Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Литературный обзор. Использование фитонцидных, лекарственных и декоративных растений в зеленом строительстве для улучшения среды обитания и здоровья человека 10
Глава II. Место, время, методы и условия проведения исследований 31
2.1 Указание места, времени и методов проведения биометрии, фенологии, принципов подбора ассортимента для композиции 31
2.2 Экологическая оценка эксперимента 48
Глава III. Выявление номенклатуры фитонцидных, лекарственных и декоративных растений для композиционных решений в открытом грунте (Экспериментальная часть) 53
3.1 Перспективные виды древесных фитонцидных декоративных растений в условиях эксперимента 53
3.2 Перспективные виды кустарниковых фитонцидных декоративных растений в условиях эксперимента 68
3.3 Перспективные виды травянистых фитонцидных декоративных растений в условиях эксперимента 92
3.4 Лекарственный сад-парк непрерывного цветения 129
3.5 Создание лекарственных газонов с использованием фитонцидных травянистых многолетников 133
Заключение 137
Глава IV. Биологические особенности, семенное размножение и уход за летниками и многолетниками в экспозициях 138
4.1 Изучение роста и развития растений в экспозициях (биометрия, зимостойкость, фитонцидность) 138
4.2 Семенное размножение изучаемых видов 160
4.3 Вредители, болезни и борьба с ними 172
Заключение 175
Выводы 177
Внедрение в производство 179
Приложения 185
Список опубликованных работ 209
Литература
- Указание места, времени и методов проведения биометрии, фенологии, принципов подбора ассортимента для композиции
- Экологическая оценка эксперимента
- Перспективные виды кустарниковых фитонцидных декоративных растений в условиях эксперимента
- Семенное размножение изучаемых видов
Указание места, времени и методов проведения биометрии, фенологии, принципов подбора ассортимента для композиции
Большинству летучих веществ свойственна значительная биологическая активность. Такие газы, как этилен, пропилен или эфирные масла, в своих молекулах содержат, так называемые, ненасыщенные связи и поэтому активно присоединяют кислород или водород (окисляются или восстанавливаются). Другие соединения содержат активные кислотные или гидрокислотные группы и тоже легко вступают в химические реакции. Вследствие этого фитонциды могут непосредственно влиять на те летучие загрязнения, которые создаются промышленностью, транспортом или в бытовых условиях, осаждая, окисляя или нейтрализуя летучие вещества, тем самым очищая воздушный океан от загрязнений (38).
Известно, что благотворное влияние на организм человека оказывают присутствующие в воздухе легкие отрицательные аэроионы, воздействующие на функциональное состояние периферической и центральной нервной системы. Положительно заряженные тяжелые ионы неблагоприятно влияют на организм (109). Там, где много деревьев и цветов, обычно преобладают отрицательные легкие аэроионы. Даже ароматические выделения срезанных цветов древесных и травянистых растений оказывают сильное влияние на ионизацию окружающего воздуха (белые и лиловые астры, ромашка, пролеска, белая акация). Концентрация легких ионов повышается на 47-138 %, а тяжелых падает на 24- 40 % и понижается электрический показатель загрязненности воздуха на 61-72 % (112). По данным А. А. Часовенной (149) посадки березы повислой повышают ионизацию на 9 - 38 %, сосны обыкновенной - на 18-42 %, туи западной - на 56-68 %. Такие существенные изменения в ионизации воздушной среды происходят потому, что выделяемые растениями летучие фитонциды соединяются с легкими аэроионами и превращаются в аэроионы средней подвижности. То есть электрически нейтральные фитонциды получают электрический заряд и становятся электроаэрозолями. А они обладают более активным биологическим действием (113). Вдыхание ионизированного воздуха (до двух-трех тысяч легких ионов в одном м ) стимулирует деятельность сердечно-сосудистой и кроветворной системы, усиливает биотоки мозга, снижает уровень сахара в крови, что очень важно для больных диабетом, уменьшает головную боль и усталость, улучшает самочувствие и настроение. Ионизацию воздуха повышают такие растения, как сосна, туя, лиственница, ель, можжевельник, береза, дуб, рябина, белая акация и другие (20).
