VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Цель исследования: провести анализ биологических ресурсов, используемых для пермакультуры (на примере овощных растений).

Задачи исследования:

1. Ознакомиться с системой экологически целесообразного дизайна, выделить основные требования к компонентам пермакультуры.

2. Проанализировать различные виды овощных растений, рекомендуемых для пермакультуры.

3. Оценить потенциал кресс-салата «Дукат» для пермакультуры.

Объект исследования: биологические ресурсы как основа экологически целесообразного дизайна. Предмет исследования: возможности использования различных видов овощных растений в пермакультуре.

Методы исследования: анализ литературы, сравнительный анализ, эксперимент.

Пермакультура (англ. «permanent agriculture» – «договременная культура») – дизайн, целью которого является организация пространства на основе экологически целесообразных моделей.

Пермакультура ориентирована на создание взаимосвязей между всеми компонентами природы. Основная задача пермакультуры состоит в том, чтобы разрабатывать системы, которые являются целесообразными с экологической точки зрения и одновременно с этим экономически жизнеспособными. Данные системы должны обеспечивать сами себя, не опустошать и не загрязнять окружающую среду и, как следствие этого, оставаться устойчивыми в течение долгого времени (рис. 1).

Рис. 1. «Цветок пермакультуры»: основные принципы экологически целесообразного дизайна [5].

Пермакультура использует присущие свойства растений и животных, комбинируя их с естественными особенностями рельефа, а также с сооружениями для удовлетворения потребностей людей, как в городе, так и в деревне, при использовании минимальной площади [2] (рис. 2).

Рис. 2. Самоподдержание системы как основа пермакультуры

Для осуществления успешного дизайна на основе идей пермакультуры при подборе видов необходимо учитывать следующие важные моменты:

1. Каждый элемент (дом, пруд, дорога и др.) размещается относительно других элементов таким образом, чтобы они взаимодействовали друг с другом.

2. Каждый элемент осуществляет множество функций.

3. Каждая важная функция осуществляется за счет многих элементов.

4. Эффективное энергопланирование для дома и поселения (зоны и сектора).

5. Преимущественное использование биологических ресурсов вместо ископаемого горючего.

6. Переработка энергии на месте (горючее и человеческая энергия).

7. Использование и активизация механизмов естественной смены видов, с целью улучшения почвенных и других условий.

8. Применение разнообразия видов, для того чтобы система была более продуктивной, и в ней присутствовало взаимодействие компонентов.

Однако, существуют разнообразные препятствия, которые могут ограничить подбор видов:

1. Неподходящая почва и климат.

2. Неподдающийся контролю рост и ядовитость.

3. Редкий вид (который обычно не вывозится за пределы той страны, откуда он происходит первоначально).

4. Предпочтение (вегетарианцы предпочитают не использовать те виды, которые идут на корм животным, а также не содержать животных, идущих на мясо).

5. Имеющийся в распоряжении участок земли (более мелкие виды для небольших по размеру участков).

6. Целесообразность, с учетом затраченного труда, количества производимого продукта, а также времени, которое требуется для того, чтобы данный вид достиг зрелости.

Создание пермакультуры – довольно увлекательное занятие. Особое внимание при этом необходимо уделить подбору биологических ресурсов, которые составят основу дизайна.

Использование биологических ресурсов является долгосрочным инвестированием, тем не менее, требующим тщательного планирования. Вместо азотных удобрений используются навоз и бобовые культуры; гуси и стелющиеся травы вместо косилок; биологические способы борьбы с вредителями вместо пестицидов; куры и свиньи вместо культиваторов, механического уничтожения сорняков и искусственных удобрений.

Отметим, что любые проявления природы могут нести как благо, так и вред, в зависимости от того, как мы их используем. Сильный ветер, дующий с моря, вредит растениям на огороде, но его можно обратить на пользу, построив ветрогенератор и поместив растения под защиту ветролома или в теплицу.

