Оценка торфа алтайских месторождений в качестве субстрата для ускоренной продукции сеянцев хвойных пород
Оценка пригодности торфов месторождений Сибири, ее использование в качестве субстратов для ускоренного тепличного выращивания сеянцев хвойных пород с закрытыми корнями. Сходство, различие потенциальных тепличных субстратов по большим массивам их свойств.
Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 20.06.2018 |
Размер файла | 176,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Оценка торфа алтайских месторождений в качестве субстрата для ускоренной продукции сеянцев хвойных пород
Наумова Н.Б., Макарикова Р.П.
Аннотация
Проведена оценка пригодности торфов местных месторождений юга Западной Сибири с целью использования в качестве субстратов для ускоренного тепличного выращивания сеянцев хвойных пород с закрытыми корнями. Некоторые торфа низинных алтайских болот по своим агрохимическим свойствам близки к верховым торфам из месторождений европейской части России и подходят для развития современных технологий выращивания сеянцев хвойных пород в теплицах. Применение методов многомерной статистики позволяет наглядно и быстро оценить сходство и различие потенциальных тепличных субстратов по большим массивам их свойств.
Ключевые слова: Сеянцы хвойных пород, месторождения торфа, торфосубстрат, закрытые корневые системы, тепличный метод, Алтайский край
Деревья хвойных пород (сосна, ель, лиственница) являются основными лесообразователями в азиатской части России, и поэтому восстановление их популяций на антропогенно нарушенных территориях является очень актуальным.
Технологии выращивания сеянцев в питомниках открытого грунта существенно уступают по производительности и последующей приживаемости сеянцев тепличным методам. Использование тепличных комплексов, специально разработанных для ускоренного производства в промышленных масштабах сеянцев деревьев хвойных пород, давно стало популярно в Европе [1] и Америке [2] и становится все более и более популярным в нашей стране. Признанными лидерами в области разработки таких технологий ускоренного тепличного выращивания сеянцев хвойных пород с закрытыми корнями являются фирмы скандинавских стран. Естественно, что технологии, предлагаемые ими, максимально адаптированы к климатическим условиям стран Северной Европы, местному сырью, биологическим особенностям древесных видов, биоразнообразию сообществ возбудителей болезней сеянцев в том регионе и т.п., а также к социо-экономической специфике производства.
Лесные хозяйства все чаще приобретают тепличные комплексы иностранного производства. Однако полное сохранение рецептуры торфяных субстратов и ингредиентов минеральной подкормки сеянцев для использования в лесостепной зоне Сибири часто оказывается нерациональным вследствие ряда причин. Одной из таких причин являются генетические особенности местных растений. Так, в Алтайском крае семена улучшенной селекционной категории продуцируют лесосеменные плантации местных плюсовых деревьев среднеобской сосны [3]. Другой причиной является специфическое воздействие локальных экологических факторов (их сезонная ритмика, продолжительность вегетационного периода, свойства почвы и т.п.), т.е. совокупность свойств того местообитания, в которое попадут сеянцы после высадки из теплицы. Например, в лесостепной зоне Западной Сибири наиболее благоприятными для роста хвойных являются приобские боры. И, наконец, немаловажными причинами, стимулирующими поиск местных компонентов для составления тепличных субстратов, являются высокие цены на зарубежные ингредиенты субстратов и их доставку.
Таким образом, для достижения максимальной биологической и экономической эффективности современных технологий ускоренного выращивания сеянцев хвойных пород в конкретных физико-географических, гидротермических и экономических условиях юга Западной Сибири скандинавские технологии необходимо, как минимум, модифицировать - в части использования субстратов на основе торфов местных месторождений. Однако потенциальные месторождения торфа в регионе относятся к низинным или переходным [4], в то время как одними из лучших для выращивания сеянцев хвойных пород с закрытыми корнями признаны субстраты на основе верхового сфагнового торфа [5, 6, 7]. Низинные торфа существенно варьируют по качествам, важным для выращивания сеянцев по скандинавской технологии, в некоторых случаях приближаясь к верховым [8, 9].
Целью исследования было оценить торф пяти месторождений Алтайского края в качестве субстрата для ускоренного выращивания сеянцев хвойных пород в условиях промышленных тепличных комплексов.
Объекты и методы исследования
Торф и торфосубстраты. Образцы торфа из месторождений Алтайского края (болота Ляга Боровлянского лесничества, Моховое Бобровского лесничества, Рямы Ларичихинского лесничества, а также два безымянных низинных болота из Боровлянского и Петровского лесничества, соответственно) были отобраны в июне 2013 года. Образец торфа брали в типичном месте болота с одного разреза площадью около 3 м2. Торф первых трёх месторождений отбирали послойно: с глубины 25-50 и 50-75 см, а в остальных случаях изучали смешанный образец с глубины 25-75 см. Для сравнения в качестве контроля были взяты стандартные торфосубстраты, приготовленные на основе торфов месторождений европейской части страны и условно названные «Псковский» и «Великолукский».
Образцы торфосубстратов вместе c сеянцами, выросшими на этих торфосубстратах в тепличных комплексах, были отобраны в октябре 2013 года. Торфосубстрат после поступления в лабораторию отряхнули с корней, тщательно перемешали и хранили до выполнения анализов (1-2 недели) при температуре +4°С.
Добавки к субстратам и удобрения. В качестве возможных добавок к торфосубстратам были взяты и отдельно проанализированы образцы перлита, вермикулита, а также кора, шишки и опилки сосны обыкновенной, уголь древесный (березовый) и в качестве удобрения - комплексное минеральное удобрение.
Методы анализов
Анализ торфов, торфосубстратов и добавок. Содержание общего азота (Nобщ) определяли по Кьельдалю [10]. Содержание органического (Сорг) и неорганического (Снеорг) определяли путем оценки потери веса аликвоты (2-4 грамма) почвенного образца при ступенчатом прокаливании [11]: по потерям при прокаливании в течение 12 часов при 500 °С оценивали содержание Сорг, умножая на 0,58, и зольность, а по потерям веса при последующем прокаливании в течение 12 часов при 800 °С оценивали содержание Снеорг.
