Способ получения посадочного материала хвойных пород из семян

Изобретение относится к области лесного хозяйства. Способ включает подготовку семян к посеву и посев в почвенный субстрат. Семена предварительно проращивают на воде в условиях световой комнаты до формирования проростков, которые затем переносят в условия воздушной среды аэропонной установки. Сеянцы выращивают в течение 45 суток с подсветкой светодиодными лампами красного и синего спектра с интенсивностью до 300 мкмоль/м^-2/с^-1 при 16-часовом фотопериоде, после чего их переносят в почвенный субстрат для дальнейшего роста. Способ позволяет увеличить выход сеянцев хвойных пород высокого качества при одновременном сокращении сроков их получения. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области лесного хозяйства, предназначено для получения высококачественного посадочного материала хвойных пород (сеянцев) с наименьшими экономическими и временными затратами.

В настоящее время в лесном хозяйстве особое внимание уделяется получению высококачественного посадочного материала, в частности, главных лесообразующих пород Российской Федерации, - хвойных растений. Основная задача лесного сектора - это лесовосстановление и для этого необходимо выращивать достаточное количество качественного посадочного материала, от этого в значительной степени зависят продуктивность и устойчивость создаваемых лесных культур. В связи с этим главное усилие науки и производства в области искусственного лесовосстановления должны быть направлены на сокращение периода воспроизводства лесных ресурсов, в том числе и за счет интенсификации выращивания посадочного материала. За всю историю лесокультурного дела накоплен большой опыт выращивания посадочного материала. Вместе с этим многие вопросы в производстве считаются еще не до конца решенными. При выращивании посадочного материала не всегда достигаются желаемые результаты - плановый выход с единицы площади. Одной из причин является несоответствие применяемой агротехники выращивания посадочного материала к условиям местопроизрастания.

Для получения посадочного материала создают лесные питомники, однако в целом в России весьма низкая их продуктивность, коэффициент полезного использования семян сосны и ели чаще всего составляет 5-15%. Среди причин этого следует назвать довольно скудный ассортимент высокоэффективных способов улучшения посевных качеств семян, роста сеянцев и защиты посевов от болезней. В связи с этим основным направлением развития лесных питомников является разработка и внедрение эффективных технологий с использованием современных способов улучшения посевных качеств семян сосны обыкновенной и ели европейской, роста сеянцев, повышения их устойчивости к болезням.

В последнее время особое внимание при выращивании посадочного материала уделяется регуляторам роста. Опыт многолетних исследований доказал перспективность применения их в лесном хозяйстве (RU 2362303, МПК A01N 047/44 А01Р 021/00 А01С 001/06, 2009; Кабанова С.А., Данченко A.M., Данченко М.А. Влияние стимуляторов на всхожесть семян и рост сеянцев сосны обыкновенной в Северном Казахстане // Успехи современного естествознания. - 2016. - No 8. - С. 88-92.; Гапонько Е.А., Каницкая Л.В. Оцен ка влияния стимуляторов на энергию прорастания и всхожесть семян сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) II Успехи современного естествознания. - 2018. - No 8. - С. 46-51). Использование их позволяет ускорить рост сенцев, повысить выход посадочного материала с единицы площади, получить большее количество крупномерных сеянцев и снизить заболеваемость. В некоторых случаях имеется возможность заменить традиционные фунгициды защитно-стимулирующими составами. Разработан целый ряд комплексных препаратов, в состав которых входят ростовые вещества, средства защиты, фитогормоны, микроэлементы, полимерные носители. Эти композиции позволяют получить больший эффект при наименьших затратах: одновременно решаются проблемы защиты, подкормок, стимуляции ростовых процессов. В результате получаемая продукция имеет высокое качество, повышается урожайность и решаются экологические проблемы: снижается экологическая нагрузка на выращиваемые сеянцы и почву питомников (Смирнов Н.А. Методическое руководство проведения опытных работ по вы- ращиванию сеянцев в питомниках и лесных культур на вырубках. Пособие для проведения полевых опытных работ.- Пушкино: ВНИИЛМ. - 2000. - 42 с).

Однако применение регуляторов роста в лесном питомнике при выращивании посадочного материала зависит от природно-климатических факторов и стрессовых воздействий. Для преодоления этих негативных влияний необходимо осуществлять выращивание посадочного материала в контролируемых условиях.

