Сравнительный анализ эффективности корнеобразования черенков в аэропонных и гидропонных системах

Введение . Начиная с конца XVIII века среди способов вегетативного размножения древеснокустарниковой растительности широкое применение в практике озеленения получило черенкование. Способ отличается эффективностью, поскольку выращивание за короткий период времени посадочного материала с закрепленными индивидуальными свойствами материнского экземпляра – одна из основных задач при размножении хвойных и лиственных декоративных пород [1, 2].

На сегодняшний день наиболее простой и распространенный способ черенкования – укоренение черенков в воде или в грунте с применением жидких минеральных удобрений и химических стимуляторов для ускоренного корнеоб-разования. В короткие сроки, за счет высокого содержания калия, железа, фосфора, азота и многих других элементов, искусственные пита- тельные растворы способны повысить рост и продуктивность растений, однако они обладают способностью накапливаться в корнях и зеленой массе, тем самым снижая иммунитет декоративных пород. Они не имеют долгосрочного эффекта и изменяют кислотность питательной среды [2, 3].

В последние годы большую популярность набирают экологические технологии размножения и выращивания растений, основанные на органических натуральных средах. В отличие от искусственных, натуральные питательные растворы менее опасны и вредны, за счет естественного происхождения содержат много полезных микроэлементов в доступных и легкоусвояемых формах для растений.

Экологические технологии выращивания представляют собой системы для вегетативного размножения растительности без использования почвы на искусственных/естественных питательных жидких средах, в которых все необходимые элементы питания поглощаются растениями в легкоусвояемой форме в нужных соотношениях и концентрациях [4]. К числу таких технологий относятся аэропонные и гидропонные установки. Аэропоника ( fogponics ) – система выращивания растений в воздушной среде, в которой питательный раствор преобразуется в туман-аэрозоль посредством ультразвуковой мембраны. Вода распыляется на мельчайшие частицы размером менее 5 микрон, что позволяет корням растений легко ее поглощать [5]. Гидропоника – водная установка, в которой растения прикрепляются к специальным сеткам и корневая система черенков периодически подтапливается питательным раствором или находится в нем постоянно, в зависимости от конструкции установки и способа подачи раствора [6]. При использовании на практике представленных систем для черенкования необходимо учитывать особенности работы установок, их отрицательные и положительные стороны, которые оказывают влияние на эффективность процесса корнеобразования у хвойных и лиственных пород.

Цель исследований . Сравнительный анализ эффективности корнеобразования туи западной (лат. Thúja occidentális L.) и сирени вен-

Вестник КрасГАУ. 2019. № 2 герской (лат. Syringa josikaea J.), выращиваемых на натуральном питательном растворе в гидропонной и аэропонной установках.

Методы исследований . Исследования проводили на базе кафедры ландшафтной архитектуры и искусственных лесов САФУ имени М.В. Ломоносова (г. Архангельск). Объектом исследований послужили черенки туи западной и сирени венгерской, нарезанные длиной по 10– 12 см без «пятки» при наличии двух-трех междоузлий на черенке. При заготовке срез побега проводился под углом 45^о чуть ниже почки или узла на 4–5 мм [7]. Заготовка черенков осуществлялась в конце августа. Выбор декоративных пород для черенкования обусловлен преобладанием туи и сирени в практике озеленения северных городов.

В лабораторных условиях в трех повторностях, по 10 шт. каждой, укореняли черенки в аэ-ропонной и гидропонной установках с применением натурального питательного 2 % органического раствора «Гумистар». При выращивании растений в гидропонике корневая система черенков постоянно находилась в питательном растворе. Для предотвращения застоя и зацветания питательной среды в гидропонной установке использовали компрессор, который проводил циркуляцию воды и обогащал ее кислородом.

Каждые два дня в изучаемых установках проводился замер корневой системы по количеству и длине образовавшихся корней. Продолжительность опыта составляла 45 дней. По окончании эксперимента установлен процент укоренившихся черенков в гидропонике и аэро-понике по каждой изучаемой породе, среднее количество корней на черенках, общее количество образовавшихся корней и средняя их длина, а также даны рекомендации по применению каждого вида установок для черенкования хвойных и лиственных пород, заложенных в эксперименте. Результаты исследований подвергли статистической обработке с использованием программы STATISTICA, version 10, StatSoft, Inc., 2011, с вычислением среднеарифметических величин и среднеквадратических ошибок.

Результаты исследований. Эффективность процесса корнеобразования сирени венгерской и туи западной в гидропонике и аэропонике определяли путем расчёта статистических показателей средней длины корней изучаемых растений, общего количества образовавшихся корней на черенках, укоренившихся черенков сирени и туи, а также был отмечен день образования первых корешков на каждом черенке изучаемых пород. Результаты исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1

Показатель	Аэропоника		Гидропоника
	Сирень венгерская	Туя западная	Сирень венгерская	Туя западная
Количество укоренившихся черенков, шт.	9	4	4	2
Средняя длина корней, см	3,91±1,77	1,51±0,81	4,83±1,11	2,32±1,23
Общее количество образовавшихся корней, шт.	31	13	13	4
День появления первых корешков, сут	23	30	21	41
Процент укоренившихся черенков, %	30	13	13	7

Эффективность укоренения хвойных и лиственных пород в гидропонной и аэропонной установках

По результатам исследований установлено, что при воздействии на корневую часть побегов обе технологии черенкования (в гидропонике и аэропонике) дают положительные результаты. При использовании установок появляется возможность проводить вегетативное размножение и получать посадочный материал круглый год при создании необходимых условий для роста и развития черенков. Однако необходимо отметить, что в аэропонной установке процент укоренившихся черенков туи выше в 2,3 раза по сравнению с гидропоникой (30 и 13 %), а сирени в 1,85 раза (13 и 7 %, соответственно).