Содержание подвижных форм питательных элементов (N-NO3, N-NH4, K2O P2O5) определяли стандартными методами агрохимических исследований [11]. Общее содержание некоторых макро- и микроэлементов и тяжелых металлов (Na, Ca, Mg, Zn, Cd, Cu, Fe, Mn, Co, Ni, Sr, Li, Pb) определяли после мокрого озоления субстратов и добавок концентрированной серной кислотой при нагревании с последующим анализом фильтратов на атомно-адсорбционном спектрофотометре. Все анализы выполняли в 3-хкратной повторности.
Определение pH проводили потенциометрически в водных экстрактах (субстрат : вода = 1:5) после встряхивания и центрифугирования. В этих же вытяжках определяли содержание органического углерода бихроматным методом.
Степень разложения торфа определяли путем оценки содержания бесструктурной массы, состоящей из мелких растительных тканей, в процентном отношении ко всей массе торфа [8].
Анализ растений. Сразу после поступления в лабораторию сеянцы отмывали от остатков торфосубстратов и подсушивали на воздухе. После этого определяли объем подземной и надземной частей растений по вытесненному соответствующей частью растения объему воды из мерного цилиндра. Далее растения высушивали при 65 °С с принудительной вентиляцией и гравиметрически определяли надземную и подземную фитомассу.
Статистическая обработка. Полученные аналитические данные составляли в матрицу с образцами торфосубстратов и добавок в виде строк-объектов (всего 18) и измеренными показателями в виде столбцов-переменных (всего 23). Статистическую обработку организованных таким образом данных проводили методами описательной статистики и анализа главных компонент с помощью статистического пакета PAST [12].
Результаты и обсуждение
Важнейшие показатели, по которым, в первую очередь, оценивается пригодность торфов для приготовления торфосубстратов, - это зольность, рН, соотношение C/N и N/P. Эти и другие химические характеристики изученных торфов, торфосубстратов и добавок представлены в таблицах 1, 2, 3 и 4.
Таблица 1. Зольность и содержание углерода (%) в образцах коммерческих торфосубстратов, торфа месторождений Алтайского края и возможных добавок
Болото |
Зольность |
Сорг |
Снеорг |
Собщ |
|
Образцы торфа местных месторождений |
|||||
Ляга, Боровлянское лесничество, слой 25-50 см |
13,0 |
50,4 |
0,6 |
51,0 |
|
Ляга, Боровлянское лесничество, слой 50-75 см |
12,0 |
51,1 |
0,5 |
51,6 |
|
Моховое, Бобровское лесничество, слой 25-50 см |
17,5 |
47,9 |
0,3 |
48,2 |
|
Моховое, Бобровское лесничество, слой 50-75 см |
38,5 |
35,7 |
0,4 |
36,1 |
|
Рямы, Ларичихинское лесничество, слой 25-50 см |
6,6 |
54,2 |
0,1 |
54,3 |
|
Рямы, Ларичихинское лесничество, слой 50-75 см |
12,7 |
50,6 |
0,1 |
50,7 |
|
Низинное болото, Боровлянское лесничество |
47,2 |
30,6 |
0,3 |
30,9 |
|
Низинное болото, Петровское лесничество |
82,9 |
9,9 |
7,2 |
17,1 |
|
Коммерческие торфосубстраты на основе европейского торфа |
|||||
«Псковский» |
14,9 |
49,8 |
0,2 |
49,5 |
|
«Великолукский» |
66,7 |
19,3 |
3,1 |
22,4 |
|
Добавки |
|||||
Кора |
4,00 |
55,7 |
0,4 |
56,1 |
|
Шишки |
0,8 |
57,5 |
0,1 |
57,6 |
|
Уголь березовый |
0,9 |
57,5 |
0,1 |
57,7 |
|
Перлит |
99,2 |
0, 5 |
0,1 |
0,5 |
|
Вермикулит |
95,4 |
2,7 |
1,7 |
4,4 |
|
Опилки |
1,8 |
57,0 |
0,1 |
57,1 |
Таблица 2. Содержание азота и фосфора и атомное соотношение C/N и N/P в образцах коммерческих торфосубстратов, торфе некоторых месторождений Алтайского края и возможных добавок
Болото |
Nорг, % |
С/N |
P2O5, % |
N/P |
|
Образцы торфа местных месторождений |
|||||
Ляга, Боровлянское лесничество, слой 25-50 см |
1,470 |
40 |
0,21 |
36 |
|
Ляга, Боровлянское лесничество, слой 50-75 см |
1,522 |
39 |
0,19 |
42 |
|
Моховое, Бобровское лесничество, слой 25-50 см |
1,347 |
41 |
0,35 |
21 |
|
Моховое, Бобровское лесничество, слой 50-75 см |
1,459 |
29 |
0,50 |
15 |
|
Рямы, Ларичихинское лесничество, слой 25-50 см |
0,561 |
113 |
0,22 |
13 |
|
Рямы, Ларичихинское лесничество, слой 50-75 см |
0,542 |
109 |
0,31 |
9 |
|
Боровлянское лесничество |
1,122 |
32 |
0,59 |
10 |
|
Петровское лесничество |
0,722 |
16 |
1,10 |
3 |
|
Коммерческие торфосубстраты на основе европейского торфа |
|||||
«Псковский» |
0,738 |
78 |
0,21 |
18 |
|
«Великолукский» |
0,640 |
35 |
0,69 |
5 |
|
Добавки |
|||||
Кора |