Например, известен способ получения посадочного материала в закрытом грунте. Способ заключается в подготовке семян к посеву, подготовке субстрата из низинного торфа, причем новым является то, что для уменьшения отпада сеянцев на ранних этапах роста субстрат покрывают слоем лигнина, являющегося отходом гидролизно-дрожжевого производства, толщиной 3-4 см, затем осуществляют посев в верхний слой, состоящий из лигнина, и им же заделывают (RU 2215402 C2, МПК A01G 23/00 A01G 31/00, 2003). Недостатком данного способа является то, что предлагаемый способ сложен в исполнении и низкий выход двухлетних стандартных сеянцев.

Известен способ получения посадочного материала с использованием зеленых черенков. Способ предусматривает укоренение черенков лиственницы, псевдотсуги и сосны в условиях парника, при использовании в качестве субстрата торф и стимуляторов корнеобразования (Харитонов В.Ф. Рекомендации по технологии укоренения черенков хвойных интродуцентов (псевотсуги мензиса, сосны веймутовой, лиственницы, декоративных видов и форм) / В.Ф. Харитонов, А.Ф. Беликова, З.В. Лутченко, И.И. Иванова. - Воронеж: ВНПО «Росселекция», 1991. - 15 с). Недостатком данного способа является зависимость укоренения черенков от биологических особенностей исследуемых пород, погодных условий, а также значительно низкий процент регенерации корней (от 4-8 до 50-60%).

Известен также способ выращивания сеянцев хвойных пород с закрытой корневой системой, включающий приготовление субстрата из торфа с добавками, заполнение субстратом контейнеров, высев семян в заполненные субстратом контейнеры, мульчирование и уход при выращивании, отличающийся тем, что в качестве добавки при получении субстрата дополнительно использованы измельченные порубочные остатки ивы козьей Salix caprea (RU 2622 716, С2, МПК A01G 23/00, 2017), березы повислой (Betula pendula) (RU 2623479, С2, МПК A01G 23/00, 2017), ольхи серой (Alnus incana) (RU 2632954, C2, МПК A01G 23/00, 2017) в виде частиц крупностью не более 3 мм, причем массовая их доля в субстрате составляет от 8 до 17%. Данный способ позволяет получать однолетние сеянцы хвойных пород высотой в среднем 34 мм, в то время как в контрольном варианте однолетние сеянцы имели высоту 25 мм. Однако, предлагаемая технология имеет недостатки. Прежде всего, трудностью получения однородной фракции при механическом дроблении порубочных остатков (ветвей, корней и др), а также возможностью развития фитопатогенов на их поверхности.

Известен способ выращивания сеянцев хвойных пород в закрытом грунте, взятый, за прототип, который включает подготовку семян к посеву, подготовку субстрата из низинного торфа, отличающийся тем, что субстрат покрывают слоем нейтрализованного известью гидролизного лигнина толщиной 3-4 см, затем осуществляют посев семян в этот слой и им же заделывают семена (Патент RU 2215402). Недостатком данного способа является сложность в исполнении и низкий выход двухлетних стандартных сеянцев.

Анализ известных технических решений показал, что технической проблемой в данной области является необходимость создания высокоэффективной технологии получения высококачественного посадочного материала хвойных пород, в частности, сосны обыкновенной и ели европейской.

Технический результат изобретения - увеличение выхода сеянцев хвойных пород высокого качества при сокращении сроков их получения.

Для решения указанной проблемы и получения заявленного технического результата в способе получения посадочного материала хвойных пород из семян, включающем подготовку семян к посеву, посев их в почвенный субстрат, предварительно семена хвойников проращивают на воде в условиях световой комнаты до формирования проростков, затем переносят проростки в условия воздушной среды аэропонной установки и выращивают сеянцы в течение 45 суток с подсветкой светодиодными лампами красного и синего спектра с интенсивностью до 300 μmol /m^-2 s^-1, при 16-часовом фотопериоде, после чего их переносят в почвенный субстрат для дальнейшего роста.

Для роста и развития сеянцев в условиях аэропоники применяли гранулированное минеральное удобрение «Растворин» (Россия), а также добавляли 3 жидких комплексных минеральных удобрения марки General Hydroponics серии FloraSeries - FloraGrow, FloraBloom, FloraMicro.

При выращивании сеянцев в условиях аэропоники использовали светодиодную подсветку, которая располагалась равномерно от ряда к ряду с регулируемым спектром освещения и интенсивностью до 300 μmol /m^-2 s^-1. В качестве подсветки использовали светодиодные лампы красного (Δλ_0,5 = 646÷674 nm, λ_max=660 nm) и синего (Δλ_0,5=452÷411 nm, λ_max=465 nm) спектра и 16-часовой фотопериод.

