Площадь лесов Российской Федерации и, в частности, Иркутской области с каждым годом сокращается [1, с. 20–21]. Наиболее высокими темпами сокращалась площадь спелых и перестойных сосновых древостоев. В источнике [1] показано, что доля сосняков, достигших возраста спелости, неуклонно снижается: в 1961 г. она составляла 72 % от общей площади сосновых насаждений, в 1973 – 62 %, в 1978 – 54 %, в 1983 – 52 %, в 1988 – 50 %, в 1993 – 47 %, в 1998 – 45 %, в 2003 – 44 %, в 2008 – 41 %, а на 1 января 2017 г. их доля сократилась до 39 %. И такая тенденция сохраняется из-за увеличения объемов лесохозяйственной деятельности в Иркутской области [2, 3]. Автор работы [4] считает, что «проблемы нерационального, часто экономически неэффективного использования природно-ресурсного потенциала, загрязнения природной среды, разрушения экосистем находят отражение на национальном и региональном уровнях». Объемы лесовосстановления недостаточны, чтобы предотвратить сокращение лесных массивов [1]. В настоящее время лесовосстановление и лесоразведение как в России, так и в Иркутской области испытывает острый дефицит в качественном посадочном материале. Одним из способов решения задачи выращивания посадочного материала с хорошей приживаемостью является использование биологических методов обработки семян, в частности биостимуляторов роста растений [5–7]. Применение ростовых веществ позволяет не только ускорить рост сеянцев, но и стимулировать их иммунитет. Это приводит к повышению устойчивости ко многим болезням различной этиологии, а также к стрессам [8–9].
Цель исследования: выявить наиболее эффективный стимулятор, влияющий на энергию прорастания и всхожесть семян сосны обыкновенной (pinus sylvestris) в лабораторных условиях.
Материалы и методы исследования
Эксперимент по выявлению наиболее эффективного стимулятора проводили на базе филиала ФБУ «Рослесозащита» – «Центр защиты леса Иркутской области» в лаборатории отдела «Иркутская лесосеменная станция». Использовали семена сосны обыкновенной (pinus sylvestris) I класса качества, заготовленные в Иркутской области, урожая 2017 г., в количестве 3 200 шт. Из них 1 600 семян предварительно были стратифицированы в холодной воде в течение 6 ч. Непосредственно перед стратификацией семена продезинфицировали в 1 л воды с добавлением 5 г марганцовокислого калия в течение 2 ч. В качестве стимулирующих препаратов использовали Рибав-экстра, Эпин-экстра и Циркон. В эксперименте использовали концентрации растворов стимуляторов и время замачивания, которые указаны в инструкциях к препаратам. Это связано с тем, что «Иркутская лесосеменная станция» филиала ФБУ «Рослесозащита» – «Центр защиты леса Иркутской области» обязаны действовать строго согласно инструкциям, регламенту и требованиям ГОСТ 13056.6–97 [10]. Две партии семян: стратифицированные и нестратифицированные по 400 шт. в каждой были помещены в раствор Рибав-экстра. Через 18 ч семена были разложены по 100 шт. на двухслойные обеззоленные фильтры. Четыре партии семян (400 шт.) были обработаны стимуляторами Эпин-экстра и Циркон и через 2 ч семена и также были разложены фильтры по 100 шт. на каждом. Концентрация растворов Рибав-экстра, Эпин-экстра и Циркон составляли 5×10-4 мл/мл. Контрольные партии (одна стратифицированная) были разложены на фильтры с помощью счетчика-раскладчика с числом отверстий 100 шт. Раскладку проводили на аппарате для проращивания семян на свету. Температура воды в аппарате составляла 22 °С и регулировалась автоматическим регулятором температуры и приставкой постоянной температуры. Предварительно аппарат обработали спиртом, а байки с фитилями прокипятили в течение 10 мин. Всего в ходе эксперимента было заложено 8 партий семян. На каждый стимулятор и контроль пришлось по 2 партии, одна из которых предварительно была стратифицирована, а другая не стратифицирована. В каждой партии было размещено по 400 шт. семян. Учет проростков проводили на 5, 7, 10, 15-е сутки. Результативность препаратов оценивали по энергии прорастания на 7-е сутки, и по лабораторной всхожести на 15-е сутки, в соответствии с ГОСТ 13056.6–97 [10].