0,523 |
124 |
0,04 |
69 |
|
Шишки |
0,420 |
160 |
0,12 |
18 |
|
Уголь березовый |
0,206 |
326 |
0,05 |
20 |
|
Перлит |
0,229 |
2 |
0,02 |
73 |
|
Вермикулит |
0,122 |
26 |
0,02 |
32 |
|
Комплексное удобрение |
0,169 |
241 |
2,97 |
0,2 |
|
Опилки |
0,183 |
364 |
0,09 |
10 |
Таблица 3. Кислотность и содержание водорастворимой формы некоторых элементов в образцах коммерческих торфосубстратов, торфа месторождений Алтайского края и возможных добавок
Болото |
pH |
N-NO3, мг*кг-1 |
N-NH4, мг*кг-1 |
P2O5, мг*кг-1 |
|
Образцы торфа местных месторождений |
|||||
Ляга, Боровлянское лесничество, слой 25-50 см |
6,69 |
11,0 |
195 |
10 |
|
Ляга, Боровлянское лесничество, слой 50-75 см |
6,89 |
10,3 |
133 |
25 |
|
Моховое, Бобровское лесничество, слой 25-50 см |
6,92 |
6,6 |
43 |
9 |
|
Моховое, Бобровское лесничество, слой 50-75 см |
6,88 |
5,0 |
28 |
14 |
|
Рямы, Ларичихинское лесничество, слой 25-50 см |
6,77 |
12,4 |
164 |
226 |
|
Рямы, Ларичихинское лесничество, слой 50-75 см |
6,93 |
6,9 |
115 |
178 |
|
Низинное болото, Боровлянское лесничество |
6,33 |
13,6 |
54 |
5 |
|
Петровское лесничество |
7,75 |
10,7 |
93 |
23 |
|
Коммерческие торфосубстраты на основе европейского торфа |
|||||
«Псковский» |
4,73 |
3,6 |
74 |
933 |
|
«Великолукский» |
6,32 |
39,0 |
194 |
1996 |
|
Добавки |
|||||
Кора |
4,86 |
н. а. |
н. а. |
н. а. |
|
Шишки |
5,49 |
н. а. |
н. а. |
н. а. |
|
Уголь березовый |
5,56 |
н. а. |
н. а. |
н. а. |
|
Перлит |
6,45 |
0,8 |
4 |
1 |
|
Вермикулит |
6,91 |
0,7 |
4 |
1 |
|
Комплексное шведское удобрение |
4,31 |
50,1 |
413 |
10565 |
|
Опилки |
5,19 |
н. а |
н. а. |
н. а. |
Примечания: н. а. - не анализировали
Таблица 4. Содержание различных элементов в образцах коммерческих торфосубстратов, торфа месторождений Алтайского края и возможных добавок (мг*кг-1)
Болото |
K |
Na |
Ca |
Mg |
Zn |
Cd |
Cu |
Fe |
Mn |
Co |
Ni |
Sr |
Li |
Pb |
|
Образцы торфа местных месторождений |
|||||||||||||||
Ляга, 25-50 см |
1602 |
52 |
3630 |
961 |
90 |
2,1 |
2,7 |
737 |
29 |
12 |
5 |
56 |
4 |
15 |
|
Ляга, 50-75 см |
1520 |
44 |
4660 |
760 |
19 |
2,8 |
2,8 |
1101 |
21 |
14 |
6 |
61 |
4 |
20 |
|
Моховое, 25-50 см |
1472 |
50 |
2160 |
2258 |
92 |
20,1 |
2,5 |
7657 |
246 |
18 |
166 |
49 |
5 |
18 |
|
Моховое, 50-75 см |
1573 |
59 |
2674 |
3093 |
71 |
2,0 |
2,5 |
11168 |
459 |
18 |
3 |
273 |
8 |
16 |
|
Рямы, 25-50 см |
964 |
32 |
3775 |
957 |
122 |
14,4 |
11 |
1630 |
100 |
32 |
22 |
24 |
7 |
103 |
|
Рямы, 50-75 см |
832 |
28 |
3188 |
627 |
110 |
15,7 |
11 |
3681 |
123 |
18 |
25 |
22 |
8 |
18 |
|
Боровлянское |
1493 |
50 |
5517 |
3511 |
144 |
1,5 |
404 |
7219 |
159 |
39 |
183 |
236 |
10 |
12 |
|
Петровское |
1455 |
49 |
98296 |
4468 |
194 |
1,8 |
42 |
20968 |
2350 |
61 |
198 |
646 |
15 |
12 |
|
Коммерческие торфосубстраты на основе европейского торфа |
|||||||||||||||
«Псковский» |
5325 |
2319 |
119 |
663 |
24 |
2,5 |
3,1 |
340 |
4 |
17 |
9 |
35 |
3 |
17 |
|
«Великолукский» |
2808 |
94 |
11526 |
9954 |
350 |
3,6 |
10 |
2631 |
127 |
367 |
18 |
228 |
6,3 |
24 |
|
Добавки |
|||||||||||||||
Кора |
1588 |
59 |
122 |
29 |
228 |
11,1 |
2,6 |
762 |
108 |
14 |
5 |
78 |
2 |
14 |
|
Шишки |
2079 |
61 |
117 |
572 |
59 |
3,7 |
2,3 |
304 |
10 |
16 |
8 |
13 |
2 |
242 |
|
Уголь березовый |
3031 |
40 |
166 |
22 |
78 |
2,4 |
2,3 |
100 |
55 |
19 |
10 |
81 |
0,2 |
16 |
|
Перлит |
8585 |
13831 |
122 |
572 |
18 |
11,0 |
2,8 |
783 |
5 |
17 |
6 |
28 |
6 |
57 |
|
Вермикулит |
2051 |
4614 |
149 |
141490 |
86 |
7,7 |
2,9 |
21070 |
309 |
16 |
443 |
60 |
- |
19 |
|
Комплексное удобрение |
194928 |
4476 |
82 |
10589 |
284 |
2,7 |
2087 |
1253 |
1971 |
17 |
3 |
59 |
3 |
15 |
|
Опилки |
3123 |
59 |
121 |
29 |
20 |
2,5 |
2,4 |
571 |
45 |
14 |
5 |
77 |
2 |
14 |
При большом количестве переменных, характеризующих изучаемые объекты, сложно проводить их сравнительный анализ. С этой целью применяют методы многомерной статистики, которые существенно облегчают изучение структуры взаимоотношений объектов, позволяя легко установить сходство и/или различие. Так, при анализе полученных нами данных по общему содержанию некоторых макро- и микроэлементов методом главных компонент была выявлена следующая структура расположения образцов в плоскости первых двух главных компонент (рис. 1) и главных компонент 3 и 4 (рис. 2).
