Our journals
Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

THE EFFECT OF ILLUMINANCE ON THE GROWTH OF ROOT-BALLED SEEDLINGS

Research article
Zhigulin E.V.
Opletaev A.S.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.113.11.022
Issue: № 11 (113), 2021
Published:
2021/11/17
PDF

ВЛИЯНИЕ ОСВЕЩЕННОСТИ НА РОСТ СЕЯНЦЕВ С ЗАКРЫТОЙ КОРНЕВОЙ СИСТЕМОЙ

Научная статья

Жигулин Е.В.1, Оплетаев А.С.2, *

1 ORCID: 0000-0002-5823-1114;

2 ORCID: 0000-0003-2602-6527;

1, 2 Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург, Россия

* Корреспондирующий автор (opletaev.ekb[at]yandex.ru)

Аннотация

При выращивании сеянцев хвойных пород с закрытой корневой системой в условиях теплиц с регулируемым микроклиматом в осенне-зимний период очень важно установить режим оптимальной освещенности.

С использованием измерителя освещенности Delta OHM HD 2302.0 проанализирован рост сеянцев лиственницы Сукачева (Larix sukaczewii Dyl.), сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) в теплицах при их выращивании с закрытой корневой системой.

Установлено, что при выращивании сеянцев в условиях естественного освещения в осенне-зимний период они не достигают стандартных размеров. При освещенности 200 мкмоль м˗2с˗1 и продолжительности светового дня 16 часов сеянцы лиственницы Сукачева и сосны обыкновенной достигают стандартных размеров. Для сеянцев ели сибирской достаточной является освещенности 150 мкмоль м˗2с˗1.

Ключевые слова: посадочный материал, сеянцы, закрытая корневая система, освещенность.

THE EFFECT OF ILLUMINANCE ON THE GROWTH OF ROOT-BALLED SEEDLINGS

Research article

Zhigulin E.V.1, Opletaev A.S.2, *

1 ORCID: 0000-0002-5823-1114;

2 ORCID: 0000-0003-2602-6527;

1, 2 Ural State Forest Engineering University, Yekaterinburg, Russia

* Corresponding author (opletaev.ekb[at]yandex.ru)

Abstract

When growing root-balled coniferous seedlings in greenhouses with a regulated microclimate in the autumn-winter period, it is very important to set the optimal illuminance mode.

The growth of seedlings of Larix sukaczewii Dyl., Scots pine (Pinus sylvestris L.) and Siberian spruce (Picea obovata Ledeb.) was analyzed using the Delta OHM HD 2302.0 luxmeter in greenhouses when they are grown with a root-balled tree system.

The article establishes that when seedlings are grown in natural light conditions in the autumn-winter period, they do not reach standard sizes. With an illuminance of 200 mmol m-2 s-1 and a daylight duration of 16 hours, seedlings of Larix sukaczewii Dyl. and Pinus sylvestris L. reach standard sizes. For the seedlings of Picea obovata Ledeb., illuminance of 150 mmol m-2 s-1 is sufficient.

Keywords: planting material, seedlings, root-balled tree system, illuminance.

Введение

Доминирование в практике лесопользования сплошнолесосечных рубок [1], [2] и лесные пожары [3], [4] привели к накоплению производных мягколиственных насаждений и не покрытых лесной растительностью площадей. При отсутствии надежных обсеменителей надеяться на изменение ситуации весьма проблематично. Единственным надежным направлением изменения ситуации может быть увеличение доли искусственного лесовосстановления. Не следует забывать также, что искусственное лесовосстановление и лесоразведение необходимы при рекультивации нарушенных земель [5], [6], [7], а также разведении лесов в степи [8], [9] и увеличении лесистости в лесостепной зоне [10].

В то же время анализ искусственного лесовосстановления свидетельствует, что одной из проблем увеличения объемов, создаваемых лесных культур, является недостаток посадочного материала [11]. Создание высокопроизводительных искусственных насаждений возможно только, если они созданы качественным посадочным материалом с соблюдением технологии выращивания [12], [13].

