Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 8
1.1 Биология и систематика 8
1.2. Адаптивность растений кофе в интерьерах закрытых помещений 14
1.3. Агротехника, защита растений от болезней и вредителей, способы размножения 28
1.4. Адаптивность растений в фитокомпозициях 37
1.5. Кофе как лекарственное средство 41
ГЛАВА 2. Материалы, методы и условия проведения исследований 45
ГЛАВА 3. Результаты исследований
3.1. Влияние почвенного субстрата на рост и развитие растений кофе 61
3.2. Влияние уровня освещенности на рост и развитие растения кофе 67
3.3. Зонирование зданий по отношению к сторонам света 76
3.4. Сезонность возделывания Coffea arabica L. в интерьере 82
3.5. Аллелопатическая адаптивность Coffea arabica L. в фитокомпозициях 95
3.6. Степень повреждения мучнистым червецом растений Coffea arabica L. в интерьере 103
3.7. Динамика фотосинтетических пигментов у Coffea arabica L. в зависимости от условий выращивания 106
ГЛАВА 4. Экономическая эффективность реализации фитокомпозщий по
Глава 5. Обсуждение результатов 115
Выводы 121
Рекомендации для практического использования 123
Список используемых источников 124
- Агротехника, защита растений от болезней и вредителей, способы размножения
- Кофе как лекарственное средство
- Зонирование зданий по отношению к сторонам света
- Динамика фотосинтетических пигментов у Coffea arabica L. в зависимости от условий выращивания
Введение к работе
Актуальность исследований. В мегаполисах, как правило, наблюдается дисгармония человека и природы. По данным Всемирной организации здравоохранения [www.who.int.ru] на нашей планете около 70% урбанизированных территорий, которые значительно влияют на снижение продолжительности активного долголетия человека. Несмотря на высокую загрязнённость окружающей среды, продолжается стремительный рост численности городского населения. В мире в 2010 г. городское население составило более 55 % (3.2 млрд. чел), а в России около 75 % (104 млн. чел). Неблагоприятные факторы для здоровья человека присутствуют и в закрытых помещениях, где человек (особенно северных мегаполисов) находится большую часть своего времени. Поэтому важно гармонизировать внутреннее (эндогенное) состояние человека с окружающей внешней (экзогенной) средой его обитания с учетом индивидуальных и этнокультурных традиций человека [Жученко А.А. (мл.), 2007].
Известно, что около 90 % своего времени городской житель находится в агрессивной среде обитания закрытых помещений, что приводит к различным заболеваниям. Так, в мегаполисах повышен риск инфекционных, сердечно-сосудистых, онкологических и психоневрологических заболеваний по сравнению с сельскими жителями [Губернский Ю.Д., 2004]. Для улучшения среды обитания человека в мегаполисах необходимо создание биоразнообразия плодовых и ягодных культур со средоулучшающими свойствами, возделываемых круглый год в интерьере, позволяющих значительно уменьшить вредное воздействие окружающей среды на человека и расширить возможности его адаптации.
Кофе – плодовое растение, веками традиционно привлекающее внимание многих народов мира не только как напиток, но и как декоративное растение, обладающее целебными и оздоровительными свойствами.
В процессе дыхания и транспирации из листьев растений кофе поступают в окружающую среду фитоорганические вещества, которые создают в интерьере закрытых помещений здоровый микрофитоклимат. Это кофеин, органические аминокислоты, витамины, макро- и микроэлементы [Clarke, Macrae, 1985].
Специалисты Новосибирского ботанического сада на основе экспериментальных данных рекомендуют возделывать растения кофе в интерьере для эффективной санации помещений за счет выделения в атмосферу микродоз мощных природных антисептиков - хлорогеновых кислот [Цыбуля Н.В., 2004]. Учёные ВИЛАРа и зарубежных стран указывают на высокие целебные свойства растений кофе для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, которые при росте и развитии могут выделять в атмосферу из листьев микродозы макро-и микроэлементов (калий, магний и др.), кофеин и другие чрезвычайно полезные для человека фитоорганические вещества [Холодный Н.Г., 1982; Clarke, Macrae, 1985; Рабинович А.М., 2000; Цицилин А.Н., 2007].
Поэтому целью наших исследований являлось комплексное изучение адаптивности кофе аравийского и его фитокомпозиций для использования в интерьере северных мегаполисов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Изучить влияние абиотических и биотических факторов среды для условий интерьера типовых зданий города Москвы на адаптивность кофе аравийского.
-
Установить благоприятные зоны на территории типовых зданий для оптимального роста и развития кофе аравийского.