О необыкновенных оздоровительных свойствах среды обитания некоторых растений знали еще в Древнем Египте. Ими обрабатывали саркофаги, в которых специалисты узнали немало всем известных растений, таких как алоэ древовидное, анис, мята, василек и другие. Сведения об использовании человеком целебных свойств растений были обнаружены в самых древних письменных памятниках человеческой культуры, которые принадлежали государству Шумер, существовавшему на территории современного Ирака за 3000 лет до нашей эры (121). В 1963 году весь мир облетела новость об уникальной археологической находке: близ Рима был обнаружен саркофаг с телом 7-8 - летней девочки, погребенной около 1800 лет назад. Благодаря помещенным растениям у маленькой красавицы сохранились мягкие ткани, брови, ресницы, коса, за полуоткрытыми губами -совершенно белые зубы, в ее черепе обнаружены остатки мозга. То есть не зная истинных причин гниения и плесневения, наши древние предки уже знали о целебных свойствах нескольких сотен растений, выделяющих биологически активные вещества. В средние века было известно, как дорого ценили лук, содержащий фитонциды. В эпоху крестовых походов французы выменивали своих пленных у сарацинов по цене восемь луковиц за человека (104). Древние греки и римляне знали искусство возбуждать запахами аппетит или склонять к отдыху. Индусы, китайцы и японцы с древних времен применяли ароматические растения для лечения и проведения различных ритуалов.
Летучие растительные вещества издавна использовались при лечении различных заболеваний и в русской народной медицине. Например, траву чистотела большого использовали для подкуривания от падучей болезни (эпилепсии), бодяком обыкновенным окуривали детей от испуга, листья дурмана обыкновенного курили от отдышки (12).
На сегодняшний день фитонциды изучены у 20 тысяч видов растений и составляют несколько сотен химических соединений. Они способны улучшать среду обитания человека, снижая до 80 и более процентов патогены (болезнетворные микроорганизмы).
Возбудителями большинства инфекционных заболеваний человека являются бактерии. Бактерии - широко распространенная в природе группа одноклеточных микроорганизмов, характеризующаяся примитивной формой клеточной организации. Из огромного количества бактерий, обнаруженных в природе, лишь небольшое число видов вызывают заболевания, то есть являются патогенами. Это стафилококки, пневмококки, дизентерийная палочка, столбнячная палочка, туберкулезная палочка, дифтерийная палочка и некоторые другие.
Экологическая оценка эксперимента
Родина туи западной - Северная Америка. Это дерево до 12 метров высотой. В средней полосе России долгие годы (20-30 лет) сохраняет кустарниковую форму. Веточки туи до 2 лет развиваются в горизонтальной плоскости, имеют матово-зеленую окраску, а с 3-го года ветки округляются, приобретают коричневую окраску. Растет медленно, но может жить до 100 лет. Туя западная разнообразна по форме кроны, имеет пирамидальную, яйцевидную, шаровидную крону и др. У нее чешуйчатая хвоя, образующая плоские веточки, плотно прижатые к побегам. При растирании чешуйки сильно пахнут эфирными маслами. Цвет хвои меняется в течение года: в начале роста поздней весной до середины лета она зеленая, затем 66 ! желтовато-зеленая, а зимой, до начала сокодвижения в следующем сезоне, -разной интенсивности бурая. Цветение в апреле-мае. Мужские соцветия 1,5-2 мм длиной, желто-коричневые, женские малозаметны. Довольно морозостойка. Нетребовательна к плодородию почвы и влажности. Светолюбива, но и теневынослива. Дымогазоустойчива.
Декоративность туи западной обусловлена красивой формой кроны. Применяется в одиночных и групповых посадках, аллеях и живых изгородях (19, 45, 56). По данным А. А. Часовенной (149) туя западная повышает ионизацию воздуха на 56-68 %. Все виды туи обладают высокими фитонцидными свойствами: бактерии золотистого стафилококка, нанесенные на поверхность хвои, погибают через 4-5 часов (41, 50, 76).
На территории детского оздоровительного лагеря туя западная была посажена задолго до начала проведения эксперимента: в 1978 году в количестве 75 штук. Растения были высажены рядами вокруг некоторых корпусов (рис. 5). 11 молодых растений туи западной были посажены в 1998 году: 10 штук - для ограждения лечебного газона 2 (фитокомпозиция 6) со стороны дороги, 1 растение - в составе фитокомпозиции 9. С туей западной был проведен ряд опытов по определению фитонцидной активности (табл. 21, 22). По результатам наших исследований следует сделать вывод, что наибольшей фитонцидной активностью туя западная обладает в утренние часы (9.00 - 11.00). Общее количество микроорганизмов в воздухе вокруг растений туи западной было в 8 раз ниже, чем в контроле. Во всех вариантах туя западная показала высокую декоративность, устойчивость к вредителям и болезням и хорошую зимостойкость. Для туи западной были составлены феноспектры (рис. 14, г).
