Оптимизация содержания компостовв почве при выращивании саженцев клёна остролистного Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ЛЕСНЫЕ КУЛЬТУРЫ

УДК 630.9 + 630.5

В01: 10.24419/Ш1.2304-3083.2017.2.06

Оптимизация содержания компостов в почве при выращивании саженцев клёна остролистного

А. А. Золотаревский - Мытищинский филиал Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана, профессор, доцент, кандидат технических наук, Мытищи, Московская область, Российская Федерация, azol39@mail.ru

А. А. Котов - Мытищинский филиал Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана, профессор, доктор технических наук, доцент, Мытищи, Московская область, Российская Федерация, kotov@mgul.ac.ru

И. И. Прокопович - Мытищинский филиал Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана, аспирант, Мытищи, Московская область, Российская Федерация, ira.schemet@yandex.ru

Представлен опыт поиска оптимального содержания компостов из древес-но-растительных остатков в почвогрунтах для выращивания саженцев клена остролистного. Приведено сравнение результатов выращивания клена в почвах с содержанием компоста и торфа.

Ключевые слова: древесно-растительные остатки, компост, торф, клен остролистный, саженцы, оптимизация.

Для ссылок: http://dx.d0i.0rg/10.24419/LHI.2304-3083.2017.2.06

Золотаревский, А. А. Оптимизация содержания компостов в почве при выращивании саженцев клена остролистного [Электронный ресурс]/А. А. Золотаревский, А. А.Котов, И. И. Прокопович //Лесохоз. информ. электрон. журн. - 2017. - №2. - С. 57-64. URL:http://lhi.vniilm.ru/

Проблема переработки отходов в настоящее время приобретает все большую актуальность. В. В. Путин на итоговом «Форуме действий» ОНФ в 2016 г. отметил, что задача обезвреживания отходов, их переработки и потребления является одной из наиболее сложных и решать ее нужно комплексно [1].

Одним из путей решения проблемы по обезвреживанию отходов и получению при этом дополнительной прибыли является производство компостов из древесно-растительных остатков (ДРО) для применения вместо торфа и сапропеля в городских посадках. Эти вопросы для выращивания хвойных пород рассматриваются в работах Г. И. Зарудной [2] и А. А. Рожко [3].

Цель наших исследований - получение оптимального состава почвенной смеси на основе компоста из ДРО (далее в тексте - компоста) и торфа для выращивания деревьев лиственных пород. В качестве ДРО использовали ветви, корни, стволики древесных растений и траву. Для решения задачи в Валентиновском питомнике Щелковского учебно-опытного лесхоза заложены опытные площади.

В статье проанализирован опыт выращивания саженцев клёна остролистного. Этот вид наиболее распространен в городских посадках. Биометрические показатели клёна изучали в зависимости от содержания в почве компоста или торфа и срока выращивания. В контрольном варианте использована легкосуглинистая почва питомника. В каждом варианте поставлено по 2 однофакторных эксперимента.

Клён остролистный (Acer platanoides) - дерево до 30 м высотой, с плотной, широкоокруглой кроной. К плодородию и влажности почвы требователен, наилучшие почвы для произрастания -лесные суглинки и деградированные черноземы. Одна из лучших пород для одиночных и аллейных посадок. Его исключительно эффектный осенний наряд контрастно выделяется на фоне хвойных пород [4].

Саженцы клена остролистного высаживали в грунт с разным содержанием компоста. При этом рулеткой с точностью до 1 см замеряли высоту растений (Н) и штангенциркулем ШТЦ-1 с

точностью до 0,1 мм - диаметр стволиков у корневой шейки (ё). В дальнейшем измерения проводили ежегодно в течение 3-х лет в конце каждого года выращивания.

