CC BY
84
Научная статья УДК 630*232.422
https://doi.Org/10.25686/2306-2827.2022.1.47
Выращивание сеянцев сосны обыкновенной и берёзы повислой с закрытой корневой системой на субстратах с различной насыпной
плотностью
Д. И. Мухортое13, А. В. Антропова, М. А. Окач, Н. Д. Майоров
Поволжский государственный технологический университет, Российская Федерация, 424000, Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3 MuhortovDI@volgatech.netH
Введение. Технология выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой относительно новая, поэтому существует ряд задач, которые следует изучить глубже, чтобы усовершенствовать её. Одной из таких задач является определение оптимальной насыпной плотности сложения субстрата в контейнерах. Цель исследований -изучить влияние насыпной плотности корнезакрывающего тепличного субстрата на рост и развитие сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и берёзы повислой (Betula pendula Roth.) в контейнерах. Объектами исследования являлись десять корнезакрываю-щих субстратов, сеянцы сосны обыкновенной и берёзы повислой. Результаты. Рост и развитие сеянцев при выращивании в контейнерах в условиях контролируемой среды зависят от агрофизических свойств субстрата. Агрохимический состав субстрата оказывает незначительное влияние на сеянцы на начальных этапах их роста и развития. Наиболее оптимальным показателем насыпной плотности субстратов при выращивании сеянцев сосны обыкновенной является диапазон от 0,10 до 0,13 г/см3. Недостаточное количество пор в субстрате (от 77 до 86 %) не может обеспечить потребности сеянцев сосны и их рост, и накопление биомассы идёт медленнее, чем при пористости в пределах 86... 92 %. При увеличении насыпной плотности сложения субстрата с 0,39 до 0,54 г/см3 путём увеличения степени уплотнения субстрата при заполнении ячеек контейнеров высота стволиков берёзы повислой увеличивается, а увеличение диаметра шейки корня происходит только до значения насыпной плотности сложения субстрата, равной 0,45 г/см3. Дальнейшее повышение плотности сложения приводит к снижению диаметра шейки корня сеянцев берёзы. Выводы. Наиболее оптимальный показатель насыпной плотности сложения субстрата в контейнерах для выращивания сеянцев сосны обыкновенной в контейнерах составляет 0,12 г/см3, а пористости - 90,5 %. Оптимальной насыпной плотностью сложения субстрата для выращивания однолетних сеянцев берёзы повислой является 0,45 г/см3.
Ключевые слова: агрофизические свойства субстрата; корнезакрывающий субстрат; посадочный материал; закрытая корневая система; насыпная плотность сложения субстрата
Введение. Актуальной задачей современного лесовосстановления является увеличение площадей искусственных и комбинированных лесных насаждений [1]. Перспективным направлением при их создании считается применение посадочного материала с закрытой корневой системой (ЗКС). Технология выращивания посадочного материала с закрытой корневой
системой позволяет рационально расходовать семенной материал, сокращать сроки выращивания сеянцев, увеличивать объёмы посадок. Сеянцы с закрытой корневой системой легче адаптируются в природных экосистемах и отличаются лучшей сохранностью и ростом [2]. Разработке технологии выращивания посадочного материала с закрытой корневой
© Мухортов Д. И., Антропова А. В., Окач М. А., Майоров Н. Д., 2022.
Для цитирования: Мухортов Д. И., Антропова А. В., Окач М. А., Майоров Н. Д. Выращивание сеянцев сосны обыкновенной и берёзы повислой с закрытой корневой системой на субстратах с различной насыпной плотностью // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер: Лес. Экология. Природопользование. 2022. № 1 (53) С. 47-59. https://doi.Org/10.25686/2306-2827.2022.1.47
системой и вопросам реализации данных технологий посвящены исследования отечественных и зарубежных учёных [2-7].
Для выращивания качественного посадочного материала в искусственно созданной среде при ограниченном объёме необходим тепличный субстрат, обеспечивающий питание растений и нормальное развитие корневой системы [8-10]. В течение всего периода выращивания субстрат должен обладать определённым набором характеристик, близких к оптимуму: малая насыпная плотность, высокая влагоём-кость, буферность, оптимальное воздушное пространство, высокая сорбционная и водоудерживающая способность [11, 12]. Субстрат для каждого вида растения необходимо выбирать с учётом его агрофизических свойств, так как эти характеристики сложно корректировать в процессе выращивания [13, 14]. Важным агрофизическим свойством субстрата, влияющим на выбор режима выращивания сеянцев с ЗКС, является насыпная плотность [15].
Насыпная плотность влияет на диаметр пор и их распределение и, как следствие, на гидрофизические свойства субстрата. Появление новых материалов и технологий позволяет продолжать поиск оптимальных показателей насыпной плотности для тепличных субстратов [16-20]. Данная статья является продолжением ранее опубликованных работ по изучению влияния агрофизических свойств тепличных субстратов на рост и развитие сеянцев древесных пород в контейнерах [21].
Цель исследований - изучить влияние насыпной плотности корнезакрываю-щего тепличного субстрата на рост и развитие сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и берёзы повислой (Betula pendula Roth.) в контейнерах.
Задачи исследований:
1. Определить степень влияния агрофизических и агрохимических свойств субстрата на рост и развитие сеянцев сосны обыкновенной и берёзы повислой.
