Сохранение и воспроизводство хвойных пород для озеленения спортивно-туристических объектов в городе Сочи

Актуальность работы.

В настоящий момент отмечен большой спрос на хвойные породы в России, особенно в Сочи, где развернулась грандиозная стройка Олимпийских объектов. Наследие, которое оставят игры, — это полностью укомплектованный центр зимних видов спорта и гостиничные комплексы [100, 152, 229], которые будут нуждаться в озеленении не только парковой зоны, но и интерьера помещений. Хвойные растения для оформления строящейся инфраструктуры выбраны с учетом того, что они сохраняют декоративность в течение круглого года и успешно выдерживают низкие отрицательные температуры. Помимо этого, они очищают воздух от дыма, газов и пыли, обогащая его летучими фито-органическими веществами.

Особую значимость проведенной работе придает решение ГК Олимпстроя (протокол заседания от 24 сентября 2009 г. № 27), по которому предусмотрено разработка компенсационных мероприятий для сохранения существующих и реконструкции поврежденных в процессе строительства прилегающих территорий и природных биотопов с целью сохранения биоразнообразия, а также проведения озеленения наружных и внутренних стен, крыш, мансард, балконов для улучшения качества воздуха и снижения энергопотреблениясоздание новых высококачественных, устойчивых, современных объектов ландшафтной архитектуры и комплексного благоустройстваподбора ассортимента растений с учетом природно-климатической зоны проектирования и минимизации расходов на последующее содержание сданных объектовиспользование долговечных экологичных материалов.

Учитывая важность названных выше мероприятий, необходимо выполнить исследования, направленные на определение состояния и численности хвойных пород в городе Сочи, а также провести работы, направленные на восполнение флоры путем введения природных имитаций в оформление спортивно-туристических объектов, что решит проблему экологии.

Однако спрос на посадочный материал хвойных пород не удовлетворяется в полной мере, что связано с несовершенством технологии выращивания посадочного материала [166, 209].

С учетом этого целью наших исследований стала работа, направленная на проведение компенсационных мероприятий по сохранению хвойных растений и расширению их ассортимента на горно-предгорной территории.

Постановка цели работы предопределила необходимость решения следующих задач:

— с учетом природно-климатических особенностей города Сочи подобрать ассортимент хвойных пород для озеленения спортивно-туристических объектов;

— оценить пригодность использования хвойных пород при зеленом оформлении строящейся спортивно-туристической инфраструктуры;

— усовершенствовать технологию производства саженцев хвойных породобосновать экономическую эффективность применения усовершенствованной технологии.

На защиту выносятся следующие положения:

1) подбор ассортимента хвойных пород для озеленения спортивно-туристических объектов с учетом природно-климатических особенностей города Сочи;

2) перспективность оформления хвойными породами курорта Сочи и его новой спортивно-туристической инфраструктуры;

3) усовершенствование технологии выращивания посадочного материала хвойных пород за счет: увеличения выхода черенковых саженцев путем подбора оптимального соотношения регуляторов роста и времени их воздействия;

— подбор экологически безопасных субстратов с учетом их физико-химических и биологических особенностей для повышения качественных показателей черенковых саженцев;

— улучшения технологии заготовки и посадки черенков;

— экономическая эффективность усовершенствованной технологии получения саженцев хвойных пород.

Научная новизна. Проведен учет хвойных растений на территории Большого Сочи, определено их общее состояние, а также выявлены факторы, вызвавшие сокращения таксонов. Выполнена работа по составлению списка хвойных растений, наиболее подходящих для озеленения спортивно-туристических объектов, и доказана перспективность их использования при оформлении строящейся инфраструктуры.

Применительно к биологическим особенностям отдельных видов хвойных растений проведена экспериментальная работа по совершенствованию технологии черенкования, в результате которой: изучено действие физиологически активных веществ на корнеобразование черенковых саженцев, подобраны их оптимальное сочетание, время обработки и концентрации;

— установлена взаимосвязь между кислотностью, плодородием почвы и качеством корневой системы саженцев;

— изучена ферментативная активность разработанных почвенных смесей и их влияние на регенерацию корневых зачатков;

— отмечено влияние наличия микоризы грибов класса базидиомицетов, на выход и качество саженцев хвойных пород;

— подобраны субстраты для выращивания саженцев хвойных пород;

— определены оптимальные сроки заготовки черенков с маточных деревьев на примере представителей семи семейств хвойных пород;

— усовершенствована технология заготовки побегов с маточных деревьев;

— для сохранения корней у саженцев разработаны брикеты из геомембранной пленки (БГП-23), предназначенные для посадки черенков;

— на примере 60 представителей редких и особо ценных хвойных пород доказана перспективность применения усовершенствованной технологии.

Выполненные исследования стали основой для разработки научно-обоснованной технологии выращивания посадочного материала хвойных пород.