До основного эксперимента поставлена отдельная серия опытов, по результатам которой проверена гипотеза о нормальности распределения измеряемых параметров и определено необходимое число дублированных опытов [5]. Проверку осуществили на серии опытов с березой и распространили на опыты с клёном. С этой целью было измерено 20 стволиков. С помощью показателей асимметрии (А) и эксцесса (Е) проведена приближенная проверка нормальности распределения выходной величины. После отбраковки сильно отклоняющихся данных определено минимальное число дублирующих опытов - п = 19.

Данные измерений высоты деревьев и диаметра стволиков у корневой шейки обработаны статистическими методами. Проверку однородности средних значений проводили по критерию сравнением табличного 0:табл) и расчетного 0:расч) значений. Расчетное значение определяли по формуле:

tpac4

У - У2 |

Si2 + s22 n

где:

у2 и у2 - средние значения соответственно в контроле и опыте;

Sj и S

2

среднеквадратические отклонения соот-

ветственно в контроле и опыте.

При уровне значимости q = 0,05 и числе степеней свободы f = 2n - 2 = 2 .19 - 2 = 36 табличное значение ^абл = 2,03. Если ^асч>^абл, то расхождение между средними значимо.

Результаты статистической обработки показателей высоты и диаметра корневой шейки деревьев представлены в табл. 1.

Экспериментальные данные обрабатывали с помощью программ Mathcad 14.0 и Excel 2010.

Методом наименьших квадратов получены уравнения связи рассматриваемых показателей со сроком выращивания клена и объемным содержанием компоста или торфа (табл. 2).

Таблица 1. Результаты статистической обработки высоты (Н) и диаметра стволиков у корневой шейки (ф клёна по вариантам опыта с различным объемным содержанием (К, %) компоста или торфа

Статистический показатель Обозначение, ед. изм. Вариант опыта

контроль -почва питомника (К = 0) компост (К = 33) + песок + суглинок компост (К = 50) + суглинок чистый компост (К = 100) торф (К = 33) + песок + суглинок

При посадке 0 = 0)

Среднее значение ^ см 6,2±0,4 6,1±0,4 6,0±0,3 6,3±0,3 6,2±0,3

с1, мм 2,95±0,30 2,81±0,25 2,89±0,29 2,92±0,36 2,73±0,22

Среднеквадратическое отклонение ^ см 0,83 0,85 0,67 0,65 0,63

с1, мм 0,62 0,52 0,61 0,74 0,46

Коэффициент вариации ^ % 14 14 11 10 10

с1, % 21 18 21 25 17

Точность опыта ^ % 3 3 3 2 2

с1, % 5 4 5 6 4

Срок выращивания 1 год $ = 1)

Среднее значение H, см 10,9±0,8 13,4±0,7 12,9±0,7 9,2±0,5 13,2±0,6

d, мм 4,53±0,46 4,96±0,43 4,68±0,35 4,34±0,37 5,14±0,25

Среднеквадратическое отклонение H, см 1,58 1,35 1,41 1,07 1,17

d, мм 0,96 0,89 0,73 0,76 0,51

Коэффициент вариации ^ % 14 10 11 12 9

d, % 21 18 16 17 10

Точность опыта H, % 3 2 3 3 2

d, % 5 4 4 4 2

Критерий Стьюдента H, % - 5,24 4,12 3,88 5,10

d, % - 1,43 0,54 0,68 2,45

Срок выращивания 2 года 0=2)

Среднее значение H, см 17,9±0,8 22,3±0,8 21,2±0,6 17,5±0,6 21,9±0,6

d, мм 5,74±0,36 7,16±0,49 5,84±0,36 5,32±0,48 7,11±0,29

Среднеквадратическое отклонение H, см 1,72 1,60 1,34 1,17 1,15

d, мм 0,74 1,01 0,74 1,00 0,60

Коэффициент вариации ^ % 10 7 6 7 5

d, % 13 14 13 19 9

Точность опыта H, % 2 2 1 2 1

d, % 3 3 3 4 2

Критерий Стьюдента H, % - 8,16 6,60 0,84 8,43

d, % - 4,94 0,42 1,47 6,22

Срок выращивания 3 года &=3)

