THE EFFECT OF THE IRRIGATION METHOD ON GROWTH AND PHYTOMASS OF THE SUKACHEV'S LARCH SEEDLINGS (LARIX SUKACZEWII DYL.)

ВЛИЯНИЕ СПОСОБА ПОЛИВА НА РОСТ И ФИТОМАССУ СЕЯНЦЕВ ЛИСТВЕННИЦЫ СУКАЧЕВА (LARIX SUKACZEWII DYL.)

Научная статья

Оплетаев А.С.¹, Залесов С.В.^2, *, Башегуров К.А.³, Осипенко А.Е.⁴, Жигулин Е.В.⁵

¹ ORCID: 0000-0003-2602-6527;

² ORCID: 0000-0003-3779-410Х;

³ ORCID: 0000-0002-9050-8902;

⁴ ORCID: 0000-0002-6148-1747;

⁵ ORCID: 0000-0002-5823-1114;

^{1, 2, 3,4, 5} Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург, Россия

* Корреспондирующий автор (Zalesovsv[at]m.usfeu.ru)

Аннотация

Проанализирована динамика фитомассы сеянцев лиственницы Сукачева (Larix sukaczewii Dyl.), выращиваемых с закрытой корневой системой в круглогодичных теплицах с регулируемым микроклиматом. В процессе исследований определялась фитомасса сеянцев с подразделением на стволик, хвою и корни в 25-кратной повторности по вариантам опыта по срокам давности посадки.

Отмечается, что при условии длительного светового дня и нужной освещенности сеянцы лиственницы Сукачева способны достичь стандартных размеров за 2 месяца выращивания с закрытой корневой системой. Для экономии затрат и снижения себестоимости выращивания сеянцев целесообразно заменить верхний полив нижним (подтопление). Если при верхнем поливе часть невпитавшейся торфом воды теряется, то при нижнем поливе создается замкнутая система, при которой неиспользуемая при поливе вода используется при очередном поливе. Особенно важен замкнутый цикл полива при подкормке сеянцев минеральными удобрениями, поскольку исключает попадание удобрений во внешнюю среду.

Установлено, что при нижнем поливе сеянцы достигают стандартных размеров за тот же период, что и при верхнем поливе. Однако они имеют меньшую фитомассу при относительно большей массе корней. Последнее обеспечивает лучшую приживаемость сеянцев при посадке на лесокультурную площадь.

Ключевые слова: лиственница Сукачева (Larix sukaczewii Dyl.), сеянцы, фитомасса, полив, закрытая корневая система.

THE EFFECT OF THE IRRIGATION METHOD ON GROWTH AND PHYTOMASS OF THE SUKACHEV'S LARCH SEEDLINGS (LARIX SUKACZEWII DYL.)

Research article

Opletaev A.S.¹, Zalesov S.V.^2, *, Bashegurov K.A.³, Osipenko A.E.⁴, Zhigulin E.V.⁵

¹ ORCID: 0000-0003-2602-6527;

² ORCID: 0000-0003-3779-410Х;

³ ORCID: 0000-0002-9050-8902;

⁴ ORCID: 0000-0002-6148-1747;

⁵ ORCID: 0000-0002-5823-1114;

^{1, 2, 3,4, 5} Ural State Forestry Engineering University, Yekaterinburg, Russia

* Corresponding author (Zalesovsv[at]m.usfeu.ru)

Abstract

The current article analyzes the dynamics of phytomass of root-balled Sukachev larch seedlings (Larix sukaczewii Dyl.) in year-round greenhouses with a regulated microclimate. The research determines the phytomass of seedlings with a division into stems, needles, and roots in 25-fold replication according to the variants of the experiment based to the planting limitation period.

It is noted that under the condition of long daylight and the right illuminance, root-balled Sukachev larch seedlings are able to reach standard sizes in 2 months of cultivation. To save costs and reduce the cost of growing seedlings, it is advisable to replace the top watering with the bottom one. If part of the water that has not been absorbed by peat is lost during top watering, then a closed system is created during bottom watering, in which the water that is not used during watering is used during the next watering. A closed irrigation cycle is especially important when fertilizing seedlings with mineral fertilizers since it eliminates the ingress of fertilizers into the outside environment.

The study finds that with bottom watering, seedlings reach standard sizes over the same period as with top watering. However, they have a smaller phytomass with a relatively larger root mass. The latter ensures better survival of seedlings when planting on an afforestation area.

Keywords: Sukachev's larch (Larix sukaczewii Dyl.), seedlings, phytomass, watering, root-balled tree system.

