СПОСОБ ВЕГЕТАТИВНОГО РАЗМНОЖЕНИЯ КОРНЕВИЩНЫХ РАСТЕНИЙ В ПОЧВЕННОМ СУБСТРАТЕ
METHOD OF VEGETATIVE PROPAGATION OF RHIZOME PLANTS IN A SOIL SUBSTRATE

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно, к способам вегетативного размножения растений и может быть использовано для разведения корневищных растений, в частности эфиромасличных культур (мята, мелисса, шалфей, чабрец), а также растений с высоким спросом на фармацевтическом рынке (родиола розовая, синюха голубая, алтей лекарственный, пустырник сердечный, бадан толстолистный и т.д.).
Из уровня техники известен способ вегетативного размножения древесных растений, включающий заготовку отводков, их укоренение в почвенном субстрате, содержащем гидрогель, и высадку в грунт (см. патент RU2200384, кл.  A01G23/00, A01B 79/02, опубл. 20.03.2003). Основными недостатками известного способа являются большой расход гидрогеля и относительно невысокая эффективность укоренения.
Технической проблемой является устранение указанных недостатков и создание экономичного способа разведения эфирномасличных и лекарственных растений. Технический результат заключается в повышении эффективности укоренения и жизнеспособности рассады до 90%. Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что согласно способу вегетативного размножения корневищных растений, включающему заготовку отводков, их укоренение в почвенном субстрате, содержащем гидрогель, и высадку в грунт, гидрогель получают на основе раствора удобрений и вносят в состав субстрата в количестве 30-35%, а укоренение проводят при температуре 28-30°С. В раствор удобрений для гидрогеля предпочтительно вносят 15–20% гуминовых кислот и 5-15% фенольных соединений. В качестве гидрогеля используют карбонатный гидрогель. В качестве отводков используют вегетативные части эфиромасличных культур или вегетативные части родиолы розовой, синюхи голубой, алтея лекарственного, пустырника сердечного или бадана толстолистного.
На фиг.1 представлены вегетативные части растений, используемые для заготовки отводков;
на фиг.2 — их инкубирование в субстрате;
на фиг.3 — полученные растения, высаженные в открытый грунт.
В настоящее время наиболее востребованными лекарственными растениями в пищевой и фармацевтической промышленности являются эфиромасличные культуры (мята, мелисса, шалфей, душица), а также растения, содержащие адаптогены (родиола розовая, элеутерококк, женьшень). На основе базовых видов исследователями выводятся сорта с наиболее высоким содержанием действующих биологически активных веществ. В агрономии таких сортов лекарственных растений существует проблема размножения: при размножении семенами «чистота» сорта теряется, и в результате - полученные экземпляры растений содержат низкое количество биологически активных веществ, что характерно лишь для базового вида. «Чистота» сорта сохраняется только при вегетативном размножении (клонировании): отводки растений, либо части корневища с почками прорастания укореняются в грунте. В результате такого размножения, хемотип полученного растения полностью соответствует родительскому хемотипу, т.е. содержание биологически активных веществ остаётся на характерном для данного сорта высоком уровне. Кроме того, большое значение имеет также состав хемотипа, поскольку применение лекарственного растительного сырья в фармацевтической промышленности подразумевает стандартизацию сырья как по определённому составу веществ, так и по их количеству. В условиях Северо-Западного региона укоренение вегетативных частей растений происходит очень слабо по причине неблагоприятного климата. Проблема неблагоприятного климата достаточно успешно решается строительством и использованием современных парников с автоматической системой вентиляции для получения рассады, однако, наряду с экономическим удорожанием конечного продукта, рассада, полученная в парниковых условиях, плохо приживается в открытом грунте из-за большого климатического интервала между открытой и закрытой средой. Последующее перемещение рассады из парниковых условий в открытую среду также оказывает сильное влияние на хемотип растения, что при выращивании лекарственного растительного сырья недопустимо.
В настоящее время основными районами культивирования и заготовки эфиромасличных культур в России являются южные регионы, однако сочетание умеренно-холодных температур и высокой влажности в Северо-Западном регионе России позволяет вырастить растения с уникальным хемотипом и большей фитомассой.