Проблема обеспечения посадочным материалом может быть решена при условии использования сеянцев с закрытой корневой системой (ЗКС). Однако на Урале до настоящего времени отсутствуют лесные селекционно-семеноводческие центры по выращиванию посадочного материала с ЗКС, а следовательно, и опыт выращивания такого материала.

Цель, методика и объекты исследования

Целью выполненной работы являлось установление оптимальных параметров освещенности при выращивании посадочного материала с ЗКС в условиях Среднего Урала.

Объектом исследований служили сеянцы лиственницы Сукачева (Larix sukaczewii Dyl.), сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и ели сибирской (Picea obovate Ledeb.), выращиваемые с закрытой корневой системой (ЗКС) в теплицах четвертого поколения типа «VENLO».

Сеянцы выращивались в кассетах с размерами ячеек 38,5 × 38,5 × 110 мм при относительной влажности воздуха 68-85%. Дополнительное освещение сеянцев выполнялось лампами ДНФЕ интенсивностью от 100 до 200 мкмоль м˗2с˗1.

В процессе проведения исследований методом случайной выборки в каждом варианте опыта отбиралось по 15 сеянцев, у которых измерялись длина надземной части и диаметр у шейки корня. Результаты обмера позволяли установить соответствие выращиваемых сеянцев требованиям нормативных документов, предъявляемым к посадочному материалу [14], а также установить достоверность различий величин вышеуказанных показателей.

Освещенность определялась с помощью измерителя освещенности Delta OHM РВ 2302.0). При этом анализировался рост сеянцев как при естественной, так и искусственной освещенности.

Установление оптимального уровня освещенности для роста сеянцев указанных ранее видов производилась с использованием климатических камер типа Grow Chamber GC-1000 TLHс. Указанные камеры обеспечивали возможность варьирования досветки от 2 до 30 тыс. люкс.

Результаты и обсуждение

Исследования показали, что выращивание посадочного материала хвойных пород с ЗКС в теплице типа «VENLO» обеспечивает комфортные условия для сеянцев за счет значительной высоты конструкций – от 4,5 до 6,0 м. Кроме того, площадь теплицы превышает 20,0 тыс. м2, что в сочетании со значительной высотой, создает условия для циркуляции воздуха и минимизирует опасность перегрева сеянцев.

Выращивание сеянцев с ЗКС позволяет более жестко контролировать развитие патогенов и применение пестицидов и тем самым предотвратить модификационные изменения, широко распространенные при выращивании посадочного материала в открытом грунте [15]. Следовательно, при выращивании посадочного материала с ЗКС резко сокращается расход семян, увеличивается выход стандартного материала и создаются условия для круглогодичного создания лесных культур. В частности, имеется положительный опыт создания лесных культур лиственницы даурской сеянцами с ЗКС в зимний период на территории Хабаровского края [16].

В то же время при выращивании сеянцев хвойных пород с ЗКС в осенне-зимний период зафиксирован факт формирования верхушечной почки и прекращения роста. Другими словами, сеянцы перестраиваются в состояние покоя. Причиной данного явления является изменение освещенности. Опыты показали, что сокращение протяженности светового дня менее 13 часов является для сеянцев сигналом необходимости подготовки к зиме. По этой причине в условиях естественного освещения невозможно вырастить стандартный посадочный материал хвойных пород в осенне-зимний период, даже при создании благоприятных условий температуры и влажности.

Выполненные исследования показали, что благоприятные условия для роста сеянцев создаются при искусственном освещении в течение 16 часов с чередованием периодов освещения и темноты. Период отсутствия освещенности (ночь) составляет 8 часов.

Таким образом, экспериментально установлено, что хвойные виды относятся к растениям, у которых короткий световой день вызывает наступление покоя. Установлено, что критической является продолжительность дня 12-13 часов. Варьирование продолжительности светового дня для перехода сеянцев в состояние покоя объясняется, на наш взгляд, широким ареалом изучаемых нами видов.