Рис. 1. Расположение изученных образцов торфа, контрольных торфосубстратов и добавок в плоскости первых двух главных компонент при анализе матрицы данных по содержанию некоторых макро- и микроэлементов
Условные обозначения:
Л1, Л2 - торф из болота Ляга Боровлянского лесничества, слои 25-50 см и 50-75 см, соответственно;
М1, М2 - торф из болота Моховое Бобровского лесничества, слои 25-50 см и 50-75 см, соответственно;
ТС1, ТС2 - «Псковские» торфосубстраты, ТС3 - «Великолукский» торфосубстрат;
Р1, Р2 - торф из болота Рямы Ларичихинского лесничества, слои 25-50 см и 50-75 см, соответственно;
Б - торф из низинного болота Боровлянского лесничества;
П - торф из болота Петровского лесничества;
КУ - комплексное удобрение
Рис. 2. Расположение изученных образцов торфа, контрольных торфосубстратов и добавок в плоскости 3-ей и 4-ой главных компонент при анализе матрицы данных по содержанию некоторых макро- и микроэлементов
Условные обозначения те же, что на рис. 1.
Ближе всего к контрольным субстратам (рис. 1, точки ТС1 и ТС2) лежат точки, обозначающие торф болот Рямы и Ляга. Одну группу с этими образцами образуют такие компоненты древесной фитомассы, как кора и шишки, и рядом же находятся опилки и уголь. Эту же структуру взаимоотношений изученных образцов подтверждает и выполненная оценка степени разложения торфа и торфосубстратов (табл. 5) - одного из важных показателей для подбора торфов для субстратов. При этом наименее разложившимся является торф болота Рямы. Такие добавки, как перлит, вермикулит и комплексное удобрение, расположены на другом полюсе первой главной компоненты. Обособленно от всех лежат образцы торфа болот лесничеств Петровское и Боровлянское (рис. 1, точки П и Б), характеризующиеся самой высокой степенью разложения (табл. 6). Судя по коэффициенту корреляции этой компоненты с исходными переменными (табл. 5), она определяется содержанием органического вещества (положительный полюс), а также карбонатов, железа и других металлов (отрицательный полюс).
торф хвойная порода тепличное
Таблица 5. Коэффициенты корреляции первых четырех главных компонент с исходными переменными
Исходные переменные |
Главная компонента |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
||
Собщ |
0,77 |
0,52 |
-0,08 |
-0,13 |
|
Cорг |
0,85 |
0,37 |
0,11 |
0,05 |
|
Cнеорг |
-0,86* |
0,38 |
-0,04 |
-0,08 |
|
Сорг/общ |
0,88 |
0,10 |
0,34 |
0,14 |
|
С/N |
0,40 |
-0,09 |
0,52 |
0,05 |
|
P2O5 |
-0,25 |
-0,05 |
0,26 |
-0,53 |
|
Nобщ |
0,42 |
0,04 |
-0,49 |
0,61 |
|
Nорг |
0,42 |
0,03 |
-0,49 |
0,62 |
|
pH |
0,29 |
0,71 |
-0,30 |
0,36 |
|
K |
-0,14 |
-0,47 |
0,62 |
0,59 |
|
Na |
-0,23 |
-0,64 |
-0,03 |
-0,04 |
|
Ca |
-0,77 |
0,55 |
0,01 |
0,08 |
|
Mg |
-0,38 |
-0,57 |
-0,52 |
-0,06 |
|
Zn |
-0,55 |
-0,15 |
0,51 |
-0,04 |
|
Cd |
-0,03 |
-0,41 |
-0,35 |
-0,02 |
|
Cu |
-0,19 |
-0,41 |
0,64 |
0,57 |
|
Fe |
-0,78 |
0,04 |
-0,50 |
0,16 |
|
Mn |
-0,74 |
0,09 |
0,33 |
0,52 |
|
Co |
0,36 |
-0,52 |
-0,18 |
0,34 |
|
Ni |
-0,26 |
-0,55 |
-0,66 |
-0,01 |
|
Sr |
-0,71 |
0,55 |
-0,05 |
0,27 |
|
Li |
-0,70 |
0,45 |
0,05 |
0,15 |
|
Pb |
0,14 |
-0,13 |
0,09 |
-0,29 |
|
Доля общей дисперсии, % |
31 |
15 |
14 |
11 |
Примечание: полужирным шрифтом выделены значения положительного и отрицательного полюсов главной компоненты
Таблица 6. Степень разложения (%) в образцах торфов алтайских болот
Болото |
Название торфа |
Внешние признаки |
% |
|
Торф алтайских месторождений |
||||
Ляга, Боровлянское лесничество, слой 25-50 см |
Кустарничково-пушицевый торф |
Торф темно-коричневый. Из растительных остатков торчат корни и стволики кустарничков. При размазывании между пальцами торф сильно пачкает руки, весьма пластичен |
50 |
|
Ляга, Боровлянское лесничество, слой 50-75 см |
Кустарничково-осоковый |
Коричневый. На изломе торфа заметны тонкие волокна. |
35-40 |
|
Моховое, Бобровское лесничество, слой 25-50 см |
Кустарничково-пушицевый |
Много растительных остатков кустарничков, пушицы. Не пластичен, почти не пачкает руки |
20-30 |
|
Моховое, Бобровское лесничество, слой 50-75 см |
Кустарничково-пушицево-осоковый |
Коричневый |
30-40 |
|
Рямы, Ларичихинское лесничество, слой 25-50 см |
Осоково-пушицевый |
Торф светло-коричневый Вода отжимается коричневая |
10-20 |
|
Рямы, Ларичихинское лесничество, слой 50-75 см |
Осоково-пушицевый |
Торф светло-коричневый Вода отжимается коричневая. Видны черные плоские корни пушицы |
10-20 |
|
Низинное болото, Боровлянское лесничество |
Торф темно-коричневый. Пачкает руки при размазывании между пальцами, пластичен |
50 |
||
Низинное болото, Петровское лесничество |
Торф коричневый, пачкает руки и весьма пластичен |
40-50 |
||
Коммерческие торфосубстраты на основе европейского торфа |
||||
«Псковский» |
Древесный переходной |
Темно-коричневый |
20-35 |
|
«Великолукский» |
Древесный переходной |
Темно-коричневый |
20-35 |
