В Центральной лесостепи России главной лесообразующей породой является дуб черешчатый (Quercus robur L.), занимающий более 49 % лесопокрытой площади. Дуб является не только гордостью лесного хозяйства России, но и служит источником исключительно ценной древесины. В условиях расчлененного рельефа лесостепи и степи дубравы выполняют важные водоохранные и водорегулирующие функции, приостанавливают водную и ветровую эрозию, сохраняют ценные земли, способствуют получению высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. В последние годы возрастает их рекреационная и эстетическая роль. Многогранность функций дубрав требует комплексного, научно обоснованного подхода к их использованию и воспроизводству. Особые трудности представляет создание культур дуба в поймах рек. Для этого лесоводы разрабатывают технологии выращивания крупномерного посадочного материала дуба и создания лесных культур в поймах рек.
В настоящее время развитие сети лесных питомников и ускоренное получение в них высококачественного посадочного материала – одна из важных задач лесного хозяйства. Однако в ряде регионов России в действующих питомниках не всегда удается обеспечить выход с единицы площади качественных сеянцев и саженцев. Поэтому в последние годы особое внимание ученых и производственников обращено на совершенствование агротехники их выращивания с применением минеральных удобрений.
Минеральные удобрения не нашли широкого применения в лесном хозяйстве России. В основном они используются при плантационном лесоразведении и в посевных отделениях питомников. В то время как в зарубежных странах – США, Германии, Австрии – доказана эффективность их использования [8].
Ценность предложенного агроприема (внесение удобрений) состоит в том, что с помощью специально подобранных доз, в нашем опыте мочевины, можно обосновать их применение, в определенных дозах в предпосевной обработке семян для повышения выхода и качества посадочного материала хозяйственно – ценной древесной породы (дуба черешчатого) [1, 5, 7].
Большую роль в питании растений играют корневые системы, следует отметить, что химические элементы поглощаются корневыми системами и накапливаются в растениях, обеспечивая их питание. Однако корневая система является сложным расчлененным органом, выполняющим ряд функций, в ряд которых входит и функция поглощения веществ. Несмотря на сложное строение в корневой системе, можно без труда выделить часть ее с тонкими, покрытыми корневыми волосками конечными разветвлениями и значительно большую по массе часть корневой системы, представленную более толстыми кутинизированными корнями с явно физиологическими функциями.
Ряд авторов при исследованиях изучают корневые системы в разных слоях почвы и судят об активности корневых систем по их функциональным признакам. Проведенные опыты позволяют судить об очень значительном усвоении питательных веществ частями корневой системы, расположенными в глубоких слоях почвы. Эти данные подтверждаются в опытах с очень глубокой заделкой удобрений (на глубину 50 см), возможно считать, что у растений с возрастом происходит смещение в глубину зоны наибольшего поглощения корневой системы, то есть вопрос о «физиологическом центре тяжести» корневой системы. Очевидно, что части корневой системы большого веса меньше всего участвуют в процессе поглощения веществ из почвы. Представление о локализации зоны интенсивного поглощения веществ вблизи меристематического кончика корня является абсолютно правильным и убедительным. На участках корня, удаленных от кончика корня, даже при отсутствии трудно проходимой экзодермы, поглощение растворенных веществ прекращается. Через стареющие части корня, отмечал еще Д.А. Сабинин [2], будет проходить вода, а вместе с ней и растворенные вещества, но активное накопление веществ в этих частях прекращается. Это говорит о различиях между поглощением воды и растворенных веществ корнями.
Целью нашей работы явились исследования роста надземной части и корневых систем крупномерных сеянцев дуба при выращивании в питомнике.
