Эколого-биологическое обоснование использования ковдорского вермикулита в гидропонном растениеводстве в условиях Крайнего Севера

• Автор: Иванова, Любовь Андреевна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 386 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 История и современное состояние гидропонного способа выращивания растений.

1.2 Современная классификация методов гидропонного выращивания растений и условия их применения
1.3 Физико-химическая характеристика вермикулита и условия его использования в гидропонике

1.4 Биологические особенности выращивания растений в условиях защищенного грунта

1.4.1 Декоративно-цветочные культуры

1.4.2 Овощные культуры

1.5 Современное состояние и проблемы антропогенно-трансформированных земель на Кольском полуострове, пути преобразования и совершенствования их облика и экологических качеств
1.6 Газоны как современный метод озеленения, предпосылки создания современных газонных покрытий нового типа для условий северных широт
1.7 Концепция инициации роста осевых органов ортодоксальных семян как основа для разработки инновационных способов ускоренного создания посевных фитоценозов.
Глава 2 УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Агроклиматические условия, сроки и район проведения исследований
2.2 Объекты исследований
2.3 Методы исследований и схемы опытов
Глава 3 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ КОВДОРСКОГО ВЕРМИКУЛИТА В ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СУБСТРАТОВ ДЛЯ ГИДРОПОННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ
3.1 Изменение физико-химических свойств ковдорского вермикулита при обжиге и в процессе многолетней эксплуатации в гидропонике
3.2 Создание вермикулитовых субстратов нового поколения марки Випон
3.3 Особенности использования вермикулитовых субстратов в гидропонике
Глава 4 ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ГИДРОПОНИКИ
4.1 Изучение потребности декоративных и овощных растений в элементах минерального
питания при выращивании на вермикулите
4.1.1 Декоративно-цветочные растения

4.1.2 Овощные растения
4.2 Поглощение элементов минерального питания и продуктивность растений при выращивании на разных субстратах
Глава 5 УПРАВЛЕНИЕ РОСТОМ, РАЗВИТИЕМ, ПРОДУКТИВНОСТЬЮ И КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ ДЕКОРАТИВНО-ЦВЕТОЧНЫХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ВЕРМИКУЛИТОПОНИКИ
5.1 Семенное и вегетативное размножение растений
5.2 Рост, развитие и регуляция сроков цветения растений в разные сезоны года
5.3 Влияние густоты посадки на продуктивность растений
Глава 6 ИЗУЧЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ДЕКОРАТИВНЫХ И ОВОЩНЫХ РАСТЕНИЙ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ НА КОВДОРСКОМ ВЕРМИКУЛИТЕ В УСЛОВИЯХ ЗАПОЛЯРЬЯ
6.1 Декоративно-цветочные культуры
6.2 Овощные культуры
Глава 7 ИННОВАЦИОННЫЙ ПОДХОД К СОЗДАНИЮ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ ДЛЯ ОЗДОРОВЛЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА КОЛЬСКОМ СЕВЕРЕ
7.1 Создание инновационных гидропонных экспресс-способов формирования высококачественных фитоценозов на основе применения ковдорского вермикулита..
7.1.2 Способ ускоренного создания высококачественного растительного покрова методом прямого посева
7.1.3. Способ ускоренного формирования/ремонта газонов на основе использования многокомпонентной озеленительной (минерально-растительной) смеси.
7.2 Использование различных разработанных подходов к озеленению и фиторекультивации техногенно-нарушенных и загрязненных территорий..
7.2.1 Озеленение урбанизированных территорий
7.2.2 Фиторекультивация техногенно-нарушенных и загрязненных территорий
7.2.2.1 Апатитонефелиновое хвостохранилище
1.2.22. Нефтезагрязненные участки
Глава 8 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГИДРОПОННОГО
ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ НА КОВДОРСКОМ ВЕРМИКУЛИТЕ (НА ПРИМЕРЕ ОГУРЦА И СТРАТЕГИИ МОДЕРНИЗАЦИИ ТЕПЛИЦ) В УСЛОВИЯХ
МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. В современных условиях растениеводства важен поиск и применение новых эффективных способов выращивания растений, которые бы гарантировали оптимальный рост растений, обеспечивали человечество питанием и не нарушали экологического равновесия на Земле (Гэлстон и др., 1983).
По оценкам экологов и экономистов мира, в ближайшее время в связи с глобальными изменениями климата на планете, ростом цен на энергоносители, загрязнением и оскудением почв, предназначенных для растениеводства, ведущим способом культивирования станет гидропонное выращивание растений. Оно позволит переориентироваться на создание индустриального растениеводства нового типа и современных биотехнологий производства высококачественной растениеводческой продукции в условиях строгого соблюдения основных требований охраны естественных ресурсов природы (Русаков, Русакова, 1980).
В настоящее время в России и за рубежом в производственных условиях достигнуты значительные успехи при выращивании растений на искусственных субстратах. Однако, обладая рядом ценных агрофизических свойств, они не способны выдержать многолетнюю эксплуатацию в гидропонном производстве. Это приводит к их химическому и биогенному вырождению, изменению характеристик и созданию неразрешимых экологических проблем, связанных с утилизацией отходов (Рамад, 1981). Проблема поиска более совершенных гидропонных субстратов, которые могут заменить такую сложную природную среду, как почва, и обеспечить безотходное производство высококачественной сельскохозяйственной продукции, остается актуальной.
Все северные территории мира отличаются дефицитом почвенных ресурсов и их бедностью, а также трудоемкостью и дороговизной мероприятий, направленных на повышение плодородия местных почв (Берсон, 1979). Однако только на Кольском Севере открыто и разрабатывается богатейшее в мире Ковдорское месторождение вермикулита (Доклад о состоянии и охране..., 2008). Среди почвозаменигелей естественного происхождения субстраты на основе глинистого минерала вермикулита привлекают особое внимание растениеводов. Этот минерал как гидропонный субстрат интенсивно изучался в 1960-1970-е годы, и доказана перспективность использования вермикулита Наткруитского (Южная Африка), Потанинского (Россия, Урал) и Кокшаровского (Россия, Дальний Восток) месторождений для выращивания растений (Бентли, 1965; Логинов, 1970; Бойко и др., 1979). Для ковдорского вермикулита характерна высокая вариабельность физико-химических свойств, что потребовало специального дифференцированного подхода к разработке технологии его применения в растениеводстве. Большие запасы на Кольском Севере вермикулитовых руд, недостаточная изученность вермикулита как субстрата для гидропонного выращивания растений предопределили актуальность исследований.