-
Оценить адаптивность растений кофе в интерьере в зависимости от сезона года и уровня освещённости, температуры и относительной влажности воздуха, скорости воздушных потоков.
-
Выявить аллелопатические особенности растений кофе в фитокомпозициях и разных условиях закрытых помещений.
-
Создать адаптивные и декоративные фитокомпозиции с использованием растений кофе.
-
Разработать рекомендации по выращиванию растений кофе в интерьере помещений и оценить их экономическую эффективность.
Научная новизна. Впервые в условиях интерьеров северных мегаполисов на примере города Москвы установлен комплекс факторов, влияющих на рост и развитие растений кофе: зонирование, сезонность, микроклимат, аллелопатия, почвенный субстрат. На основе многолетнего экспериментального выявления сочетания оптимальных параметров разработаны рекомендации по круглогодичному выращиванию в интерьере и фитокомпозициях растений кофе аравийского.
Показана экономическая эффективность выращивания кофе аравийского в фитокомпозициях «Кофе+кардамон» и «Кофе+хлорофитум» при озеленении интерьеров помещений учреждений образования, здравоохранения, офисов Москвы и Московской области.
Практическая значимость. На основе исследований разработаны практические рекомендации по выращиванию растений кофе в разных условиях интерьеров города Москвы. Выделены оптимальные зоны в интерьерах для лучшего роста и развития растений кофе (оптимальный уровень освещенности на юго-западе и востоке зданий - 5000 - 35 000 лк, температуры воздуха - +20 - +25 С, относительной влажности воздуха 40 - 60 %, скорости воздушных потоков не более 0,1 м/сек). Созданы декоративные и аллелопатически адаптивные фитокомпозиции (кофе аравийский (Coffea Arabica L.) и кардамон настоящий (Ellettaria cardamomum Maton); кофе аравийский и хлорофитум «Бонни» (Chlorophytum comosum variegatum ‘Bonnie’)).
Испытание фитокомпозиций успешно прошло в офисных помещениях ООО «Гелионн», в Доме Науки ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии, в зимнем саду ФГОУ ВПО «Российского государственного аграрного заочного университета». Использование фитокомпозиций «Кофе+кардамон» и «Кофе+хлорофитум» обеспечило оптимальный рост и развитие растений, что позволило сохранить декоративность растений в течение года и обеспечить высокий уровень рентабельности фитокомпозиций до 75 %.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. В контролируемых условиях интерьера закрытых помещений города Москвы главным фактором в осенний и зимний сезоны для максимального роста и развития растений кофе аравийского является уровень освещенности.
2. На основе постановки вегетационных опытов на территории зданий установлены оптимальные сочетания параметров температуры и относительной влажности воздуха, уровня освещенности, скорости воздушных потоков и состава почвенного субстрата для благоприятного выращивания в интерьере и фитокомпозициях кофе аравийского круглый год.
3. Установлено стимулирующее и ингибирующее влияние определённых растений на рост и развитие растений кофе. Стимулирующим действием обладают кардамон и хлорофитум, а ингибирующим – традесканция и зебрина. Спатифиллум является нейтральным видом.
Предмет научного исследования. Изучение влияния комплекса факторов окружающей среды и фитокомпозиций, состоящих из разных видов, на адаптивность растений кофе аравийского в условиях закрытых помещений города Москвы.
Апробация работы. Материалы исследований были доложены на Всероссийской научно-практической конференции «Декоративное садоводство России: состояние, проблемы, перспективы» (г. Сочи, 2008 г.), на Всероссийской конференции «Проведение научных исследований в области сельскохозяйственных наук», (г. Мичуринск, 2009 г.), на заседании Круглого стола «Средоулучшающие фитотехнологии в мегаполисах» (г. Балашиха, 2010 г.), на Международной научно-практической конференции «Фитодизайн в современных условиях» (г. Белгород, 2010 г.), на Международной научно-практической конференции «Инновационные направления и проблемы в защите садовых культур от вредных организмов на современном этапе» (г. Москва, 2010 г.), на Международной научно-практической конференции «Декоративное садоводство Сибири: проблемы и перспективы», посвященной 100-летию профессора З.И. Лучник, (г. Барнаул, 2010 г.), на Международной конференции «Средоулучшающие технологии в мегаполисах» (г. Москва, 2010 г.), на Всероссийском научно-практическом семинаре «Комнатное садоводство и улучшение среды обитания» (г. Москва, 2011 г.), на второй Всероссийской научно-практической конференции «Декоративное садоводство России: состояние, проблемы, перспективы» (г. Сочи, 2011),на научном семинаре «Средоулучшающие фитотехнологии» (г. Москва, 2011 г.), на заседаниях Учёного совета и секции плодовых культур Учёного совета ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии (2008 – 2011 гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 4 в рецензированных изданиях, рекомендуемых ВАК при Минобрнауки РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, состоит из введения, главы I - обзора литературы, главы II - материалов и методов исследования, главы III – результатов исследования и их обсуждения, главы IV – расчетов экономической эффективности, выводов и практических рекомендаций. Работа содержит 19 таблиц, 40 рисунков. Список использованных источников включает 222 наименований, в том числе 59 на иностранных языках.