Введение

Род лиственница (Larix) включает виды наиболее перспективных лесообразователей. Устойчивые к сильным морозам они формируют насаждения, доминирующие по площади в лесном фонде Российской Федерации [1]. Нельзя не отметить, что такой представитель рода лиственница как лиственница Сукачева (Larix sukaczewii Dyl.) имеет ряд существенных преимуществ над другими древесными породами. Ее быстрый рост обеспечивает нахождение лиственницы Сукачева в верхней части полога древостоя. Из-за ажурной кроны лиственницы проникающий через нее солнечной энергии вполне достаточно для формирования второго яруса из липы мелколистной (Tilia cordata Mill.), ели европейской (Picea abies (L.) Karst.) и других древесных пород. При этом общая продуктивность сложных древостоев значительно превышает таковую у простых древостоев, произрастающих в аналогичных условиях.

Мощная корневая система и плотная древесина обеспечивают лиственнице Сукачева устойчивость даже против сильных ветров. Она меньше других древесных пород повреждается копытными животными [2], [3]. Толстая кора в нижней части ствола обеспечивает надежную защиту лиственницы от низовых лесных пожаров. При этом мелкая хвоя формирует при опаде плотную лесную подстилку, резко снижающую скорость низовых пожаров, а ажурная крона с влажной хвоей способствует переводу верховых пожаров в низовые [4]. Неслучайно лиственницу Сукачева можно использовать при создании противопожарных барьеров [5], [6].

Виды рода Larix приспособились к произрастанию в горах, в лесостепной зоне и на севере [7], [8], [9]. Кроме того, лиственница Сукачева может быть использована при лесовосстановлении в очагах бактериальной водянки [10] и для переформирования производных мягколиственных насаждений в коренные лиственничники [11], [12], [13]. Особенно эффективно выращивание лиственницы Сукачева на землях, вышедших из-под сельскохозяйственного использования [14], [15].

В то же время высокое светолюбие лиственницы Сукачева снижает устойчивость ее подроста под пологом основных пород лесообразователей. Лиственница требует перекрестного опыления, а, следовательно, единичные деревья не дают полноценных семян. Тяжелая пыльца лиственницы сдерживает опыление даже при биогрупповом расположении деревьев и, как следствие этого, увеличивает наличие пустых семян.

Доля лиственницы Сукачева в лесном фонде Урала относительно невелика, а наличие на деревьях мелких шишек разных лет создает сложности в заготовке семян даже в урожайные годы. Не следует забывать, что значительная часть семян лиственницы Сукачева на Урале повреждается лиственничной мухой (Hylemyia laricicola Karl.).

Таким образом, увеличение доли лиственницы Сукачева в лесном фонде Урала является одним из направлений повышения продуктивности лесов [16], [17]. Однако недостаток семян и высокое светолюбие подроста лиственницы в молодом возрасте объясняет сложности в естественном и искусственном восстановлении данной породы. Недостаток семян лиственницы Сукачева можно компенсировать более экономным их расходованием, выращивая сеянцы с закрытой корневой системой (ЗКС). Однако опыт выращивания посадочного материала лиственницы Сукачева на Урале отсутствует, что и определило направление наших исследований.

Объекты и методика исследований

Целью исследований являлось установление возможности выращивания стандартных сеянцев лиственницы Сукачева с закрытой корневой системой в круглогодичных теплицах с регулируемым микроклиматом при различной технологии полива.

При проведении исследований основное внимание уделялось динамике массы сеянцев по фракциям. Для чего периодически методом случайной выборки отбиралось по 25 сеянцев по вариантам опыта. У каждого из отобранных сеянцев обмерялись высота надземной части с точностью до 0,1 см и диаметр шейки корня с аналогичной точностью. Затем сеянцы отмывались от торфа и разделялись на три фракции: хвоя, стволик и корни. По каждой фракции устанавливалась фитомасса с точностью до 0,001 г. Затем сеянцы высушивались при температуре 105⁰С до прекращения изменения массы и снова взвешивались [18]. Другими словами, у каждого сеянца устанавливалась масса в свежесобранном и в абсолютно сухом состоянии с последующим нахождением средних значений.

Результаты и обсуждение

В практике выращивания посадочного материала широкое распространение получил метод верхнего полива, когда при подсыхании торфа в брикетах вода подается в распыленном виде на расположенные ниже сеянцы. При этом значительная часть воды не впитывается торфом и сбрасывается на прилегающую территорию, то есть расходуется нерационально. Картина усугубляется при проведении подкормок, когда на прилегающую территорию сбрасывается не просто вода, а химический раствор, что ухудшает экологическую обстановку и загрязняет прилегающие водоемы и грунтовые воды.