Помимо продолжительности светового дня нами установлено, что оптимальные условия для фотосинтеза и роста сеянцев лиственницы Сукачева и сосны обыкновенной создаются при освещении 200 мкмоль м˗2с˗1. В отличие от сеянцев сосны и лиственницы сеянцы ели сибирской нуждаются в меньшем уровне освещенности и хорошо растут при освещенности 150 мкмоль м˗2с˗1.

При выращивании в теплицах с регулируемым микроклиматом и установлении вышеуказанных режимов освещенности сеянцы лиственницы Сукачева, сосны обыкновенной и ели сибирской с ЗКС даже в осенне-зимних условиях достигают стандартных размеров за 2,5 месяца (рис. 1, 2 и 3).

03-12-2021 15-46-52

Рис. 1 – Сеянец лиственницы Сукачева с ЗКС выращенный в зимний период

03-12-2021 15-47-08

Рис. 2 – Сеянец сосны обыкновенной выращенной в зимний период

03-12-2021 15-47-20

Рис. 3 – Сеянец ели сибирской при зимнем выращивании

 

Если сеянцы выращивались с ЗКС при вышеуказанных уровнях освещенности и продолжительности светового дня 16 часов имеют среднюю высоту 8,2±0,42 ели при посеве в декабре и 10,5±0,61 см при посеве в феврале, то при естественном освещении высота сеянцев, посаженных в те же сроки, варьируется от 2,5 до 6,5 см.

В целом можно отметить, что различия в высоте сеянцев и диаметра их корневой шейки при искусственном и естественном освещении достоверно различаются у всех пород на 95% уровне значимости. При этом в условиях естественного освещения в осенне-зимний период сеянцы формируют верхушечную почку и прекращают рост.