Апробация работы. Материалы диссертации изложены и обсуждены на 59-ой научной студенческой конференции (Мичуринск, 2007) — во II туре Всероссийского конкурса на лучшую научную работу по специальности «растениеводство и земледелие» (Мичуринск, 2007) — на Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов высших учебных заведений МСХ РФ по направлению «растениеводство и земледелие» (по результатам конкурса Департаментом научно-технической политики и образования МСХ РФ в 2007 году вручен диплом лауреата конкурса) — на всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Олимпийские и Паралимпийские движения России на пути к Сочи — 2014: теоретические и практические аспекты подготовки кадров для индустрии туризма и гостеприимства», раздел «Окружающая среда и Олимпийские игры» (Сочи, 2009 г) — II international conference «Professional training and development for the Olympic and Paralympics winter games: problems and prospects» (Sochi, 2009) — на VI ежегодной Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы экологии и здорового образа жизни в свете подготовки к 0лимпиаде-2014» (Сочи, 2009).

Усовершенствованная технология выращивания хвойных пород методом черенкования внедрена в ООО «Цветочно-декоративные культуры» г. Сочи и в ОАО «Пансионат «Камелия».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 4 работы в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Урбанизация, высокий уровень развития современной инфраструктуры привели к виртуализации почти всех сфер жизни [95]. С учетом этого в мире особую популярность получила разработка стратегий устойчивого развития среды обитания путем стремления к балансу природных и антропогенных систем [108].

В зарубежной литературе по ландшафтной архитектуре в этом русле отмечен, хотя и фрагментарный, но уже достаточный опыт, который оказывает влияние на развитие среды обитания в России [99, 217]. Однако зарубежный опыт, полученный по введению природных имитаций в инфраструктуру, нуждается в адаптации к отечественной специфике [145].

В России в этом направлении разрабатываются принципы преобразования современной инфраструктуры, и первые шаги сделаны в отношении города — курорта Сочи [111, 113, 134, 135, 234]. Это отражено в распоряжении Правительства Российской Федерации от 23.01.2006 № 58-р, по которому утверждена федерально-целевая программа «Развития города Сочи как горно-климатического курорта» [188]. Разработанная программа включает обеспечение устойчивого сбалансированного развития города и региона в период превращения его в современный горно-климатический курорт и столицу Олимпийских игр за счет разработки системы комплексного экологического мониторинга на прилегающих территориях в строительный период, а также архитектурных решений, гармонично вписывающихся в окружающую среду [174].

Город Сочи выбран не случайно, так как для него характерна совершенно необычная окружающая среда, одновременно объединяющая в себе снежные горы и зеленый пояс прибрежной зоны, омываемой водами Черного моря. Этот район уже давно играет роль главного места отдыха для любителей моря или гор в России, при этом он является одним из 200 эко-регионов планеты, чье биологическое разнообразие имеет глобальное значение. Проблемами охраны окружающей среды в Большом Сочи занимаются несколько международных и российских неправительственных организации и фондов — такие как: институт содействия общественным инициативам в Евразии (ИСАР) — фонд «Евразия" — международная организация по охране фауны и флорыдвижение «Гринпис" — фонд Макартуроввсемирный фонд дикой природы и многие другие организации [101].

Объектами исследования в нашей работе выбраны хвойные породы. С учетом расположения основных спортивно-туристических объектов предполагается использование при зеленом оформлении растений, отличающихся устойчивостью к низким отрицательным температурам и сохраняющим декоративность в течение круглого года [13, 176, 179]. Этим требованиям в наибольшей степени соответствуют хвойные породы [149, 193]. Наряду с цветковыми растениями, они принадлежат к числу наиболее важных растений, которые на территориях всех материков северного полушария и в ряде обширных регионов южного полушария занимают основное положение [30, 128, 151, 203, 210]. При этом хвойные породы имеют ряд преимуществ по сравнению с лиственными породами, из которых выделяют: сохранение декоративности в течение круглого года, возможность формирования крон, успешная перезимовка при низких отрицательных температурах [6, 173]. Высокие декоративные качества, долговечность, множество садовых форм, отличающихся по габитусу и окраске кроны, привлекают к себе ландшафтников, которые отвели им главенствующую роль в зеленом строительстве и декоративном садоводстве [4, 7, 112]. К тому же хвойные растения обогащают воздух кислородом, снижают порывы ветра (на 30% от первоначальной скорости), смягчают климат, поглощают шумы, идущие с улиц, очищают воздух от пыли (в 30 раз больше, чем осина) и выделяют в 2 раза больше фитонцидов, чем лиственные породы [94, 110].

Принимая во внимание, что человек в помещении проводит более 70% своего времени, в мире особую популярность получило введение в интерьер зданий природных имитаций [252] с целью очищения воздуха от пыли и химических соединений, звукопоглощения, обогащения его фитонцидами и создания комфортной обстановки для человека [196, 223, 224]. С учетом этого наиболее пригодными растениями для введения в интерьер можно отнести хвойные породы [231]. Это связано с тем, что они снижают концентрации таких опасных веществ как углекислого газа и, самое главное, формальдегидов [225, 230]. Кроме того, в помещениях находится большое количество микроорганизмов, которые хвойные породы способны уничтожить путем выделения фито-органических летучих соединений (фитонцидов) [154, 183].