В своем исследовании более подробно мы остановились на анализе растений, которые можно активно использоваться при создании пермакультуры. Из объемного списка овощных растений, предлагаемых Б. Моллисоном [2], были отобраны 8 популярных в сельском хозяйстве видов: 1) фасоль овощная; 2) укроп пахучий; 3) кресс-салат; 4) тмин обыкновенный; 5) свекла обыкновенная; 6) редька посевная; 7) петрушка; 8) огурец обыкновенный.

Для отобранных видов были проанализированы требования к выращиванию, питательная ценность, чувствительность к факторам окружающей среды, возможность использования отходов (ботвы и др.) после созревания плодов и др. (таблица 1).

Таблица 1

Возможности использования разных видов овощных растений для пермакультуры

№	Вид	Требования к выращиванию	Обоснование выбора растения для пермакультуры
			Достоинства	Недостатки
1.	Фасоль овощная	однолетнее растение; оптимальное прорастание семян 20-24°С; влаголюбивое; теплолюбивое; растение короткого дня; светолюбивое; отзывчивое на удобрения; посев: апрель-май; широкорядный способ посева; заделка семян 4-6 см.	1) питательные качества (повышенная ценность): белок, аминокислоты (более 20 наим.), каротин, Mn, Mg, P, K, Fe, аскорбиновая кислота, витамины группы В; 2) используется для уплотнения других овощных культур; 3) размещение корневой системы в верхней части почвы (обогащение азотом, биологическая фиксация азота); 4) кусты фасоли очень декоративны; 5) отходы семян фасоли, листья и стебли являются хорошим концентрированным кормом для животных; ботва является зеленым удобрением.	1) чувствительна к заморозкам; 2) дождливая погода во время цветения вызывает опадение цветков; 3) необходимо регулярное рыхление почвы; 4) требуется защита от болезней и вредителей; 5) зеленые стручки нельзя употреблять в сыром виде (токсичны, содержат гемагглютинины).
2.	Укроп пахучий	однолетнее растение; прорастание семян от 3°С (оптимум 15-20°С); влаголюбивое; светолюбивое; лучше развивается при прореживании (10-15 см между рядами); глубина посева 1-2 см; основной уход – прополка, рыхление междурядий, товарная зрелость через 30-40 дней после посева.	1) самая популярная приправа; эфирные масла, витамины С, В1, В2, РР, Е, каротин, органические кислоты; 2) неприхотливое, может выращиваться на мини-огороде (подоконнике), не требует плодородной почвы; 3) минимальные расходы на содержание; 4) не подвержено болезням и вредителям; 5) не развивает большую корневую систему; 6) может использоваться в сухом, замороженном и др. виде; 7) используется как лекарственное средство, в парфюмерной промышленности; 8) холодостойкое (переносит небольшие заморозки).	1) требует продолжительный световой день (дополнительное освещение); 2) предполагает многократные посевы (короткоживущее однолетнее растение).