В условиях эксперимента было высажено 22 растения дуба красного с двух сторон вдоль дорожки (дубовая аллея) ведущей к главному административному корпусу. Не смотря на литературные данные о высокой морозостойкости (то есть способности переносить низкие температуры), зимостойкость растений дуба красного (устойчивость к ряду неблагоприятных факторов) в условиях эксперимента уже в первый год исследований была низкая.
Также наблюдалась низкая устойчивость к летней засухе даже на фоне регулярных поливов. Гибель 2-х - 3-х летних побегов и потеря декоративности (рис. 6) побудило нас отказаться от дальнейших экспериментов с дубом красным и заменить его на более устойчивую к условиям эксперимента липу сердцевидную.
Родиной барбариса Тунберга являются Япония и Китай. В Европе данный кустарник стал известен с 1864 года. Представляет собой кустарник высотой 2-3 метра с развесистой кроной. Побеги дугообразно отклоненные с окраской в молодом возрасте -буровато-зеленые с пурпурным оттенком, с возрастом - красно-коричневые. На побегах имеются одиночные шипы до 0,5-1,8 см. Листья яйцевидные, до 3 см длины, с верхней стороны ярко-зеленые, с нижней - сизоватые. Осенняя окраска листьев может быть от ярко- красной до оранжевой. Цветет в мае. Цветки диаметром до 1 см, внутри желтые, снаружи красные, собраны в кисти или пучки по 2-5 штук. Плоды — ярко- красные, блестящие ягоды до 1 см в диаметре. Съедобны. Созревают в сентябре- октябре и сохраняются на ветвях зимой.
Барбарис Тунберга растет умерено быстро. Годовой прирост в высоту достигает 35 см, в ширину - 20 см. Долговечность кустарника 50 лет и более. Барбарис светолюбив, но переносит легкое затенение, к почвам не очень требователен, засухоустойчив, зимоустойчив. Устойчив к городскому дыму и газу, хорошо стрижется.
Особенно декоративен весной во время цветения и осенью благодаря красивой пурпурной листве и ярко-красным плодам. Применяется в одиночных посадках, группах, опушках, низких живых изгородях, бордюрах и на каменистых горках. (56, 69, 122). Барбарис Тунберга обладает высокими фитонцидными свойствами: бактерии золотистого стафилококка, нанесенные на листья, гибнут через 2-3 часа (125).
Это растение было использовано нами в групповых посадках (по 5-20 растений в группе). Так как в детских учреждениях высаживать растения с колючками не рекомендуется, эти группы были посажены на тех газонах, на которых не играют дети. 15 растений было использовано в фитокомпозициях 6 и 10 для ограждения расположенных там канализационных люков (рис. 33). Всего было высажено 190 растений (осенью 1998 года).
За время наблюдений было отмечено очаговое повреждение отдельных растений барбариса Тунберга мучнистой росой. Однако, на фоне ежегодных профилактических мероприятий (Гл. IV, 4.3) это заболевание не распространялось и не снижало декоративности посадок. Фенологические наблюдения показывают, что вегетация барбариса начинается в середине апреля. В 2000 году наблюдалось две волны отрастания побегов: с 26.04 по 15.05 и с 10.07 по 20.08. Тогда как 2001 году побеги отрастали с 3.05 по 1.09 непрерывно. Вегетация барбариса Тунберга заканчивается в сентябре, когда листья приобретают ярко-желтую окраску.
Перспективные виды кустарниковых фитонцидных декоративных растений в условиях эксперимента
Используется для посадки в бордюрах, вдоль дорожек, группами или одиночно на газоне, в миксбордерах, на каменистых участках, у водоемов. Листья дают прекрасный срезочный материал для букетов и цветочных композиций (17, 67, 122, 123, 126).
В зоне проведения наших исследований хоста использовалась в составе фитокомпозиций 4, 7, 8 (рис. 21; 32; 37), а также на альпийских горках (рис. 18). Растения хорошо развивались, не повреждались вредителями и болезнями. Однако сильный град в июле 2000 года повредил листья (рис. 22). За период наблюдений растения показали высокую степень декоративности и зимостойкости.
