Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Сосна является одной из основных пород защитного лесоразведения. Ее доля составляет 60–70 % от породного состава вновь создаваемых защитных насаждений в районе степей европейской части Российской Федерации. Согласно приказу Рослесхоза от 09.03.2011 г. № 61 «Об утверждении перечня лесорастительных зон Российской Федерации и перечня лесных районов Российской Федерации» и приказ Рослесхоза от 28.03.2016 г. № 100 «Об установлении лесосеменного районирования», Волгоградская область включает три лесосеменных района, для каждого из которых необходимо создавать специализированные лесосеменные плантации. При этом для обеспечения потребности региона в улучшенных селекционных сеянцах в каждом районе необходимо создавать лесные питомники для выращивания сеянцев сосны. К сожалению, существующие в настоящее время в районе степей европейской части Российской Федерации питомники обеспечивают потребности в сеянцах всего на 20–30 %, остальные сеянцы получают из других лесосеменных районов с непроверенными наследственными свойствами. В настоящее время в Волгоградской области функционируют пять лесных питомников с заявленной производительностью 2,5 млн стандартных сеянцев сосны ежегодно, что должно обеспечивать ежегодные потребности области в сеянцах сосны, составляющие 2,8 млн штук. В действительности ежегодно сеянцев не хватает и приходится закупать до 40–50 % необходимого количества в других регионах, нарушая вышеупомянутый приказ Рослесхоза. Поэтому перед лесоводами региона стоит задача создания высокоэффективных лесных питомников с возможностью применения современных технологий выращивания сеянцев.

Цель исследования – изучить динамику содержания основных химических элементов в сеянцах сосны обыкновенной по фазам их развития в сезонном цикле с целью разработки оптимизации питания внесением органических и минеральных удобрений, связав периоды подкормок не с календарными сроками, а с суммой активных температур.

Материалы и методы исследования

Опыты проводились на лесном питомнике Нижневолжской станции ВНИАЛМИ, г. Камышин, и питомнике ВНИАЛМИ. г. Волгоград.

Методикой исследований предусматривался периодический отбор образцов сеянцев сосны, измерение их биометрических параметров, взвешивание, определение содержания азота, фосфора и калия во всех органах, биохимический анализ хвои. На основе полученных результатов разработана оптимальная агротехника выращивания посадочного материала, испытанная в посевных отделениях питомников. Оригинальность проведенных исследований заключается в том, что изменения требовательности растений к почвенному питанию, особенности накопления сухого вещества в их органах рассматривали в зависимости от морфологического состояния растений (фенофаз или периодов сезонного развития). Это позволило установить необходимость проведения того или иного агротехнического ухода и внесения удобрений, в зависимости от накопленной к этому времени суммы активных температур, а не по календарным датам, которые часто не дают точного представления об изменении потребностей растений.

Результаты исследования и их обсуждение

Закономерности линейного роста однолетних сеянцев. Линейный рост стволика и корней сеянцев древесных пород наряду с проявлениями морфологических признаков в процессе органогенеза – наиболее наглядный показатель их сезонного развития. В течение первого вегетационного периода растет зародышевый корешок, вытягивается гипокотиль, несущий семядоли, развивается эпикотиль, формируется корневая система и ассимиляционный аппарат растения. Последовательность развития сеянца обусловлена биологически. Каждый этап его развития характеризуется определенными закономерностями роста и новообразованиями отдельных вегетативных органов.

Установлено, что способ подготовки семян и сроки их посева влияют лишь на время проявления отдельных морфологических признаков, продолжительность этапов морфогенеза и абсолютные значения качественных показателей сеянцев сосны и ели, не изменяя общего хода сезонного развития сеянца. При благоприятном режиме увлажнения, минерального питания и оптимальных температурных условиях через 4–5 дней после посева при сумме активных температур 80–120 °С семена наклевываются, зародышевый корешок трогается в рост. После того как корешок углубится в почву на 1–1,5 см, начинается рост гипокотиля (подсемядольного колена), выносящего семядоли на поверхность земли. К моменту окончания линейного роста гипокотиля семядоли освобождаются от семенных покровов и развертываются при сумме активных температур от 390 °С до 500 °С.

Скорость роста гипокотиля довольно велика – более 1 мм/сут. Этот период – наиболее напряженный в физиологическом отношении, требует соблюдения режима полива, что наилучшим образом достигается при капельном орошении, это же значительно снижает и расход воды, так как высокий уровень транспирации гипокотиля и семядолей обусловливает низкую устойчивость проростка к почвенной и атмосферной засухе.

Кривая роста эпикотиля в высоту довольно четко разделяется на 3 участка, связанных с суммой активных температур аналогично кривой большого периода роста Сакса (S-образная кривая): начало – 390 °С, интенсивный рост – 853–1500 °С и его замедление – 1500–2000 °С. Окончание линейного роста сеянцев в высоту успешно регулируется фотопериодом и суммой активных температур [2, 3].

Одной из основных биологических особенностей роста однолетних сеянцев сосны является длительный период их вегетации, который в условиях высокой обеспеченности теплом на территории Волгоградской области, где сумма активных температур за вегетационный период составляет около 3000 °С, необходимо использовать для получения стандартных сеянцев сосны в питомниках в течение одного вегетационного периода на основе эффективной агротехники выращивания [2, 5].