Введение

в интерьер зданий хвойных пород будет способствовать снижению запыления воздуха и ультрафиолетового потока на 40−50% [222, 228]. Помимо этого хвойные породы обладают высокой звукопоглощающей способностью [204]. Однако при интродукции хвойных пород необходимо проверить пригодность микроклимата помещений для нормального роста и развития.

Применение хвойных в зеленом оформлении отмечено с древних времен [48]. В России первые упоминания о посадках хвойных зафиксированы в Толгском монастыре около города Ярославля и отнесены к концу XVI века. Со второй половины XVIII века в парках России начали выращивать древесные хвойные породы, завозимые из Америки: тую западную и гигантскую, ель колючую и многие другие виды и формы. Первые успехи внедрения в озеленение древесных экзотов, особенно редких хвойных видов иностранного происхождения, в дендрарии и парки российского Причерноморья отмечены в конце XIX и особенно в течение XX века [41, 43]. Сейчас более 170 видов хвойных пород можно увидеть в дендрологических парках России, основная масса из которых сосредоточена на территории Черноморского побережья Кавказа климат, которого наиболее приемлем для развития хвойных экзотов [48].

Е.В. Вульф, (1944) пишет: «Какие же именно страны имеется ввиду использовать в целях интродукции? Это центральная и южная Япония, центральный, западный и югогзападный Китай, провинция Хубей, Сечуань,.

Юннань, южная часть Мексики, субтропическая зона Гималаев, горные районы северной Бирмы, юго-западная Австралия и Тасмания, Новая Зеландия, Южная Африка, Юго-восточные штаты Северной Америки, плоскогорья Мексики, Чили, Южная Бразилия, Южная Парагвай, Уругвай и некоторые районы Аргентины" [25, 175].

В приведенном Е. В. Вульфом списке перечислены все субтропические районы земного шара, то есть все климатические аналоги Черноморского побережья. Должна проводится работа по линии отбора из имеющихся интродуцированных растений с наиболее ценными хозяйственными свойствами, а также по линии отбора растений на зимостойкость, засохоустойчивость, устойчивость к переувлажнениям почв в зимнее время, устойчивость к болезням и вредителям и с высокими декоративными качествами.

Данная работа должна проводится, так как применение хвойных растений в зеленом строительстве велико [11, 72, 167]. Их используют при посадке группами или одиночно, а также для аллейных посадок. Так как они выдерживают сильную обрезку, из них можно создавать «живые» изгороди, в составе которых растения сильно загущаются [64]. В молодом возрасте хвойные пригодны для украшения интерьера зданий [35, 133], а стелющиеся формы используют на участках с природными камнями, на горках, в рокариях, фонтанных сооружениях [114, 116]. Из хвойных создаются оригинальные «скульптуры» различных животных [6, 87, 126].

Несмотря на выше перечисленные достоинства, в настоящий момент отмечено резкое сокращение видового разнообразия хвойных пород в ботанических садах, парках, не говоря об санаторно-курортных зонах, мест для занятия спортом и интерьера гостиниц [5, 20, 27, 132].

Безусловно, решить проблему зеленого строительства возможно лишь при наличии большого выбора декоративных древесно-кустарниковых растений, которые возможно получить при разработке соответствующей технологии выращивания посадочного материала [22, 169, 209]. Но в настоящий момент отмечено отсутствие широкомасштабного производства хвойных пород на территории Российской Федерации, что вызвано несовершенством используемой технологии выращивания и низким качеством посадочного материала [166, 207]. Потребитель все больше отдает предпочтение закупке посадочного материала напрямую из питомников Западной Европы и Америки, который однако не отличается хорошим качеством и часто погибает при пересадке в открытый грунт [216, 220, 261]. В связи с этим необходимо усовершенствовать технологию выращивания хвойных пород в нашей стране.

В декоративном садоводстве особое внимание при размножении растений уделяется получению хвойных пород методом вегетативного размножения [31, 59, 116, 127]. Это связано в первую очередь с тем, что при семенном размножении большинство садовых форм, особенно гибридного происхождения, не передают или передают только частично своему потомству интересующие нас декоративные признаки [40, 62]. Кроме того, многие хвойные породы в условиях производства трудно размножить семенами в связи с тем, что семена у большинства интродуцированных видов не вызревают [26, 55, 168]. Ученые и производственники считают, что вегетативное размножение по сравнению с семенным методом характеризуется рядом преимуществ и обеспечивает получение однородного по своим декоративным признакам посадочного материала [32, 56, 136]. Возможность быстро получить интересующие нас разновидности, не дожидаясь вступления растения в пору плодоношения, а также получение их при ограниченном количестве исходных маточных экземпляров является также одним из убедительных доказательств эффективности вегетативного размножения [83, 91, 139].

Черенкование — вегетативный метод размножения отделёнными от материнского растения частями или целыми органами при условии создания благоприятных условий для ризогенеза роста и развития. Так, Н. П. Кренке I I.