Конкретный пример осуществления предполагаемого способа.

Объектом исследования были семена сосны обыкновенно {Pinus silvestris L.) и ели европейской (Picea abies Karst.). Семена первоначально проращивали на воде в условиях световой комнаты, где поддерживалась температура 23°С, 16-часовой фотопериод, освещение белыми люминесцентными лампами, интенсивность освещения 3-3,5 тыс.лк. Семена проращивали в течение 14 суток, после чего сформировавшиеся проростки переносили в условия воздушной среды аэропонной установки. Проростки помещали в неопреновые держатели, которые закрепляли в пропагаторе (GrowPlant X-Stream 120). Пропагатор заполняли питательным раствором. Для роста и развития проростков применяли гранулированное минеральное удобрение «Растворин» (Россия), в состав которого включены: калий (от 18 до 28%), азот (8-18%), фосфор (5-18%), марганец 0,1%, бор 0,01%, медь 0,01%, цинк 0,01%, молибден 0,001%. Кроме удобрения «Растворин» в систему добавляли 3 жидких комплексных минеральных удобрения марки General Hydroponics серии FloraSeries - FloraGrow, FloraBloom, FloraMicro.

При выращивании сеянцев в условиях аэропоники использовали светодиодную подсветку, которая располагалась равномерно от ряда к ряду с регулируемым спектром освещения и интенсивностью до 300 μmol /m^-2 s^-1. В качестве подсветки использовали светодиодные лампы красного (Δλ_0,5=646÷674 nm, λ_max=660 nm) и синего (Δλ_0,5=452÷477 nm, λ_max=465 nm) спектра и 16-часовой фотопериод. Выращивание сеянцев в условиях воздушной среды аэропонной установки осуществляли в течение 45 суток, после чего их переносили в почвенный субстрат для дальнейшего роста.

Для оценки эффективности применения аэропоники при выращивании посадочного материала хвойных пород учитывали: выживаемость (%), среднюю длину корня и побега (см), удельную скорость роста побегов и корней (μ). В качестве контроля применяли выращивание растений из семян непосредственно в почвенном субстрате.

Визуальные наблюдения показали, что спустя 15 суток с момента выращивания проростков в воздушной среде аэропонной установки наблюдали начало активного роста корневой системы и появление корней второго порядка. Кроме этого, было отмечено и начало активного роста вегетативной массы, что не было отмечено в контрольном варианте (в почве).

Таким образом, на основании проведенных исследований следует заключить, что применение аэропонной установки позволяет получать высококачественный посадочный материал сосны обыкновенной и ели европейской с хорошо развитой корневой системой и надземной частью. Все учитываемые показатели были в варианте выращивания сеянцев на аэропонике в среднем в 2-2,5 раза выше по сравнению с контрольным вариантом.

Предлагаемый способ получения посадочного материала сосны обыкновенной и ели европейской позволяет:

- сокращать сроки получения посадочного материал, так как развитие сеянцев происходит постоянно и этот процесс не зависит от сезона;

- получать сеянцы высокого качества, так как работы проводят в контролируемых условиях;

- получать сеянцы с мощной корневой системой, что дает возможность им хорошо приживаться в питомнике или на лесокультурной площади.

Кроме того, предлагаемая технология легка в исполнении и не требует привлечения дорогого оборудования и минеральных компонентов.

Предлагаемый способ позволяет экономить семенной материал для получения посадочного материала хвойных пород, за счет целенаправленного использования каждого семени.

Использование изобретения позволит получать посадочный материал хвойных пород высокого качества за счет увеличения роста, как надземной части, так и корневой системы сеянцев с наименьшими экономическими и временными затратами.

Способ получения посадочного материала хвойных пород из семян, включающий подготовку семян к посеву, посев в почвенный субстрат, отличающийся тем, что семена предварительно проращивают на воде в условиях световой комнаты до формирования проростков, которые затем переносят в условия воздушной среды аэропонной установки, и выращивают сеянцы в течение 45 суток с подсветкой светодиодными лампами красного и синего спектра с интенсивностью до 300 мкмоль/м^-2/с^-1 при 16-часовом фотопериоде, после чего их переносят в почвенный субстрат для дальнейшего роста.