Нами помимо верхнего полива предложен метод низового полива, то есть периодического подтопления сеянцев. При этом при нижнем поливе вода находится в замкнутой системе и излишки первого полива используются при последующих поливах. Последнее относится и к использованию растворов при подкормке сеянцев.

Выполненные нами исследования показали, что как при верхнем, так и при нижнем поливе сеянцы лиственницы Сукачева за 2 месяца достигают стандартных размеров и могут перемещаться на полигоны закаливания или лесокультурную площадь (табл. 1).

 

Таблица 1 – Динамика высоты и диаметра у шейки корня сеянцев лиственницы Сукачева при выращивании в теплице по вариантам опыта

Вариант опыта*	Длина стволика, см	Диаметр корневой шейки, мм
20.02.2021
Верх	2,3±0,21	0,3±0,02
Низ	2,1±0,13	0,3±0,01
02.03.2021
Верх	4,1±0,38	0,6±0,09
05.03.2021
Верх	4,5±0,33	1,7±0,15
Низ	3,9±0,41	1,2±0,19
11.03.2021
Верх	5,1±0,39	2,1±0,21
07.04.2021
Верх	13,1±0,81	3,4±0,36
Низ	9,7±0,69	2,4±0,21
16.04.2021
Верх	15,3±1,12	3,8±0,61
Низ	11,4±1,09	2,5±0,55
3.05.2021
Верх	18,8±2,36	4,1±0,99
Низ	13,2±1,59	2,7±0,61
3.06.2021
Верх	25,9±3,31	4,9±1,22

Примечание: * верх – верхний полив; низ – нижний полив  

Материалы табл. 1 свидетельствуют, что при нижнем поливе высота сеянцев и диаметр корневой шейки у них меньше показателей аналогичных измерений у сеянцев с верхним поливом. При этом различия достоверны на 95% уровне значимости. Однако для производства более важно, что сеянцы и при нижнем поливе могут использоваться при создании лесных культур, поскольку достигли стандартных размеров.

Дополнительно следует отметить, что динамика фитомассы сеянцев также показала существенные различия по вариантам опыта (табл. 2).

Материалы таблицы свидетельствуют, что общая масса сеянцев и масса хвои при нижнем поливе значительно уступают таковым при верхнем поливе. При этом для доли корней характерна обратная закономерность. Если учесть, что приживаемость сеянцев, высаженных на лесокультурную площадь, зависит прежде всего от массы корней, то можно с высокой долей вероятности предположить, что имеющие меньшую долю хвои и большую долю корней сеянцы, выращенные при нижнем поливе, будут характеризоваться лучшей приживаемостью, чем сеянцы с верхним поливом.

Выводы

1. Лиственница Сукачева является одной из наиболее перспективных пород лесообразователей на Урале. Однако ее восстановление на не покрытых лесной растительностью землях связано со значительными сложностями из-за недостатка семян.
2. Одним из путей экономии семян при искусственном лесовосстановлении является выращивание посадочного материала с закрытой корневой системой (ЗКС).
3. Снизить себестоимость выращивания сеянцев лиственницы Сукачева с ЗКС можно, заменив верхний полив на нижний (подтопление).
4. При нижнем поливе вода и растворы удобрений, не удержанные торфом, могут использоваться повторно, что уменьшает их общий расход и исключает поступление в окружающую среду.

 

Таблица 2 – Динамика фитомассы среднего сеянца лиственницы Сукачева, выращиваемого в теплицах с закрытой корневой системой