3.	Кресс-салат посевной	однолетнее растение; уборка товарной зелени через 30-45 дней; высота 30-60 см; посев на расстоянии 8-10 см; оптимум t = 16-18°С; светолюбивое растение длинного дня; влаголюбивое.	1) питательная ценность: витамины В1, С, К, провитамин А, белки, сахара, P, Ca, K, Fe, Na, Mg, I, соединения S и Cu, горчичное эфирное масло; вкусовые особенности; 2) скороспелое, хорошая всхожесть; 3) холодостойкое (переносит заморозки до 3°С); 4) минимальные расходы на содержание; для выращивания пригодны любые типы почв; 5) лекарственное растение.	1) при избыточном освещении происходит удлинение побегов (товарная ценность снижается); 2) в сушеном виде теряет питательную ценность; 3) при температуре выше 18°С листья изнеживаются, растение переходит к цветению.
4.	Тмин обыкновенный	двулетнее растение; высота 30-80 см; прорастание семян 7-8°С; всхожесть через 6-10 дней; светолюбивое; влаголюбивое; достаточно холодостойкое растение.	1) питательная ценность: эфирные и жирные масла, флавоноиды, кумарины, умбеллиферон, скополетин и др., белковые и дубильные вещества; 2) минимальные расходы на содержание; для выращивания пригодны любые типы почв; 3) дает обильный самосев; 4) может использоваться в сухом, замороженном и др. виде; популярно использование масла тмина; 5) холодостоек; 6) применяется в кулинарии и медицине (в т.ч. как антисептик), парфюмерии и мыловарении.	1) не терпит закисления и заболачивания почв.
5.	Свекла обыкновенная (сахарная)	двулетнее растение; культура умеренной зоны; прорастание семян 10-12°С; оптимум для роста 20-22°С; светолюбива; требовательна к влаге и воздушному режиму; глубина заделки семян 2-5 см; расстояние между рядами 45 см.	1) питательная ценность: сахара (до 23%), белки, органические кислоты, минеральные соли (Mg, Ca, K, Fe, I), красящие вещества, витамины В1, В2, С, Р, РР, каротин, бетаин; 2) ботва может идти на корм скоту, использоваться как удобрение; 3) в качестве побочного продукта при выращивании получают дефекат (ценное известковое удобрение); 4) лекарственное средство; пригодна для производства биоэтанола.	1) всходы чувствительны к заморозкам (гибнут); 2) требует плодородия почвы, внесения удобрений; не терпит легких и заболоченных почв; 3) нельзя выращивать после многолетних бобовых и злаковых трав, кукурузы, рапса, льна (требуется севооборот).
6.	Редька посевная	однолетнее или двулетнее растение; влаголюбивое; прямой гнездовой посев; прорастание семян от 1°С; форма корнеплода зависит от климата; вегетация около 9-10 недель.	1) питательная ценность: гликозиды, эфирные масла, аскорбиновая кислота, лизоцим, сахара (глюкоза, пентоза), витамины В, РР и др., фитонциды, минеральные вещества; 2) лекарственное средство, промышленность (эфирные масла, биотопливо), косметология.	1) длинный день может способствовать стрелкованию после прохождения яровизации; 2) на легких почвах с недостаточным обеспечением влагой приобретает острый вкус и рано теряет тургесценцию; требует минеральные удобрения; 3) навоз нельзя вносить непосредственно под редьку (это способствует формированию корнеплодов аномальной формы).
7.	Петрушка (листовая, корневая)	двулетнее растение; влаголюбивое; прорастание семян при 2-3°С; медленное прорастание семян (до 20 дней - из-за эфирных масел в семенах); зрелость через 60-85 дней; расстояние между растениями 5-6 см; может расти на грядах или ровной поверхности; оптимален посев в марте.	1) одна из распространенных приправ; питательная ценность: эфирные масла, аскорбиновая кислота, фолиевая кислота, витамины А, С, Е, К, группа В, биотин, K, Ca, Mg, Na, S, P, Cl, Fe, I, Mn, Cu, Zn, F; 2) неприхотливое, может выращиваться на мини-огороде (подоконнике), не требует плодородной почвы; 3) минимальные расходы на содержание; 4) не развивает большую корневую систему; 5) может использоваться в сухом, замороженном и др. виде; 6) используется как лекарственное средство; 9) холодостойкое (переносит небольшие заморозки до -7°С).	1) эфирные масла петрушки курчавой (СанПиН 2.3.2.2868-11) отнесены к биологически активным веществам (вредное действие на здоровье человека); 2) обладает сильными мочегонными свойствами, не рекомендуется беременным (риск выкидыша).
8.	Огурец обыкновенный	однолетнее растение; плодоносит через 45-55дней после всходов (ранние сорта); теплолюбивое; влаголюбивое; прорастание семян 12-13°С; всходы через 3-6 дней (при 25-30°С); требует прополки.	1) пищевая ценность: до 97% воды, остальные 3% - много фосфора, калия, кальция и йода, каротин, витамины PP, C, B; 2) диетические свойства, лекарственное средство; 3) используется в косметологии.	1) не переносит заморозков (при температуре менее 10°С всходы желтеют и загнивают) и сырости (в т.ч. не выносит близости грунтовых вод); 2) не переносит закисление почвы; 3) необходимы дополнительные приспособления для закрепления усиков (плети до 80-150 см).

