и защищенного грунта. Мелкие насекомые, величина которых не превышает нескольких миллиметров . Жизненные циклы сложны и разнообразны. Благоприятными условиями для вредителя являются температура 25-300 С, относительная влажность воздуха 80-85% (Рак, 2012). Тли питаются растительными соками, богатыми углеводами и нуждаются, прежде всего, в содержащихся в них аминокислотах. В течении года может развиваться 10-12 поколений вредителя (Шапошников, 1964). На цветочных культурах наибольшее распространение имеют: зеленая персиковая тля, розанная тля (Потемкина, 2002).
Одним из распространенных вредителей защищенного грунта является насекомое из семейства алейродид (Aleyrodidae) - белокрылка оранжерейная, класс насекомые (Insecta), отряд равнокрылые - (Homoptera). Мелкое насекомое 1,0-1,5 мм длиной, бледно-желтой или бледно-коричневой окраски, с удлиненным телом и двумя парами узких мучнисто-белых крыльев, окаймленных волосками. Имеет распространение в теплицах, повреждает растения круглогодично (Бондаренко, 1983). Наиболее благоприятными условиями для развития вредителя являются температурные условия от 22 до 25 0С. В этом случае развитие насекомого проходит за 20 дней. Для тепличной белокрылки характерно очаговое расселение по теплице. Имаго питаются на верхних листьях, преимущественно с нижней стороны листа, а личинки и нимфы располагаются на нижних листьях.
Оценка влияния осадка сточных вод, золы лузги гречихи на свойства урбанозёмов
Осадок сточных вод МПП ВКХ «Орелводоканал» содержит большое количество общего азота и фосфора, превосходя по этим показателям традиционные органические удобрения (навоз). Калия в ОСВ ничтожно мало (0,57%). Следовательно, для получения полноценного удобрения, удовлетворяющего по содержанию необходимых элементов растения, необходимо сочетание ОСВ с удобрением, содержащем в достаточном количестве калий. Изучаемый осадок сточных вод характеризуется высоким содержанием основных элементов питания и массовой долей органических веществ.
В настоящее время во всем мире наблюдается повышенный интерес к использованию возобновляемых источников энергии. В качестве альтернативы может использоваться топливо из растительных отходов: древесных в виде коры, щепы и опилок, а также гречишная и подсолнечная лузга, кукурузные кочерыжки, солома и т.д. В первую очередь, это связано с необходимостью охраны окружающей среды, а также с тенденцией перехода на энергосберегающие и ресурсосберегающие технологии. В результате работы предприятий, перерабатывающих сельскохозяйственную продукцию, образуется большое количество растительны х отходов, лузги и др. Не исключение лузга гречихи, которая является труднолазгаемым отходом. В ООО «Элита» вопрос решается с помощью использования конструкции, разработанной руководителем предприятия, которая предназначена для выработки необходимого количества насыщенного пара для технологических нужд при сжигании лузги гречихи для растопки. Образующаяся в результате такой операции зола (ежедневно 300 кг/день) представляет острую многогранную проблему, т.к. научно обоснованных и целенаправленных приемов ее утилизации не существует (Догадина, Митренко, 2008).
Самозарастание золошлакоотвалов процесс очень медленный: покрытие их поверхности растениями до прекращения пыления длится от 10 до 15 лет, что связано с отсутствием органических веществ в ее составе. Следовательно, рекультивация отработанных золошлакоотвалов является необходимым мероприятием по предотвращению их негативного воздействия на окружающую среду.
Анализ золы лузги гречихи ООО «Элита» показал наличие в составе основных макро- и микроэлементов, роль которых для растений многогранна (табл.7).
Для нормального роста и развития растений необходимы различные элементы питания. По современным данным, таких элементов порядка 20, без которых растения не мог ут полностью завершить цикл развития и которые не могут быть заменены другими. Все питательные элементы делятся на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относят те, которые содержатся в растениях в значительных (от сотых долей до целых процентов) количествах - это углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, сера, магний и железо. К микроэлементам относят те, которые содержатся в растениях в очень незначительных (от стотысячных до тысячных долей процента) количествах, но которые, несмотря на столь малое количество, оказывают сильное воздействие на жизненные процессы растений - это бор, медь, цинк, молибден, марганец, кобальт и др.
Ограниченность в применении осадка сточных вод в сельскохозяйственном производстве заключается в наличии тяжелых металлов и патогенных микроорганизмов в его составе (Федоровская, Углов, Бородай, 2015).