Среднее значение H, см 29,4±0,8 34,1±0,9 31,9±1,2 27,7±1,0 33,6±0,6

d, мм 7,22±0,45 8,76±0,60 7,49±0,48 6,75±0,55 8,59±0,40

Среднеквадратическое отклонение H, см 1,71 1,87 2,50 2,00 1,26

d, мм 0,93 1,24 1,00 1,15 0,83

Коэффициент вариации ^ % 6 5 8 7 4

d, % 13 14 13 17 10

Точность опыта H, % 1 1 2 2 1

d, % 3 3 3 4 2

Критерий Стьюдента H, % - 8,08 3,60 2,82 8,62

d, % - 4,33 0,86 1,39 4,83

Таблица 2. Уравнения связи показателей роста саженцев клёна с объемным содержанием компоста или торфа (К) и сроком выращивания (!)

№ п/п Вариант опыта Уравнение Коэффициент детерминации (R2) Координата максимума (K), %

1 Срок выращивания (1) 1 год, все варианты с компостом (К = 0-100 %) H1 = -0,00124K2+0,104K+11,02 0,986 43

d1 = -0,000147K2+0,012K+4,56 0,808 41

2 Срок выращивания (1) 2 года, все варианты с компостом (К = 0-100 %) H1 = - 0,00164K2+0,157K+18,13 0,931 48

d1 = -0,000354K2+0,029K+5,90 0,533 41

3 Срок выращивания (1) 3 года, все варианты с компостом (К = 0-100 %) H3 = - 0,00176K2+0,156K+29,64 0,888 44

d3 = -0,000426K2+0,036K+7,37 0,620 42

4 Контроль К = 0 % H00= 1,7t2+2,56t+6,31 0,999 -

d00 = -0,025t2+1,477t+2,982 0,998 -

5 Компост К = 33 % H33 = 1,125t2+5,915t+6,165 0,999 -

d33 = -0,137t2+2,417t+2,778 0,998 -

6 Торф К= 33 % H33 = 1,197t2+5,5079t+6,271 0,999 -

d33 = -0,233t2+2,653t+2,728 0,998 -

7 Компост К = 50 % H50 = 0,95t2+5,75t+6,05 0,999 -

d50 = -0,035t2+1,601t+2,496 0,994 -

8 Компост К = 100 % H100 = 1,825t2+1,775t+6,125 0,997 -

d100 = 0,0025t2+1,24t+2,964 0,994 -

Графики зависимостей (табл. 2) представлены на рис. 1-6.

При анализе уравнений регрессии, представленных в табл. 2, определены точки максимума для изучаемых параметров, их координаты:

✓ по высоте - в 1-й год при объёмном содержании компоста К = 43 %, во 2-й год - при К = 48 %, в 3-й год - при К = 44 %;

✓ по диаметру ствола в 1-й год соответственно при К = 41 %, во 2-й год - при К = 41 %, в 3-й год - при К = 42 %.

В конце 3-го года выращивания, согласно уравнениям связи, высота растения при К = 40 % выше, чем в контроле, на 11,3 %; диаметр при том же содержании компоста - на 10,3 %. Худшие результаты получены при выращивании в чистом

м 40

с

я, 35

ни

е т 30

ас

р 25

а

то с 20

ы m 15

10

5

0

0

20

40

60 80 100 Содержание компоста, %

о При посадке ■ 1-й год выращивания

í 2-й год выращивания • 3-й год выращивания

Рис. 1. Зависимость высоты клёна от содержания компоста

40 35 30 25 20 15 10 5

о Компост = 0 % * Компост = 50 %

л

--i

r

2 3

Срок выращивания, лет

■ Компост = 33 % • Компост = 100 %

Рис. 2. Зависимость высоты клёна от срока выращивания на компосте

0

♦ Компост = 33 %

2 3

Срок выращивания, лет

Торф = 33 %

60 80 100 Содержание компоста, %

о При посадке ■ 1-й год выращивания

а 2-й год выращивания • 3-й год выращивания

Рис. 3. Сравнительные зависимости высоты клёна от срока выращивания на компосте (К = 33 %) и торфе (К = 33 %)