Представляет собой травянистый корневищный многолетник, образующий сначала розетку листьев, затем несколько жестких прямых слабоветвистых стеблей, до 1 метра высотой. Прикорневые листья широкоовальные, зазубренные, с длинными крылатыми черешками, стеблевые - сидячие или почти сидячие, шершавые, ланцетные. Соцветия -крупные корзинки (до 10 см в диаметре), длительное время декоративны на растениях. Язычковые цветки однорядные, пурпурно-розовые, слегка опущены вниз, трубчатые - пурпурно-коричневые, на выпуклом цветоложе, что придает цветущим и усохшим соцветиям особую привлекательность. Цветет во второй половине лета. Плод - семянка. Светолюбива, зимостойка. Предпочитает рыхлые, удобренные, достаточно увлажненные почвы. Размножается делением корневищ и посевом семян.
Используется для групповых посадок в миксбордерах и для срезки (1, 122, 126, 127). В нашем эксперименте использовалось одно растение эхинацеи в составе фитокомпозиции 1 (рис. 29). Оно было посажено в августе 1998 года. За время наблюдений эхинацея пурпурная не повреждалась вредителями и болезнями, показала высокую степень зимостойкости и декоративности.
Чтобы каждый год на территории детского оздоровительного лагеря иметь большое разнообразие клумб, рабаток, миксбордеров, которые радуют глаз (эстетотерапия), очищают воздушную среду от патогенов и оздоравливают детский организм (фитонцидотерапия), необходимо, больше использовать растения, которые мы можем быстро получить из семян, в частности, цветочные однолетники.
Все цветочные летники, использованные на клумбах, расположенных на газонах и возле корпусов детского оздоровительного лагеря, показали высокую декоративность и устойчивость к условиям эксперимента. Агератум мексиканский, бархатцы прямостоячие и настурция культурная использовались так же при составлении фитокомпозиции 8 (рис. 23; 37), расположенной на пионерской линейке. Ноготки лекарственные - при составлении фитокомпозиции 2 (рис. 30). Остальные летники использовались для оформления клумб (рис. 24). Цветочные летники высаживались в грунт в конце мая - начале июня рассадой, которая либо закупалась в совхозе «Коммунальник» (г. Орел, ул. Панчука, 85), либо выращивалась самостоятельно в арендованной пленочной теплице. Динамика роста и развития рассады 12 однолетних цветочных культур описана в Главе IV.
Растение травянистое, сильноветвистое, прямостоячее, высотой 10-60 см. листья шершавые, нижние и средние - черешчатые, супротивные, туповато-овальные, верхние — почти сидячие, очередные. Корневая система разветвленная, хорошо образует придаточные корни. Цветки узкотрубчатые, мелкие, обоеполые, душистые, собраны в некрупные (1-1,5 см) соцветия -корзинки голубой, сиреневой, белой, реже карминно-розовой окраски, которые в свою очередь собраны в сложные зонтиковидные щитки. Плод -мелкая, черно-коричневая семянка, удлиненно-клиновидной формы. Агератум - теплолюбивое, светолюбивое и быстрорастущее растение. Предпочитает хорошо дренированные, легкие, плодородные почвы. Однако избыток органических веществ и влаги в почве способствует вегетативному росту в ущерб цветению.
Семенное размножение изучаемых видов
Одним из важнейших условий нормального роста и развития растений является защита их от вредителей и болезней, которые могут вызвать сильные повреждения, задержку роста и развития, частичную или полную гибель растений. Действие вредителей и болезней сказывается на общем состоянии клумб и фитокомпозиций, приводит к значительной потере их декоративности. У поврежденных многолетних растений, сбрасывающих листья частично или полностью, плохо формируются цветочные почки для цветения в следующем году.
Борьба с вредителями и болезнями на цветочных и декоративных культурах осложняется тем, что каждой культуре присущ свой, часто специфический набор вредителей и болезней.
Вредители повреждают все части растений на разных стадиях развития, а также семена и плоды. К наиболее распространенным вредителям декоративных растений в открытом грунте относятся тли, пилильщики, совки, листовертки, минирующие моли, долгоносики, стеклянница тополевая, яблоневая запятовидная щитовка, ивовая щитовка, еловая щитовка, гладиолусовый трипе, корневой луковый клещ (26, 45, 56, 59).