Расположение образцов в плоскости 3-ей и 4-ой главных компонент, совместно отвечающих за 25% общей дисперсии исходных переменных, представленное на рис. 2, характеризуется удаленным положением точки, обозначающей комплексное шведское удобрение, и по 4-ой главной компоненте - обособленным положением «Великолукского» субстрата от остальных образцов. Положительный полюс 4-ой главной компоненты связан с калием и азотом, а отрицательный - с фосфором (табл. 5), которого очень много в «Великолукском» торфосубстрате, имеющем в целом очень высокую зольность (табл. 1) и очень низкое соотношение N/P (табл. 2). Отметим, что для роста деревьев, в том числе хвойных пород, огромное значение имеет доступность в субстрате достаточных количеств фосфора относительно соответствующего количества азота [13].
Таким образом, самым близким по элементному составу к стандартным торфосубстратам на основе европейских торфов является торф болота Рямы. Близок к нему по свойствам торф болота Ляга, но он менее перспективен в качестве субстрата из-за высокой степени его разложения. Стандартный торфосубстрат производства г. Великие Луки довольно далек по своим химическим характеристикам (зольности, содержанию макроэлементов и др.) от «Псковского» торфосубстрата и алтайских торфов.
На основании этих данных торф болот Ляга и Рямы, а также торф Мохового болота, были использованы для биотестирования - выращивания сеянцев сосны обыкновенной в теплице. В качестве примеси в состав субстратов добавляли измельчённую сосновую кору, древесный уголь и опилки. Заметим, что применение коры в качестве добавки к торфу или даже для его полной замены в ростовых субстратах для тепличных контейнеров становится все более популярным [14], а древесный уголь, как было показано совсем недавно [15], может оказывать положительное влияние на рост сеянцев и развитие их корневой системы.
В качестве контрольных использовали торфосубстраты «Псковский» и «Великолукский». После четырех месяцев выращивания определяли вес и объем общей, подземной и надземной фитомассы сеянцев, а также их вклад в общую фитомассу и удельный вес (всего 13 переменных). Статистически значимых различий по фитомассе сеянцев на различных субстратах не выявили: так, надземная и подземная фитомасса составила в среднем по торфосубстратам на основе алтайских торфов 0,18 и 0,15 г*растение-1, а по контрольным торфосубстратам - 0,17 и 0,13 г*растение-1, соответственно. Больший вклад корней в общую массу сеянца может иметь адаптивное преимущество при развитии после высаживания из теплицы [16]. Заметим, что масса корней сеянцев, выросших на алтайских торфосубстратах, все-таки была несколько больше, чем при выращивании на контрольных торфах. Значительно выше по сравнению с контролем был и объем подземной фитомассы при выращивании на торфосубстратах на основе алтайских торфов - 0,94 и 0,77 мм3, соответственно. Это может говорить о том, что низинные торфа в качестве основы для тепличных торфосубстратов могут способствовать лучшему укоренению и выживаемости растений после высаживания [17, 18]. Также выше на алтайских торфосубстратах оказался и объем надземной части сеянцев (0,95 мм3 по сравнению с 0,71 мм3 в контроле), при этом оценка существенности разницы по критерию Тьюки давала P=0,07.
Как правило, низинные торфа более обогащены различными микроэлементами, однако воздействие последних на качество и потенциал выживаемости выращиваемых в теплицах сеянцев в целом мало изучено, но может быть видоспецифично и опосредовано доступностью макроэлементов. Показано, например, что корни ели и сосны по-разному реагируют на марганец в субстрате, и эффект, т.е. влияние марганца на рост корней, объясняется доступностью азота и фосфора [19].
Вклад надземной фитомассы в общую фитомассу растения составлял в среднем по всем изученным субстратам 55%, т.е. был больше, чем вклад подземной фитомассы, что отражает в целом благоприятные условия развития растений [20].
Выживаемость растений в полевых условиях определяют не только фитомасса и объем сеянцев, но также их возраст и многие другие физиологические характеристики, ранее в таком контексте совсем не изученные. Поэтому в последнее время взаимосвязь свойств сеянцев при тепличном выращивании с механизмами адаптации к условиям окружающей среды изучают в мельчайших нюансах [21], в том числе в зависимости от состава и соотношения ингредиентов в торфяных субстратах [22].
Анализ дискриминантной функции для двух групп торфосубстратов (т.е. на основе алтайских торфов и на основе европейских торфов) выявил одну каноническую переменную, являющуюся линейной функцией двух исходных показателей: удельной надземной и подземной фитомассы сеянцев - со стандартизованными коэффициентами: соответственно, -1,8 и +1,4. Таким образом, по свойствам производимой фитомассы сеянцев сосны обыкновенной контрольные торфосубстраты и торфосубстраты на основе торфов алтайских месторождений довольно четко различаются (рис. 3).