Результаты исследования и их обсуждение
В настоящее время идет активный поиск и испытания различных групп природных и синтетических органических соединений (табл. 1), которые активно влияют на обмен веществ высших растений [8, 9, 11]. Авторами исследований [6, 7] выявлено, что для того, чтобы получить наибольший эффект при обработке семян сосны обыкновенной препаратом Эпин-экстра, необходимо выдержать их в растворе данного стимулятора с концентрацией 0,04 мл/200 мл в течение 1–3 ч. Для стимулятора Циркон наилучшая концентрация раствора – 0,02 мл/200 мл, период замачивания должен составлять 6–8 ч. По данным авторов [8] Рибав-экстра оказывает наибольшее воздействие на всхожесть семян сосны обыкновенной.
В результате экспериментов было выявлено, что биостимуляторы Рибав-экстра и Циркон оказали положительное воздействие на все исследуемые параметры (табл. 2). Однако наиболее эффективным стимулятором для стратифицированных семян оказался Рибав-экстра. Энергия прорастания стратифицированной и обработанной стимулятором Рибав-экстра партии семян (рис. 1) на 4,3 % выше, чем у стратифицированной контрольной партии. А лабораторная всхожесть данной простимулированной партии семян (рис. 2) превышала контроль на 2,1 % (табл. 2).
Таблица 1
Стимулирующие препараты прорастания семян
|
Природные стимуляторы |
Синтетические стимуляторы |
|
|
Фитогормоны |
Стимуляторы негормональной природы |
|
|
Эпин-экстра – регулятор роста и развития растений с ярко выраженным антистрессовым и адаптогенным действием (0,025 г/л д.в. 24-эпибрассинолид) [12] |
Экогель – композиция линейных полиаминосахаридов (хитозанов) в растворе альфаоксипропионовой кислоты. Активатор иммунитета, повышения приживаемости и болезнеустойчивости [12] |
Гетероауксин – индолил-3 уксусной кислоты калиевая соль, 50 г/кг [12] |
|
Новосил – водная эмульсия экстракта хвои пихты сибирской [13] |
Энерген – калиевые соли гуминовых кислот, 80 г/л. Повышает энергию прорастания и всхожесть семян, стимулирует рост и развитие растений, защищает растения от неблагоприятных факторов, заморозков, засухи и повышает приживаемость растений при пересадке [12] |
Крезацин – синтетический адаптоген и иммуностимулятор. Повышает устойчивость живых организмов к длительному действию неблагоприятных факторов: пониженной и повышенной температуры, засухи и др. Ускоряет рост, развитие и сроки созревания [9] |
|
– |
Агат-25К – создан на основе метаболитов штамма бактерий Pseudomonas aureofaciens H16 (штамм депонирован в ВКМ РАН под № В 2433 Д), в процессе которого синтезируется комплекс ростостимулирующих соединений: 3-индолилуксусная кислота, α-аланин, α-глутаминовая кислота, в концентрированной форме [11] |
Фумар – диметиловый эфир аминофумаровой кислоты, является синтетическим аналогом природных фитогормонов и сочетает в себе свойства ауксинов, гиббереллинов и цитокининов [6] |
|
– |
Циркон – 0,1 г/л, гидроксикоричные кислоты. Стимулирует ростовые процессы, защищает от стрессов и составляет систему жизнеобеспечения растений [12] |
– |
|
– |
Иммуноцитофит – смесь этиловых жирных кислот и мочевины [12] |
– |
|
– |
ОберегЪ – полиненасыщенные жирные кислоты, которые являются составной частью витамина F (арахидоновая кислота – 0,15 г/л) [12] |
– |
|
– |
Рибав-экстра – продукт метаболизма микоризных грибов, выделенных из корней женьшеня. Действующее вещество 0,00152 г/л L-аланин + 0,00196 г/л L-глутаминовой кислоты [8] |
– |
Таблица 2
Влияние стимуляторов Рибав-экстра, Циркон, Эпин-экстра на энергию прорастания и лабораторную всхожесть семян сосны обыкновенной (pinus sylvestris)
|
Дата очередного подсчета проростков, дн. |
Стратифицированные семена |
Нестратифицированные семена |
||
|
Контроль, шт. |
Число нормально проросших семян, шт/процент относительно контроля |