Для растениеводства значение представляют порядка десяти тяжелых металлов: кадмий (Cd), ртуть (Hg), свинец (Pb), мышьяк (As), цинк (Zn), молибден (Mo), марганец (Mn), никель (Ni), кобальт (Co), медь (Cu). Наибольшую опасность представляют ртуть, свинец и кадмий, остальные в невысоких концентрациях необходимы экосистемам и живым компонентам этих экосистем. Они активно участвует в биологических процессах, входят в состав многих ферментов и в небольших концентрациях являются микроэлементами. При превышении пороговой величины переходят в ранг тяжелых металлов.
Попадая в почву, ТМ могут отрицательно воздействовать на растения, животных и человека, на окружающую среду в целом.
Соединения ртути высокотоксичны и агрессивны, обладают хорошей поглотительной способностью со стороны растений. При попадании в растения в микроколичествах ртуть способна полностью нарушать метаболические процессы жизнедеятельности растений, приводя к снижению иммунитета, а порой их гибели.
Токсичность кадмия начинает проявляться при низких концентрациях и проявляется задержкой роста и повреждениями корневой системы.
Особой ядовитостью для растений отличается свинец, который, также в небольшой концентрации, способен под авлять процессы фотосинтеза , обладает антогонистическим действием по отношению к элементам питания, препятствуя их поступлению в растения, что отражается на декоративных качествах цветочной продукции.
Мышьяк в малых количествах может быть полезен растениям, а в дозах, превышающих пороговую величину негативное действие мышьяка проявляется в подавлении роста растений, снижении продуктивности, слабом развитии корневой системы, увядании листьев, снижении транспирации (Черников, Алексахин, Голубев, 2000).
Бор, кобальт, медь, цинк, марганец, молибден, железо, кремний относят к жизненно важным микроэлементам для растений. Медь - микроэлемент, регулирующий многие процессы жизнедеятельности растений, в том числе и фотосинтез, метаболизм протеинов и углеводов. При недостатке меди наблюдается медленный рост и цветение, снижается продуктивность и качество продукции. Для поддержания иммунитета, увеличения сопротивляемости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды необходим цинк, при недостатке которого нарушаются процессы фотосинтеза, возможны различные аномалии в развитии, морфологические изменения, приостановка роста растений. Никель, как и некоторые другие микроэлементы, участвует в обеспечении биохимических процессов в растении, необходим для их роста и развития. Известно о проявлении хлороза при недостаточности марганца, который также активно участвует в процессах фотоси нтеза. Молибден и кобальт участвуют в повышении стрессоустойчивости растений, стимулируют окислительно-восстановительные реакции при синтезе хлорофилла (Токсикология, 2012).
При избытке вышеперечисленных элементов в почве проявляется их токсичность по отношению к цветочно-декоративным растениям, которая выражается в появлении неинфекционных заболеваний, увядании, чахлости растений, а порой и гибели, особенно на ранних этапах развития.
Оценка эффективности комплексного применения осадка сточных вод, вермикомпоста, золы и биологически активных веществ на качество продукции хризантем, роз и гладиолусов
Современные сорта хризантем являются сложными гибридами. Классификация их сортов многообразна, например по форме соцветия их делят на 11 классов: немахровые, полумахровые, анемоновидные, отогнутые, плоские, полушаровидные, шаровидные, кудрявые, лучевидные, помпонные, пауковидные; по срокам цветения: ранние, средние, поздние; по размеру соцветий: крупноцветковые, среднецветковые, мелкоцветковые; по возможности использования: озеленение, срезка, горшечная культура; по размеру цветка и форме куста: крупноцветковые (индийские) и мелкоцветковые (корейские) (Юскевич, Висящева, Краснова,1992).
Корейские хризантемы - Chrysanthemum x koreanum Makai - вид гибридного происхождения, сорта отличаются морфо-биологическими свойствами, а именно, сроками цветения, высотой куста, строением и величиной соцветий, окраской язычковых и трубчатых цветков.
Хризантема – растение короткого дня : сокращение длины дня во втором цикле развития ускоряет развитие растений, вызывает закладку бутонов и формирование соцветий. В начальный период растение требовательно к освещенности. Обладая сложной гибридной природой, хризантемы различаются по фотопериодической реакции. Закладке бутонов способствует длина дня ниже критической.
Критическая длина дня от посадки укорененных черенков до закладки бутонов составляет – 15 часов. Этот период длится около 5-7 недель. Репродуктивное развитие возможно только при коротком дне, продолжительность которого составляет 9-10 недель. При световом дне менее 14 ч, чтобы продлить вегетативный рост, получить необходимую длину цветоноса и предотвратить заложение бутонов, проводили дополнительное облучение удельной мощностью 75-160 Вт/м2
После этого для образования соцветий следует создавать искусственный короткий день. Затемнение проводили, используя светонепроницаемую черную пленку, закрепленную на специальных каркасах над грядками растений.