Анализ различных видов растений остановил наш выбор на одном из самых доступных – кресс-салате «Дукат» (Lepidium sativum). Это однолетнее скороспелое холодостойкое пряное растение семейства Капустные (Brassicaceae).

Выбор данного растения для пермакультуры обусловлен следующими причинами: 1) легко приобрести семена (от 12 руб.), 2) питательная ценность растения (витамины В1, С, К, провитамин А, белки, сахара, P, Ca, K, Fe, Na, Mg, I, соединения S и Cu, горчичное эфирное масло), 3) неприхотливость при выращивании, 4) хорошая всхожесть (24 часа), 5) быстрота роста и развития растения (до 30-45 дней до уборки товарной зелени, возможна уборка на 10 день после всходов), 6) вкусовые особенности (приятный вкус и нежный аромат при добавлении в пищу), 7) холодостойкость растения (переносит заморозки до 3°С).

В пищу употребляют свежие листья в сыром виде, их используют для салатов, бутербродов, украшения блюд, как приправу к мясу. Как и шпинат, кресс-салат добавляют в овощные супы и зеленые щи в процессе варки. Листья кресс-салата – хорошее противоцинготное средство. При постоянном употреблении зелени в пищу улучшается общее самочувствие и пищеварение, нормализуется сон, снижается артериальное давление. Сок, отжатый из листьев, используют при малокровии, как мочегонное средство, при желчекаменной болезни, для профилактики заболевания щитовидной железы. Порошок из толченых семян кресс-салата применяют как горчичники.

Кресс-салат является светолюбивым растением длинного дня. Выращивание при коротком дне (8-12 часов) задерживает появление цветоносов, увеличивая период потребительской годности растения. В связи с этим был проведен эксперимент при недостаточном освещении (период полярной ночи) и дополнительном круглосуточном искусственном освещении.

В ходе работы было заложено несколько опытов: 1) семена кресс-салата (без предварительного замачивания) были помещены в питательный грунт (образцы группы 1), в грунт, взятый с газона участка дворовой территории (образцы группы 2), и загрязненный грунт (образцы группы 3, взят возле дороги с незначительным автотранспортным потоком). В связи с наступлением полярной ночи часть образцов подвергалась круглосуточному дополнительному искусственному освещению, другая часть находилась в условиях стандартного освещения (дополнительное искусственное освещение вводилось не более 6-7 часов в день).

Эксперимент показал, что прорастание семян кресс-салата в питательном грунте (образцы группы 1) происходит на 2-ые сутки после посадки, т.е. в 2 раза позднее, чем в открытом грунте в естественных условиях (исходя из рекомендаций огородникам). В других типах грунтов (без удобрений и загрязненный грунт), как и предполагалось, наблюдается замедление при прорастании семян (отставание на 1-2 дня) при любом уровне освещения (рис. 3).

Рис. 3. Рост и развитие экспериментальных образцов в обычном, питательном и загрязненном грунте.

Сравнение длины корня в экспериментальных образцах питательного и загрязненного грунта (при прополке на 4-ый день после посева) свидетельствует о том, что питательный грунт ускоряет развитие корневой системы примерно в 1,5 раза.

Анализ качества посадочного материала свидетельствует о том, что в питательном грунте все семена (100%) дали всходы без предварительного замачивания и обработки.

Для анализа качества посевного материала был проведен опыт по проращиванию семян кресс-салата обычным способом и с использованием комплексного биостимулятора. Семена были помещены и накрыты влажными ватными дисками и завернуты во влажную салфетку для предпосевной обработки и проращивания семян «ГумимакС».

Как отмечают изготовители, салфетка «ГумимакС» содержит не менее 1,0 г/л гуминовых кислот, а также питательные вещества (N_общ., P₂O₅, K₂O) и микроэлементы (Cu, Zn, Mn, B, Co). Комплексный биостимулятор, пропитывающий салфетку, активизирует все жизненные процессы в растениях и эффективно защищает от болезней (гнили, фузариоза).