2. Выявить закономерности изменения биометрических показателей сеянцев
с закрытой корневой системой при их выращивании в контейнерах с применением тепличных субстратов с различной насыпной плотностью сложения.
3. Определить оптимальные параметры насыпной плотности субстрата для выращивания сеянцев сосны обыкновенной и берёзы повислой с закрытой корневой системой.
Материалы и методы исследования. Исследования были проведены в 2018 году на территории Ботанического сада-института Поволжского государственного технологического университета с использованием оборудования ЦКП «Экология, биотехнологии и процессы получения экологически чистых энергоносителей». Опыты закладывали в теплице арочного типа с поликарбонатным покрытием и автоматизированной системой полива. Посев семян сосны обыкновенной производили в контейнеры «Ардатов-40». Семена берёзы повислой высевали в контейнеры «Кко V-120». Посев семян и заполнение контейнеров субстратом проводили вручную.
В эксперименте по оценке роста сеянцев сосны обыкновенной на различных субстратах были использованы десять видов субстратов и торфов с разными физико-химическими характеристиками (табл. 1).
В качестве субстрата при изучении влияния различной плотности сложения субстрата на рост и развитие берёзы был использован переходный торф Параньгин-ского торфопредприятия Республики Марий Эл. Переходный торф разделили на порции с определённым весом в зависимости от варианта. Каждой порцией торфа заполняли отдельную ячейку контейнера. Всего в эксперименте использовали семь вариантов с разной плотностью сложения: 0,29; 0,33; 0,38; 0,42; 0,46; 0,5, 0,54 г/см3.
Каждый вариант эксперимента состоял из трёх повторностей, за одну повторность принимали 1 контейнер с 40 ячейками. За сеянцами производили регулярный уход: полив, прополку, профилактическую обработку от болезней раствором марганцовокислого калия (норма внесения 4 мг на 10 л воды).
Таблица 1. Агрохимические и агрофизические свойства торфов и субстратов
Table 1. Agrochemical and agrophysical properties of peat and substrates
Агрохимические свойства Агрофизические свойства
о M Е а Л н о содержание « о
№ варианта Наименование субстрата в-ва, % J? U g J? U н S § « а ш ч a s « о ю О ч® Л ^ о g
о и H § о органич. О (N Рч О (N « СП О ^ s Ü ^ g s s ° ао нн u ¡5 о 2 на H ^ g a оа g & a ° о a
1 Торфяной универсальный грунт марки «Агробалт-Н» без перлита (ЗАО «Росторфинвест») 6,9 94,7 1,6 34,9 4,8 0,073 1,175 93,8
2 Торфяной универсальный грунт марки «Агробалт-С» 20 % перлита (ЗАО «Росторфинвест») 6,9 85,4 62,3 119,0 517,0 0,162 1,295 87,5
3 Торфяной питательный субстрат (верховой) марки «Велторф», рецепт 5СО/1/3 (2017 года изготовления) 6,9 80,1 257,3 270,8 683,7 0,120 1,158 89,6
4 Торфяной питательный субстрат (верховой) марки «Велторф», рецепт 19С/1 (2017 года изготовления) 4,7 95,1 138,6 275,6 189,2 0,180 1,314 86,3
5 Торфяной питательный субстрат (верховой) марки «Велторф», рецепт 19С/1/5,2 (2016 года изготовления) 5,9 89,0 138,5 303,2 62,6 0,195 1,402 86,1
6 Переходный торф Параньгинского торфопредприятия (1 года хранения) 6,9 84,6 15,4 10,3 658,2 0,290 1,568 81,5
7 Переходный торф Параньгинского торфопредприятия (без хранения) 7,0 89,2 13,2 8,2 665 0,332 1,558 78,7
8 Низинный торф Ронгинского торфобрикетного предприятия 7,4 86,2 550 100 559,5 0,337 1,473 77,1
9 Субстрат Семёновского спецсемлесхоза Нижегородской области 6,9 84,2 3,9 8,2 11,2 0,353 1,540 77,1
10 Переходный торф Ронгинского торфобрикетного предприятия 4,9 89,5 15,3 198,5 33,6 0,197 1,368 85,6
Определение биометрических показателей сеянцев выполняли при помощи линейки, диаметр корневой шейки измеряли штангенциркулем. Для определения массы сухого вещества сеянцев сосны и берёзы растения отмывали от субстрата, сушили в сушильном шкафу при температуре 105 °С и взвешивали на электронных весах Adventure Pro.
Изучение агрофизических свойств субстрата проводили с применением сте-реопикнометра Quantachrome. Содержание органического вещества в субстратах определяли методом сухого озоления (ГОСТ 26714-85 и ГОСТ 27980-88); кислотность (рН солевой вытяжки) выяв-
ляли потенциалометрическим методом (ГОСТ 27979-88); подвижные формы калия и легкорастворимые соединения фосфатов в вытяжке определяли по методу А. Т. Кирсанова (ГОСТ 26207-91). Определение нитратного азота осуществляли дисульфо-феноловым методом (ГОСТ 26951-86).
Полевые материалы обработаны методами описательной статистики и дисперсионного анализа с использованием прикладной программы Statistika 6 и Microsoft Excel.