Рис. 4. Зависимость диаметра стволика клёна у корневой шейки от содержания компоста

ras 9

ï I §« 8 е «

се

- ! 7 ей

i s б 5 =

Час о к

>. 4 3 2

о Компост = 0 % » Компост = 50 %

2 3

Срок выращивания, лет

■ Компост = 33 % • Компост = 100 %

о. 3

м

а и

d

10 9

5 7

6 5 4 3 2 1 0

♦ Компост = 33 %

2 3

Срок выращивания, лет

Торф = 33 %

Рис. 5. Зависимость диаметра стволика клёна у корневой шейки от срока выращивания

Рис. 6. Зависимость диаметра стволика клёна у корневой шейки от срока выращивания на компосте (К = 33 %) и торфе (К = 33 %)

компосте. Здесь по истечении 3-летнего срока выращивания высота растения при К = 100 % была ниже, чем в контроле, на 7,1 %; диаметр ствола -на 8,9 %. При выращивании клёна по варианту «компост (К = 33 %) + песок + суглинок» определяли массу высушенных корней на весах с точностью до 0,1 г. Взвешивание проводили при посадке и в конце 3-го года выращивания растений.

Статистические показатели массы корней клена представлены в табл. 3. В результате проведенных исследований на основании табл. 3 получена экспериментальная зависимость массы

высушенных корней (т, г) от срока выращивания 0, лет):

т = 0,56 + 0,58 ^

При анализе уравнения регрессии в заданном диапазоне изменения фактора времени определена средняя скорость наращивания массы корневой системы клёна, которая составила 0,58 г/год.

Таким образом, в результате проведенных работ можно констатировать следующее:

Таблица 3. Результаты статистической обработки массы корней клена

Статистика

Время взятия образцов среднее значение, г среднеквадратическое отклонение, г коэффициент вариации, % точность опыта, % Критерий

При посадке 0,56 0,11 20,23 4,64 -

В конце 3-го года выращивания 2,31 0,46 19,83 4,55 16,13

✓ установлено существование зависимости скорости роста клена остролистного по высоте и диаметру ствола у корневой шейки от содержания компоста в почве;

✓ недопустимо использовать чистый компост (скорость роста растений по высоте и диаметру ниже, чем в контроле);

✓ оптимальное содержание компоста, необходимое для быстрого роста клена, находится в пределах от 41 до 48 %.

✓ скорость роста клёна по высоте и диаметру ствола у корневой шейки при выращивании его на компосте и торфе при 33 %-м их содержании практически одинакова.

Список использованной литературы

1. Итоговый «Форум действий» ОНФ; 22 ноября 2016, Москва. [Электронный ресурс]. - 2016. - URL: http://onf.ru/itogovyy-forum-deystviy-onf-2016/page=1.html/ (дата обращения 10.09.2016 г.).

2. Зарудная, Г. И. Исследование физиологических особенностей грибов рода COPRINUS в связи с проблемой компостирования опилок: дисс. канд. биол. наук / Г. И. Зарудная. - Л., 1970. - 146 с.

3. Рожко, А. А. Переработка древесно-растительных остатков компостированием в условиях Подмосковья, влияние компоста на рост саженцев сосны обыкновенной : дисс. ... канд. с.-х. наук / А. А. Рожко. - М., 2004. - 142 с.

4. Колесников, А. И. Декоративная дендрология : изд. 2-е испр. - Ч. II. - М. : Лесн. пром-сть, 1974. - 704 с.