5. При нижнем поливе сеянцы, так же, как и верхнем поливе, достигают стандартных размеров за 2,5 месяца. При этом их фитомасса достоверно меньше.
6. Увеличение доли корней у сеянцев при нижнем поливе позволяет надеяться на лучшую их приживаемость при посадке на лесокультурную площадь.
7. Учитывая актуальность выращивания посадочного материала с ЗКС и потребность в снижении его себестоимости, необходимо продолжение исследований в данном направлении.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Алексеев В.А. Древесные растения лесов России. Список видов и государственный учет биоразнообразия лесных ресурсов / В.А. Алексеев, О.А. Связева. Красноярск: СО РАН, 2009. 182 с.
2. Зюсько А.Я. Влияние зимних концентраций копытных на лесовозобновление на территории Анненского заказника / А.Я. Зюсько, С.В. Залесов, Л.П. Абрамова, Л.А. Белов // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2005. № 3. С. 20-26.
3. Савин В.В. Повреждаемость лесных культур лосями в Западно-Сибирском подтаежном лесном районе Алтайского края / В.В. Савин, Л.А. Белов, С.В. Залесов и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета, 2017. № 1 (63). С. 46-49.
4. Залесов С.В. Лесная пирология / С.В. Залесов. – Екатеринбург: Изд-во «Баско», 2006. 312 с.
5. Залесов С.В. Рекомендации по совершенствованию охраны лесов от пожаров в ленточных борах Прииртышья / С.В. Залесов, Е.С. Залесова, А.С. Оплетаев. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2014. 67 с.
6. Залесов С.В. Обнаружение и тушение лесных пожаров / С.В. Залесов, М.П. Миронов. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2004. 138 с.
7. Крекова Я.А. Рост интродуцированных видов лиственницы (Larix Mill.) в Северном Казахстане / Я.А. Крекова, С.В. Залесов // Международный научно-исследовательский журнал. 2018. № 9 (75). Ч. 2. С. 21-25. DOI: 10.23670/IRJ. 2018.75.9.028.
8. Крекова Я.А. Интродукция и акклиматизация хвойных в Северном Казахстане / Я.А. Крекова, С.В. Залесов. Нур-Султан, 2020. 212 с.
9. Усольцев В.А. Этюды о наших лесных деревьях / В.А. Усольцев. – Екатеринбург: банк культурной информации, 2008. 188 с.
10. Платонов Е.П. Замена березняков, пораженных бактериальной водянкой / Е.П. Платонов, А.В. Данчева, С.В. Залесов // Московский экономический журнал. 2019. № 11. С. 208-221.
11. Казанцев С.Г. Оптимизация лесопользования в производных березняках Среднего Урала / С.Г. Казанцев, С.В. Залесов, А.С. Залесов. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2006. 156 с.
12. Абрамова Л.П. Рубки обновления и переформирования в лесах Урала / Л.П. Абрамова, С.В. Залесов, С.Г. Казанцев и др. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2007. 264 с.
13. Оплетаев А.С. Переформирование производных мягколиственных насаждений в лиственничники на Южном Урале / А.С. Оплетаев, С.В. Залесов. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2014. 178 с.
14. Залесов С.В. Рост лиственничных древостоев на бывших пашнях / С.В. Залесов, Е.В. Юровских, Л.А. Белов и др. // Аграрный вестник Урала. 2015. № 5 (135). С. 50-54.
15. Zalesov S.V. Effectiiveness of larch stands creation on former agricultural lands / S.V. Zalesov, A.G. Magasumova, A.S. Opletaev // Ecological Agriculture and sustainable development: Research Development Center, 2019. № 1. P. 69-76.
16. Луганский Н.А. Повышение продуктивности лесов / Н.А. Луганский, С.В. Залесов, В.А. Щавровский. Екатеринбург: УЛТИ, 1995. 297 с.
17. Тимофеев В.П. Лиственница в культуре / В.П. Тимофеев. М.: Лесная промышленность, 1981. 162 с.
18. Бунькова Н.П. Основы фитомониторинга / Н.П. Бунькова, С.В. Залесов, Е.С. Залесова и др. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 90 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Alekseyev V.A. Drevesnyye rasteniya lesov Rossii. Spisok vidov i gosudarstvennyy uchet bioraznoobraziya lesnykh resursov [Woody plants of Russian forests. List of species and state registration of forest biodiversity] / V.A. Alekseyev, O.A. Svyazeva. Krasnoyarsk: SO RAN, 2009. 182 p. [in Russian]