Результаты и обсуждения. Изучение агрохимических свойств тепличных субстратов и торфов показало, что максимальная доля органического вещества
наблюдается в субстрате «Агробалт-Н» без перлита ЗАО «Росторфинвест» (94,6 %) и в торфяном питательном субстрате «Вел-торф», рецепт 19С/1/5,2 2017 года изготовления (95,1 %) (табл. 1). Все остальные варианты, кроме субстрата «Велторф», рецепт 5СО/1/3 2017 года изготовления, имеют также достаточно высокое значение содержания органических веществ в составе (в диапазоне 84,20 - 89,46 %). Количество подвижных форм азота, фосфора и калия в субстратах зависит от объёмов обогащения исходного сырья минеральными удобрениями при их производстве. По уровню кислотности среди используемых субстратов большая часть имеет кислотность, близкую к нейтральной (рН=6,6-7,3), только «Велторф», рецепт 19С/1/5,2 (2017 года изготовления) и переходный торф Ронгинского торфобрикетного предприятия имеют сильно кислую среду в диапазоне рН=4,5-5,0 [21].
Минимальное значение плотности сложения субстрата характерно для «Аг-робалт-Н» - 0,073 г/см3, его пористость -93,8 %. Торфяные питательные субстраты на основе верхового торфа «Велторф» разного состава и года производства также имеют высокое значение пористости (86-90 %), их насыпная плотность без уплотнения варьирует в диапазоне 0,12 -0,195 г/см3. Близкими к субстратам «Вел-торф» по значению параметров являются субстраты «Агробалт-С» и переходный торф Ронгинского предприятия. Максимальная насыпная плотность субстратов была определена в субстратах из Семёновского спецсемлесхоза - 0,353 г/см3, в низинном торфе Ронгинского торфобрикетного предприятия - 0,337 г/см3 и в питательных торфяных субстратах из переходного торфа Параньгинского тор-фопредприятия (0,290 - 0,332 г/см3). Плотность твёрдой фазы почвы зависит от соотношения в ней минералогических, механических и органических составляющих. Плотность твёрдой фазы исследуемых субстратов находится в диапазоне от 1,175 - 1,568 г/см3 [21].
Изучение влияния насыпной плотности сложения субстрата на сохранность сеянцев сосны обыкновенной показало, что минимальное значение сохранности наблюдалось у растений в субстрате «Велторф» 2016 года производства (67,5 %) и в субстрате Семёновского спецсемлесхоза (71,7 %). Максимальное число проросших семян и доля сохранившихся растений наблюдалась в субстрате «Агробалт-С» с 20 % содержанием перлита и в переходном торфе Параньгинского торфопредприятия 2016 года производства. Сохранность сеянцев в обоих вариантах находилась в пределах 89 %.
За один вегетативный период сеянцы сосны обыкновенной на исследуемых субстратах не достигли стандартных параметров [1]. Минимальная высота наблюдается в варианте 9 (субстрат Семёновского спецсемлесхоза Нижегородской области) - 3,4 см. В варианте 2 («Агро-балт-С») сеянцы характеризовались самыми высокими показателями средних высот - 7,9 см (рис. 1). По показателям диаметра шейки корня растения, выращенные на разных вариантах субстратов, также имеют различия. Максимального значения диаметра шейки корня достигли растения в варианте 3 (торфяной субстрат «Велторф» 2017 года) - 1,6 мм. Минимального - 0,5 мм в варианте 9 (субстрат Семёновского спецсемлесхоза Нижегородской области). Средняя длина корневой системы сеянцев варьирует от 7,6 (вариант 7) до 17,0 см (вариант 2).
С целью определения влияния субстрата на рост сеянцев сосны в контейнерах было изучено накопление биомассы растений. Сеянцы, выращенные на варианте 3 (верховой торфяной субстрат «Вел-торф» 2017 года изготовления), имеют самые высокие показатели массы надземной (31,1 г) и подземной частей (19,5 г). Хуже всего росли сеянцы на субстрате Семёновского спецсемлесхоза Нижегородской области (вариант 9) и на переходном торфе Ронгинского торфобрикетного предприятия (вариант 10).
Оценка степени связи линейных и весовых показателей сеянцев сосны обыкновенной с основными физико-химическими свойствами субстратов методом корреляционного анализа показала, что связь биометрических показателей сеянцев с агрохимическими свойствами субстратов слабая и умеренная. Значения коэффициентов корреляции находятся в пределах 0,1...0,45 (табл. 2). Более значимой оказалась связь между биометрическими показателями сеянцев и агрофизическими свойствами субстратов. В большинстве случаев коэффициенты корреляции характеризуют значительную и тес-
ную связь между исследуемыми параметрами растений и субстратов. При этом установлено, что с увеличением значений как насыпной плотности сложения, так и плотности твёрдой фазы субстратов все линейные и весовые показатели сеянцев снижаются (связь обратная), а при увеличении значений пористости повышаются (связь прямая). Из всех биометрических показателей сеянцев в большей степени изменение агрофизических свойств субстратов оказывает влияние на диаметр шейки корня молодых древесных растений (г=0,82.. .0,84), а в меньшей на длину корневой системы (г=0,41.. .0,61).