Анализ результатов опытной работы свидетельствует о том, что использование влажной салфетки «ГумимакС» и проращивание семян обычным способом дают одинаковые результаты на 1 день: прорастание семян наблюдалось менее, чем через 24 часа во всех образцах. Эффективность салфетки «ГумимакС» при проращивании семян наблюдается, начиная со 2-го дня: рост молодого корешка происходит активнее, достигая длины до 4-5 мм; через 2 дня после всходов салфетка дает рост корня в 4-5 раз быстрее (15-20 мм), чем обычный способ (3-5 мм). Жизнеспособность всходов в опыте составила примерно 4 дня с момента обработки.

Сформулируем выводы по результатам проделанной работы:

1. Анализ различных видов овощных растений свидетельствует о том, что наиболее простыми в содержании являются петрушка, укроп, кресс-салат, при этом обладая рядом полезных свойств. Огурец, свекла, фасоль чувствительны к заморозкам, требовательны к почвам и площадям.

2. Использование травянистых пряных растений в экодизайне наравне с другими культурами позволяет создавать интересные решения (ограждения, разделы, фигуры и т.д.).

3. Кресс-салат «Дукат» представляет несомненный интерес для включения в пермакультуру: может употребляться в пищу человеком, служить кормом домашним животным, выступать удобрением в пермакультуре, представлять эстетическую ценность при соответствующем проектировании посадок.

Его потенциал для пермакультуры можно определить следующими причинами: доступность объекта (по цене и распространенности), возможность выращивания в открытом и закрытом грунте, питательная ценность, простота и неприхотливость, хорошая всхожесть (100% через 24 часа), скорость роста и развития (от 10 до 45 дней до уборки товарной зелени), вкусовые особенности, холодостойкость растения.

4. Эксперимент показал, что появление всходов кресс-салата в питательном грунте в комнатных условиях происходит в 2 раза позднее, чем в открытом грунте (при выращивании в естественных условиях). В загрязненной и уличной почве наблюдается замедление при прорастании семян (отставание на 1-2 дня) и задержка в дальнейшем развитии растения (рост отстает примерно в 2 раза).

5. Кресс-салат имеет довольно длинную стержневую корневую систему (уже на 4-ый день после посадки корень растения достигает длины до 6 см), что позволяет продуктивно выращивать его в таре не менее 15-20 см по высоте.

6. Отмечен высокий уровень качества посадочного материала кресс-салата, предлагаемого фирмой «Гавриш» (100% появление всходов).

7. Использование влажной салфетки «ГумимакС» и проращивание семян обычным способом дают одинаковые результаты по всхожести: 100% прорастание семян наблюдается менее, чем через 24 часа. Прорастание семян кресс-салата в опытных образцах (без предварительного замачивания) наблюдается, начиная со 2-го дня (более 24 суток).

8. Доказана эффективность салфетки «ГумимакС» при проращивании семян, начиная со 2-го дня: рост корешка происходит в 4-5 раз быстрее, чем обычным способом.

Список использованной литературы

1. Брунс, А. Урожайный огород без лишних хлопот. Экологические методы выращивания плодов и овощей [Текст] / А. Брунс, С. Брунс. – М.: Мир книги, 2008. – 176 с.

2. Моллисон, Б. Введение в пермакультуру [Электронный ресурс] / Б. Моллисон, Р. Миа Слей, 1974. – 213 с. – Режим доступа : http://naturalworld.ru/kniga_vvedenie-v-permakulturu.htm, свободный. – (Дата обращения: 08.10.2013). – формат DOC, размер : 3,92 Mb.

3. Пермакультура Зеппа Хольцера. Практическое применение для сада, огорода и сельского хозяйства [Электронный ресурс] / Зепп Хольцер, 2009. – 114 с. – Режим доступа : http://www.twirpx.com/file/160941/, свободный. – (Дата обращения: 21.09.2013). – формат PDF, размер : 7,5 Mb.

4. Переднев, В. П. Выращивание овощей. Советы ученого-практика [Текст] / В. П. Переднев, Е. И. Леонова. – Беларусь : БелЭн, 2001. – 160 с.

5. Принципы пермакультуры [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://permacultureprinciples.com, свободный. – (Дата обращения: 21.09.2013).

 

 

 

Код для цитирования: Скопировать