Динамика изменения содержания сухого вещества в сеянцах в течение вегетационного периода является важным показателем, определяющим формирование растения и его подготовленность к низким температурам. В табл. 1 приводятся данные по динамике содержания сухого вещества в сеянцах в сезонном цикле, в процентах от сырой массы и суммы температур выше 10 °С.

Содержание фосфора и калия в сезонном цикле изменяется незначительно. В период интенсивного роста этих элементов во всех частях сеянца несколько больше, к осени их содержание уменьшается.

Интенсивные методы выращивания посадочного материала увеличивают выход массы сеянцев с единицы площади, одновременно увеличивается вынос из почвы основных питательных элементов [2–6]. Для ускоренного выращивания сосны важно определить оптимальные нормы удобрения. Нормы удобрения зависят от количества питательных веществ, имеющихся в почве, вынесенных из почвы сеянцами и их корневой системой.

Перед посевом внесли N120Р180К120. В конце вегетационного периода определяли количество сухого вещества, выносимого сеянцами с единицы площади, затем определили содержание основных минеральных элементов в сеянцах и на основании этого вычислили количество минеральных элементов, вынесенное сеянцами сосны обыкновенной с единицы площади.

В наших опытах выход сеянцев был 4 млн штук с га. Вынос сухого вещества и элементов минерального питания таким количеством сеянцев представлен в табл. 3.

Как видно, наибольшее количество азота, фосфора, калия выносится с хвоей, стволики и корни выносят большее количество азота, калия, меньшее – фосфора.

Вынос питательных веществ с 1 га посева сосны составляет азота (N) – 106 кг, фосфора (Р) – 22,3 кг, калия (К) – 53,26 кг.

В литературе имеются сведения, что на производство 1 г сухого вещества в условиях выращивания в открытом грунте древесные породы потребляют 20 мг азота, 25 мг фосфора и 15 мг калия [1]. Выращенные нами сеянцы сосны осенью на 1 г сухого вещества содержали 20 мг азота, 4,2 мг фосфора, 9,2 мг калия.

Сеянцами сосны на почвы выносится 88 % количества азота, входящего в состав удобрений. Фосфора сеянцы поглотили очень мало – 8 % внесенного количества и калия 22 % от внесенного с удобрением.

Таким образом, одним из основных звеньев агротехники интенсивного выращивания является оптимизация питания.

Исходя из поглощенного сеянцами и внесенного в посев удобрениями количества азота, следует считать, что для интенсивного выращивания сеянцев сосны необходимо ежегодно вносить N – 120. Фосфора сеянцами сосны выносится мало, но фосфор оказывает большое влияние на поглощение сеянцами азота; как доказано рядом исследователей, фосфора в удобрении должно быть в 1,5–2 раза больше, чем азота и калия [1, 3, 5], установлено, что для сеянцев сосны обыкновенной соотношение N: Р: К в составе удобрений должно составлять 1,0: 1,8: 1,0. При избыточном азотном питании в растении повышается количество небелкового азота, наступает депрессия роста и развития сеянцев. Отсюда необходимо ежегодно вносить фосфора (Р) – 220 и калия (К) – 120. В почве обычно содержится большое количество макроэлементов, и поэтому, за исключением марганца (Мn), нет необходимости ежегодно вносить их в почву. В 1 % растворе марганца можно замачивать семена перед посевом.

Как установлено исследованиями Г.Я. Маттиса [2], минеральные удобрения дадут эффект только в сочетании с органическими. Кроме того, по нашим данным, с корневой системой 1 сеянца при влажности почвы 60 % от ПВ выносится 2,5 г почвы. При выходе 4 млн штук с гектара вынос почвы корнями сеянцев составит 10 тонн с 1 га.

В качестве источника органического удобрения может служить внесение навоза, компоста, сидеральные пары [2, 5, 6]. При интенсивном выращивании сеянцев по рекомендуемой нами агротехнике для поддержания и улучшения плодородия почвы считаем целесообразным применять севообороты со следующей ротацией: чистый удобренный пар, выращивание сосны в течение 3 лет. Оптимальной дозой для удобрения пара под сосну является 80 тонн навоза на 1 гектар.

Выводы

1. Установлено, что динамика линейного роста однолетних сеянцев сосны в высоту в процессе сезонного развития органогенеза тесно связана с суммой активных температур выше 10 °С от прорастания семян до закладки верхушечной почки.

2. Содержание сухого вещества и химических элементов в сеянцах возрастает во всех частях сеянца к концу вегетационного периода.

3. Наибольшее содержание основных элементов питания – азота, фосфора, калия отмечено во всех частях сеянца в период интенсивного роста. Больше всего азота, фосфора, калия содержится в хвое, значительно меньше в корнях и стволиках.

4. Сеянцами сосны при интенсивных методах выращивания и выходе 4 млн шт. с 1 га ежегодно выносится азота (N) –106 кг, фосфора (Р) – 22,3 кг, калия (К) – 53,26 кг. С корнями сеянцев ежегодно выносится 10 тонн земли на 1 га.

5. При интенсивных методах выращивания сеянцев сосны необходимо ежегодно вносить N120Р220К120. И после 3 лет выращивания сеянцев паровать поле с внесением 80 тонн навоза на 1 га.