CC BY
39
УДК 630* 414.4
ПОСЛЕДСТВИЯ ВКЛЮЧЕНИЯ ВЫСОКОАКТИВНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В АГРОТЕХНИКУ ВЫРАЩИВАНИЯ СОСНЫ В ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКАХ
© 2009 И.А. Фрейберг, С.К. Стеценко Ботанический сад УрО РАН, г. Екатеринбург
Приводится характеристика насаждений сосны из сеянцев тератоморфного фенотипа в фазе индивидуального роста. Показана достоверность различия формирования в них стволов по сравнению с деревьями насаждений из сеянцев нормального фенотипа. Делается прогноз о пониженной средооб-разующей и сырьевой ценности этих насаждений.
Ключевые слова: агротехника, сосна, лесной питомник, высокоактивные органические соединения
Высокоактивные органические вещества повсеместно используются в производстве сельскохозяйственной и лесной продукции. В лесном хозяйстве одна из групп этих синтетических веществ - пестицидов, включена в агротехнику выращивания посадочного материала в лесных питомниках с целью защиты сеянцев от нежелательной сорной растительности, инфекционных заболеваний и сокращения при этом трудозатрат. Длительное время использование пестицидов в сельском и лесном хозяйствах оценивалось только положительно. Однако затем выявилась и вторая сторона их действия в виде ряда отрицательных побочных явлений, что отмечается в многочисленных научных публикациях последних десятилетий. Среди них обращает на себя внимание нежелательное воздействие пестицидов на культурные растения, которые они призваны защищать. В настоящее время актуальной задачей исследований является выявление побочных негативных последствий использования пестицидов с целью управления применением их.
Наши исследования относятся к выявлению реакции сосны обыкновенной на пестициды, комплекс которых включен в агротехнику выращивания сеянцев в лесных питомниках. Многолетнее изучение последствий применения пестицидов в лесных питомниках позволяет выделить
Фрейберг Ирина Александровна, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
Стеценко Светлана Карленовна, кандидат биологических наук, научный сотрудник. E-mail: [email protected]
три негативных момента их использования. Первый характеризуется явлением тератогенеза сеянцев сосны. Он выражается в формировании тератоморфных сеянцев сосны двух фенотипов, которые мы назвали условно нормальные и аномальные. Для первых характерно нарушение корреляции органов, для вторых - различное количество дополнительных побегов (рис. 1). Любое уродство растений, как известно из научных публикаций [6], обязано приводит к изменению их метаболизма. То же происходит и с сеянцами сосны. Исследование у тератоморфных сеянцев некоторых физиологических и биохимических показателей, важных для жизнеспособности растений при переносе из питомника в посадку, свидетельствует об отличии их от подобных у сеянцев нормального фенотипа (рис. 2).
Вторым проявлением негативных последствий является загрязнение почвы пестицидами и их метаболитами. Своеобразие пестицидного загрязнения заключается в том, что у почвы не изменяется морфология профиля, а также ее химизм, но она приобретает « избирательное плодородие» [4], т. е. то или иное воздействие на организм, зависящее от генетической природы последнего. Установить наличие пестицидов в окружающей среде чрезвычайно трудно, методы определения сложны, дорогостоящи и не предназначены к широкому применению. В литературе отмечается, что естественное очищение почвы от пестицидного загрязнения требует значительного времени - до 10 и более лет после окончания использования пестицидов [1].
Рис. 1. Фенотипы 2-летних сеянцев сосны обыкновенной: а - нормальный; б - условно нормальный; в - аномальный
7,9
г-тШ
высота, см масса, г потерявлаги рНгомогената активность
хвоей через 2 ч., хвои пероксидазы,
% усл. ед.