Агротехника, защита растений от болезней и вредителей, способы размножения
Адаптивность - способность живых существ к приспособлению, приспособляемость к определённому разнообразию средовых факторов последовательности и степени их проявления. Она проявляется через обретение признаков (адаптивных) и приспособительных функций, способствующих приспособлению организмов к определённым условиям среды, формирующихся в процессе адаптеногенеза [Зыкин, 1986]. Адаптация отражает всё многообразие отношений растений и фитоценоза с окружающей средой, а вся жизнь растений является по существу, адаптацией, т.е. процессом постоянного приспособления к условиям окружающей среды [Жученко, 1988].
Под адаптацией принимается процесс или результат любых изменений в структуре и функциях организма, обеспечивающих способность к существованию в данной среде [Жученко, 2008]. Успех интродукции в первую очередь зависит от степени адаптации интродуцентов к новым экологическим условиям [Карпун, 2004; Петровская-Баранова, 1983].
Природные условия выращивания кофе аравийского. Для создания микроклимата при выращивании растений кофе и при разработке приемов ухода за ними в интерьере помещений необходимо учитывать природные факторы (климатические и экологические условия) генетически закрепленные.
Coffea arabica L.-в диком виде встречается в речных долинах Эфиопии, на высоте 1600-2000 метров над уровнем моря. Растение не выносят тропической жары преобладающей на высоте ниже 1200-1500 метров над уровнем моря. В нижних зонах его заменяет жароустойчивый вид С. canephora Pierre (С. robusta Linden). Естественный ареал диких видов кофейного дерева расположен в тропи ческом поясе от 15 с. ш. до 12 ю. ш., ареал культурного кофе - между 20 с.ш. и 20 ю.ш., в Южной Америке (провинция Наталь) - до 30ю. ш. [Муравьева, 1983].
По другим данным, С. агаЫса L. произрастает в горах Эфиопии (6 - 9 с. ш.) под пологом леса, на высоте от 1400 до 1800 м над уровнем моря [Purseglove, 1984]. По П.М. Жуковскому (1971) верхний предел высоты, как и крайние широты мест возможного выращивания кофе, ограничиваются низкими температурами. Оптимальная высота произрастания - 1350 м, в области вулканических пород [Вавилов, 1967; Моретт, 1951]. Пониженные участки высоких массивов, связанные базальтовыми и трахитовыми плато, покрыты глинистой и красной почвой, исключительно богатой органическими веществами и фосфорной кислотой.
Климат Эфиопии тропический пустынный и полупустынный на севере и востоке (осадков менее 50 мм в год), жаркий и сезонно-влажный в остальной части. Резко выражены климатическая поясность и экспозиционные различия. На севере и в центре Эфиопии, где произрастает кофе, осадки выпадают летом, на юге - весной и осенью, на восточных склонах нагорья бывают скудные зимние дожди. В горах нижний пояс (до высоты 1700-1800 м) жаркий, на западных и юго-западных склонах влажный (до 2000 мм осадков); умеренный пояс (до 2400 м) со средними месячными температурами от 13 до 16-18С, менее влажный, поднимается до 4000 м, выше (холодный) с зимним снежным покровом на вершинах гор.
Почвы склонов Эфиопского нагорья в жарком поясе красно-бурые и горные тёмно-красные гумусные ферсиаллитные; на базальтовых плато широко распространены чёрные монтмориллонитовые почвы; в поясе Война-дега почвы гумусные тёмно-красные ферраллитные и ферсиаллитные, а также горные чернозёмовидные, гумусные и плодородные, давно распахиваемые. В поясе Дега появляются чернозёмовидные выщелоченные почвы. На засушливых восточных и южных окраинах Эфиопии бурые и красно-бурые почвы, часто каменистые. Северную, восточную и южную части Эфиопии с сухим и жарким климатом занимают кустарниковые пустыни, полупустыни и опустыненные саванны, главным образом акациевые. На западных и юго-западных склонах Эфиопского нагорья чётко выражена высотная поясность. В поясе колла с севера на юг сменяются опустыненные, типичные и влажные саванны, в долинах рек вечнозелёные леса. Вечнозелёные леса с кофейным деревом растут на очень влажных юго-западных склонах на высоте 1200-2000 м [Kazmin, 1975; Carl Troll, 1970; Suzuki Hideo, 1967].