119] выделил следующие эндогенные и экзогенные факторы, влияющие на регенерацию корней у черенков хвойных пород:

1) наследственные свойства маточного растения;

2) та или иная часть данного органа (верхняя, средняя, нижняя);

3) собственный возраст органа;

4) возраст маточного растения;

5) анатомическое строение черенка;

6) физиологическое состояние черенка;

7) внешние условия при черенковании;

10) срок черенкования (время года и суток);

11) предварительное воздействие на черенок биологически активными веществами;

12) условия дальнейшей культуры (температура, доступ воздуха, свет и ДР.) [147].

Каждый из указанных показателей влияет на регенерацию корневых зачатков. Растения по способности образовывать корни из черенков делятся на легко, средне и трудноукореняемые породы [39].

Легкоукореняющиеся породы хорошо черенкуются как зелеными, так и одревесневшие черенками и характеризуются легкой способностью к восстановлению, быстрым ростом и скороспелостью почек [124]. К ним относят вечнозеленые кустарники юга России.

Растения, отличающиеся слабым ростом в первые годы своей жизни, высокой зимостойкостью, засухоустойчивостью и требовательностью к освещению являются трудноукореняемыми породами [245]. Их черенки образуют корни только после соответствующей обработкив редких случаях корни образуются без воздействия регуляторами роста [246].

Растения, занимающие промежуточное положение, являются среднеукореняемыми. Зеленые черенки этих пород удовлетворительно образуют корневую систему при использовании различных химических, биологических и физиологических приемов подготовки [189].

Успех укоренения черенков хвойных пород преимущественно определяется физиологическим состоянием маточников [67]. В связи с этим основное значение для укоренения имеют оптимальные сроки заготовки черенков [82]. В то же время другие приемы: использование регуляторов роста, режим опрыскивания, освещенность, состав субстрата, хотя и влияют на укоренение, но решающего значения не имеют [237]. Однако, из практики черенкования хвойных пород известно, что при одних и тех же календарных сроках черенкования в различные годы наблюдается различная степень укоренения [258]. Поэтому основным критерием при заготовке черенков должны быть не календарные сроки, а коррелирующие с ними фенофазы развития растения [162]. Другие авторы повышенную способность к укоренению в определенный период связывают с особым биохимическим состоянием растений: изменением соотношений концентрации в побегах ауксинов и ингибиторов роста фенольной природы [135]. Предполагается, что одной из причин различной степени укоренения пород является различное содержание стимуляторов и ингибиторов роста, их соотношений, а таюке особенность взаимодействования синтетических регуляторов роста с введенными извне [248]. Накопление фенолов в зимний период вызывается длительным угнетением растений стрессовыми условиями и приводит к ослаблению действия всех ростовых гормонов. Как факт, снижается способность черенков кризогенезу [236, 235].

При размножении на укоренение черенков влияет возраст растения, с которого заготавливаются черенки, состояние дерева, условия произрастания [69]. Многие исследователи [138, 247, 250] установили, что черенки с деревьев, произрастающие в условиях теплицы, укореняются лучше, чем, растения, растущие в условиях открытого грунта. Эта зависимость объясняется отдельными исследователями физиологическим состоянием черенкового материала. Есть сведения о том, что в условиях теплицы растения находятся в однотипном состоянии весь годкак факт наблюдается быстрое укоренение черенков [81].

Известно также, что черенки с маточников 3−5 лет хорошо укореняются, но с них очень сложно заготовить достаточное количество черенков [88]. Черенки, взятые от более взрослых деревьев, характеризуются более продолжительном периодом корнеобразования и более низкой способностью к укоренению. При ранних сроках черенкования лучше укореняются средние и нижние части побегов, а в поздние — верхние части кроны [90, 165, 249].

В литературе очень мало освещен вопрос о физиологических показателях, характеризующих подготовленность побегов к черенкованию. По данным Р. Х Турецкой [209], готовность ветвей к корнеобразованию (в основном у плодовых культур) характеризуется наличием у растений необходимого количества крахмала. Однако побеги некоторых видов растений даже при наличии необходимого количества данного вещества не укоренялись [240, 257].

Считается, что высокое содержание углеводов и азотистых веществ у винограда способствуют его укоренению [51].

У некоторых пород в процессе укоренения образуется много жиров [161, 178].

Многочисленные исследования как отечественных, так и зарубежных ученых отмечают прямую связь между содержанием ауксинов или известным соотношением ауксинов и ингибиторов роста, что и способствует корнеобразованию [150]. С учетом этого необходимо изучить более детально влияние фитогормонов на укоренение черенков хвойных пород.

Известно 5 основных групп фитогормонов, широко распространенных не только среди высших, но и низших многоклеточных растений [259]. Это ауксины, цитокинины, гиббереллины, абсцизины и этилен [177, 260]. Каждая группа фитогормонов производит свое характерное действие, сходное у растений разных видов. Помимо пяти «классических» фитогормонов, для растений известны другие эндогенные вещества, в ряде случаев действующие подобно фитогормонам. Это — брассиностероиды, (липо) олигосахарины, жасмоновая кислота, салициловая кислота, пептиды, полиамины, фузикокциноподобные соединения, а также фенольные ингибиторы роста. Вместе с фитогормонами их обозначают общим термином «природные регуляторы роста растений» [141].

