Введение
Леса России являются одним из важнейших природных ресурсов страны. Особенность лесов в том, что они, в отличии от других природных ресурсов, возобновляемы, что позволяет организовать их неистощительное использование.
Лесные экосистемы, являющиеся основным компонентом природной среды, обеспечивает естественное регулирование большинства в экологической системе Земли процессов, что предопределяет необходимость максимального сохранения природных свойств лесов.
Без учета экологических проблем, структуры и динамики изменения состава лесов России, а также анализа природных антропогенных процессов, происходящих в лесах, невозможны реальные прогнозы глобальных изменений природной среды.
Решение экологических проблем обеспечения устойчивого развития лесного хозяйства в настоящее время предполагает:
- сохранение биологического разнообразия и экологических функций лесов путем выделения категорий лесов природоохранного назначения и обеспечения режима их сохранности;
- обеспечения качественного воспроизводства лесных ресурсов как обязательного элемента лесопользования, сохранения почвенных и водных ресурсов при лесопользовании; расширение защитного лесоразведения в малолесных районах;
- сохранение и рациональное использование генетического и экологического потенциала лесов России, расширение сотрудничества с другими
государствами и международными организациями в данной области, развитие системы особо охраняемых природных территорий;
- усиление просветительской деятельности по формированию в обществе понимания важной роли лесов и необходимости бережного отношения к ним.
Целью данной работы является изучение посевных качеств семян с применением микроэлементов и определение класса качества семян сосны обыкновенной.
1Биостимуляторы – как регуляторы древесных растений
Регуляторы роста и развития растений - это обширная группа природных и синтетических органических соединений, которые в малых дозах активно влияют на обмен веществ высших растений. Стимулирование собственного иммунитета растений позволяет индуцировать у растений комплексную неспецифическую устойчивость ко многим болезням грибного, бактериального и вирусного происхождения и другим неблагоприятным факторам среды (засухе, температурному стрессу и др.).
Посев семян и выращивание сеянцев с использованием регуляторов роста позволяет создать благоприятные условия для прорастания семян и роста всходов, повысить грунтовую всхожесть, осуществить точно заданный точечный высев, эффективно использовать биологическую энергию семян для гармоничного развития проростков и всходов, исключить прополку и рыхление на первых этапах, когда проведение их на высоком уровне особенно затруднено, и в конечном итоге – обеспечить выращивание высококачественного жизнеспособного посадочного материала при экономном расходовании семян.
Получены результаты по изучению влияния стимуляторов роста на древесные растения (Устинова, 2009). Они подтверждают целесообразность применения стимуляторов в лесокультурном производстве. Использование стимуляторов роста в лесных питомниках позволит получить более качественный посадочный материал, который в будущем будет способствовать повышению продуктивности лесов, что будет свидетельствовать об экономической эффективности применения этих препаратов.
Механизм действия биологических препаратов заключается в активизации микоризных и эндомикоризных грибов растений. Это способствует повышению
урожая сельскохозяйственных культур на 15-30% с использованием меньшего количества минеральных удобрений, нормализации минерального состава растительной биомассы, уменьшению потерь урожая от болезней (Титов, 2009).
Главная отличительная особенность препаратов этой группы от других средств защиты растений - это способность влиять на вредные организмы через стимулирование защитных свойств растений, заложенных в них в процессе эволюции. Использование этой особенности в практике растениеводства позволяет в более полной мере реализовать потенциал интегрированных программ защиты растений, обеспечив максимальную экологизацию агросистем.
Применение препаратов, стимулирующих рост растений, приводит к увеличению урожайности на 20-30%. При этом в стоимостном выражении стимуляторы роста являются самыми дешевыми из всех продаваемых средств защиты растений (Титов, 2009).
Использование органоминерального удобрения «Гумирал» при предпосевной обработке семян сосны обыкновенной и лиственницы Сукачева улучшает посевные качества и обеспечивает снижение гибели растений от болезней (Сахнов, 2007). Установлено, что использование раствора «Гумирал» в концентрации 0,1% при обработке семян сосны даёт наилучшие результаты, для семян лиственницы –0,05%. При совместной обработке семян фунгицидами и «Гумиралом» концентрацию раствора «Гумирала» целесообразно увеличить для семян сосны - до 0,2%, для семян лиственницы - 0,1%.
Для выращивания сеянцев сосны обыкновенной и лиственницы Сукачева применение органоминеральный препарат «Гумирал» в комплексе с минеральными удобрениями значительно улучшает рост и состояние сеянцев сосны и лиственницы. Показано, что применение «Гумирала» совместно с минеральными удобрениями как способом внекорневых, так и корневых подкормок, обеспечивает улучшение роста сеянцев (в среднем на 75%), содержания фотосинтетических пигментов в хвое (на 40%), кроме того снижается гибель сеянцев сосны и лиственницы от полегания (на 10-15%).