По значениям средней длины корневой системы черенков туи и сирени гидропонная установка лидирует по сравнению с аэропоникой. По результатам черенкования у сирени венгерской в гидропонике средняя длина корней ( lср ) стала больше в 1,23 раза по сравнению с черенками, укоренившимися в аэропонике ( lср = 4,83± 1,11 см и lср = 3,91±1,77 см), а у туи западной – в 1,53 раза ( lср = 2,32±1,23 см и lср = 1,51±

0,81 см) (tst<3). Однако по общему числу образовавшихся корней выигрывает аэропонная установка. За счет туманообразного состояния питательного раствора она формирует более густую корневую систему растений с большим количеством придаточных корней. Корни растут крупным пучком, большинство из них имеют одинаковую длину, что важно при пересадке и укорении черенков в грунт. В гидропонной установке корень, достигнув питательного раствора, продолжает свой рост только в длину, в результате формируется менее разветвленная корневая система, состоящая из корней первого порядка (транспортеров), на которых отсутствуют боковые корешки (рис. 1). За счет прямого доступа к питательной среде у растений в гидропонике пропадает необходимость формировать корни второго и третьего порядка, что при пересадке и укоренении черенков в почвенный субстрат может привести к повреждению главного корня и гибели растения.

а                                           б

Рис. 1. Выращивание сирени венгерской в аэропонике (а) и гидропонике (б)

С применением регрессионного анализа (рис. 2) на графиках можно наглядно проследить динамику прироста средней длины корневой системы черенков на каждый день эксперимента, а также установить первый день формирования корней при черенковании туи и сирени в изучаемых установках. Если при сравнении выращивания сирени венгерской в гидропонике и аэропонике разница в появлении первых корешков составляет 2 суток, то при укоренении туи западной – 11 дней. За счет ультразвуковой мембраны питательный раствор в аэропонике преобразуется в туман-аэрозоль и полностью обволакивает черенок, тем самым активизируется и улучшается процесс клеточного деления и ускоряется процесс корнеобразования. Согласно исследованиям, укоренение хвойных пород – процесс непростой и очень длительный, порой нужен целый год, а иногда и не один. Аэ-ропонная установка позволяет сократить срок выращивания черенков и сформировать густую корневую систему для быстрого укоренения и приживаемости хвойников при пересадке в грунт (рис. 3).

Продолжительность эксперимента, сут а – черенкование сирени венгерской в аэропонике

б – черенкование туи западной в аэропонике

в – черенкование сирени венгерской в гидропонике

г – черенкование туи западной в гидропонике

Рис. 2. Динамика прироста средней длины корневой системы на каждый день эксперимента

Рис. 3. Выращивание туи западной в аэропонной установке

Проанализировав и обобщив полученные данные по эффективности корнеобразования черенков туи и сирени в гидропонной и аэро-понной установках (табл. 2), мы выявили оптимальную систему, пригодную для черенкования декоративных пород древесно-кустарниковой растительности. Сравнение проводили по преобладающим значениям изучаемых показателей, представленных в таблице 2.

Таблица 2

Сравнительный анализ процесса черенковая в гидропонной и аэропонной установках

Показатель	Аэропоника		Гидропоника
	Сирень венгерская	Туя западная	Сирень венгерская	Туя западная
Количество укоренившихся черенков, шт.	+	+
Средняя длина корней, см			+	+
Общее количество образовавшихся корней, шт.	+	+
День появления первых корешков, сут		+	+
Процент укоренившихся черенков, %	+	+
ИТОГО	7 баллов		3 балла

По результатам анализа процесса черенкования туи западной и сирени венгерской в изучаемых системах установлено: наилучший результат корнеобразования и выращивания растений наблюдается в аэропонной установке (7 преимуществ по отношению к 3). Несмотря на наибольшую среднюю длину корней декоративных пород, сформированных в гидропонике, по остальным показателям преобладает аэропон-ная система. Показатели количественного и процентного соотношения укоренившихся черенков и общее количество образовавшихся корней хвойной и лиственной породы доказывают эффективность процесса корнеобразова-ния растений при выращивании их в воздушной среде, что определяет возможность применения на практике аэропоники при черенковании хвойных и лиственных пород.

Выводы. По результатам исследований сделаны выводы и предложены рекомендации по использованию гидропонной и аэропонной установок при черенковании туи западной и сирени венгерской.

• 1.    При использовании гидропоники и аэро-поники появляется возможность проводить вегетативное      размножение      древесно

• 2.    В аэропонной установке, в отличие от гидропоники, процент укоренившихся черенков туи западной выше в 1,85 раза (в аэропонике – 7 %, в гидропонике – 13 %), сирени венгерской – в 2,3 раза (в аэропонике – 30 %, в гидропонике – 13 %).

• 3.    В гидропонике у черенков сирени венгерской средняя длина корней больше в 1,23 раза по сравнению с черенками, укоренившимися в аэропонике ( lср = 4,83±1,11 см и lср = 3,91± 1,77 см), у туи западной – в 1,53 раза ( lср = 2,32±1,23 см и lср = 1,51±0,81 см).

• 4.    Аэропонная установка способствует формированию хорошо разветвленной корневой системы растений с большим количеством придаточных корней, что важно при пересадке и укоренении черенков и лучшей их приживаемости в грунте.

• 5.    В результате сравнительного анализа укоренения черенков изучаемых декоративных пород рекомендуем использовать аэропонную систему.

• 6.    В практических целях при черенковании туи западной рекомендуем применять аэропон-ную установку.

кустарниковой растительности и получать посадочный материал для озеленения круглый год.