Медленный рост растений хризантемы в начальный период сказывается негативно на последующем росте и развитии; во время закладки и формирования бутона расход элементов питания идёт на рост растений и утолщение стебля.
Поэтому, нашим стремлением было создать в начальный период благоприятные условия для роста и развития хризантемы. Уход за растениями проводился в соответствии с общепринятой агротехникой возделывания культуры. Хризантема не переносит недостатка почвенной и воздушной влаги. Поэтому важным звеном ухода за культурой был постоянный полив почвы и опрыскивание растений. Пересушка почвогрунта вызывает одеревенение и огрубение побегов, что задерживает их развитие и в дальнейшем снижает качество цветов.
Хризантемы наиболее требовательны к азоту и калию, затем фосфору. Тепличные растения особенно чувствительны к недостатку магния в почве. Потребность в нем повышается по мере роста растений и достигает максимума в период бутонизации. При недостатке бора загнивает сердцевина цветка, появляются желтые полосы на листьях, теряется яркость окраски цветков (Чувикова, Потапов, Коваль, Черных, 1980). Все необходимые для хризантемы макро- и микроэлементы содержатся в осадке сточных вод.
Важной операцией при выращивании хризантем является прищипка. Мы проводили одну прищипку, когда растения имели высоту 10-15 см, на одном побеге насчитывалось 6-8 листьев. Первый замер длины побега проводили по истечении семи недель после прищипки, то есть до затенения и закладки бутонов. Как показали наши опыты, различные уровни органоминерального питания существенно влияли на рост и развитие хризантемы.
Основными критериями, определяющими удовлетворенность потребностей растений в питательных веществах, являются продуктивность (урожайность), длина стебля с соцветием, диаметр стебля, число соцветий, состояние стебля.
Как показали проведенные исследования, вытягивание побегов хризантемы по всем вариантам протекало неравномерно. В начальный период вегетации, до закладки бутона растения хризантемы на вариантах с осадком сточных вод 6, 12 и 24 кг/м2 имели наибольшую высоту по сравнению с контролем.
Интенсивное вытягивание побегов продолжалось вплоть до созревания бутонов и затухало с началом цветения.
Такая тенденция положительно сказывается на улучшении биометрических показателей растений, а именно толщины стебля, формировании большего количества боковых побегов и общего количества соцветий.
Мелкоцветковые хризантемы делят на три товарных сорта: экстра, первый и второй. Срезанные хризантемы по качеству должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в ГОСТ 18908.2-73. Цветы срезанные. Хризантемы. Технические условия. По внешнему виду цветы должны быть свежими, чистыми, с типичными для данного ботанического сорта окраской и формой соцветия. Соцветия симметричные, стебель прямой, достаточно крепкий, чтобы поддерживать соцветие в вертикальном положении.
Длина стебля с соцветием у мелкоцветковых хризантем должна составлять у растений "экстра" не менее 40,0 см, первого сорта - 30,0 см, второго сорта - 20,0 см.
На длину побега влияют условия выращивания. Недостаточное освещение и минеральное питание в начальный период развития хризантемы способствуют вытягиванию стебля растения, и как результат этого – формируется утонченный хрупкий побег, который не только ухудшает декоративные свойства растений, но и создает сложности транспортировки.
Для получения высокодекоративных растений хризантемы необходим азот, который влияет на высоту растения, интенсивность окраски и величи ну листьев и соцветий. Но полностью, его положительные качества проявляются в синергизме с фосфором, который особенно важен в период формирования соцветий.
Осадок сточных вод являясь ценным азотно-фосфорным удобрением в полной мере может удовлетворить растения при недостатке этих элементов. Важно в начальной стадии развития хризантемы обеспечить достаточный уровень питания. Этот уровень питания мы достигли, применяя осадок сточных вод.
Во второй половине развития хризантеме необходимо затенение. Именно в этот период происходит закладка бутонов. В этот период потребление элементов питания идет на формирование репродуктивных органов и подготовку растения к цветению. Рассмотрим действие различных уровней органоминерального питания на высоту хризантемы перед срезкой.
Влияние осадка сточных вод на рост и развитие выгоночных хризантем исследовали на сортах отечественной и голландской селекции: Anushka , Rossiyanka , Aurea Roy , Luna и Fiji salmon .
Как видно из рисунка 17 все растения имели оптимальную длину стебля с соцветием и относились к товарному сорту "экстра". Длина стебля свыше 50 см отмечена у всех сортов хризантем на всех вариантах.