Особенности роста и развития кофе в условиях оранжереи и интерьеров помещений.
Растение кофе в условиях интерьера начинает цвести и плодоносить на 3 - 4-м году жизни. Цветёт в течение 3 месяцев [Кузьмина-Медова, 1986]. В комнатных условиях с одного растения можно получить до 0,5 кг зёрен в год. На 6-й год наступает массовое плодоношение. Наибольшего плодоношения кофе в интерьере достигает на 10-15-й год и плодоносит довольно долго [Блейз, 2002].
Рост растений кофе в оранжереях в высоту идёт усиленно в первые три года (1 год - до 20 см, 2 года - до 50 см, 3 год - более 100 см) с одновременным утолщением штамба, усилением роста скелетных ветвей, образующих крону [Токарева, 1988]. Высота растений кофе в интерьерах закрытых помещений может достигать до 3,5 м [Кузьмина-Медова, 1986].
У растений кофе на молодых растениях в условиях оранжереи ежегодно появляются до 11 побегов длиной до 30 см, суммарный прирост которых в среднем составляет от 1 м до 2 м. При этом, может наблюдаться усыхание нижних веток и замена их новыми, вырастающими из спящих почек [Токарева, 1988].
Экологические факторы, влияющие на рост и развитие растений кофе в закрытых помещениях. Важным условием выращивания кофейного дерева в интерьере является подбор путём мониторинга окружающей среды комфортных мест и зон в здании. Они должны соответствовать комплексу требований, предъявляемых круглый год растениями кофе к интенсивности освещения и качеству спектру света, длине светового дня, к оптимальной температуре и относительной влажности воздуха, скорости воздушных потоков, адаптивному аллелопатическому и декоративному межвидовому сочета нию (конкуренции за свет, влагу, питание и углекислоту) в фитокомпозициях с другими декоративными видами растений, включая их разные жизненные формы - травы, кустарники, деревья и лианы.
Физиологические процессы в растительных организмах (дыхание, фотосинтез, передвижение воды и питательных веществ и т.д.) протекают только при оптимальных параметрах факторов среды. Повышение температуры воздуха вызывает снижение интенсивности роста. Низкая освещенность, высокая температура и низкая относительная влажность воздуха, скорость воздушных потоков и связанное с этим испарение губительно действуют на растения [Кулик, 1966].
Влияние световых факторов на рост и развитие растений кофе. Световые факторы — интенсивность света, длина светового дня и изменения фотопериода в течение года - имеет важное значение при интродукции тропических и субтропических растений в интерьеры закрытых помещений. Фотопериодическая реакция растений является уникальным звеном экологического контроля их жизнедеятельности. В ее основе лежит принцип опережающего отражения действительности, определяющий в зависимости от сезонных изменений длины дня на той или иной географической широте временную и пространственную организацию процессов роста и развития в стратегии адаптации вида, популяции, биотипа, индивида [Тараканов, 1996]. Фотопериодическая реакция является приспособлением ко всему годовому ритму изменений условий окружающей среды и играет ключевую роль в реализации репродуктивных стратегий растений [Тараканов, 2010].
По данным систематиков [Скрипчинский, 1975], большинство покрытосемянных растений — около 180 тыс.— тропические и субтропические виды выходцы из областей короткого дня.
В Москве интенсивность освещения существенно меняется в зависимости от сезона: от высокой интенсивности света летом (80-100 тыс. лк) до очень низкой, порой недостаточной даже для теневыносливых и тенелюбивых растений в зимний период (0,5-0,8 тыс. лк). Нормальный рост и развитие тенелюбивых и теневыносливых растений зависят от их вида [Леман, 1976]. Таким образом, в течение четырех месяцев в условиях Москвы и Московской области (с октября по январь) растения не получают даже того минимума освещённости, который им требуется для поддержания своего существования. Данное обстоятельство осложняется двумя факторами: во-первых, температура воздуха зимой значительно выше, чем это требуется для фотосинтеза при такой низкой интенсивности света, во-вторых, световое время значительно короче (6-7 ч) [Шахова, 1980].
Однако еще до реального ухудшения световых условий в развивающемся сезоне у растений начинается заблаговременное усиленное развитие светособи-рающего аппарата, затрагивающее морфологию листьев, адаптационные изменения пигментного комплекса, вытягивание побегов у растений со стратегией ком-петиторов или уход в состояние покоя у стресс-толерантов [Tarakanov, 2006].