Рис. 3. Значения (нестандартизованные) канонической переменной для торфосубстратов, на которых в теплице были выращены сеянцы сосны обыкновенной (4 мес.)
Условные обозначения:
Л - торф болота Ляга;
М - торф болота Моховое;
Р - торф болота Рямы;
ТС1, ТС2 - торфосубстрат «Псковский», ТС3 - торфосубстрат «Великолукский»
Подчеркнём еще раз, что значения удельной плотности надземной и подземной фитомассы сеянцев не были статистически различны на уровне значимости P?0,05, составляя в случае торфосубстратов на основе алтайских торфов 0,19 ± 0,01 и 0,17 ± 0,01 г*см-3, а в случае контрольных торфосубстратов 0,24 ± 0,01 и 0,18 ± 0,02 г*см-3, соответственно. Тем не менее применение многомерного дискриминантного анализа позволило выявить комбинацию тех свойств сеянцев, которые более чувствительны к различию агрохимических и агрофизических свойств субстратов. Можно предположить, что удельная плотность фитомассы сеянца играет определенную роль в ходе адаптации высаженного растения к условиям окружающей среды, что предстоит проверить в ходе дальнейших исследований.
Торфосубстраты разного происхождения различаются и по коэффициентам корреляции агрохимических свойств с канонической переменной, выявленной на основе дискриминантного анализа матрицы свойств фитомассы сеянцев (табл. 7).
Таблица 7. Агрохимические свойства торфосубстратов и их коэффициенты корреляции с канонической переменной, полученной при анализе свойств фитомассы сеянцев сосны обыкновенной, выращенных в теплице на этих торфосубстратах
Показатель |
Значения |
Коэффициент корреляции |
|||||
ТСК |
ТСА |
ТСК |
ТСА |
||||
pH |
7,1 |
± 0,1 |
7,3 |
± 0,1 |
-0,34 |
-0,40 |
|
Содержание солей, мг*кг-1 |
1778 |
± 375 |
3328 |
± 733 |
-0,63 |
-0,07 |
|
P2O5, мг*кг-1 |
453 |
± 119 |
746 |
± 143 |
-1,00 |
0,21 |
|
NO3, мг*кг-1 |
82 |
± 40 |
93 |
± 26 |
-0,75 |
0,32 |
|
NH4, мг*кг-1 |
77 |
± 16 |
64 |
± 14 |
-0,93 |
0,03 |
|
Вода гигр., % |
5,5 |
1,7 |
2,8 |
± 0,8 |
1,00 |
-0,32 |
|
Сорг, % |
41 |
± 2 |
47 |
± 5 |
-0,99 |
0,42 |
|
Cнеорг, % |
0,41 |
± 0,05 |
0,29 |
± 0,06 |
1,00 |
0,69 |
|
Свод, мг*кг-1 |
1,0 |
± 0,1 |
0,8 |
± 0,5 |
0,20 |
-0,15 |
Примечание: ТСК - коммерческие торфосубстраты на основе европейского торфа, ТСА - торфосубстраты на основе алтайских торфов с добавками
Для некоторых агрохимических свойств торфосубстратов разного происхождения была выявлена разная направленность корреляции, например, для таких важных свойств, как содержание нитратного азота, подвижного фосфора, а также валового органического углерода и гигроскопической влаги. Это свидетельствует о том, что для отработки состава и свойств торфосубстратов на основе низинного торфа местных месторождений для тепличного выращивания сеянцев хвойных пород необходимы дальнейшие исследования. Подчеркнем, что различные аспекты физиологии, биохимии, иммунитета сеянцев деревьев при выращивании в теплицах изучены мало, но в последнее время детальные исследования различных особенностей сеянцев при таком выращивании, в том числе и в зависимости от свойств субстратов, получают все больше и больше внимания [23, 24, 25]. Особенно интересным и актуальным, на наш взгляд, выглядит изучение взаимосвязи между свойствами тепличных субстратов, свойствами выращенных на них сеянцев и, как минимум, кратко- и среднесрочным последующим развитием сеянцев в естественных условиях. И, кстати, подобного рода исследования влияния условий выращивания, возраста сеянцев, даты высаживания и других параметров на последующую выживаемость и развитие растений [см., например, 26], очень интенсифицировались в последние пять лет.
Заключение
Некоторые торфа низинных алтайских болот по своим агрохимическим свойствам близки к верховым торфам из месторождений в европейской части России и подходят для ускоренного выращивания сеянцев хвойных пород в теплицах.
Применение методов многомерной статистики позволяет:
а) наглядно представить схожесть или различие торфов, торфосубстратов и добавок по совокупности параметров и выбрать перспективные образцы торфа и добавок;
б) выявить те свойства растительной продукции, которые в наибольшей степени связаны с различием торфосубстратов, и интерпретировать их с точки зрения адаптации сеянцев деревьев к новым условиям после высаживания.
Разработка и использование алтайских торфяных месторождений являются перспективными для производства торфосубстратов для тепличного выращивания сеянцев деревьев и стимулирования развития соответствующих направлений лесо- и сельскохозяйственного производства в регионе в целом. Однако отработка состава и свойств торфосубстратов, предназначенных для разведения определенных хвойных пород, требует детального изучения, особенно в плане физиологических свойств сеянцев, определяющих их адаптацию к новым условиям окружающей среды после высаживания.
Список использованных источников
1. Nilsson U., Luoranen J., Kolstrцm T., Цrlander G., Puttonen P. Reforestation with planting in northern Europe // Scandinavian Journal of Forest Research. - 2010, V. 25, No.4. - P. 283-294.
2. Pinto J.R., Marshall J.D., Dumroese R.K., Davis A.S., Cobos D.R. Establishment and growth of container seedlings for reforestation: A function of stocktype and edaphic conditions // Forest Ecology and Management. - 2011, V. 261, No.11. - P. 1876-1884.