Болезни цветочно-декоративных культур можно разделить на инфекционные и неинфекционные (или физиологические). Физиологические болезни обусловлены неблагоприятными условиями окружающей среды. Избыток или недостаток влаги в почве, слишком щелочная или, наоборот, кислая реакция почвы, недостаточное минеральное питание, недостаток или избыток кальция или железа в почве и другие причины могут вызвать у растений преждевременное пожелтение листьев (хлороз), опадение листьев, загнивание или усыхание стеблей, усыхание бутонов, сокращение сроков цветения и другие расстройства жизнедеятельности растений (57, 74, 97).
Инфекционные болезни растений вызываются различными организмами: грибами, бактериями, микоплазмами, вирусами, цветковыми паразитами. В зависимости от степени локализации болезни делятся на местные (локальные) и общие (диффузные). При локальном заболевании поражается небольшой участок или отдельный орган растения (например, пятнистости); при диффузном поражается все растение или большая его часть (примером может быть увядание).
К наиболее распространенным заболеваниям декоративных культур относятся: фузариоз, серая гниль, мучнистая роса, черная пятнистость, ржавчина, бурая гниль корней, септориоз, аскохитоз, мозаики (26, 45, 67, 79, 114).
Меры борьбы против вредителей и болезней делятся на две группы: профилактические и истребительные (механические, химические, биологические) (91).
Ввиду того, что наши исследования проводились на территории детского оздоровительного учреждения, использование каких либо химических препаратов было исключено. Для защиты растений от вредителей и болезней использовались только прямые профилактические мероприятия: поддержание высокого уровня агротехники; борьба с сорной растительностью, которая может служить рассадником многих вредителей и болезней; сбор и сжигание осенью и рано весной растительных остатков, сбор и уничтожение гусениц и жуков, сбор и сжигание скрученных и склеенных паутиной листьев, удаление и уничтожение поврежденных веток; закладка цветников и фитокомпозиций здоровым посадочным материалом; использование наиболее устойчивых к неблагоприятным условиям и болезням сортов и культур.
Все рекомендованные нами для создания устойчивых фитокомпозиций растения за годы исследований показали довольно высокую устойчивость к болезням и вредителям на фоне проводимых профилактических мероприятий, за исключением ноготков лекарственных.
В 1999 году из-за перепадов температуры и влажности воздуха и почвы растения ноготков оказались восприимчивы к мучнистой росе, что привело к ослаблению растений и снижению декоративности. В этом же году сложились условия, благоприятные для развития тли. Тля была зарегистрирована на нескольких видах растений (береза повислая, роза морщинистая, астра новобельгийская, георгина культурная), но порог вредоносности был перейден только на ноготках. Чтобы защитить растения ноготков от мучнистой росы и тли было проведено три опрыскивания раствором кальцинированой соды с мылом с интервалом в 5 дней. Эти опрыскивания помогли сохранить декоративность растений и продлить срок их цветения, являясь абсолютно нетоксичным для детского организма.
Для защиты цветочно-декоративных культур от болезней и вредителей можно использовать настои неядовитых растений, обладающих фитонцидными свойствами (таблица 27). Препараты, приготовленные из указанных в таблице растений, не токсичны и могут быть использованы для защиты растений в детских оздоровительных учреждениях без вреда для здоровья детей.
Охарактеризован видовой состав и размещение растений в 13 фитокомпозициях и 2 альпийских горках, накоплены достоверные данные по годичным приростам растений и их зимостойкости.
Наибольшими годичными приростами отличались: ива козья (30-40 см), пузыреплодник калинолистный (60-105 см), миндаль грузинский (до43 см), можжевельник казацкий (до 20 см), туя западная белокончиковая (до 28 см) и виноград девичий (до 90 см).
Высокая зимостойкость из 44 испытанных видов многолетников отмечена: из цветочных многолетников - у бруннеры, лилейника, хосты и др.; из хвойных - у лиственницы, ели, можжевельника, туи; у многих лиственных кустарниковых - барбарис, гортензия, миндаль, роза морщинистая и др. Самая низкая зимостойкость была отмечена у самшита.
Изучение фитонцидной активности в утренние часы, например, у туи западной была достаточно высокой (40-50 %) по сравнению с вечерним временем (всего 6 %). В то время как фитонцидная активность альпийских горок к вечеру повышается (с 30-32 до 41 %).
Успешному проведению экспериментов способствовали материалы по семенному размножению испытываемых видов: изучение лабораторной и полевой всхожести и энергии прорастания семян.
Накоплены ценные материалы по динамике роста и развития рассады летников, по борьбе с вредителями и болезнями изучаемых видов без применения химических средств защиты растений.