Выводы
  1. Для расширения объемов искусственного лесовосстановления и лесоразведения необходимо увеличить выход стандартного посадочного материала с ЗКС.
  2. Для увеличения количества ротаций выращивания сеянцев в теплицах с регулируемым климатом требуется изменение условий освещенности.
  3. Минимальная продолжительность светового дня для роста сеянцев лиственницы Сукачева, сосны обыкновенной и ели сибирской 12-13 часов.
  4. Оптимальной освещенностью дня сеянцев сосны обыкновенной и лиственницы Сукачева является 200 мкмоль м˗2с˗1.
  5. При создании указанных условий освещенности сеянцы лиственницы Сукачева, сосны обыкновенной и ели сибирской с ЗКС можно выращивать стандартный посадочный материал даже в осенне-зимний период.
Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Азаренок В.А. Сортиментная заготовка древесины / В.А. Азаренок, Э.Ф. Герц, С.В. Залесов и др. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2015. 140 с.
  2. Залесов С.В. Лесоводство / С.В. Залесов. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2020. 295 с.
  3. Шубин Д.А. Послепожарный отпад деревьев в сосновых насаждениях Приобского водоохранного сосново-березового лесохозяйственного района Алтайского края / Д.А. Шубин, С.В. Залесов // Аграрный вестник Урала. 2013. № 5 (111). С. 39-41.
  4. Шубин Д.А. Влияние пожаров на компоненты лесного биогеоценоза в Верхне-Обском боровом массиве / Д.А. Шубин, А.А. Малиновских, С.В. Залесов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 6 (44). С. 205-208.
  5. Залесов С.В. Формирование искусственных насаждений на золоотвале Рефтинской ГРЭС / С.В. Залесов, Е.С. Залесова, А.А. Зверев и др. // ИВУЗ Лесной журнал, 2013. № 2 (332). С. 66-73.
  6. Залесов С.В. Рекультивация нарушенных земель на месторождении тантал-бериллия / С.В. Залесов, Е.С. Залесова, Ю.В. Зарипов и др. // Экология и промышленность России. 2018. Т. 22. № 12. С. 63-67.
  7. Zalesov S.V. Experiences on Establishment of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Plantation in Ash Dump Sites of Reftinskaya Power Plant, Russia / S.C. Zalesov, S. Ayan, E.S. Zalesova et al. // Alinteri Journal of Agriculture Sciences, 2020, 35 (1): xx-xx. DOI: 10/28955/alinterizbd. 696559.
  8. Залесов С.В. Искусственное лесоразведение вокруг г. Астаны / С.В. Залесов, Б.О. Азбаев, А.В. Данчева, А.Н. Рахимжанов, М.Р. Ражанов, Ж.О. Суюндиков // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 4. [Электронный ресурс]. URL: www Science-education. Ru / 118-13438. (дата обращения: 12.09.2021)
  9. Залесов С.В. Опыт создания лесных культур на солонцах хорошей лесопригодности / С.В. Залесов, О.В. Толкач, И.А. Фрейберг и др // Экология и промышленность России. 2017. Т. 21. № 9. С. 42-47.
  10. Фрейберг И.А. Опыт создания искусственных насаждений в лесостепи Зауралья / И.А. Фрейберг, С.В. Залесов, О.В. Толкач. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2012. 121 с.
  11. Терехов Г.Г. Состояние искусственного лесовосстановления в Свердловской области и пути его совершенствования / Г.Г. Терехов, И.А. Фрейберг, С.В. Залесов и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 2 (70). С. 95-98.
  12. Залесов С.В. Рост и продуктивность сосняков искусственного и естественного происхождения. / С.В. Залесов, А.Н. Лобанов, Н.А. Луганский. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2002. 112 с.
  13. Осипенко А.Е. Производительность искусственных сосняков в ленточных борах Алтайского края / А.Е. Осипенко, С.В. Залесов // ИВУЗ «Лесной журнал», 2018. № 2. С. 33-40.
  14. Об утверждении Правил лесовосстановления, состава проекта лесовосстановления, порядка разработки проекта лесовосстановления и внесения в него изменений: Утв. Приказом Минприроды России от 4.12.2020 г. № 1014.
  15. Фрейберг И.А. Модификационная изменчивость сосны обыкновенной в условиях пестицидного загрязнения. / И.А. Фрейберг, М.В. Ермакова, С.К. Стеценко. – Екатеринбург: УрО РАН, 2004. 76 с.
  16. Острошенко В.В. Опыт посадки лиственницы. / В.В. Острошенко. М.: Лесная промышленность, 1984. 40 с.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Azarenok V.A. Sortimentnaya zagotovka drevesiny [Assortment timber harvesting] / V.A. Azarenok, E.F. Gerc, S.V. Zalesov et al. Ekaterinburg: Ural. gos. lesotekhn. un-t, 2015. 140 p. [in Russian]
  2. Zalesov S.V. Lesovodstvo [Forestry] / S.V. Zalesov. Ekaterinburg: Ural. gos. lesotekhn. un-t, 2020. 295 p. [in Russian]