ионами хлора прочных соединений. Образующиеся хлориды кальция и магния относятся к числу хорошо растворимых солей. Вследствие этого, вермикулит можно надежно предохранить от накопления С11', применяя перед сменой питательного раствора промывку субстрата чистой водопроводной водой (Иванова, 1989).
Термовермикулит лишен многих недостатков, присущих другим гидропонным наполнителям. При выращивании растений на вермикулите нет необходимости в использовании дренажа (керамзит, битые черепки, шунгизит и др.). Вермикулит насыпают в емкости для выращивания растений слоем 20-25 см.
Однако не все его формы, встречающиеся в природе, выгодны для использования в гидропонике. Так, например, широко распространенные щелочные формы вермикулита, еще более увеличивающие высокий уровень pH водной вьггяжки после обжига, можно применять для гидропоники только после предварительной пропитки их концентрированными растворами солей фосфорной кислоты (с последующей промыванием вермикулита водой), обеспечивающей снижение pH до величины 6.5-7.0, благоприятной для растений. Однако эта операция, как отмечает Е.И. Ермаков (1963), эффективна лишь на короткий срок, и это удорожает использование щелочных форм вермикулита. Кислые формы вермикулита не нуждаются в предварительном зафосфачивании, поэтому экономически выгоднее, но они встречаются крайне редко. Д. П. Болотников (1966) указывает, что пока в мире обнаружено одно месторождение кислой формы вермикулита (pH 6.2-6.5) - Наткруитское (ЮАР). Его руду усиленно импортируют многие страны (США, Япония), успешно развивающие у себя гидропонику на базе вермикулита.
В отношении пригодности ковдорского вермикулита для гидропонного выращивания растений мнения исследователей, занимавшихся изучением этого субстрата, противоречивы. Некоторые авторы в категоричной форме высказывались о невозможности возделывания на нем той или иной культуры, в лучшем случае, рекомендовали использовать вермикулит в качестве добавок к маловлагоемким субстратам (Краснова и др., 1966; Ворончихина, 1971; Тавлинова, 1979). В то же время имеется ряд работ, доказывающих перспективность этого наполнителя в цветоводстве (Филиппова и др., 1969; Козупеева, Лештаева, 1976; Онохина, 1976; Онохина, Иванова, 1978, 1980, 1981, 1984,1985; Иванова, 1986,1987, 1988, 1989, 1991; Иванова, Котельников, 2006а). Несмотря на это, до сих пор ковдорский вермикулитовый концентрат, ежегодно выпускаемый в Мурманской области Ковдорской вермикулитовой фабрикой, в основном используется в строительстве.
Неудачи некоторых исследователей, связанные с применением ковдорского вермикулита в качестве субстрата для гидропонного выращивания растений, могут быть, отчасти, объяснены неодинаковым генезисом вермикулита, различными свойствами и