Экспериментальное исследование фитогормонов началось задолго до того, как был предложен сам термин «гормоны». В 1880 Ч. Дарвин в книге «О способности растений к движению» описал опыты по изучению изгибания проростков злака по направлению к свету [74]. Было установлено, что свет воспринимается только самой верхушкой колеоптиля, тогда как изгиб происходит в нижележащей зоне, которая сама по себе нечувствительна к свету. Дарвин предположил, что какой-то химический стимул перемещается из верхушки до эффекторной (восприимчивой) зоны, вызывая в ней характерный изгиб растения [117]. Дальнейшие исследования обнаруженного феномена привели в 1931;1934 годах к открытию и установлению химической структуры основного ауксина растений — индолилуксусной кислоты (ИУК) [239].

После выделения из растений природных ауксинов были синтезированы близкие их аналоги ИУК, а также другие вещества с тем же эффектом [242].

Считается, что ауксины непосредственно влияют на формирование корневых зачатков [215, 241]. Другие полагают, что под действием химических стимуляторов роста вырабатываются естественные ауксины, которые и выполняют основную функцию в растении [238].

Процесс действия природных регуляторов роста и синтетических различен. Установлено, что природные ростовые вещества действуют, прежде всего, на усиления активности водного обмена коллоидно-химических свойств протоплазмы клеток и поступление питательных веществ. В отличие от природных ауксинов синтетические регуляторы роста нарушают процессы метаболизма, не включаясь, а вторгаясь в обменные вещества растений [105].

Установлено, что под влиянием обработки стимуляторами роста в оптимальной концентрации клетки камбия и коровой паренхимы базальной части черенка становятся «центрами» притяжения воды и питательных веществ, что приводит к растяжению клеток и новообразованию протоплазмы со следующим за ним клеточным делением [9]. В результате у черенков под влиянием ростовых веществ в базальной части их происходит усиленное развитие корневых зачатков и образование новых меристематических очагов, из которых образуются придаточные корни [12, 253].

Некоторые ученые [23, 109] отмечают прямую связь между содержанием ауксинов и ингибиторов роста, которая способствует корнеобразованию. Отмечено, что у легкоукореняемых растений больше ауксинов и мало ингибиторов, а у трудноукореняемых, наоборот мало ауксинов и значительно большее количество ингибиторов [63]. Параллельно с этим имеются данные, показывающие большее количество фенольных соединений (относящиеся к ингибиторам роста) у легкоукореняемых растений в ювинильном возрасте, чем у трудноукореняемых [121]. В этом плане интерес представляет изучение веществ — ингибиторов укоренения черенков [79]. Ряд данных показывает, что ингибиторами ризогенеза являются гормоны абсцизовой кислоты, фенольные и терпеновые соединения [75]. Растущие ткани чаще всего отвечают на введение ингибиторов торможением роста, действуя как антагонисты ауксинов, тормозя процесс биосинтеза [109]. Вместе с тем имеются работы, показывающие положительное влияние абсцизовой кислоты и фенольных соединений на морфологический эффект, например закладку корней [80].

Полученные результаты исследований показывают, что ауксины и ингибиторы принимают участие в регулировании роста корней, однако характер регулирования еще мало изучен [177].

С учетом этого детально рассмотрим действие некоторых ингибиторов на рост и развитие хвойных растений.

Ингибиторами чаще всего выступают следующие фенольные соединения: кумарины, паракумариновые кислоты, производные бензойной и коричной кислоты [96]. При этом оксикоричные и оксибензойные кислоты очень широко распространены у хвойных пород [214]. Изучения биосинтеза фенольных соединений у высших растений показало, что центральное место в этом процесс занимает фенилпропаноидный путь, по которому из фенилаланина при участии фенилаланин-аммиак-лиазы (ФАЛ) и ряда других ферментов образуются КоА-эфир оксикоричных кислот. КоА эфир оксикоричная кислота являются промежуточным продуктом в биосинтезе дипепсидов типа 4-кумарил-шикимовой кислоты, а при удалении углеродных атомов из боковой цепи КоА-эфир оксикоричные кислоты ведет к образованию оксибензойной кислоты. Большинство указанных соединений не являются конечным продуктом обмен [118]. Они в свою очередь принимают участие в образовании более сложных олигои полимерных фенольных соединений (лигнин, проантоцианидины, гидролизуемые дубильные вещества). Ключевым положением ФАЛ является обеспечение и доступность исходного субстрата — финилаланина [243].

Фенилаланин относится к ароматическим аминокислотам и используется не только в биосинтезе белка, но и служит предшественником различных метаболитов: алкалоидов, индолилуксусной кислоты, кумаринов, веществ фенольной природы. Помимо фенольных веществ, сосредоточенных главным образом в лигнине, у хвойных деревьев обнаружено большое скопление терпеновых соединений, главным образом в живице и в эфирном масле [118].