Рис. 1. Линейные и весовые показатели сеянцев сосны обыкновенной (P. sylvestris L.) при выращивании на различных субстратах в контейнерах (А - высота стволика; Б - диаметр шейки корня; В - длина
корневой системы; Г - масса 100 растений) Fig. 1. Linear and weight indices of Scots pine (P. sylvestris L.) seedlings when growing in various substrates in containers (А - height of stipitate; B - diameter of root collar; C - length of root
system; D - mass of 100 plants)
Таблица 2. Коэффициенты корреляции при оценке взаимосвязи биометрических показателей сеянцев сосны обыкновенной (P. sylvestris L.) и физико-химических свойств тепличных субстратов
Table 2. The correlation coefficients in assessing the interrelation of biometric parameters of Scots pine (P. sylvestris L.) seedlings and physical and chemical properties of greenhouse substrates
Биометрические показатели сеянцев Агрохимические свойства Агрофизические свойства
кислотность (рНкст) содержание насыпная плотность сложения, г/см3 плотность твёрдой фазы, г/см3 пористость субстрата, %
органич. в-ва, % U S un о (N Рч U S о (N « S СП о £
Высота стволика, см 0,10 -0,08 0,09 0,27 0,45 -0,69 -0,63 0,67
Диаметр шейки корня, мм 0,10 -0,02 0,01 0,30 0,32 -0,84 -0,82 0,83
Длина корневой системы, см 0,10 0,14 -0,32 0,02 -0,17 -0,58 -0,41 0,61
Масса хвои 100 растений, г 0,28 -0,05 0,13 0,18 0,27 -0,74 -0,82 0,74
Масса стволиков 100 растений, г 0,24 -0,16 0,10 0,27 0,35 -0,72 -0,78 0,71
Масса корней 100 растений, г 0,19 -0,16 0,16 0,35 0,33 -0,74 -0,82 0,72
Для выявления закономерностей изменения параметров роста сеянцев сосны от основных агрофизических свойств субстратов был проведён регрессионный анализ с применением частной функции отклика растений вида у = к х(ь-1) ехр(-с хь). Установлено, что сеянцы сосны имеют различную отзывчивость на использование тепличных субстратов, отличающихся по величине насыпной плотности. Это отражается в интенсивности их роста по высоте, диаметру и накопления биомассы. Наиболее оптимальными показателями насыпной плотности субстратов является диапазон от 0,10 до 0,13 г/см3. При таких значениях и линейные, и весовые показатели сеянцев сосны оказались максимальными (рис. 2). Максимального значения высота стволика у сеянцев сосны достигает на субстратах с насыпной плотностью субстрата 0,109 г/см3. Оптимальной насыпной плотность субстрата для достижения максимальных значений диаметра корневой шейки является 0,134 г/см3, а массы надземной части и корневой системы -0,114 г/см3. При этом, в среднем по всем изучаемым линейным и весовым параметрам растений для выращивания сеянцев сосны в контейнерах в большей степени подходят субстраты с насыпной плотностью сложения 0,12 г/см3.
Тепличные субстраты представляют собой трёхфазную систему (твёрдая, жидкая, газообразная), которая обусловливает его водно-физические свойства, в том числе насыпную плотность сложения. Наличие и состав газообразной и жидкой фазы в субстрате зависят от количества и размера пор в субстрате, которые могут заполняться как водой с растворёнными в ней минеральными веществами, необходимыми для растений, так и оставаться свободными, обеспечивая газообмен в зоне ризосферы. Поэтому подбор субстратов с оптимальной пористостью даёт возможность создавать более комфортные условия для роста и развития растений и, как следствие, получать стандартный посадочный материал при его выращивании в условиях закрытого грунта.
Выявлено, что недостаточное количество пор в субстрате (от 77 до 86 %) не может обеспечить потребности культивируемых растений и их рост, и накопление биомассы идёт медленнее, чем при пористости в пределах 86...92 % (рис. 3). Дальнейшее увеличение доли пор в общем объёме субстрата также приводит к снижению интенсивности ростовых процессов. Среднее оптимальное значение пористости субстрата, определённое путём проведения регрессионного анализа, составило 90,5 %.
1,8
1,6
S
к 1,4
а.
•2 1,2
ifi
и H 1,0
а
0.8
ч
Ч 0,6
0,4
cxp(-6,8-xlä);R!=0,«4
•
m
* \*
• \ •
0,134 г/см3 •
0,1 0,2 0,3 0,4 11:<. i.iи >: <u плотность, г/см3
0,1 0,2 0,3 0,4 I [ i.'i.iип:<|| плотность, г/см3
45 40 " 35
S
g 30 н
|2S
2 20
Vt
S« й.о
- масса надземнин части (y=217,9-x' ' '-i vji'-16.1 -ч''' Il Е*г=0,74);
-------масса корпи! (>=126,9-x"J7-cxp(-20,4-x1-77); RM),81);
• Фактическое значение массы: • - надземной части;
♦ - корней.