Контроль, шт. |
Число нормально проросших семян, шт/процент относительно контроля |
|
|
Стимулятор Рибав-экстра |
||||
|
5-й |
351 |
381 /+8,5 |
358 |
351 /–2,0 |
|
7-й |
20 |
5/–25,0 |
16 |
8/–50,0 |
|
10-й |
10 |
3/–70,0 |
6 |
21/+250,0 |
|
15-й |
1 |
2 /+100,0 |
0 |
0/0 |
|
Энергия прорастания, проц. |
93 |
97 /+4,3 |
94 |
90 /–4,3 |
|
Всхожесть, проц. |
96 |
98 /+2,1 |
95 |
95 /0 |
|
Число непроросших семян, шт. |
18 |
9 |
20 |
20 |
|
Стимулятор Циркон |
||||
|
5-й |
351 |
357 /+1,7 |
358 |
374 /+4,5 |
|
7-й |
20 |
17/–15,0 |
16 |
5/–68,7 |
|
10-й |
10 |
11/+10,0 |
6 |
5/–16,7 |
|
15-й |
1 |
1/0 |
0 |
1 /+100,0 |
|
Энергия прорастания, проц. |
93 |
94 /+1,1 |
94 |
95 /+1,1 |
|
Всхожесть, проц. |
96 |
97 /+1,0 |
95 |
96 /+1,1 |
|
Число непроросших семян, шт. |
18 |
14 |
20 |
15 |
|
Стимулятор Эпин-экстра |
||||
|
5-й |
351 |
363 /+3,4 |
358 |
354 /–1,1 |
|
7-й |
20 |
12/–40,0 |
16 |
15/–6,2 |
|
10-й |
10 |
10/0 |
6 |
10/+66,7 |
|
15-й |
1 |
0 /–100,0 |
0 |
0/0 |
|
Энергия прорастания, проц. |
93 |
94 /+1,1 |
94 |
92 /–2,1 |
|
Всхожесть, проц. |
96 |
96 /0 |
95 |
95 /0 |
|
Число непроросших семян, шт. |
18 |
15 |
20 |
21 |
Рис. 1. Значение энергии прорастания контроля и обработанных стимуляторами семян сосны обыкновенной (pinus sylvestris)
Рис. 2. Значение лабораторной всхожести контроля и обработанных стимуляторами семян сосны обыкновенной (pinus sylvestris)
Рис. 3. Значение длины ростков проросших семян сосны обыкновенной (pinus sylvestris)
Также необходимо отметить, что ростки стратифицированной и обработанной стимулятором Рибав-экстра партии семян в 2 раза длиннее, чем ростки партии стратифицированного контроля (рис. 3). На нестратифицированные семена стимулятор Рибав-экстра оказал обратное действие: энергия прорастания данной партии была ниже контрольной на 4,3 %. Однако длина ростков нестратифицированных и обработанных раствором Рибав-экстра семян также в 2 раза превышала длину контрольных ростков (рис. 3). Увеличение энергии прорастания и лабораторной всхожести как у стратифицированных, так и у нестратифицированных партий было выявлено у семян, обработанных стимулятором Циркон. В среднем данные показатели превышали результаты контрольных партий на 1,1 % (табл. 2).
Также установлено, что ростки обработанных Цирконом семян в 1,5 и 1,8 раза длиннее, чем ростки партий контрольных семян нестратифицированных и стратифицированных соответственно (рис. 3).
Худший результат показали партии семян, обработанные стимулятором роста Эпин-экстра. Как у стратифицированных, так и у нестратифицированных партий лабораторная всхожесть не была повышена с помощью данного стимулятора (табл. 2). Но длина ростков семян, обработанных Эпин-экстра, также превышала длину контрольных (рис. 3).
Заключение
Проведенные исследования показали, что наибольший эффект на энергию прорастания и лабораторную всхожесть семян сосны обыкновенной имеет биостимулятор Рибав-экстра. Энергию прорастания стратифицированной и обработанной стимулятором Рибав-экстра партии семян сосны обыкновенной он повысил на 4,3. Лабораторную всхожесть на 2,1 %. Также необходимо отметить, что ростки стратифицированной и обработанной стимулятором Рибав-экстра партии в 2 раза длиннее, чем ростки партии стратифицированного контроля. Увеличение энергии прорастания и лабораторной всхожести как у стратифицированных, так и у нестратифицированных партий было выявлено у семян, обработанных стимулятором Циркон. В среднем данные показатели качества превышали результаты контрольных партий на 1,1 %. Также установлено, что ростки обработанных Цирконом семян в 1,5 раза длиннее, чем ростки партий контроля. Худший результат показали партии семян, обработанные стимулятором роста Эпин-экстра.