Проведена сравнительная оценка действия «Гумирала» и стимуляторов роста «Гибберсиба» и «Гумата натрия» (Сахнов, 2007). Установлено, что использование стимуляторов роста обеспечивает улучшение роста сеянцев в среднем на 5-8%, содержания фотосинтетических пигментов в хвое - на 10%, при этом сохранность всходов от поражения болезнями практически не изменяется относительно контроля.
Оптимальным способом внесения минеральных удобрений и «Гумирала» в лесных питомниках на серых лесных почвах в условиях Среднего Поволжья является корневая подкормка. В этом случае наблюдается лучший рост растений, наибольший выход сеянцев, минимальная гибель от инфекционного полегания. Комплексное применение «Гумирала» и минеральных удобрений обеспечивает формирование качественного посадочного материала сосны обыкновенной и лиственницы Сукачева. Последействие внесения минеральных и органо-минеральных удобрений прослеживается на второй год выращивания сеянцев, при этом сохраняются положительная динамика развития растений. При внесении комплекса «Гумирала» и минеральных удобрений корневым способом, в течение периода выращивания сеянцев, содержание элементов минерального питания растений и гумуса в почвах лесных питомников увеличивается в среднем на 10% (Сахнов, 2007).
Положительное влияния стимулятора крезатина отмечено на рост и развитие сеянцев при внекорневой обработке. Причём более эффективна обработка сеянцев на втором году выращивания, благодаря чему можно существенно ускорить рост сеянцев и к концу срока выращивания получить стандартный посадочный материал в большом количестве, чем при традиционной технологии.
Авторами Познахирко П.Ш и Ковылиной О.П. (2007) представлены данные по показателям всхожести семян лиственницы сибирской, обработанных препаратами гумат+7 и гумат+9 разной концентрации. Установлено, что предпосевная обработка семян хвойных пород данными стимуляторами роста
позволяет повысить энергию прорастания, техническую и абсолютную всхожесть, рост сеянцев.
Применение нетрадиционных компостов из торфа, лигнина и дроблёной коры хвойных пород с куриным помётом приводит к сохранению и поддержанию плодородия почв на необходимом уровне (Познахирко,2007) . Осуществляется это севооборотами, внесением в последующие ротации органических и минеральных удобрений в основную заправку. Среди органических удобрений, наряду с компостами из торфа и минеральных удобрений (ТМУ, ТМАУ), установлена высокая удобрительная ценность нетрадиционных компостов из торфа, лигнина, или дробленой коры хвойных пород с куриным пометом (ТПУ - торфопометное, ЛПУ – лигнопометное, КПУ - коропометное удобрения) в дозах 25-50 т/га, вносимых в основную заправку.
Эти условия составляют основу технологии парового поля и являются основополагающими интенсивной технологии выращивания высококачественного посадочного материала для лесовосстановления, обладающего высокой приживаемостью и интенсивным ростом в культурах.
Изучение новых биопрепаратов отечественного производства, повышающих адаптивные свойства сеянцев сосны и положительно себя зарекомендовавших при выращивании сельскохозяйственных культур, дают возможность обеспечить лесное хозяйство относительно недорогими регуляторами роста, не уступающими по своей эффективности лучшим зарубежным образцам. Использование гуматов выгодно и с экологической точки зрения, поскольку они безвредны для человека. Попадания их в почву или растения не представляет опасности, так как они легко усваиваются почвенной микрофлорой или полностью разлагаются под воздействием солнечных лучей, не загрязняя при этом окружающую природную среду. Применение адаптогенов при интенсивных технологиях выращивания древесных пород имеет большое экономическое значение, поскольку регулированием адаптационных свойств растений можно в значительной степени уменьшить зависимость лесохозяйственного производства не только от неблаго-
приятных факторов внешней среды, но и отрицательных последствий техногенного воздействия (Виноградов А.Н., 2004).
Многочисленные исследования были проведены по влиянию физиологически активных веществ гумат натрия, гумат+7, ЛСТ, комплин, линит-50, лэнит-20 на всхожесть семян и рост сеянцев сосны кедровой сибирской (Химитов, 2007). Химическая промышленность страны предлагает новые стимуляторы роста, вырабатываемые из отходов производства, но экологически безопасные, влияние которых на всхожесть семян кедра ещё не изучено. Одним из таких препаратов является гумат +7 (Химитов, 2007). Его стимулирующий эффект основан на действии солей гуминовых кислот, которые растворялись в воде, образуют гуминовые комплексы, являющиеся биологически активными веществами. Стимулятор роста гумат+7 содержит соли гуминовых кислот целого ряда микроэлементов (В, Сu, Fe, Co, Mn), а также азот и калий.