• ^
♦ N. m
«г* N. m
0.114 г/см3 N * *
0.1
0,4
Насмпнан плотность, т/см3
Рис. 2. Зависимость биометрических показателей сеянцев сосны обыкновенной (P. sylvestris L.) от насыпной плотности субстрата (А - высота стволика; Б - диаметр шейки корня; В - масса 100 растений) Fig. 2. Dependence of biometric parameters of Scots pine (P. sylvestris L.) seedlings on the bulk density of substrate (А - height of stipitate; Б - diameter of root collar; В - mass of 100 plants)
80 40
Пористоеть субстрата, %
Рис. 3. Зависимость биометрических параметров сеянцев сосны обыкновенной (P. sylvestris L.) от пористости субстрата (А - высота стволика; Б - диаметр шейки корня; В - масса 100 растений) Fig 3. Dependence of biometric parameters of Scots pine (P. sylvestris L.) seedlings on the substrate porosity (А - height of stipitate; Б - diameter of root collar; В - mass of 100 plants)
Насыпную плотность тепличного субстрата можно регулировать путём изменения силы механического давления на субстрат при уплотнении в процессе заполнения ячеек контейнеров. При увеличении силы уплотнения увеличивается и насыпная плотность сложения. Результаты исследований показали, что наибольший процент сохранности сеянцев берёзы повислой наблюдался в вариантах опыта с насыпной плотностью субстрата 0,33 и 0,38 г/см3. Наименьшая сохранность сеянцев отмечалась в варианте опыта с насыпной плотностью субстрата 0,209 и 0,500 г/см3.
Максимальное значение высоты стволика сеянца берёзы (13,0 см) и диаметра корневой шейки (3,4 мм) наблюдалось при плотности сложения субстрата 0,460 г/см3. Меньшие средние показатели высоты сеянцев (7,12 см) и диаметра корневой шейки (1,99 мм) фиксировались в варианте с насыпной плотностью 0,33 г/см3 (табл. 3).
Для оценки закономерностей изменения линейных показателей роста сеянцев
берёзы повислой от насыпной плотности сложения одного вида субстрата, изменяемой путём его уплотнения при заполнении ячеек контейнеров, был проведён регрессионный анализ. Установлено, что интенсивность роста сеянцев берёзы в высоту описывается функцией у = а(1 -- ехр(-с хь), а диаметра шейки корня -у = к х(ь-1) ехр(-с хь). При этом выявленные закономерности показывают, что при увеличении насыпной плотности сложения субстрата с 0,39 до 0,54 г/см3 высота стволиков увеличивается, а увеличение диаметра шейки корня происходит только до значения насыпной плотности сложения субстрата, равной 0,45 г/см3. Дальнейшее повышение плотности сложения приводит к снижению диаметра шейки корня сеянцев берёзы (рис. 4). Таким образом, можно считать, что наиболее оптимальным значение насыпной плотности сложения тепличного субстрата при выращивании сеянцев берёзы повислой в контейнерах является 0,45 г/см3.
Таблица 3. Зависимость биометрических параметров сеянцев берёзы повислой (B. Pendula Roth.) от насыпной плотности субстрата в контейнерах
Table 3. Dependence of biometric parameters of European white birch (B. Pendula Roth.) seedlings on the bulk density of substrate in containers
Насыпная плотность субстрата, г/см3 Средние значения биометрических параметров
Высота стволика, см Диаметр шейки корня, мм
0,29 9,77* 2,84*
0,33 7,12* 1,99*
0,38 9,29* 2,47*
0,42 12,09* 3,15*
0,46 12,90 3,39
0,50 11,22* 2,99
0,54 12,14 3,00
Примечание: *- p<0,05 (t-критерий Стьюдента), применяемый к линейным показателям, ^бл = 1,96.
П.|гы н н ;н плотность, г/см 11.1. ымиии и
Рис.4. Влияние насыпной плотности субстрата на высоту стволика (А) и диаметр шейки корня (Б)
сеянцев берёзы повислой (B. Pendula Roth.) Fig.4. The influence of substrate bulk density on the height of stipitate (А) and diameter of root collar (Б) of seedlings of European white birch (B. Pendula Roth.)
Выводы
1. Рост и развитие сеянцев сосны обыкновенной при выращивании в контейнерах в условиях контролируемой среды зависят от агрофизических свойств субстрата. Агрохимический состав субстрата оказывает незначительное влияние на сеянцы на начальных этапах их роста и развития.
2. При выборе субстрата для выращивания сеянцев сосны обыкновенной в контейнерах необходимо учитывать, что более оптимальные условия для роста и раз-
вития сеянцев складываются при использовании тепличных субстратов, характеризующихся насыпной плотностью сложения 0,12 г/см3 и пористостью 90,5 %
3. Насыпную плотность сложения тепличных субстратов можно регулировать путём изменения прилагаемой силы при его уплотнении в процессе заполнении ячеек контейнера. При этом оптимальной насыпной плотностью сложения субстрата для выращивания однолетних сеянцев берёзы повислой является 0,45 г/см3.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Об утверждении Правил лесовосстановле-ния, состава проекта лесовосстановления, порядка разработки проекта лесовосстановления и внесения в него изменений [Электронный ресурс]: приказ Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации от 4 декабря 2020 г. № 1014. URL: https://docs.cntd.ru/document/573123762 (дата обращения 29.11.2021).
2. Жигунов А. В. Теория и практика выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой. СПб.: СПбНИИЛХ, 2000. 293 с.
3. Лесопосадочный материал «Брика» / М. И. Буш [и др.]. Рига: Зинатне, 1974. 136 с.
4. Посадочный материал с закрытой корневой системой / Е. Л. Маслаков [и др.]. М.: Лесная промышленность, 1981. 144 с.