Материалы и методы исследований
Опытные посевы желудей дуба (четыре варианта) проведены на питомнике лесопаркового участка ВНИИЛГИСбиотех в трех повторностях каждого варианта. Крупные желуди по 6 г и мелкие по 3 г отдельно высевали по вариантам и соответственно контролю. На один погонный метр высевали 25 шт. желудей. В качестве припосевного удобрения была взята аммиачная селитра NO3 (N – 34…35 % д.в.). Контроль – без обработки. Проведены дендрометрические исследования всхожести семян, роста надземной части и корневых систем. Данные, полученные в результате замеров, обработаны методами математической статистики с определением средних показателей, ошибки средних и достоверности выявленных различий по критерию Стьюдента.
Результаты исследований и их обсуждение
В 2010 г. в Воронеже наблюдался хороший урожай желудей дуба черешчатого ранней фенологической формы. На территории опытной станции Воронежского агроуниверситета произрастают 80–90-летние деревья дуба, от лучших из них собраны желуди, часть из которых использована для опытных посевов с применением удобрений. Изучено совместное влияние двух агротехнических приемов (массы желудей и удобрений) на рост (высота, диаметр, длина стержневого корня). Результаты измерения линейных показателей у опытных и контрольных сеянцев приведены в таблице. Было изучено влияние азотных удобрений (мочевины) на рост сеянцев дуба черешчатого, внесенных перед посевом семян, в условиях свежих супесчаных почв питомника лесопаркового участка ВНИИЛГИСбиотех с оптимальным поливом.
Согласно нашим исследованиям почвы питомника характеризуются низкой обеспеченностью основными химическими элементами, поэтому для предпосевного удобрения принята однократная доза для аммиачной селитры – 50 кг/га д.в.
В работе рассматривается влияние внесения припосевного удобрения мочевины на рост и развитие стволика и корневых систем. Нами изучены особенности роста корней дуба черешчатого по длине на супесчаных черноземовидных почвах лесного питомника в возрасте 4 лет. В литературе нет сведений о размерах корневых систем 4-летних сеянцев дуба, хотя при механизированной выкопке крупномерных сеянцев важно иметь знания о морфологии корней, их дендрометрических показателях в этом возрасте.
Азотное удобрение незначительно влияет на рост сеянцев дуба черешчатого в изучаемых почвенных условиях. Важным показателем характеристики качества сеянцев являются корневые системы [1, 3, 4, 5]. Внесение удобрений мало влияет на рост центрального корня в данных условиях. И хотя глубина залегания корневой системы в опытных вариантах чуть больше контроля, различия эти во многих случаях несущественны.
Наличие стержневого корня присуще всем древесным породам, однако интенсивность и продолжительность его развития, обусловленные генетическими особенностями, у отдельных пород могут существенно отличаться. Например, в благоприятных условиях на обыкновенных черноземах с относительно достаточным увлажнением глубина проникновения стержневого корня у дуба черешчатого к 40-летнему возрасту может достигать 6–8 м [3].
Наши исследования показали, что в возрасте 4 лет длина стержневого корня примерно равна высоте надземной части (рис. 1, 2, 3).
Рис. 1. Обработанные удобрением. Категория 1, 3 – надземная часть и корневые системы крупных желудей; категория 2, 4 – надземная часть и корневые системы мелких желудей
Рис. 2. Контроль без обработки. Категория 1, 3 надземная часть и корневые системы крупных желудей; категория 2, 4 надземная часть и корневые системы мелких желудей
Рис. 3. Общий вид 4-летних сеянцев дуба черешчатого. Слева четыре сеянца с прикорневым внесением мочевины, справа четыре – без внесения мочевины
Получены данные размеров надземной части, длины корней, диаметра у корневой шейки. Дендрометрические исследования показали, что средние показатели надземной части и длины стержневого корня были одинаковы и составили 61,0 см, средний диаметр корневой шейки составил 0,73 см, а длина надземной части 61,4 см.
Сравнение биометрических показателей, проведенное по 3 повторностям, показало, что наблюдаемые различия между дисперсиями выборок не достоверны на 5 % уровне доверия, что позволяет сделать заключение о том, что внесение мочевины в почву при посеве желудей в данных почвенных условиях не оказывает существенного влияния на высоту стволиков, толщину, длину корня 4-летних сеянцев дуба в сравнении с контролем. Коэффициент корреляции длины стволика и длины стержневого корня в данных условиях выращивания колеблется от 0,71–0,95 (таблица).