Свет начинает действовать только после его поглощения определённой системой пигментов [Физиология плодовых растений, 1983]. При низком уровне освещенности интенсивность фотосинтеза снижается. С ростом освещенности наступает компенсационная точка, когда количество углекислого газа, выделяемого при дыхании, сравнимо с его объёмом, потребляемым для фотосинтеза. Дальнейший рост освещенности повышает интенсивность фотосинтеза. У светолюбивых растений баланс наступает при более высокой освещенности, у теневых - более низкой. При 8-часовом дне и естественной освещённости около 1 тыс. лк многие высшие растения находятся на границе положительного баланса фотосинтеза [Соколова, 2006].
Кофе как лекарственное средство
Для удобства изложения материала мы останавливались только на суммарной освещённости за сезон года в солнечные и пасмурные дни (табл. 10).
Весной суммарная освещённость в солнечную и пасмурную погоду, соответственно, достигала на окнах (юго-запад) 222526 и 47700 лк, на расстоянии 1,5 м от окон (юго-запад) - 156196 и 16900 лк, на расстоянии 4 м от окон - 8636 и 4200 лк, на окнах «восток» - 64500 и 27448 лк и на окнах «север»- 33700 и 23887 лк (табл. ). Продолжительность солнечного сияния в мае больше, чем в марте значительно. Например, в мае 2010 г. продолжительность солнечного сияния составило 224,4, а в марте 154,1 часа (прил. Гб).
В летний сезон суммарная освещённость в солнечную и пасмурную погоду, соответственно, достигала на окнах (юго-запад) - 325127 и 32911 лк, на расстоянии 1,5 м от окон (юго-запад) - 102194 и 14220 лк, на расстоянии 4 м от окон - 8316 и 3581 лк, на окнах «восток»- 145830 и 19884 лк и на окнах «север»- 46111 и 16650 лк. Продолжительность солнечного сияния в августе 2010 г. - 187 ч в 2010 г. продолжительность солнечного сияния составила 224,4 часа, а в июле - 356 ч.
В осенний сезон суммарная освещённость в солнечную и пасмурную погоду, соответственно, снижалась и составляла на окнах (юго-запад) -125400 и 23697 лк, на расстоянии 1,5 м от окон (юго-запад) - 43590 и 12964 лк, на расстоянии 4 м от окон - 8853 и 4129 лк, на окнах «восток»- 38090 и 17345 лк и на окнах «север»- 29800 и 13705 лк. Продолжительность солнечного сияния в сентябре 2009 г. составила 172,3 часа, а в ноябре - 17,6 ч.
В зимний сезон суммарная освещённость в солнечную и пасмурную погоду, соответственно, снижалась ещё более и составляла на окнах (юго-запад) 35777 и 5400 лк, на расстоянии 1,5 м от окон (юго-запад) - 19003 и 2080 лк, на расстоянии 4 м от окон - 5740 и 424 лк, на окнах «восток»- 9620 и 4330 лк и на окнах «север»- 8860 и 4720 лк. Продолжительность солнечного сияния в январе 2010 г. - (86 ч) больше, чем в декабре (30 ч.) Как видно из выше перечисленных данных, в осенне-зимний период преобладают пасмурные дни. Значит, в это время растения кофе получают в интерьерах минимальное количество световой энергии.
Температура воздуха Оптимальные гигиенические нормы температурного режима помещений составляют +18 - +22 С. Температура воздуха выше +26 С вызывает у большинства людей дискомфортное состояние. Комфортной можно считать температуру воздуха +18 - +22 С [Губернский, 2008].
Для характеристики теплового режима роста и развития растений в условиях интерьеров мы использовали сезонную амплитуду показателей температуры воздуха.
Температура воздуха в интерьере зависела от ориентированности окон к сторонам света. Так, в помещении А окна ориентированы на юго-запад, поэтому растения кофе при такой ориентации получали солнечные лучи в основном в период после полудня, что приводило к перегреву и ожогу листьев в летнее время, когда температура воздуха достигала максимальных значений. В помещении В окна ориентированы на север и восток, и температура достигала максимальной отметки в утренние часы.
Температура осенью в помещении А не опускалась ниже 15 С и не поднималась выше З0С. Зимой она находилась в пределах + 10 - +29 С. Весной колебания температуры возрастали: от 16 до 30 С, достигая максимальных значений (+36 С) в летнее время. Интерьер с окнами ориентированными в северном и восточном направлении, характеризовались более стабильным температурным режимом (прил.П и Г2).