Смолянистые вещества хвойных выполняют главным образом защитную функцию растения. Живица предохраняет обнаженные ткани от высыхания и проникновения патогенной микрофлоры, помимо этого выполняет антивирусную функцию [142].

Некоторые исследователи, изучающие терпеновые соединения, считают, что синтез некоторых компонентов в составе терпеновых масел, находится под генетическим контролем [150]. Установлено, что содержание терпенов у представителей сосновых зависит от возраста [158]. Наиболее высокий выход у молодого растения, что вероятно, обусловлено проявлением определенной последовательности в биосинтезе различных терпенов [148]. Отмечено, что в эфирном масле молодых органов и тканей отмечено повышенное содержание мирцена,^{-фелландрена} и лимонена [38]. В более взрослом возрасте отмечено преобладание над вышеперечисленными веществами, а и^{-пиненов} и камфена [71].

Данные о роли фенольных и терпеновых соединений сложны и неоднозначны, однако они, несомненно, влияют на регенерацию корней у черенков [181]. Механизм действия ауксинов, наоборот в большей части известен, однако в зависимости от их концентрации он может изменятся. Процесс влияния ингибиторов роста таюке сложен и однозначного ответа о их роли в укоренении пока не существует.

Одним из путей повышения выхода черенковых саженцев является подбор компонентов грунтов, используемых при размножении хвойных пород [219, 221]. Принципы, которых придерживаются многие авторы в решении этого вопроса, приведены в работе [33, 49, 192]. В первую очередь субстрат должен быть твердым, обладать хорошей аэрацией, высокой водоудерживающей способностью, содержать достаточное количество питательных веществ, быть свободным от патогенной микрофлоры [19, 125]. Субстрат, обладающей достаточной влагоемкостью и хорошей аэрацией, обеспечивает черенку более быстрый темп закладки черенковых зачатков, а затем — и образования корней. Оптимальным сочетанием водно-воздушных условий отличаются субстраты: вермикулит, керамзит, песок и прочие неплодородные хорошо аэрируемые субстраты. Однако при образовании корней в этих субстратах требуется проведение подкормки питательными веществами. Фактором, ограничивающим корнеобразование, может явиться недостаток азота, так как очень сильно снижается физиологическая активность растительных тканей [17, 144]. Острый недостаток калия и фосфора вызывает накопление инертных продуктов жизнедеятельности, а также торможение укоренения черенков [42, 244].

С учетом выше перечисленного на современный момент особый интерес вызывает разработка питательных смесей, оказывающих минимальное нежелательное воздействие на окружающую среду.

У новых субстратов (маты из полиуретанового пенопласта, кокосовые охлопья, древесные волокна и т. д.) в начальной фазе могут проходить непредвиденные химические реакции [21]. Это важнейшая причина, по которой необходимо выбирать инертный материал. С учетом отмеченных моментов названные субстраты не подлежат компостированию. Так, на матах из полиуретанового пенопласта регулярно наблюдаются случаи повреждения растений [49]. Это связано с содержанием вредных для растений стабилизаторов цвета и добавок для придачи материалу невоспламеняемости.

Субстраты на основе минеральной ваты могут попадать в дыхательные пути, что создает опасность для здоровья как при изготовлении, так и при применении [73]. Отнесены к группе, вызывающих рак. Прежде всего, при изготовлении минеральной ваты образуются различные побочные продукты, например формальдегид, фенол и пары растворителя.

Лигнин, содержащийся в древесной стружке, вызывает аллергию и раздражение слизистых оболочек. Лигнин включен в реестр как «вещество с обоснованным подозрением на канцерогенное действие» [232]. При использовании в качестве субстрата кокосовых охлопьев и древесных волокон можно наблюдать заражение растений винным долгоносиком [104].

Известные субстраты, такие как вермикулит, керамзит, песок и прочие неплодородные, но хорошо аэрируемые субстраты, при образовании корней требуют проведения подкормки питательными веществами [195], однако обогащение синтетическими удобрениями может привести к нарушению почвенной экологии [18, 129].

Добавление органических удобрений в виде зеленых отходов, которые обычноискусственно не, пастеризуются, так как, по мнению производителей это нежелательно, за счет большого содержания полезных микроорганизмов и микоризных грибов, подавляющих проявление болезни корней, вызывает поражение растений патогенной микрофлорой [103, 107, 233]. Как альтернативный вариант, на современный момент разработаны специальные биоудобрения, влияющие на активность ферментов окилительно-восстановительных групп: пероксидаз и полифенолоксидаз, активизирующих усвоение питательных веществ. Однако экспериментально доказано, что ферменты в почве находятся главным образом в твердой фазе, что затрудняет их усвоение питательных веществ хвойными растениями. Немаловажное значение для роста корней хвойных пород и усвоения минерального питания имеет и рН среды [106]. Наиболее продуктивные хвойные насаждения приурочены к почвам с рН 4,5−5,5 в верхних горизонтах Однако широко распространенные виды субстратов отличаются щелочной или нейтральной реакции почвенной среды [172]. Как результат, хвойные растения слабо укореняются.