Были произведены поисковые опыты по предпосевной подготовке семян кедра сибирского, цель которых – испытать действие стимулятора роста гумат+7 на их всхожесть (Химитов, 2006).
В результате исследований установлено, что при использовании препарата гумат+7 в концентрациях 0,005 и 0,01% значительно увеличивается грунтовая всхожесть семян кедра. Если в первый год она была невысокой во всех вариантах, что обусловлено скорее всего непродолжительным периодом стратификации, то во второй год в указанных вариантах превышала контроль на 50 и 62% соответственно.
Таким образом, обработка семян кедра сибирского стимулятором роста гумат+7 в концентрациях 0,005…0,01% с последующей стратификацией, значительно увеличивая грунтовую всхожесть, позволяет сократить расход семян и площади посевов, а положительные результаты исследований расширяют список эффективных, экологически безопасных стимуляторов роста, используемых в лесосеменном деле.
В целях улучшения посевных качеств семян и усиления энергии роста сеян-
цев используют различные способы их активации: химические, физические, а также и оптическое излучение. Определённый интерес представляет излучение плазмы инертных газов, действие которого испытано на ряде сельскохозяйственных культур (Беляков, 2007). Было изучена эффективность оптического излучения гелиевой плазмы для предпосевной обработки семян ели европейской. Установлено, что излучение плазмы гелия активирует энергию прорастания на 5-11%, всхожесть семян на 4-6% и рост корешков проростков на 14%.
Эффективность применения излучения плазмы было отмечено и для стимуляции прорастания семян сосны обыкновенной (Рыбкина, 2006). Во всех вариантах всхожесть семян под влиянием излучения гелиевой плазмы была аналогична контролю, а в некоторых превышала его на 5-7%. На рост корешков проростков во всех вариантах наблюдается достоверный стимуляционный эффект. Для облучения оптимальными являются экспозиционные дозы 10-12 и 26-28 Дж/м2. При этом прибавка составляет 40-50%. Указанные дозы можно получить и при сравнительно небольшом (несколько секунд) времени обработки, что является существенным преимуществом данного метода перед применением других источников излучения (лазеров). Рассмотренный способ стимуляции при правильном подборе параметров облучения существенно активирует рост корешков проростков и может быть эффективно применён в лесовосстановлении.
Изучалось влияние химических и биологических методов обработки на прорастание семян хвойных в питомниках (Гродницкая, 2006). Представлены результаты применения химических и биологических препаратов для улучшения роста и качества сеянцев хвойных, на примере сосны обыкновенной. Эксперименты проводились как в лабораторных, так и в естественных условиях, на мелкоделяночных участках. Лабораторное определение энергии прорастания семян сосны обыкновенной (в зависимости от способа обработки) по весу, количеству и длине проростков показало, что наибольший стимулирующий эффект исследуемых параметров достигнут у семян, обработанных трихдерми-
ном; обработка семян сосны CuS04 давала либо схожий с контролем эффект, либо меньший.
Полевые исследования показали, что обработка семян сосны обыкновенной триходермином дала более высокий выход сеянцев к концу вегетации (более, чем в 2 раза). Выживаемость сеянцев к концу вегетации после обработки CuS04 почти не отличалась от контроля.
Грунтовая всхожесть семян была выше при обработке биопрепаратом, чем химическим. Отпад у сеянцев, обработанных триходермином - наименьший, а выживаемость наибольшая - примерно в два раза (в 1,75) по сравнению с контролем. При обработке CuS04 - в 1,5 раза меньше, чем в контроле.
На основании морфологических показателей можно судить о том, что более эффективным стимулятором роста являлся триходермин: от 24 до 52% по сравнению с контролем. CuS04 также увеличивал все параметры сеянцев: от 18 до 34% по сравнению с контролем.
Воздействие температуры воздуха и почвы, как одного из важнейших экологических факторов, оказывало прямое влияние на прорастание семян и проростков сосны обыкновенной, что согласуется с корреляционным анализом.
Изучено влияние предпосевной обработки семян микроэлементами на рост и развитие сеянцев сосны обыкновенной (Муртазин, 2009). Исследования проводились в условиях лесного питомника на дерново-подзолистой почве, дефицитной по микроэлементам (В, Cu, Mo). На этапе превращения проростков в сеянцы отмечено повышение в них концентрации микроэлементов. Установлено, что продуктивность сеянцев, соотношение длины и массы надземной части к корням зависит от возраста сеянцев и концентрации микроэлементов при предпосевной обработке семян. Применение препаратов ЖУСС в технологиях выращивания сеянцев сосны обыкновенной является важным резервом улучшения качества сеянцев и повышения продуктивности лесных питомников.