5. Степанов С. А., ЗайцеваМ. И. Выращивание и использование посадочного материала с закрытой корневой системой. Петрозаводск: Петрозаводский государственный университет, 2016. 32 с.
6. Выращивание сеянцев с закрытой корневой системой в малых тепличных комплексах / Е.М. Романов, А.В. Ушнурцев, Д.И. Мухортов и др. // Лесное хозяйство. 2007. № 1. С. 26-27.
7. Organic substrate for transplant production in organic nurseries. A review / Antonio Pascual, Jose et al. // Agronomy for sustainable development. 2018. T.38, No 3. P. 35.
8. Containers and growing media. In The Container Tree Nursery Manual / Landis T.D., Tinus R.W., McDonald S.E. et al. Washington, DC, USA, 1990, P. 1-67.
9. Козловская И. П. Экологическая оценка субстратов и анализ расхода элементов питания при малообъемном выращивании томата в зимних теплицах [Электронный ресурс] // Живые и биокосные системы. 2014. № 6. URL: http://www.jbks.ru/archive/issue-6/article-7 (дата обращения: 04.12.2021).
10. Родин А. Р., Родин С. А. Повышение результативности выращивания лесных культур по-
садочным материалом с закрытой корневой системой // Вестник МГУЛ. 2010. № 5. С. 54-58.
11. Effects of the maturity of wood waste compost on the structural features of humic acids / Fuku-shima M. et al // Bioresource Technology. 2009. Vol. 100. No 2. P. 791-797.
12. Best management practices: Guide for producing container-grown plants / Yeager T.H., Fare D.C., J. Lea-Cox J. et al. // 2nd Ed. Southern Nurserymen's Assoc., Marietta, GA. 2007. No 3. P. 200-203.
13.Allaire-Leung S. E. Changes in physical properties of peat substrates during plant growth // J. Can Soil Sci. 1999. Vol. 79. P. 137-139.
14. Jackson B.E., Wright R.D., Barnes M.C. Amendment Affect Poinsettia Growth and Substrate Physical Properties // HortScience Horts. 2008. No 43(7). Pp. 2155-2161.
15. Heiskanen J. Favourable water and aeration conditions for growth media used in containerized tree seedling production: A review //Scandinavian Journal of Forest Research. 1993. No 3. P. 337-358.
16. Pelleted biochar: chemical and physical properties show potential use as a substrate in container nurseries / R.K. Dumroese, J. Heiskanen, K. Englund et al. // Biomass Bioenergy. 2018. No 35. Р. 2027.
17. Gruda N., Schnitzler W.H. Suitability of wood fiber substrate for production of vegetable transplants: I. Physical properties of wood fiber substrates// Scientia Horticulturae. 2004. Vol. 100, Iss. 1-4. P. 309-322.
18. Sarvas M., Pavlenda P., Takacova E. Effect of hydrogel application on survival and growth of pine seedlings in reclamations // Journal of Forest Science. 2007. No 5. P. 204-209.
19. Influence of Particle Size on Physical and Chemical Properties of Coconut Coir Dust as Container Medium / Noguera P., Abad M., Puchades R. et al. // Journal Communications in Soil Science and Plant Analysis. 2003. Vol. 34, Iss. 3-4. Pp. 593-605.
20. Зайцева М. И., Робонен Е. В., Чернобров-кина Н. П. Использование порубочных остатков для приготовления торфяных субстратов при вы-
ращивании сеянцев сосны обыкновенной с закрытой корневой системой // Вестник МГУЛ. 2010. № 1. С. 4-8.
21. Мухортов Д. И., Антропова А. В. Рост и развитие сеянцев сосны обыкновенной в контей-
нерах при использовании субстратов различной плотности сложения // Лесные экосистемы в условиях изменения климата: биологическая продуктивность и дистанционный мониторинг. Йошкар-Ола: ПГТУ, 2019. С. 42-53.
Статья поступила в редакцию 19.10.2021; одобрена после рецензирования 21.12.2021;
принята к публикации 10.02.2022.
Информация об авторах
МУХОРТОВ Дмитрий Иванович - доктор сельскохозяйственных наук, доцент, заведующий кафедрой лесных культур, селекции и биотехнологии, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - использование нетрадиционных органических удобрений при искусственном лесовосстановлении. Автор 167 научных публикаций. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0859-4224
АНТРОПОВА Анна Владимировна - аспирант кафедры лесных культур, селекции и биотехнологии, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - модификация корнезакрывающих субстратов. Автор 27 научных публикаций.
ОКАЧМария Александровна - аспирант кафедры лесных культур, селекции и биотехнологии, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - модификация корнезакрывающих субстратов. Автор 18 научных публикаций. ORCID: https://orcid. о^/0000-0001-7147-1676
МАЙОРОВ Никита Дмитриевич - студент кафедры лесных культур, селекции и биотехнологии, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - применение методов биотехнологии при производстве тепличных субстратов.
Вклад авторов:
Мухортов Д.И. - научное руководство; концепция исследования; развитие методологии; проведение статистического анализа; доработка текста и итоговых выводов; утверждение окончательного варианта статьи.
Антропова А.В. - участие в разработке методики и её реализации; информационный поиск; проведение статистического анализа; подготовка исходного текста.