2. Zyus′ko A.YA. Vliyaniye zimnikh kontsentratsiy kopytnykh na lesovoz-obnovleniye na territorii Annenskogo zakaznika [The influence of winter concentrations of ungulates on reforestation in the territory of the Annensky reserve] / A.YA. Zyus′ko, S.V. Zale-sov, L.P. Abramova et al. // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Lesnoy zhurnal. 2005. № 3. P. 20-26. [in Russian]
3. Savin V.V. Povrezhdayemost′ lesnykh kul′tur losyami v Zapadno-Sibirskom podtayezhnom lesnom rayone Altayskogo kraya [Damage to forest crops by elks in the West Siberian subtaiga forest region of the Altai krai] / V.V. Savin, L.A. Belov, S.V. Zalesov et al. // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstven-nogo agrarnogo universiteta, 2017. № 1 (63). P. 46-49. [in Russian]
4. Zalesov S.V. Lesnaya pirologiya [Forest pyrology] / S.V. Zalesov. – Yekaterinburg: «Basko», 2006. 312 p. [in Russian]
5. Zalesov S.V. Rekomendatsii po sovershenstvovaniyu okhrany lesov ot pozharov v lentochnykh borakh Priirtysh′ya [Recommendations for improving the protection of forests from fires in the belt-type forests of the Irtysh region] / S.V. Zalesov, E.S. Zalesova, A.S. Opletayev. – Yekaterinburg: Ural. gos. lesotekhn. un-t, 2014. 67 p. [in Russian]
6. Zalesov S.V. Obnaruzheniye i tusheniye lesnykh pozharov [Detection and suppression of forest fires] / S.V. Zale-sov, M.P. Mironov. – Yekaterinburg: Ural. gos. lesotekhn. un-t, 2004. 138 p. [in Russian]
7. Krekova YA.A. Rost introdutsirovannykh vidov listvennitsy (Larix Mill.) v Severnom Kazakhstane [Growth of introduced species of larch (Larix Mill.) In North Kazakhstan] / YA.A. Krekova, S.V. Zalesov // Mezhdunarod-nyy nauchno-issledovatel′skiy zhurnal. 2018. № 9 (75). CH. 2. P. 21-25. DOI: 10.23670/IRJ. 2018.75.9.028. [in Russian]
8. Krekova YA.A. Introduktsiya i akklimatizatsiya khvoynykh v Severnom Kazakhstane [Introduction and acclimatization of conifers in Northern Kazakhstan] / YA.A. Krekova, S.V. Zalesov. Nur-Sultan, 2020. 212 p. [in Russian]
9. Usol′tsev V.A. Etyudy o nashikh lesnykh derev′yakh [Sketches about our forest trees] / V.A. Usol′tsev. – Yekaterinburg: bank kul′turnoy informatsii, 2008. 188 p. [in Russian]
10. Platonov E.P. Zamena bereznyakov, porazhennykh bakterial′noy vodyankoy [Replacement of birch forests affected by bacterial dropsy] / E.P. Platonov, A.V. Dancheva, S.V. Zalesov // Moskovskiy eko-nomicheskiy zhurnal. 2019. № 11. P. 208-221. [in Russian]
11. Kazantsev S.G. Optimizatsiya lesopol′zovaniya v proizvodnykh be-reznyakakh Srednego Urala [Optimization of forest management in derivative birch forests of the Middle Urals] / S.G. Kazantsev, S.V. Zalesov, A.S. Zalesov. Yeka-terinburg: Ural. gos. lesotekhn. un-t, 2006. 156 p. [in Russian]
12. Abramova L.P. rubki obnovleniya i pereformirovaniya v lesakh Urala [Cuttings for renewal and reshaping in the forests of the Urals] / L.P. Abramova, S.V. Zalesov, S.G. Kazantsev, N.A. Luganskiy, A.G. Magasumova. – Yekaterinburg: Ural. gos. lesotekhn. un-t, 2007. 264 p. [in Russian]
13. Opletayev A.S. Pereformirovaniye proizvodnykh myagkolistven-nykh nasazhdeniy v listvennichniki na Yuzhnom Urale [Reformation of derivative soft-leaved plantations into larch forests in the Southern Urals] / A.S. Opletayev, S.V. Zalesov. – Yekaterinburg: Ural. gos. lesotekhn. un-t, 2014. 178 p. [in Russian]
14. Zalesov S.V. Rost listvennichnykh drevostoyev na byvshikh pashnyakh [Growth of larch stands on former arable lands] / S.V. Zalesov, E.V. Yurovskikh, L.A. Belov et al. // Agrarnyy vestnik Urala. 2015. № 5 (135). P. 50-54. [in Russian]
15. Zalesov S.V. Effectiiveness of larch stands creation on former agri-cultural lands / S.V. Zalesov, A.G. Magasumova, A.S. Opletaev // Ecological Agriculture and sustainable development: Research Development Center, 2019. № 1. P. 69-76.
16. Luganskiy N.A. Povysheniye produktivnosti lesov [Increasing the productivity of forests] / N.A. Luganskiy, S.V. Zalesov, V.A. Shchavrovskiy. Yekaterinburg: ULTI, 1995. 297 p. [in Russian]
17. Timofeyev V.P. Listvennitsa v kul′ture [Larch in culture] / V.P. Timofeyev. M.: Lesnaya promyshlennost′, 1981. 162 p. [in Russian]
18. Bun′kova N.P. Оsnovy fitomonitoringa [Phytomonitoring basics] / N.P. Bun′kova, S.V. Zalesov, E.S. Zalesova et al. – Yekaterinburg: Ural. gos. lesotekhn. un-t, 90 p. [in Russian]