Как отмечалось в главе 1, по отношению к температуре растения кофе, следует отнести к теплолюбивым, наилучшим образом он развивается при высоких положительных температурах. Так, зарубежными учёными Nunes (1968), Tieszen (1980), Mosquera Sanchez (2005) обнаружено, что оптимальная температура для фотосинтеза кофе аравийского 20 С и 25 С. В Бразилии с середины марта до конца мая наблюдается снижение температуры воздуха. В этот период кофе аравийский переходит в фазу покоя. Несоответствие температурного режима вызывает резкие и глубокие изменения в растительном организме. Нами отмечено, что снижение температуры до 15 С вызывало приостановление видимого роста и побурение листьев с последующим её сбрасыванием.
Установлено, что в целом температурный режим интерьеров не является столь лимитирующим фактором, как интенсивность освещения, однако в осенне-зимний период в отдельные дни температура может достигать критических для растений кофе значений. Относительная влажность воздуха Относительная влажность воздуха имеет большое значение для растений. При оптимальной влажности воздуха (60-80 %) ослабевает транспира-ция, уменьшается испарение воды поверхностью почвы (эвапотранспирация), создаются благоприятные условия для роста побегов и плодов. При низкой влажности (15-30 %) усиливаются процессы транспирации, ослабевает рост и снижается продуктивность [Куян,1998].
Как известно, влажность воздуха влияет на ход фотосинтеза: интенсивность его понижается при сухом воздухе и повышается - во влажном (Miller, 1959; Tranquillini, 1963; Bierhuizen, Slatyer, 1964).
Оптимальная величина относительной влажности воздуха, необходимая для фотосинтеза, находится в пределах 50—80% [Willson, 1999].
В работе Miller (1959) отмечено, что максимум интенсивности фотосинтеза наблюдался при относительной влажности воздуха 80% (освещенность 5000 лк) и 60—65% (освещенность 2000 лк).
Относительная влажность воздуха помещений в зоне умеренных температур допускается в пределах 30-60% [Губернский, 2008].
Проведённые нами исследования показали, что относительная влажность воздуха в изучаемых интерьерах была особенно низкой зимой. В интерьере А относительная влажность воздуха снижалась до 30-42 %, а в помещении В - до 12-16%. Это, очевидно, объясняется низкой влажностью воздуха на улице и иссушающим действием центрального отопления. Летом от носительная влажность воздуха была значительно выше. Так, в интерьере А относительная влажность воздуха варьировала от 30 до 90 %, в помещении В - 30-87 %. Поступление влагосодержащего наружного воздуха в период проветривания интерьера вызывало повышение относительной влажности как в летний сезон, так и в зимний (прил. ГЗ, Г2).
Низкая влажность воздуха является неблагоприятным фактором для роста и развития растений кофе в интерьере, в результате чего появляется некроз листовых пластинок. В летний сезон, в интерьерах, где выращивают содержания растения кофе, необходимо поддерживать относительную влажность воздуха в пределах 70-80 %, в весенний и осенний сезоны - 60-70 % и в зимний - не менее 60 %. В течение года растения кофе надо опрыскивать водой из пульверизатора, особенно во время отопительного сезона. При этом необходимо избегать попадания прямых солнечных лучей на листья растения [Сааков, 1983].
Таким образом, на основании проведенного анализа литературных данных и микроклиматических условий в исследуемых интерьерах, можно сделать вывод о том, что лимитирующим фактором для протекания процессов фотосинтеза, а значит, и для жизнедеятельности растений в целом является уровень освещённости, особенно в осенне-зимнее время года. Температура и относительная влажность воздуха должны быть близки к норме, оптимальной для фотосинтеза.
Зонирование зданий по отношению к сторонам света
По данным рисунка 29 и 30 видно, что в зимний сезон 2009/2010 г. показатели «суммарный прирост боковых побегов» и, соответственно, «количества побегов» имели отрицательные значения, а именно растения тех вариантов, которые были размещены на окнах. Это объясняется тем, что в зимний период при отрицательной наружной температуре скорость воздушных потоков, более 0,1 м/сек, негативно сказывалась на состоянии растений.
Окончание интенсивного роста растений кофе во всех вариантах опыта приходился на осенне-зимние месяцы (рисунки 27-30). В осенний и зимний периоды стоит пасмурная погода, и солнечных дней - минимальное количество. С наступлением отопительного сезона происходило снижение относительной влажности воздуха, в интерьере с окнами, расположенными на север и восток отмечено снижение до критической отметки в 15 %. (рис. 24).