Окач М.А. - участие в реализации методики исследований; проведение статистического анализа; интерпретация полученных данных; редактирование текста; разработка итоговых выводов.
Майоров Н.Д. - участие в реализации методики исследований.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
Scientific article UDC 630*232.422
https://doi.Org/10.25686/2306-2827.2022.1.47
Scots Pine and European White Birch Containerized Seedlings Growth in Substrates with Various Bulk Density
D. I. MukhortovB' A. V. Antropova, M. A. Okach, N. D. Maiorov Volga State University of Technology, 3, Lenin sq., Yoshkar-Ola, 424000, Russian Federation MuhortovDI@volgatech. netH
ABSTRACT
Introdution. The technology for growing the containerized seedlings is a relatively new one. Thus, there are some problems to better study in order to improve the technology. Definition of the optimum bulk density in containers is one of them. The goal of the research is to study the influence of bulk density of root covering greenhouse substrate on the growth and development of seedlings of Scots pine (Pinus sylvestris L.) and European white birch (Betula pendula L.) in containers. Ten root covering substrates and seedlings of Scots pine and European white birch were the objects of the research. Results. Growth and development of seedlings in containers under the conditions of controlled environment depend on the agro-physical properties of the substrate. The agrochemical composition of substrate slightly influences the seedlings at the initial stage of their growth and development. The most optimum bulk density of substrates for Scots pine seedlings growing varies from 0.10 to 0.13 g/cm3. The insufficient number of pores in the substrate (77 -86 %) does not meet the needs of pine seedlings, hence the biomass accumulation is slower in comparison with the biomass accumulation with 86-92 % porosity. The substrate bulk density increase from 0.39 to 0.54 g/cm3 by creating higher density of substrate when filling the cells of containers, results in growth of European white birch stipitates height, but root collar diameter increase is observed only up to the value of substrate bulk density, which is 0.45 g/cm3. Further bulk density increase leads to the decrease of root collar diameter of birch seedlings. Conclusion. The most optimum bulk density of substrates for Scots pine seedlings growing in containers is 0.12 g/cm3, porosity - 90.5 %o. The optimum bulk density for one-year-old seedlings of European white birch growing is 0.45 g/cm3.
Кeywords: agrophysical properties of substrate; root covering substrate; planting material; root-balled tree system; bulk density of substrate
REFERENCES
1. Ob utverzhdenii Pravil lesovosstanovleniya, sostava proekta lesovosstanovleniya, poryadka raz-rabotki proekta lesovosstanovleniya i vneseniya v nego izmeneniyprikaz Ministerstva prirodnykh resursov i ekologii Rossiyskoy Federatsii ot 4 dekabrya 2020 g. № 1014 [On approval of the Rules of Reforestation, the Composition of the Reforestation Project, the Procedure for Developing of a Reforestation Project and Making Changes to it: Order of the Ministry of Natural Resources and the Environment of the Russian Federation of December, 4 2020 № 1014]. URL: https://docs.cntd.ru/document/573123762 (Reference date: 29.11.2021). (In Russ.).
2. Zhigunov A. V. Teoriya i praktika vyrash-chivaniya posadochnogo materiala s zakrytoy korne-voy sistemoy [The theory and practice of the containerized seedlings growing]. Saint-Petesrburg: SPbNIILKk, 2000. 293 p. (In Russ.).
3. Bush M. I. et al. Lesoposadochnyy material «Brika» [The "Brik" planting material]. Riga: Zinatne, 1974. 136 p. (In Russ.).
4. Maslakov E. L. et al. Posadochnyy material s zakrytoy kornevoy sistemoy [The containerized seedlings]. Moscow: Lesnaya promyshlennost, 1981. 144 p. (In Russ.).
5. Stepanov S. A., Zaitseva M.I. Vyrashchivanie i ispol'zovanie posadochnogo materiala s zakrytoy kornevoy sistemoy [Growing and use of the containerized seedlings]. Petrozavodsk: Petrozavodskiy gosu-darstvennyy universitet, 2016. 32 p. (In Russ.).
6. Romanov E.M., Ushnurtsev A.V., Mukhor-tov D.I. et al. Vyrashchivanie seyantsev s zakrytoy kornevoy sistemoy v malykh teplichnykh kom-pleksakh [Growing the containerized seedlings in small greenhouse complexes]. Lesnoe khozyaystvo [Forestry]. 2007. № 1. Pp. 26-27. (In Russ.).
7. Antonio Pascual, Jose et al. Organic substrate for transplant production in organic nurseries. A review. Agronomy for sustainable development. 2018. T.38, No 3. P. 35.
8. Landis T.D., Tinus R.W., McDonald S.E. et al. Containers and growing media. In The Container Tree
Nursery Manual. Washington, DC, USA, 1990. P. 1-67.
9. Kozlovskaia I. P. Ekologicheskaya otsenka substratov i analiz raskhoda elementov pitaniya pri maloobemnom vyrashchivanii tomata v zimnikh tep-litsakh [Ecological assessment of substrates and analysis of the consumption of fertilizing elements in low-volume tomato growing in winter greenhouses]. Zhivye i biokosnye sistemy [Living and Bioinert Systems]. 2014. № 6. URL: http://wwwjbks.ru/archive/issue-6/article-7 (Reference date:04.12.2021). (In Russ.).