3. Тараканов В.В.,Демиденко В.П., Ишутин, Бушков. Селекционное семеноводство сосны обыкновенной в Сибири. - Новосибирск: Наука, 2001. - 229 с.
4. Лисс О. Л., Абрамова Л. И., Аветов Н. А., Березина Н. А., Инишева Л. И., Курнишкова Т. В., Слука 3. А., Толпышева Т. 10., Шведчикова Н. К. Болотные системы Западной Сибири и их природоохранное значение. - Тула: Гриф и К°, 2001.- 584 с.
5. Жигунов А.В. Теория и практика выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой. - С.Пб.: СПбНИИЛХ, 2000. - 293 с.
6. Мочалов Б.А. Научное обоснование и разработка интенсивной технологии выращивания посадочного материала хвойных пород для лесовосстановления на Европейском Севере России. Дисс. ... докт.с.-х. наук. 06.03.01. - Архангельск, 2009. - 335 с.
7. Vaario L.-M., Tervonen A., Haukioja K., Haukioja M., Pennanen T., Timonen S. The effect of nursery substrate and fertilization on the growth and ectomycorrhizal status of containerized and outplanted seedlings of Picea abies // Canadian Journal of Forest Research. -2009, V. 39, No.1. - P. 64-75.
8. Тюремнов С.Н. Торфяные месторождения. - М.: Наука, 1976. - 487 с.
9. Запивалов Н.П. Торфяные ресурсы Сибири - нетронутые богатства под ногами // ЭКО - 2011, № 8. - С. 104-112.
10. Агрохимические методы исследования почв - М.: Наука, 1975. - 656 с.
11. Wang Q., Li Y., Wang Y. Optimizing the weight loss-on-ignition methodology to quantify organic and carbonate carbon of sediments from diverse sources // Environ Monit Assess. - 2011, V.174, No. 1-4. - P. 241-257.
12. Hammer, O., Harper, D.A.T., Ryan P. D., PAST: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis // Palaeontologia Electronica. - 2001, V.4, No.1 - P.9.
13. Zhang Y., Zhou Z., Yang Q. Nitrogen (N) Deposition Impacts Seedling Growth of Pinus massoniana via N:P Ratio Effects and the Modulation of Adaptive Responses to Low P // PLOS One. - 2013, V. 8, Is. 10. - e79229.
14. Klooster W.S., Cregg B.M., Thomas Fernandez R., Nzokou P. Growth and photosynthetic response of pot-in-pot-grown conifers to substrate and controlled-release fertilizer // Hort. Science. - 2010, V. 45,No.1. - P. 36-42.
15. Robertson S.J., Michael Rutherford P., Lуpez-Gutiйrrez J.C., Massicotte H.B. Biochar enhances seedling growth and alters root symbioses and properties of sub-boreal forest soils // Canadian Journal of Soil Science. - 2012, V. 92, No. 2. - P. 329-340.
16. Gruffman L., Ishida T., Nordin A., Nдsholm T. Cultivation of Norway spruce and Scots pine on organic nitrogen improves seedling morphology and field performance // Forest Ecology and Management. - 2012, V. 276. - P. 118-124.
17. South, D.B., Mitchell, R. G. A root-bound index for evaluating planting stock quality of container-grown pines // Southern African Forestry Journal. - 2006, V. 207, No. 1. - P. 47-54.
18. Grossnickle S.C. Why seedlings survive: Influence of plant attributes // New Forests. - 2012, V. 43, Iss. 5-6. - P. 711-738.
19. Zhang J., George E. Root proliferation of Norway spruce and Scots pine in response to local magnesium supply in soil // Tree Physiology. - 2009, V. 29, No.2. - P. 199-206.
20. Climent J., Chambel M.R., Pardos M., Lario F., Villar-Salvador P. Biomass allocation and foliage heteroblasty in hard pine species respond differentially to reduction in rooting volume // European Journal of Forest Research. - 2011, V. 130, No. 5. - P. 841-850.
21. Pinto J.R., Dumroese R.K., Davis A.S., Landis T.D. Conducting seedling stocktype trials: A new approach to an old question // Journal of Forestry. - 2011, V. 109, No.5. - P. 293-299.
22. Wang Y., Wang X., Zhang L., Wu L., Zhou Z., Xu Y. Effects of different cultivation substrates on growth and root system development of container seedlings of phoebe chekiangensis and P. bournei // Journal of Plant Resources and Environment. - 2013, V. 22, No.3. - P. 81-87.
23. Jackson P. D., Dumroese К. R., Barnett, J.P. Nursery response of container Pinus palustris seedlings to nitrogen supply and subsequent effects on outplanting performance // Forest Ecology and Management. - 2012, V. 265. - P. 1-12.
24. Dumroese, R.K., Sung, S.-J.S., Pinto, J.R., Ross-Davis, A., Scott, D.A. Morphology, gas exchange, and chlorophyll content of longleaf pine seedlings in response to rooting volume, copper root pruning, and nitrogen supply in a container nursery // New Forests. - 2013, V.44, No.6. - P. 881-897.
25. Pearson M., Saarinen M., Nummelin L., Heiskanen J., Roitto M., Sarjala T., Laine J. Tolerance of peat-grown Scots pine seedlings to waterlogging and drought: Morphological, physiological, and metabolic responses to stress // Forest Ecology and Management. - 2013. V 307. - P. 43-53.
26. Luoranen J., Rikala R. Field performance of Scots pine (Pinus sylvestris L.) seedlings planted in disc trenched or mounded sites over an extended planting season // New Forests. - 2013. V. 44, No.2. - P. 147-162.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Народнохозяйственное значение и селекция хвойных пород, их систематика и распространение, селекционные методы улучшения. Гибридизация хвойных пород, подходы к данному процессу и оценка полученных результатов. Принципы и этапы подбора родительских пар.