Интенсивное образование листьев начиналось в период активного роста - весенний сезон и заканчивался в осенний. Опадение листьев наблюдалось осенью и зимой, а также летом во время попадания прямых солнечных лучей на растение. Анализ полученных результатов показал, что количество образовавшихся листьев на растениях кофе зависит от их размещения в ин терьере. Так, в летний сезон 2010 г. существенно большее количество листьев (100 шт.) имели растения варианта 1 относительно других вариантов, а меньшее количество листьев сформировалось за летний сезон в варианте 3 -(26 шт.) (рис. 31).
Таким образом, анализ условий возделывания растений кофе показал, что в зависимости от его размещения во всех вариантах опыта активный видимый рост и развитие растений происходят в весенний и летний сезоны, а в зимний - приостанавливается (отмечено снижение интенсивности освещения, снижение температуры и относительной влажности воздуха, также негативное влияли сквозняки).
В интерьерах города Москвы растения Coffea arabica L. важно правильно размещать с учетом сезона года и зоны здания. Растения кофе необходимо возделывать в зонах с освещённостью, температурой и относительной влажностью воздуха по сезонам года соответственно: зимой - не менее 2000 лк, 18-20 С и не менее 60%, летом - 5000 лк, до 25 С и 70-80 %; осенью и весной - 3000-5000 лк, 20-22 С и 60-70 %. Высокая скорость воздуш ных потоков более 0,1 м/сек неблагоприятна для роста и развития растений кофе, особенно в зимний период.
Проанализировав полученные данные динамики параметров микроклимата в интерьерах помещений по сезонам года, выявлено, что весенний и летний периоды характеризуются наиболее оптимальными условиями среды, что обеспечивает самый активный рост и развитие растений кофе.
В 4 2300 52 116984,9 7,7 75,1 61,3 2300 52 36990,2 5,5 43,2 48,5 Графически можно наглядно показать влияние факторов среды на прирост центрального проводника. На рисунках показаны схемы изменения прироста центрального проводника растений кофе под влиянием различных факторов среды (сумма активных температур, относительная влажность воздуха, суммарная освещенность) в интерьере помещений.
Рассмотрим влияние суммы активных температур и относительной влажности воздуха на прирост центрального проводника растений кофе. Сумма активных температур (NewVar5) и относительная влажность воздуха (NewVar6) связаны между собой, однако они по - разному влияют на прирост центрального проводника. Увеличение суммы активных температур до 1800 С стимулировали прирост центрального проводника, а после преодоления этой границы, наступал активный прирост. Повышение относительной влажности воздуха до 35 % и выше показало увеличение прироста центрального проводника растений кофе (рис. 32). Однако как показано на рисунке при высокой суммы активных температур и низкой относительной влажности воздуха (10-20 %) и наоборот высокой относительной влажности воздуха (70 - 80%) и низкой суммы активных температур (200 - 600 С) может происходить гибель растений.
Уравнение множественной регрессии для зависимой переменной - прироста центрального проводника (NewVarl) и двух независимых переменных: относительная влажность воздуха (х) и суммы активных температур (у): NewVarl = 1,2728+0,1852х-0,0089у-0,0045х2+0,0002ху+1,7777Е-6у2. Теперь рассмотрим характер влияния суммарной освещенности и относительной влажности воздуха на прирост центрального проводника растений кофе. Данный рисунок 33 явно демонстрирует существенное влияние суммарной освещенности на прирост центрального проводника вне зависимости от относительной влажности воздуха.
Уравнение множественной регрессии для зависимой переменной - прироста центрального проводника (NewVarl) и двух независимых переменных: относительная влажность воздуха (х) и суммарной освещенности (у): NewVarl = 1,502-0,0335х+8,5965Е -8yK),0003x -3,5086Е-10xy-1,379Е-16y2.
Мы проанализировали прирост центрального проводника (NewVarl) растений кофе в зависимости от суммарной освещенности и суммы активных температур в интерьерах помещений. На рисунке 34 схематически показан характер связи между этими показателями. При малых величинах (до 1800 С) суммы активных температур и высокой суммарной освещенности может происходить гибель растений, либо вынужденный покой. А при увеличение суммы активных температур выше 2000 С и суммарной освещенности 2,2Е8 становится заметным влияние на прирост центрального проводника.
Уравнение множественной регрессии для зависимой переменной - прироста центрального проводника (NewVarl) и двух независимых переменных: суммы активных температур (х) и суммарной освещенности (у): NewVarl=1,583-0,016х-7,8214Е-8у+6,3756Е-7x2+7,323Е-llxy-2,5409Е-16y2. Данные схемы позволяют говорить о правильном подборе зоны интерьера помещений для размещения растений кофе, где критериями должны быть не только освещенность, но и сумма активных температур и относительная влажность воздуха.