10. Rodin A. R., Rodin S. A. Povyshenie re-zultativnosti vyrashchivaniya lesnykh kultur posado-chnym materialom s zakrytoy kornevoy sistemoy [Improving the effectiveness of forest plantations growing using the containerized seedlings]. Vestnik MGUL [Forestry Bulletin].2010.№ 5. Pp54-58. (In Russ.).
11. Fukushima M. et al. Effects of the maturity of wood waste compost on the structural features of humic acids. Bioresource Technology. 2009. Vol. 100. No 2. P. 791-797.
12. Yeager T.H., Fare D.C., J. Lea-Cox J. et al. Best management practices: Guide for producing container-grown plants. 2nd Ed. Southern Nurserymen's Assoc., Marietta, GA. 2007. No 3. P. 200-203.
13. Allaire-Leung S. E. Changes in physical properties of peat substrates during plant growth. J. Can Soil Sci. 1999. Vol. 79. Pp. 137-139.
14. Jackson B.E., Wright R.D., Barnes M.C. Amendment Affect Poinsettia Growth and Substrate Physical Properties. HortScience horts. 2008. No 43(7). Pp. 2155-2161.
15. Heiskanen J. Favourable water and aeration conditions for growth media used in containerized tree seedling production: A review. Scandinavian Journal of Forest Research. 1993. No 3. P. 337-358.
16. Dumroese R.K., Heiskanen J., Englund K. et al. Pelleted biochar: chemical and physical properties show potential use as a substrate in container nurseries. Biomass Bioenergy. 2018. No 35. P. 2027.
17. Gruda N. Schnitzler W.H. Suitability of wood fiber substrate for production of vegetable transplants: I. Physical properties of wood fiber substrates. Scientia Horticulturae. 2004. Vol. 100, Iss. 1-4. P. 309-322.
18. Sarvas M., Pavlenda P., Takacova E. Effect of hydrogel application on survival and growth of pine seedlings in reclamations. Journal of forest science. 2007. No 5. P. 204-209.
19. Noguera P., Abad M., Puchades R. et al. Influence of Particle Size on Physical and Chemical Properties of Coconut Coir Dust as Container Medium. Journal Communications in Soil Science and PlantAnalysis. 2003. Vol. 34, Iss. 3-4. Pp. 593-605.
20. Zaitseva M.I., Robonen E.V., Chernobrovki-na N.P. Ispolzovanie porubochnykh ostatkov dlya prigotovleniya torfyanykh substratov pri vyrashchivanii seyantsev sosny obyknovennoy s zakrytoy korne-voy sistemoy [The use of felling residues for the preparation of peat substrates when growing Scots pine containerized seedlings]. Vestnik MGUL [Forestry Bulletin].2010.№ 1. Pp. 4-8. (In Russ.).
21. Mukhortov D. I., Antropova A. V. Rost i razvi-tie seyantsev sosny obyknovennoy v konteynerakh pri ispolzovanii substratov razlichnoy plotnosti slozheniya [Growth and development of seedlings of Scots pine in containers when using the substrates of various bulk density]. Lesnye ekosistemy v usloviyakh izmeneniya klimata: biologicheskaya produktivnosf i distantsionnyy monitoring [Forest ecosystems in the climate change conditions: bioproductivity and remote sensing]. Yosh-kar-Ola: PGTU, 2019.Pp.42-53. (In Russ.).
The article was submitted 19.10.2021; approved after reviewing 21.12.2021;
accepted for publication 10.02.2022
For citation: Mukhortov D. I., Antropova A. V., Okach M. A., Maiorov N. D. Scots Pine and European White Birch Containerized Seedlings Growth in Substrates with Various Bulk Density. Vestnik of Volga State University of Technology. Ser.: Forest. Ecology. Nature Management. 2022. № 1 (53). Pp. 47-59. (In Russ.). https://doi.org/10.25686/2306-2827.2022.L47
Information about authors
Dmitrii I. Mukhortov - Doctor of Agricultural Sciences, Associate Professor, Head of the Chair of Forest Plantations, Selection and Biotechnology, Volga State University of Technology. Research interests - use of nontraditional organic fertilizers for artificial forest regeneration. Author of 167 scientific publications. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0859-4224
Anna V. Antropova - Postgraduate student at the Chair of Forest Plantations, Selection and Biotechnology, Volga State University of Technology. Research interests - modification of root covering substrates. Author of 27 scientific publications.
Mariia A. Okach - Postgraduate student at the Chair of Forest Plantations, Selection and Biotechnology, Volga State University of Technology. Research interests - modification of root covering substrates. Author of 18 scientific publications. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7147-1676
Nikita D. Maiorov- student at the Chair of Forest Plantations, Selection and Biotechnology, Volga State University of Technology. Research interests - use of biotechnology methods for greenhouse substrates production.
Contribution of the authors:
Mukhortov D.I. - academic advising; the concept of research; methodology development; statistical analysis; text refinement and final conclusion; approval of the final version of the article.
Antropova A. V. - development and implementation of methods; search for information; statistical analysis; preparation of the initial text.
OKach M.A. - implementation of research methods; statistical analysis; interpretation of findings; text revision; elaboration of final conclusions.
Maiorov N.D. - implementation of research methods.
The authors declare that they have no conflict of interest.
All authors read and approved the final manuscript.