Принимая во внимание, что универсальный субстрат для укоренения черенков хвойных на современный момент отсутствует, особый интерес представляет получение питательных сред, повышающих производительность тепличных хозяйств за счет увеличения количества и качества саженцев при условии безопасности их для окружающей среды и человека [47, 195, 208]. Последнее связано с тем, что у многих новых субстратов в начальной фазе возникают непредвиденные химические реакции. По этой причине потребители выбирают инертный материал [206].

С целью устранения недостатков широко распространенных видов питательных сред, предназначенных для выращивания хвойных пород, необходимо разработать универсальное питательное вещество, имеющее природное происхождение и способное увеличить качественные показатели получаемых черенковых саженцев.

Хозяйства, специализирующиеся на выращивании хвойных пород методом черенкования, для получения саженцев используют условия закрытого грунта (парники, теплицы и оранжереи), где создаются и поддерживаются нужные параметры микроклимата для роста и развития растения [193].

Размножение растений черенками в парниках имеет ряд положительных сторон [202]. Одно из главных преимуществ считается дешевизна конструкциипри этом в них легче поддерживать оптимальную температуру и влажность, а укоренение растений в парнике дает возможность получить качественный посадочный материал [171].

Применение пленочных и стеклянных теплиц по данным многих исследователей имеет существенные недостатки, к которым можно отнести низкую влажность воздуха (вызывающую обезвоживание черенка), которую трудно поддерживать в нужных пределах, повышенную температуру в летний период [8]. Так как пленочная теплица не может удерживать постоянную температуру, в ней наблюдается ее резкие перепады, и это влияет на невысокий выход посадочного материала и низкое его качество [18, 107].

Влажность воздуха. Для поддержания необходимого тургора в тканях укорененных растений необходима вода [55, 155]. Потери ее через транспирацию определяют как продолжительность укоренения черенков, так и качество получаемых саженцев [185]. В целях снижения потерь влаги в помещениях для укоренения черенков после посадки относительная влажность воздуха должна находится на уровне 75−95%, так как снижение воды в черенке более чем на 17−46% от первоначального содержания вызывает их гибель [256].

С учетом этого можно сделать вывод, что вода является важным фактором для меристематической активности регенерирующих тканей.

Температура воздуха. Известно, что при суховеях, т. е. горячих ветрах с температурой воздуха выше 30 °C и влажностью воздуха менее 30% листья на деревьях гибнут очень быстро, даже при наличии доступной влаги в почве [93, 137].

Хвойные растения относятся к группе мезофитов, температурный оптимум для которой лежит в пределах 10−30°С [14, 98]. Считается, что для растений этой группы температура свыше 35 °C уже может быть стрессовой [61]. А проростки сосны гибнут после 5-минутного нагрева при 54−55 °С [92].

У растущих органов также наблюдается закономерное повышение устойчивости к повышенной температуре по мере отрастания, дифференциации и вызревания [197]. Минимальная теплоустойчивость побегов текущего года отмечается в фазе развертывания листьев (хвои), когда идет интенсивное поступление метаболитов в растущую хвою [140].

С учетом этого температура в теплице считается важным фактором для укоренения черенков. Известно, что для закладки корней требуется в зависимости от происхождения пород, различная температура: высокая 26−30°С, умеренная 20−25°С, и низкая 15−18°С [37]. При этом нужно принять во внимание, что для вегетативного роста требуется более низкая температура, чем для процесса корнеобразования (с условием исключения резких перепадов температуры). Для большинства видов хвойных пород средний температурный порог находится в пределах 19−26 °С, то есть в умеренной зоне интенсивности.

Интенсивность светового потока. Необходимым условием синтеза хлорофилла является свет и акцептор световой энергии — протохлорофиллид, который на свету превращается в хлорофиллид и после ферментативной этерификации — в хлорофилл а. Хлорофилл Ь синтезируется из хлорофилла, а в темновом ферментативном процессе [46, 187, 122].

Для хвойных растений наличие света для синтеза хлорофилла необязательно [227]. Это связано с тем, что хвойные породы имеют фотосинтетический аппарат, представленный проламеллярным телом и высокоагрегированным длинноволновым хлорофиллом с максимумом флуоресценции-0,715 мкм, который может формироваться в темноте [212, 213].

Одной из интересных особенностей хвойных пород считается их способность в кронах деревьев по вертикальному профилю и в отдельных горизонтальных слоях от периферии кроны к центру формировать различные типы хвои — световую или теневую, отличающиеся морфологически и по активности газообмена [237]. Известно, что теневая хвоя адаптирована к более низкой освещенности, поэтому более эффективно улавливает свет малой интенсивности [226].

Режим освещенности оказывает значительное влияние на фотосинтетическую активность различных частей кроны [123]. Верхняя часть (2−4-я мутовки) несмотря на лучшие условия освещения характеризуются более низкой интенсивностью фотосинтеза [153]. Видимо, в этом случае фотосинтез лимитируется водным дефицитом хвои, при котором высокая освещенность не используется.