  3. Shubin D.A. Poslepozharnyj otpad derev'ev v sosnovyh nasazhde-niyah Priobskogo vodoohrannogo sosnovo-berezovogo lesohozyajstvennogo rajona Altajskogo kraya [Postfire mortality of trees in pine plantations of the Priobskoye water-protective pine-birch forestry region of the Altai Territory] / D.A. Shubin, S.V. Zalesov // Agrarnyj vestnik Urala. 2013. № 5 (111). P. 39-41. [in Russian]
  4. Shubin D.A. Vliyanie pozharov na komponenty lesnogo biogeoce-noza v Verhne-Obskom borovom massive [Postfire mortality of trees in pine plantations of the Priobskoye water-protective pine-birch forestry region of the Altai Territory] / D.A. Shubin, A.A. Malinovskih, S.V. Zalesov // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2013. № 6 (44). P. 205-208. [in Russian]
  5. Zalesov S.V. Formirovanie iskusstvennyh nasazhdenij na zoloot-vale Reftinskoj GRES [Formation of artificial plantations at the ash dump of Reftinskaya SDPP] / S.V. Zalesov, E.S. Zalesova, A.A. Zverev et al. // IVUZ Lesnoj zhurnal, 2013. № 2 (332). P. 66-73. [in Russian]
  6. Zalesov S.V. Rekul'tivaciya narushennyh zemel' na mestorozhde-nii tantal-berilliya [Reclamation of disturbed lands at the tantalum-beryllium deposit] / S.V. Zalesov, E.S. Zalesova, YU.V. Zaripov et al. // Ekologiya i promyshlennost' Rossii. 2018. Vol. 22. № 12. P. 63-67. [in Russian]
  7. Zalesov S.V. Experiences on Establishment of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Plantation in Ash Dump Sites of Reftinskaya Power Plant, Russia / S.C. Zalesov, S. Ayan, E.S. Zalesova et al. // Alinteri Journal of Agriculture Sciences, 2020, 35 (1): xx-xx. DOI: 10/28955/alinterizbd. 696559.
  8. Zalesov S.V. iskusstvennoe lesorazvedenie vokrug g. Astany [Artificial afforestation around Astana] / S.V. Zalesov, B.O. Azbaev, A.V. Dancheva et al. // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2014. № 4. [Electronic resource]. URL: www Science-education. Ru / 118-13438. (accessed: 12.09.2021) [in Russian]
  9. Zalesov S.V. Opyt sozdaniya lesnyh kul'tur na soloncah horoshej lesoprigodnosti [The experience of creating forest crops on salt licks of good forest suitability] / S.V. Zalesov, O.V. Tolkach, I.A. Frejberg et al. // Ekologiya i promyshlennost' Rossii. 2017. Vol. 21. № 9. P. 42-47. [in Russian]
  10. Frejberg I.A. Opyt sozdaniya iskusstvennyh nasazhdenij v lesostepi Zaural'ya [The experience of creating artificial plantations in the forest-steppe of the Trans-Urals] / I.A. Frejberg, S.V. Zalesov, O.V. Tolkach. Ekaterinburg: Ural. gos. lesotekhn. un-t, 2012. 121 p. [in Russian]
  11. Terekhov G.G. Sostoyanie iskusstvennogo lesovosstanovleniya v Sverdlovskoj oblasti i puti ego sovershenstvovaniya [The state of artificial reforestation in the Sverdlovsk region and ways to improve it] / G.G. Terekhov, I.A. Frejberg, S.V. Zalesov, et al. // Izvestiya Orenburg-skogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2018. № 2 (70). P. 95-98. [in Russian]
  12. Zalesov S.V. Rost i produktivnost' sosnyakov iskusstvennogo i estestvennogo proiskhozhdeniya. [Growth and productivity of pine forests of artificial and natural origin] / S.V. Zalesov, A.N. Lobanov, N.A. Luganskij. Ekaterinburg: Ural. gos. lesotekhn. un-t, 2002. 112 p. [in Russian]
  13. Osipenko A.E. Proizvoditel'nost' iskusstvennyh sosnyakov v lentochnyh borah Altajskogo kraya [Productivity of artificial pine forests in the belt pine forests of the Altai Territory] / A.E. Osipenko, S.V. Zalesov // IVUZ «Lesnoj zhurnal», 2018. № 2. P. 33-40. [in Russian]
  14. Ob utverzhdenii Pravil lesovosstanovleniya, sostava proyekta lesovosstanovleniya, poryadka razrabotki proyekta lesovosstanovleniya i vneseniya v nego izmeneniy: Utv. Prikazom Minprirody Rossii ot 4.12.2020 g. № 1014. [On the approval of the Rules for reforestation, the composition of the reforestation project, the procedure for the development of the reforestation project and the introduction of changes into it: Approved. By order of the Ministry of Natural Resources of Russia dated December 4, 2020 No. 1014]. [in Russian]
  15. Frejberg I.A. Modifikacionnaya izmenchivost' sosny obykno-vennoj v usloviyah pesticidnogo zagryazneniya. [Modification variability of Scots pine under conditions of pesticide pollution] / I.A. Frejberg, M.V. Er-makova, S.K. Stecenko. – Ekaterinburg: UrO RAN, 2004. 76 p. [in Russian]
  16. Ostroshenko V.V. Opyt posadki listvennicy. [Larch planting experience] / V.V. Ostroshenko. M.: Lesnaya promyshlennost', 1984. 40 p. [in Russian]