курсовая работа [119,1 K], добавлен 08.05.2011Биологические особенности сосны обыкновенной. Состав, получение и использование масел сосны. Извлечение эфирных масел из растительного сырья. Строение древесины хвойных пород. Биосинтез секреторных терпеноидов. Экстракция эфирных масел растворителями.
контрольная работа [586,2 K], добавлен 04.02.2014Болезни стволов хвойных пород. Патогенные микроорганизмы, развивающиеся на коре, хвоинках растений и вызывающие ослабление и гибель деревьев. Внешние признаки и диагностика по фазам развития; общее состояние дерева, распространение, меры защиты и надзор.
курсовая работа [37,5 K], добавлен 28.11.2013Годичные слои, сердцевинные лучи: строение и вид на основных разрезах ствола у разных пород. Защита пиломатериалов хвойных и лиственных пород от растрескивания. Пороки строения древесины. Лущеный облицовочный шпон. Стандартизация продукции из древесины.
контрольная работа [850,4 K], добавлен 17.06.2009Воспроизводство лесов на землях лесного фонда Иркутской области. Природно-климатические условия. Биометрические показатели сеянцев сосны. Технология выращивания сеянцев в открытом грунте в Российской Федерации. Способы лесовосстановления в лесничестве.
дипломная работа [6,6 M], добавлен 14.01.2014Расчет продуцирующей маточной площади питомника и выбор под него места. Характеристика выращивания посадочного материала древесных пород и кустарников: сеянцев, саженцев, черенков. Исследование обработки и улучшения режимов почвы, уничтожения вредителей.
курсовая работа [381,2 K], добавлен 18.06.2011Анализ особенностей количественных характеристик лесоматериалов. Сбор, тестирование и применение спектральных баз данных различных пород древесины. Устройство портативного прибора идентификации лесо- и пиломатериалов лиственных и хвойных пород древесины.
контрольная работа [806,5 K], добавлен 16.11.2015Создание и организация территории лесного питомника. Технология выполнения работ по выращиванию сеянцев ели. Подбор системы машин, обеспечивающей комплексную механизацию работ. Расчет технико-эксплуатационных показателей машин, выбор рабочей скорости.
курсовая работа [489,2 K], добавлен 03.12.2014- Влияние низовых пожаров на возобновление лесообразующих пород Ангоянского лесхоза Республики Бурятия
Биология и экология ценных лесообразующих хвойных пород Ангоянского лесхоза, роль и значение лесного хозяйства в экономике района. Горимость лесов, характеристика причин возникновения низовых пожаров. Показатели эффективности возобновления леса.
дипломная работа [303,7 K], добавлен 23.03.2013 Сущность гидропонного метода. Характеристика субстратов и сосудов для комнатных растений, выращиваемых гидропонным методом. Технологии выращивания. Питательные растворы и их приготовление. Особенности выращивания овощей, огурцов, томатов, зеленого лука.
курсовая работа [74,4 K], добавлен 16.03.2016Изучение классификации и типологических особенностей сельскохозяйственных зданий и сооружений. Планировочные и технические требования, предъявляемые к теплицам, проблемы развития тепличного хозяйства РФ. Оценка тепличных хозяйств Белгородской области.
курсовая работа [6,9 M], добавлен 05.06.2014Технология и основные производственно-технические показатели долгосрочной подсочки сосны. Технология производства недревесной продукции леса: заготовка дегтя, сухой древесной зелени и дикорастущих ягод. Стимуляторы образования и выделения живицы.
курсовая работа [371,7 K], добавлен 14.12.2011Селекционная оценка деревьев и насаждений. Способы получения семян и хранения желудей. Технология выращивания сеянцев сосны обыкновенной и кедра сибирского. Инвентаризация посадочного материала в питомнике. Методика технической приемки лесных культур.
контрольная работа [466,9 K], добавлен 17.05.2009История развития лесопользования в России и в Вологодской области. Природно-экономические условия и анализ лесохозяйственной деятельности района. Характеристика лесосечного фонда и оценка нарушений лесной среды. Состояние и рост ели после рубок.
дипломная работа [111,7 K], добавлен 03.03.2011Изучение классификации леса, основанием для которой является сочетание морфологических и сезонных характеристик и признаки образующих его древесных пород: хвойных, широколиственных, смешанных. Кустарниковые, кустарничковые и травянистые лесные растения.
курсовая работа [61,6 K], добавлен 25.12.2011Почвенно-климатические условия района: лесорастительная зона и климат, рельеф и почвы, гидрологическая сеть. Экономические условия и пути транспорта. Ассортимент выпускаемой продукции. Агротехника выращивания сеянцев. Расчет площади посевного отделения.
курсовая работа [58,6 K], добавлен 17.11.2010Надзор за появлением болезней в лесном питомнике. Методы диагностики болезней древесных растений. Основные болезни лесных культур и методы борьбы с ними. Организационно-технические мероприятия по проведению санитарных рубок и противопожарная профилактика.
курсовая работа [4,7 M], добавлен 24.05.2015Подготовка почв под лесные культуры. Посев семян в питомнике. Уход за посевами после появления всходов. Подготовка посадочного материала для прививок хвойных и лиственных пород. Лесозащитные работы: приготовление растворов, эмульсий, отрав и приманок.
шпаргалка [61,3 K], добавлен 17.03.2012Разработка проекта лесного питомника по выращиванию сеянцев и саженцев лиственницы сибирской, черенков тополя черного. Определение потребности машин, механизмов, трудовых ресурсов и семян. Агротехника выращивания посадочного материала и севообороты.
курсовая работа [393,4 K], добавлен 18.10.2015Технология выполнения лесовосстановительной работы; подбор машин для проведения реконструкции сельхозземель, заросших кустарником, коридорным способом с посадкой сосновых сеянцев. Проектные расчеты комплексной механизации расчистки малоценных насаждений.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 28.01.2013