В условиях северного климата укореняемость вегетативных частей растений в открытом грунте составляет 20-30%, а в тепличном грунте – около 40%. Использование гидрогеля в качестве компонента субстрата для укоренения вегетативных частей растений позволяет повысить укореняемость до 90%, что снижает затраты на выращивание рассады растений и получение лекарственного растительного сырья. Благодаря гидрогелю раствор удобрений принимает коллоидное состояние, является стабильным во внешней среде и обеспечивает дозированную «подкормку» растения, чего невозможно достигнуть использованием обыкновенного водного раствора удобрений и стандартным поливом. Сухой гидрогель впитывает раствор и набухает, увеличивая массу в 40-50 раз. В процессе существования такой компонент субстрата является своеобразной «губкой», которая впитывает и депонирует влагу, отдавая её растениям по мере потребности. Затем вновь вносимый раствор также депонируется, что позволяет избежать потери влаги в глубоких слоях почвы и её высыхание на поверхности, что является важным элементом так называемой «управляемой» подкормки.
Объём гидрогеля на один укореняемый экземпляр составляет 5-10 кубических сантиметров, что позволяет использовать 2,5-3 г удобрений на единицу, в то время как при стандартной технологии выращивания норма затрат удобрений составляет 10-15 г на 1 укореняемый экземпляр. Это связано с тем, что при внесении удобрений в открытый грунт большая их часть уходит в глубинные слои почвы и становится недоступна для корневой системы растения, в то время как гидрогель удобрения удерживает и способствует получению питательных веществ дозированно на протяжении длительного времени. Такое малое количество необходимого субстрата обуславливает экономическую эффективность данной технологии, так как расходуется малое количество гуминовых кислот или любых других удобрений, что позволит применять её в растениеводческих хозяйствах для получения лекарственного растительного сырья высокого качества, используемого в современных фармацевтической, пищевой и косметической промышленностях.
Предлагаемый способ вегетативного размножения растений включает заготовку отводков в виде вегетативных частей растений, их укоренение при температуре 28-30°С в почвенном субстрате, представляющем собой смесь торфяного грунта и набухшего карбонатного гидрогеля в концентрации 30-35%.
Проведённые эксперименты показали, что указанная концентрация гидрогеля позволяет резко (примерно в 3 раза: для эфиромасличных культур с 20–25% до 70%) повысить укореняемость отводков растений, при более низкой и более высокой концентрации гидрогеля укореняемость снижается, а при концентрациях выше 90% – равна нулю. Гидрогель получают на основе раствора удобрений, содержащего 15–20% гуминовых кислот и 5-15% фенольных соединений, получаемых из гидролизата лигнина – продукта переработки древесины. Пример конкретной рецептуры раствора удобрений представлен в таблицах 1-2. В ходе исследования было установлено, что указанный состав является оптимальным: при более высокой концентрации гуминовых кислот укореняемость резко снижается, а при концентрациях 45–50% – равна нулю. Это объясняется избыточной агрессивностью субстрата, вследствие чего отводки темнеют и не укореняются. Также в процессе исследования было установлено, что оптимальная концентрация фенольных соединений в гидрогеле составляет 10%. При более высокой концентрации фенольных соединений укореняемость резко снижается. Данный факт объясним тем, что фенольные соединения повышают вязкость раствора, что изменяет реологические свойства набухшего гидрогеля, составляющего 30% субстрата. Согласно экспериментальным данным установленная оптимальная рецептура раствора позволяет повысить укореняемость отводков исследуемых растений на 15–20%.