В четырехлетнем возрасте длина стержневого корня почти равна высоте стволика или незначительно длиннее (коэффициент корреляции достигает 0,9).
Биометрические показатели роста 4-летних сеянцев дуба черешчатого
|
Номер ряда, повторность |
Средняя высота стволика, см |
Средняя длина стержневого корня, см |
Средний диаметр корневой шейки, см |
Коэффициент корреляции между высотой стволика и длиной стержневого корня |
|
С внесением мочевины при посеве |
||||
|
1 крупные |
61,3 ± 5,71 |
65,1 ± 4,54 |
0,84 ± 0,069 |
0,82 |
|
2 мелкие |
56,2 ± 7,73 |
54,1 ± 6,78 |
0,84 ± 0,011 |
0,95 |
|
3 крупные |
72,3 ± 10,91 |
66,5 ± 5,80 |
0,89 ± 0,140 |
0,93 |
|
4 мелкие |
64,6 ± 6,31 |
61,9 ± 4,44 |
0,67 ± 0,040 |
0,81 |
|
Контроль |
||||
|
5 крупные |
61,7 ± 7,54 |
61,5 ± 3,83 |
0,66 ± 0,070 |
0,73 |
|
6 мелкие |
42,5 ± 8,11 |
52,7 ± 6,73 |
0,46 ± 0,061 |
0,89 |
|
7 крупные |
65,2 ± 5,13 |
69,3 ± 4,53 |
0,71 ± 0,062 |
0,83 |
|
8 мелкие |
52,3 ± 5,81 |
54,2 ± 6,78 |
0,66 ± 0,081 |
0,71 |
Рост в высоту сеянцев дуба черешчатого в возрасте четырех лет, выращенных из крупных семян, с припосевной обработкой мочевиной превышает по высоте сеянцы из мелких семян на 6,4 см; без обработки мочевиной – на 16 см. Но различия не достоверны. Внесение удобрений, видимо, влияет на рост сеянцев в высоту, и различия осевого побега мелких и крупных семян на 10 см меньше, чем у мелких и крупных семян без обработки мочевиной.
Рост корневой системы в значительной степени определяется условиями питания. Отношение длины надземной части к длине корней не постоянно и изменяется в зависимости от условий питания. С внесением удобрения отношение увеличивается, т.е. увеличение надземной части идет быстрее, чем корневых систем, поэтому отношение в опытном варианте составляет 0,28 по сравнению с 0,22 в контроле. При этом надо отметить увеличение длины корневой системы, которая способна осваивать питательные вещества почвы из более глубоких слоев почвы.
Сеянцы-однолетки на легких песчаных почвах в первый год достигали стандартных размеров, имели глубокую корневую систему [4].
Заключение
1. Проведенные исследования влияния припосевного удобрения при выращивании сеянцев дуба черешчатого на супесчаных черноземовидных почвах позволяют отметить, что внесение азотных удобрений в дозе 50 кг/га действующего вещества в сочетании с высокой агротехникой выращивания незначительно влияет на всхожесть и рост сеянцев. Различия высоты сеянцев в опыте и контроле не достоверны.
2. Изучение роста в высоту сеянцев дуба черешчатого в возрасте четырех лет показывает, что сеянцы, выращенные из крупных семян, с припосевной обработкой мочевиной превышают по высоте сеянцы из мелких семян на 6,4 см; без обработки мочевиной – на 16 см. Но различия не достоверны.
3. Исследования роста и развития корневых систем 4-летних сеянцев дуба показали, что длина стержневого корня имеет высокий коэффициент корреляции с высотой осевого побега надземной части сеянца (0,71–0,95). Результаты данных исследований важны для настройки выкопочной скобы при механизированной выкопке крупномерных сеянцев дуба.