В последние годы широкое распространение в практике выращивания сельскохозяйственных культур и посадочного материала в лесных питомниках
получили регуляторы роста — адаптогены (биопрепараты отечественного производства) и, в частности, калиевые соли гуминовых кислот (гумат калия), которые не только стимулируют прорастание семян, но и повышают устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешний среды и заболеваниям.
Гумат калия получают из торфа и угля путем обработки щелочью. Гумат калия — стандартный адаптоген, используемый в сельском хозяйстве, производится НПП ВИОСТ. Новые модификации гумата калия, разработанные в бывшем ВНИИХлесхозе проф. Г,В. Лепляниным и используемые в наших исследованиях, созданы на базе буроугольных источников Московского бассейна с применением органоминеральных экстрагентов в мягких условиях извлечения (при температуре не выше 80 °С).
Многочисленные исследования были проведены Пентелькиной Н.В. совместно с другими учёными (Пентелькина, 2005).
Было изучено влияние стимуляторов роста фумар, циркон и эпин-экстра на рост сеянцев ели. В раствор циркона и эпина-экстра был добавлен комплекс микроэлементов цитовит. Данные анализа биометрических показателей однолетних сеянцев ели, свидетельствуют о положительном влиянии предпосевной обработки семян стимуляторами роста.
На прорастание семян и сохранность сеянцев лучше всего повлияла обработка цирконом в комплексе с цитовитом, эпином-экстра в комплексе с цитовитом и фумаром в концентрации 0,01 мл/л. В меньшей степени проявилось действие циркона и эпина-экстра без цитовита, но и в данных вариантах количество сеянцев было больше по сравнению с контролем на 39 и 78%.
Высота сеянцев при обработке семян цирконом была на 40% больше, чем в контроле, различие по данному показателю в варианте комплексного использования циркона и цитовита составило 33%.
В связи с усилением ростовых процессов общая масса опытных сеянцев была также значительно больше контрольных.
При обработке семян эпином-экстра и эпином-экстра в копмлексе с цитови-
том различие по сравнению с контролем было недостаточно. В то же время масса опытных сеянцев при обработке семян эпином-экстра в комплексе с цитовитом была на 19% больше, по-видимому, за счёт усиления роста корней.
Фумар в более низкой концентрации стимулировал рост сеянцев в высоту и накопление ими биомассы, в то время как при более высокой концентрации отмечены лучшие результаты по всхожести семян.
Изучение такого показателя, как протяжённость корневой системы показало, что у опытных сеянцев были лучше развиты боковые корни. Зона развития боковых корней у опытных растений составляла от 29 до 53% от общей длины корней, в то время как в контрольных вариантах этот показатель составил всего 24-41%.
Биомасса опытных сеянцев существенно превышала контроль. Различие составило 35-50%.
Таким образом, предпосевная обработка семян легко включается в технологический процесс, не требует больших трудо- и материальных затрат и может повысить эффективность лесокультурного производства в целом.
В лесных питомниках положительно зарекомендовал себя стимулятор роста крезацин (Пентелькна, 2006). Было испытано действие крезацина на рост и развитие однолетних и двухлетних сеянцев ели в условиях Архангельской области. Замер и анализ данных, полученных в конце каждого сезона, показали, что при обработке сеянцев в первый год выращивания опытные растения практически не отличались от контрольных по своим линейным параметрам.
Обработка крезацином сеянцев ели в середине второго года выращивания положительно повлияло не только на рост в высоту, но и на увеличение корней и массы. За второй вегетационный сезон опытные сеянцы имели прирост 10,8 см, т.е. на 21% больше, чем в контроле. За счёт увеличения линейных параметров сеянцы значительно отличались от контрольных и по массе (в целом на 67%). У новых корней, масса которых отличалась от контроля на 33%.
При обработке сеянцев ели на втором году выращивания ускоряет рост
сеянцев и к концу срока выращивания.
Обработка двухлетних сеянцев ели крезацином ускоряет рост и к концу срока выращивания можно получить стандартный посадочный материал в большем количестве, чем при традиционной технологии (Пентелькна, 2006).
Вопрос о поиске стимуляторов прорастания семян хвойных пород рассмотрели Шайморданова Г.Х., Цибуля Л.В., Карасева М.А. (Шайморданова, 2004). Ими было изучено влияние 6-бензиламинопурина (6-БАП) на скорость прорастания семян ели европейской. Семена замачивались в растворах 6-БАП в концентрациях 10-4 моль/л и 10-5 моль/л в течение 24 часов. Контрольные семена замачивались в дистиллированной воде. Отмечено ингибирование прорастания опытных семян. Контрольные семена имели техническую всхожесть, отвечающую требованиям III класса всхожести.