Анализ динамики комплекса факторов среды по сезонам года указывает на необходимость правильного подбора зон для лучшего роста и развития растений кофе. В результате корреляционного анализа установлено, что наибольшее значение для роста и развития растений кофе в интерьере помещений г. Москвы имеет уровень освещённости по сравнению с температурой и относительной влажностью воздуха (табл.11). Так, установлена тесная взаимосвязь (г = 0,74) между уровнем освещённости и морфологическими параметрами роста и развития растений. ю Ю о «? V
Динамика фотосинтетических пигментов у Coffea arabica L. в зависимости от условий выращивания
Таким образом, зонирование интерьеров помещений необходимо проводить по комплексу параметров. Это - температура и относительная влажность воздуха, освещенность и скорость воздушных потоков. Наиболее критическим фактором в условиях северных городов, промышленных центров и мегаполисов является освещенность растений кофе. Поэтому при зонировании зданий и помещений главное внимание должно отводиться оценке уровня освещённости. Зонирование здания по отношению к сторонам света, по результатам наших экспериментов, может существенно влиять на рост и развитие кофе.
Выращивание растений кофе в субстрате «грунт для плодовых деревьев и ягодных кустарников» даёт возможность получить более мощные растения с более облиственной и объёмной кроной.
При создании фитокомпозиций из комнатных растений, а в частности с растением кофе, довольно часты случаи неудачного подбора растений. Это происходит потому, что взаимоотношения растений ещё слабо изучены и некоторые формы проявления аллелопатии в практике учитываются недостаточно.
По результатам вегетационных опытов можно сделать вывод о том, что жизнедеятельность растений кофе стимулируется (аллелопатия адаптирующая) при совместном произрастании с кардамоном настоящим и хлорофиту-мом Бонни {Chlorophytum comosum variegatum Bonnie ) и угнетается (отрицательная аллелопатия) традесканцией приречной и зебриной.
В свою очередь растения кофе благоприятно стимулировали рост и развитие кардамона настоящего и хлорофитума курчавого, а ингибировал традесканцию и зебрину. Спатифиллум не влиял на рост и развитие растений кофе. Данные наших опытов, как и ряда аналогичных опытов других исследователей, свидетельствуют о том, что при создании фитокомпозиций корневые выделения играют существенную роль во взаимоотношениях растении. Таким образом, нами показано стимулирующее и ингибирующее влияние определённых растений на рост и развитие растений кофе.
Вредители и болезни в условиях интерьера могут оказывать существенное влияние на адаптивные и декоративные качества растений кофе. Степень поражения растений зависит от условий выращивания. Так, слабое поражение этим вредителем наблюдалась при выращивании растений кофе на субстрате «грунт универсальный для цветов»; при размещении растений его зонах с минимальным количеством прямых солнечных лучей; при совместном произрастании в фитокомпозициях с кардамоном и хлорофитумом. Кофе в интерьере могут поражаться опасным вредителем (мучнистым червецом), при наличии источника заражения.
В последние годы всё большее внимание уделяется изучению пигментов пластид в связи с исследованием механизма приспособления комнатных растений к условиям освещения в интерьерах [Fitch,1975; Лукьянова, Доман-ская, 1977; Кутас, 1980; Лукьянова, 1981; Снежко, 1983; Кутас 1984; Богатырь, 1986; Родионова, 2010]. В изученной нами литературе не имеется сведений о состоянии пигментного аппарата растений Coffea агаЫса L., используемых фитодизайне (выращивание в интерьере помещений в зависимости от различных микроклиматических условий содержания и фитокомпозициях).
Содержание пигментов в листьях растений в исследуемых условиях и в различных вариантах опытов значительно отличалось. Так, у растений кофе, размещённых в интерьере с окнами, ориентированными с юго-западной стороны здания растений кофе, размещённые в зонах максимальная освещённость и средняя освещённость происходит заметное снижение содержания пигментов. У растений кофе, размещённых в зонах низкой освещённости затенение вызывало увеличение количества, как хлорофиллов, так и каротиноидов. Таким образом, у растений кофе происходит адаптация пластидного аппарата, направленная на увеличение поглощения света листьями.
Пигментный состав листьев может являться критерием оценки на адаптивность при совместном произрастании растений кофе с другими растениями. Результаты опытов показали, что у одиночного растения кофе по содержанию в листьях хлорофилла а существенно больше, чем при совместном произрастании с традесканцией и зебриной, но на вариантах с остальными растениями данные близки по значению к одиночному растению кофе. Видимо, при отрицательной аллелопатии содержание в листьях хлорофилла а значительно снижается, а при аллелопатии адаптирующей содержание данного пигмента остаётся без изменений.