Кроме определения оптимального содержания гидрогеля в субстрате и оптимального состава удобрений для укоренения отводков изучаемых эфиромасличных растений было проведено исследование по установлению оптимальной температуры инкубирования отводков, помещённых в субстрат, что обусловлено наличием многочисленных сведений о влиянии внешних температур на процессы транспирации и газообмена в растениях, а также на процессы обмена веществ в клетках. Эксперимент проводили в естественно проветриваемой теплице и в открытой среде при соблюдении ранее установленных оптимальных параметров субстрата для укоренения. Диапазон исследуемых температур составлял от +15 до +30°С при относительной влажности 50–60%. Все исследованные образцы инкубировались в течение 14 дней. Регуляция температурного режима и относительной влажности осуществлялась методами естественного проветривания (в теплицах) и укрывания образцов рассады нетканым материалом плотностью не менее 40 граммов на квадратный метр (в открытом грунте). В результате было установлено, что оптимальная температура инкубирования для всех исследованных образцов составила 28–30°С. Процент укореняемости повысился незначительно (в среднем на 5%) и составил для мяты перечной – 91%, душицы обыкновенной – 86%, тимьяна ползучего – 85% и мелиссы лекарственной – 90%, зато период укореняемости отводков при инкубировании субстрата при 28–30°С по сравнению со стандартными условиями (20°С) сократился практически в 2 раза и составил 8 суток. Таким образом, соблюдение указанного температурного режима в сочетании с определёнными оптимальными концетрациями гидрогеля и удобрений в нём позволяют резко (до 90%) повысить эффективность укоренения вегетативных частей растений.
После укоренения вегетативных частей растений в почвенном субстрате, их переносят в открытый или тепличный грунт и выращивают с использованием стандартных технологий пластиковых мульчирующих материалов или технологии природных мульчирующих материалов (данные технологии адаптированы как для однолетних травянистых, так и для корневищных растений).
Проведенные исследования показали, что предлагаемый способ позволяет повысить эффективность укоренения вегетативных частей растений и жизнеспособность полученной рассады до 90%  по сравнению со стандартной технологией укоренения в открытом (30%) или тепличном (40%) грунте. Это позволяет снизить затраты на выращивание рассады растений примерно на 50%, и, как следствие, затраты на получение лекарственного растительного сырья. Дальнейшее выращивание растений может осуществляться с различными целями: от декоративных растений до лекарственного растительного сырья.
Таблица 1
РЕЦЕПТУРА ВВЕДЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ГИДРОГЕЛЬ
Наименование ингредиентов
Формуладля расчета активного элемента
Содержание микроудобрения в  базовом грунтемг\кг  (%)
Гуминовые кислоты
10 г/кг
Микроэлементы
5 г\ кг
Ca
CaO
1910 (0,191)
Mg
MgO
625  (0,0625)
K
K2O
0,65 (0,00065)
P
P2O5
1,45 (0,00145)
B
B2O3
1,75 (0,00175)
Zn
ZnO
26 (0,026)
Fe
Fe2O3
73 (0,073)
Cu
CuO
3,35 (0,00335)
Mn
MnO
15,2 (0,0152)
Mo
MoO3
8,5 (0,0085)
V
V2O5
3,8 (0,0038)
Co
CoO
0,9 (0,0009)
Ni
NiO
1,2 (0,0012)
Cr
Cr2O3
1,25 (0,00125)
Ti
TiO2
1,05 (0,00105)
Se
SeO2
4,6 (0,0046)
Na
Na2O
2,6 (0,0026)
S
SO3
112 (0,112)
Таблица 2
РЕЦЕПТУРА ВВЕДЕНИЯ СОЛЕЙ В ГИДРОГЕЛЬ
Наименованиесоли
Формула
Характеристика соли
Количество на г/1000 л
Калийная селитраК. азотнокислый
KNO<sub>3</sub>
Малогигроскопичный,Р – в воде,N – 14%; K<sub>2</sub>0 – 44 %
1000
Суперфосфат
Порошковый P<sub>2</sub>0<sub>5 </sub>– 15  %
600
Магний сернокислый
MgSO<sub>4</sub>
Хлорофилл
400
Калий хлористый
KCl
Малогигроскопичный,Р – в воде, ПорошковыйK<sub>2</sub>0 - 60%
10
Железо сернокислоеЖелезный купорос - фунгицид
FeSO<sub>4</sub>
Промышленный препарат – до 50%,Малотоксичен, фунгицид
10
Борная кислота
Н<sub>2</sub>ВО<sub>3</sub>
Р – в воде;
5
Цинк сернокислый
ZnSO<sub>4</sub>
Р – в воде;
1
Медь сернокислая
CuSO<sub>4</sub>-5H<sub>2</sub>O
Р – в воде;
1
Аммоний молибденовокислый
Р – в воде;
0,5
Калий йодистый
KI
Р – в воде; Гигроскопичен
0,5
Кобальт хлорный
CoCl<sub>2</sub>-6H<sub>2</sub>O
0,1