□ нормальный фенотип ■ аномальный фенотип
Ш условно нормальный фенотип
Рис. 2. Количественный рост и некоторые физиолого-биохимические показатели
2-летних сеянцев сосны обыкновенной * - изменение оптической плотности за 1 с на 1 г сырой массы
Если оба обозначенных выше негативных явления следуют почти непосредственно за применением пестицидов, то третье имеет отдаленный характер и четко проявляется в процессе формирования насаждений из сеянцев с пестицидным синдромом. Сведения о состоянии таких культур сосны, насколько нам известно, отсутствуют. Состояние тератоморфных растений в созданных из них лесных культурах ранее не изучалось. Это побудило нас исследовать их приживаемость (сохранность растений), интенсивность роста и особенности формирования стволов сосны в фазе индивидуального роста культур. В последней ценотическое влияние на сосну менее выражено, и наиболее четко может быть
выявена пролонгация дейстия на нее пестицидов. В основу исследований были положены методические указания В.В. Оги-евского и А. А. Хирова [5] и рекомендации по оценке интенсивности роста и особенностей формирования стволов через относительную высоту (отношение высоты к диаметру у основания ствола) С. А. Мамаева [2] и Е.Л. Маслакова [3]. В качестве контроля использованы данные, характеризующие культуры сосны из экологически чистых сеянцев. Результаты исследований свидетельствуют о том, терато-морфные растения больше страдают от по-слепосадочного стресса, чем нормальные, что прослеживается в лесных культурах (табл. 1).
Таблица 1. Сохранность сосны и доля аномальных растений в лесных культурах
№ № Воз- Со- Количество № № Воз- Со- Количество
проб- раст хран- аномальных проб- раст хран- аномальных
ных куль- ность, растений от ных куль ность, растений от
площа- тур, % сохранив- площа- тур, % сохранив-
дей лет шихся, % дей лет шихся, %
Посадка выполнена сеянцами Посадка выполнена экологически
с пестицидным синдромом чистыми сеянцами
1-02 5 60,0 25,0 5 5 86,0 0,0
2-02 10 35,5 22,0 6 5 92,0 0,0
3-02 7 51,0 21,0 7 5 81,0 0,0
4-02 4 57,0 35,0 8 5 81,8 0,0
2-06 9 54,8 50,7 9 6 72,9 0,0
1-05 10 64,5 45,0 10 7 64,8 0,0
1-06 11 46,5 41,0 11 7 69,3 0,0
5-06 8 67,5 14,1 12 7 80,2 0,0
6-06 14 57,5 34,0 13 5 84,1 0,0
По нашим наблюдениям наибольшая гибель растений происходит в первые три года и связана с приведенным выше особенностями метаболизма сеянцев (рис. 2). На каждом участке лесных культур в возрасте индивидуального роста (до 10-12 лет) сохранившиеся деревья сосны делятся на две категории: без видимых морфологических изменений и с изменением морфологии ствола (табл. 1). Последнее выражается в спонтанном перевершинивании центрального побега с частым образованием
2-3 вершин при сохранении неповрежденной центральной почки (рис. 3).
Однако, несмотря на нарушение строения стволов, у значительной части деревьев по интенсивности роста они достоверно при уровне значимости 0,05 не уступают деревьям без морфологических изменений (табл. 2). В то же время достоверность различия существует между относительной высотой деревьев с явными морфологическими изменениями и деревьями, выращенными из экологически чистых сеянцев (табл. 3).
а) б) в)
Рис. 3. Аномальное развитие саженцев сосны в лесных культурах: а - раздвоение ствола у основания; б - искривление ствола; в - остановился рост центрального побега
Таблица 2. Характеристика роста и формирования стволов в культурах сосны из сеянцев с пестицидным синдромом
№ № проб ных пло ща- дей Возраст, лет Аномальные Псевдонормальные
Высота, м Диаметр (0,1), см Относительная высота Высота, м Диаметр (0,1), см Относительная высота
Тагильско-Свердловский Зау] Лесная зона ральский предгорный лесохозяйственный район
1-02 5 0,79±0,046 1,6±0,11 0,52±0,024 0,71±0,025 1,4±0,07 0,52±0,017
2-02 10 2,27±0,237 5,5±0,54 0,41±0,015 2,64±0,120 5,8±0,42 0,45±0,016