5. Пижурин, А. А. Исследования процессов деревообработки / А. А. Пижурин, М. С. Розенблит ; под общ. ред. А. А. Пижурина. - М. : Лесн. пром-сть, 1984. - 232 с.

References

1. Itogovyj «Forum dejstvij» ONF; 22 noyabrya 2016, Moskva. [EHlek-tronnyj resurs]. - 2016. - URL: http://onf.ru/itogovyy-forum-deystviy-onf-2016/page=1.html/ (data obrashcheniya 10.09.2016 g.).

2. Zarudnaya, G. I. Issledovanie fiziologicheskih osobennostej gribov roda COPRINUS v svyazi s problemoj kompostirovaniya opilok: diss. kand. biol. nauk / G. I. Zarudnaya. - L., 1970. - 146 s.

3. Rozhko, A. A. Pererabotka drevesno-rastitel'nyh ostatkov kompostirovaniem v usloviyah Podmoskov'ya, vliyanie komposta na rost sazhencev sosny obyknovennoj : diss. ... kand. s.-h. nauk / A. A. Rozhko. - M., 2004. - 142 s.

4. Kolesnikov, A. I. Dekorativnaya dendrologiya : izd. 2-e ispr. - CH. II. - M. : Lesn. prom-st', 1974. - 704 s.

5. Pizhurin, A. A. Issledovaniya processov derevoobrabotki / A. A. Pizhurin, M. S. Rozenblit ; pod obshch. red. A. A. Pizhurina. - M. : Lesn. prom-st', 1984. - 232 s.

Optimization of the Contents of the Composts from Wood-Plant Residues in the Soil When Growing Seedlings of Norway Maple

A Zolotarevskiy - Mytishchi branch of Moscow State Technical University named after N. Bauman, Professor of the Department of Landscape Architecture and Gardening, Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Mytishchi, Moscovregion, Russian Federation, azol39@mail.ru

A Kotov - Mytishchi branch of Moscow State Technical University named after N. Bauman, Professor of the Department of Artificial Forest Regeneration and Mechanization of Forestry Work, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Mytishchi, Moscov region, Russian Federation, kotov@mgul.ac.ru I. Prokopovich - Mytishchi branch of Moscow State Technical University named after N. Bauman, Postgraduate student, Department of Landscape Architecture and Gardening, Construction, Mytishchi, Moscov region, Russian Federation, ira.schemet@yandex.ru

Keywords: woody plant residues, compost, peat, Norway maple, seedlings, optimization.

The aim of this work is to determine the optimal content of compost from woody plant remains in the soil for growing seedlings of Norway maple. As wood-plant residues used branches, roots, trunks of woody plants and grass. Studied biometrics maple depending on the content in soil compost or peat and period of cultivation. As biometric parameters were the plant height and diameter of their trunks at the root collar. In the control variant used light loamy soil of the nursery. The experimental data are processed by methods of mathematical statistics and regression analysis. The article presents the results of experiments in tabular and graphical form. Comparative characteristics of the dynamics of biometric parameters of seedlings of maple when grown using compost from wood-plant residues and peat with the same content in the soil, which showed no differences. The optimal range of content of compost from woody plant remains in the soil for growing seedlings of Norway maple, which is in the range of 41-48 %.

When growing maple in the «compost + sand + loam» determined by the mass of dried roots. Determined the average rate of increase in the mass of the root system of seedlings.

The performed studies allowed us to draw the following conclusions:

✓ the dependence of the growth rate of Norway maple in height, trunk diameter at the root collar and on the content of compost in the soil;

✓ unacceptable use pure compost as the rate ofro-hundred plant height and diameter are lower than in the control;

✓ optimal content of compost, necessary for the rapid growth of maple, is in the range from 41 to 48 %.

✓ the rate of growth of a maple tree height and trunk diameter at the root collar when growing it on the compost and peat with 33 % of their content is practically identical.