Электронный научно-производственный журнал «АгроЭкоИнфо» - shikardos.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Математическая морфология. Электронный математический и медико-биологический... 1 47kb.
Производственное объединение «Полет» филиал Федерального Государственного... 2 552.17kb.
Электронный журнал Первичной профсоюзной организации мкоу валентиновской... 1 59.96kb.
Электронное научное издание «Труды мгта: электронный журнал» 1 139.02kb.
Программа Малых Грантов (пмг) Глобального Экологического фонда (гэф) 1 377.51kb.
Сибирский педагогический журнал 8/2008 (научно-практическое издание) 1 149.92kb.
1. Перечень работ и услуг для диагностики хронической сердечной недостаточности... 4 623.7kb.
Имени а. Л. Мясникова фгбу «российский кардиологический научно-производственный... 4 1251.85kb.
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие «Государственный... 1 45.88kb.
«Суицидология» (Suicidology) рецензируемый периодический печатный... 1 53kb.
1 Характеристика предприятия 1 87.86kb.
Наименование продукции Дн1 1 115.93kb.
- 4 1234.94kb.
Электронный научно-производственный журнал «АгроЭкоИнфо» - страница №1/1




Наумова Н.Б., Макарикова Р.П., Косых Н.П., Дроздова С.Б., Тараканов В.В. Оценка торфа алтайских месторождений в качестве субстрата для ускоренной продукции сеянцев хвойных пород

Электронный научно-производственный журнал

«АгроЭкоИнфо»

УДК 630.181+631.53.03+631.45
Оценка торфа алтайских месторождений в качестве субстрата

для ускоренной продукции сеянцев хвойных пород
Наумова Н.Б.*, Макарикова Р.П.*, Косых Н.П.*, Дроздова С.Б.*,

Тараканов В.В.**
*Институт почвоведения и агрохимии СО РАН
**Западно-Сибирский филиал Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН
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

__________________________________________________________________________


Введение

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 (мгкг-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).

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.


Авторы признательны за помощь в организации полевых исследований и в постановке экспериментов сотрудникам Управления лесами Алтайского края и Краевого автономного учреждения «Алтайлес».

Авторы благодарят д.б.н. Якименко В.Н за полезные замечания, высказанные при подготовке рукописи статьи к печати.


Список использованных источников


  1. Nilsson U., Luoranen J., Kolström T., Örlander 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., López-Gutiérrez 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., Näsholm 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.

=====================================================================



Цитирование:

Наумова Н.Б., Макарикова Р.П., Косых Н.П., Дроздова С.Б., Тараканов В.В. Оценка торфа алтайских месторождений в качестве субстратадля ускоренной продукции сеянцев хвойных пород // АгроЭкоИнфо. 2014. № 1. http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2014/1/st_01.doc.