Свет — один из факторов, содействующих накоплению высокого уровня ингибиторов роста [112]. Под действием света наблюдается увеличение количества флавоноидов в 5−10 раз по сравнению с содержанием их при затенении [15]. Свет как бы переключает синтез одних фенольных соединений (лигнина и пектина) на образование антоцианов, кумаринов и других ингибиторов роста [16].

Анализ литературных источников показал, что для укоренения черенков хвойных пород необходимо воздействие как эндогенных, так и экзогенных факторов. К ним относят физико-химический состав субстрата, обработка основания черенка стимуляторами роста, собственный возраст черенка и маточного дерева, его стадийное и физиологическое состояние. То есть, это целое звено взаимовлияемых последовательных действий, отсутствие одного из которых будет влиять на выход укорененных черенков и приведет к их полной гибели.

ВЫВОДЫ.

1. В результате анализа 350 видов хвойных пород определена возможность использования их для озеленения высокогорных и прибрежных спортивно-туристических объектов, с условием происхождения: растения южных субтропиков необходимо высаживать в прибрежной зоне до 300 м н.у. моря, а Восточной Азии, Северной Америки и Средиземноморья — до 800 м н.у. моря.

2. Установлена пригодность введения хвойных пород в озеленение интерьера помещения с учетом того, что температура (18−24°С) и влажность воздуха (38−86%) в гостиничных номерах практически не испытывает в течение года сезонных колебаний и вкладывается в диапазон температур оптимального микроклимата, необходимого для протекания процесса фотосинтеза.

3. Разработанный способ обработки черенков хвойных пород — восьми часовая обработка ИМК (400 мг/л) или ИУК (150 мг/л) при дополнительном (8 час.) воздействии гидроксикоричной кислотой, способствует получению выхода саженцев на уровне 45−94%, при увеличении количества корней до 6 раз, а их длины до 10 раз в сравнении с применением ИМК или ИУК.

4. Разработаны субстраты для высадки черенков хвойных пород, обладающие высокимплодородием (до Ni9)7P57j5K33j6±4,3), кислой реакцией почвенной среды (рН=4,2±-1,5), с высокой ферментативной активностьюпротеазы и каталазы в 8 раз, уреазы — в 6 раз выше, чем в речном крупнозернистом песке и насыщенных микоризами грибов класса базидиомицетов: Boletus edulis, Lactarices deliciossius, Leccimum scabrum, Suillus liteus и др.

5. Применение разработанных почвенных смесей дает возможность сократить количество дней укоренения на 115 ±12 дней, увеличить выход саженцев до 9 раз, а количество и длину корней в 6 раз в сравнении с применением субстратов, рекомендуемых в практике.

6. Установлен оптимальный срок заготовки черенков хвойных породфенофаза роста необособившейся, хвои, при которой отмечено увеличение выход саженцев не менее чем на 28% в сравнении с часто применяемой фазойвыход почек из покоя.

7. Экспериментально определено, что хвойные породы лучше заготавливать мутовками двух и трех лет (укоренение 57−92%). Исключением стала араукария бразильская, у которой лучший выход (42% укорененных черенков) получен при заготовке латеральными побегами. Установлено, что терминальные побеги необходимо заготавливать с прошлогодней древесиной.

8. Установлено, что высадка черенков в разработанные брикеты БГП-23 дает возможность получить с 1 м до 400 шт саженцев и увеличить сохранность до 54 + 6%, в сравнении с выращиванием с открытой корневой системой.

9. На примере 60 видов редких и особо ценных хвойных видов доказано, что применение усовершенствованной технологии повышает выход саженцев (в сравнении с технологией применяемой в тепличных хозяйствах) на 57 ± 16% и сокращается период доращивания на 1,5 года.

10. Обоснование экономической эффективности применения усовершенствованной технологии выявило, что выход продукции увеличивается в 1,5−2 раза в сравнении с традиционной технологии, валовой доход не менее чем на 33% при снижении себестоимости в 1,2−1,4 раза за счет сокращения срока выращивания посадочного материала. Рентабельность увеличивается в 8 раз.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ:

При выращивании саженцев хвойных пород рекомендуется:

1. Использование субстратов для укоренения черенков в составе а) аллювиально-песчаной почвы и выщелоченного чернозема (в соотношении 4:1 и 3:1) с верхним слоем из аллювиально-песчаной почвы б) «палевой глины», речного песка и торфа кислого (в соотношении 1:3:1,5 и 1:4:1,5) с верхним слоем из «палевой глины» и речного песка (1:3).

2.3аготовку черенков проводить в фенофазу роста необособившейся хвои или разверзание почек в различных ярусах кроны, латеральными, терминальными, а также мутовками двух и трех лет с прошлогодней древесиной;

3. Препарат для обработки черенков: 8 часов в растворе ИМК (150 мг/л) или ИУК (400 мг/л) + дополнительно 8 часов гидроксикоречной кислотой (0,1мл/л);

4. Высадку черенков производить в брикеты из геомембранной пленки (БГП-23).