3-02 7 0,97±0,070 2,1±0,02 0,48±0,030 1,22±0,060 2,2±0,15 0,52±0,020
4-02 4 0,32±0,030 0,5±0,05 0,61±0,030 0,39±0,030 0,6±0,08 0,66±0,040
2-06 9 2,20±0,059 5,1±0,18 0,43±0,011 2,52±0,054 5,8±0,16 0,43±0,009
1-05 10 2,46±0,068 4,8±0,16 0,52±0,010 2,46±0,083 4,6±0,17 0,53±0,010
Предлесостепной сосново-березовый равнинный лесохозяйственный район
5-06 8 1,29±0,089 2,2±0,19 0,58±0,027 1,29±0,033 2,0±0,06 0,64±0,009
1-06 11 4,22±0,102 10,7±0,39 0,41±0,011 4,41±0,088 10,8±0,28 0,41±0,007
6-06 14 6,27±0,125 12,8±0,39 0,50±0,012 6,39±0,082 13,3±0,35 0,50±0,010
Таблица 3. Сравнительная характеристика относительной высоты деревьев различной морфологии в лесных культурах из тератоморфных и нормальных сеянцев
№ № Фенотип Морфология Статистические показатели
пробных сеянцев деревьев М±т Б V Р п
площа-
дей
1 Тератоморфный Псевдонормальная 0,51±0,02 0,07 14,69 4,90 9
2 Тератоморфный Аномальная* 0,49±0,02 0,07 14,30 4,77 9
3 Нормальный Нормальная* 0,55±0,01 0,05 9,96 2,57 15
Примечание: достоверность различия относительной высоты при уровне значимости 0,05 - *; М - среднее арифметическое, т - стандартная ошибка, 8 - среднее квадратическое отклонение, V - коэффициент вариации, Р - точность, %, п - количество пробных площадей
Меньшее значение в первом случае свидетельствует о большей сбежистости стволов и влиянии тем самым на процесс формирования их пестицидов. Итак, в росте деревьев в фазе индивидуального роста лесных культур прослеживается закономерность, которая наблюдается у сеянцев разного фенотипа. Сеянцы сосны нормального фенотипа имеют большую относительную высоту, чем тератоморфные (рис. 4). Полагаем, что установленная закономерность обусловлена действием пестицидов на организм сосны уже в стадии развития зародыша и вызывает разбалан-сированность содержания ростовых
веществ, усиливая работу инициальных клеток камбия за счет активизации меристемы апекса.
Выводы: отдаленные последствия использования пестицидов при выращивании сосны выразятся в низкой сохранности растений на лесокультурной площади, формировании древостоев при наличии сбежистых стволов с явлением перевер-шинивания, образованием насаждений с пониженными водоохранно-защитными свойствами и низким, по сравнению с ле-сорастительным потенциалом, запасом древесины, неравномерно распределенной по площади.
Рис. 4. Относительная высота 2-летних сеянцев сосны разного фенотипа
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Иванова, А.С. Последствия применения стойких хлорорганических пестицидов в садах Крыма // Агрохимия. - 2001. - №3. -С. 42-50.
2. Мамаев, С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений. М.: Наука, 1973. - 184 с.
3. Маслаков, Е.Л. Формирование сосновых молодняков. М.: Лесн. пром-сть, 1984. -165 с.
4. Овчинникова, М.Ф. Химия гербицидов в почве. М.: МГУ, 1987. - 108 с.
5. Огиевский, В.В. Обследование и исследование лесных культур / В. В. Огиевский, А.А. Хиров // М.: Лесн. пром-сть, 1964. - 49 с.
6. Федоров, А.А. Тератология и формообразование у растений. Комаровские чтения. Х1.М.;Л.:АН СССР,1958. - 28 с.
CONSEQUENCES OF INCLUSION THE HIGHLY ACTIVE ORGANIC COMPOUNDS IN AGRICULTURAL TECHNIQUE OF PINE CULTIVATION IN FOREST GARDENS
© 2009 I.A. Freyberg, S.K. Stetsenko Botanic garden UB RAS, Ekaterinburg
The characteristic of pine plantings from seedlings with teratomorphous phenotype in a phase of individual growth is resulted. Reliability of distinction the formation in them trunks in comparison with trees of plantings from seedlings with normal phenotype is shown. The forecast about lowered environment forming and raw value of these plantings is done.
Key words: agricultural technique, pine, forest garden, highly active organic connections
Irina Freyberg, Doctor of Agriculture, Chief Research Fellow
Svetlana Stetsenko, Candidate of Biology, Research Fellow. E-mail: [email protected]
