THE ROLE OF MICROBIOLOGICAL DRUGS IN THE MULTIPLICATION OF WHITE CEDAR IN THE CONDITIONS OF THE SOUTHERN FOREST-STEPPE OF OMSK OBLAST
THE ROLE OF MICROBIOLOGICAL DRUGS IN THE MULTIPLICATION OF WHITE CEDAR IN THE CONDITIONS OF THE SOUTHERN FOREST-STEPPE OF OMSK OBLAST
Abstract
Currently, the introduction of introducers is a promising direction for expanding the range of tree species used in urban landscaping. Such introductions include representatives of North American flora. The cultivation of white cedar (Thuja occidentalis L.) for urban landscaping is of great importance, as this species contributes to the improvement of the ecological situation. Biological drugs used in the study are live microorganisms that are able to activate metabolic processes in plants. These drugs help to improve the nutritional properties of the soil, increase the resistance of plants to unfavourable weather conditions, and stimulate their growth and development. Regular use of biological preparations on seedlings of white cedar can lead to more intensive growth and optimal formation of the plant.
This work presents the results of research on the effect of microbiological drugs on the growth and development of two-year-old seedlings of white cedar of different varieties. It was found that the use of microbiological drugs with fungicidal and growth-stimulating properties is effective. In the course of two-year observations on the increase in growth and development of bark neck diameter it was found that the highest values of these parameters were demonstrated by the Brabant variety of white cedar seedlings treated with the microbiological preparation Biomycorrhiza, and seedlings with globular crown of Woodwardii variety developed better under the influence of biopdrug Alirin.
1. Введение
В последние годы, с учетом развития областей декоративного садоводства и ландшафтного дизайна, становится особенно важным расширение ассортимента декоративных растений, которые обладают устойчивостью к природным и климатическим условиям. Работы по внедрению новых видов и форм декоративных растений имеют важное значение для улучшения экологической ситуации в каждом регионе. Древесные растения играют важную роль в ландшафтном дизайне, выполняя экологические, санитарно-гигиенические и эстетические функции . Правильный выбор и размещение древесных растений, а также уход за ними, позволяют создавать красивые, функциональные и устойчивые ландшафты, благоприятно влияющие на окружающую среду и психоэмоциональное состояние человека.
Использование как местных, так и интродуцированных видов древесных растений позволяет создавать разнообразные и интересные ландшафтные композиции, обогащающие культурный ландшафт населенных пунктов. Среди множества инорайонных древесных растений особое внимание привлекают виды флоры Северной Америки благодаря их декоративным качествам . В настоящее время туя западная в основном встречается в южных районах нашей страны. Первые посадки туи западной в России появились еще в XVIII веке. Известно, что на Воробьёвых горах в Москве в 1756 году уже содержались североамериканские древесные растения. В оранжереях А.П. Демидова находились два вида туи: западная и гигантская. В Санкт-Петербурге о туе западной упоминалось с 1793 года. В Ботаническом саду Ботанического института РАН туя культивировалась в открытом грунте. На Сахалине туя присутствует в населенных пунктах южной части острова, а Сахалинский ботанический сад насчитывает 36 таксонов. В Хабаровске туя западная растет с измененным габитусом — в виде высокорослого кустарника. На Дальнем Востоке первые посадки туи западной были организованы во Владивостоке в период с 1900 по 1910 годы на станции Океанская .
Туя западная, одна из представителей североамериканской флоры, получила широкое применение в декоративном садоводстве на всех континентах благодаря множеству высокодекоративных искусственно выведенных форм, а также своей зимостойкости, долговечности и устойчивости к условиям городской среды . Это медленнорастущее дерево достигает высоты 12–20 метров и обладает компактной пирамидальной или яйцевидной кроной. Хотя туя зимостойка, в особенно суровые зимние периоды у некоторых форм, преимущественно с игольчатыми хвоинками, могут подмерзать однолетние побеги .
Дерево хорошо переносит избыточное увлажнение почвы и в то же время обладает высокой засухоустойчивостью. Туя теневынослива и успешно растет в условиях полутени, создаваемой другими древесными породами. Несмотря на нетребовательность к почвенным условиям, туя лучше растет на свежих суглинистых и супесчаных, а также песчаных почвах. Существует множество декоративных форм туи западной — более 120, которые могут украсить городские территории. Для озеленения населенных пунктов определяющим является то, что туя хорошо переносит копоть, дым и газы. Туя западная может использоваться как солитер, так и в групповых посадках, а также часто используется для формирования изгородей и аллей.
Наиболее распространенными способами размножения туи являются семенной и вегетативный , . Семенное размножение считается самым популярным и экономически целесообразным, поэтому часто выбирается в качестве основного. Этот процесс включает в себя посев семян и выращивание из них сеянцев. Хотя данный способ характеризуется высокой продуктивностью и эффективностью, он требует значительных временных затрат. Деревья и кустарники плодоносят по установленным циклам, что приводит к чередованию урожайных и неурожайных периодов. Для получения качественного посевного материала необходимо использовать только созревшие и своевременно собранные семена. На скорость созревания семян оказывает значительное влияние климат: в условиях жаркой и сухой погоды этот процесс происходит быстрее. Пересадка сеянцев на постоянное место осуществляется через 1–4 года, в зависимости от конкретного вида растения .
Современное растениеводство невозможно представить без применения различных биологически активных препаратов , . Использование экологически безопасных средств защиты растений, основанных на микробиологических принципах, представляет собой ключевой аспект устойчивого развития сельского хозяйства. Современные биопрепараты, созданные на основе эффективных штаммов полезных микроорганизмов, применяются для поддержания функционирования различных компонентов агроценозов, а также для повышения продуктивности воспроизводственных процессов . Микроорганизмы, обитающие в ризосфере, способствуют увеличению почвенного плодородия почвы, синтезируют некоторые низкомолекулярные соединения и ферменты, необходимые для нормализации жизнедеятельности растений, нейтрализуют фитотоксины, уменьшают почвоутомление и поддерживают биологическое разнообразие полезной почвенной микрофлоры агроценозов, преобразуя корневые остатки в гуминовые соединения и способствуя сохранению репродуктивной способности почвы . Штаммы-продуценты микробиологических препаратов синтезируют вещества с фунгицидными или фунгистатическими свойствами, которые успешно борются с фитопатогенными грибами, вызывающих развитие гнилей, пятнистостей, увядания, скручивание листьев и иных заболеваний растений, тем самым обеспечивая защиту от фитопатогенной микрофлоры .
Целью исследования было изучение роли микробиологических препаратов на ростостимулирующую способность саженцев разных сортов туи западной в условиях южной лесостепи Омской области.
2. Методы и принципы исследования
Исследования проводились на территории питомника учебно-научной лаборатории многолетних культур «Сад имени А.Д. Кизюрина» учебно-опытного хозяйства ФГБОУ ВО Омский ГАУ (г. Омск) в период 2023-2024 годов. В возрасте одного года сеянцы туи западной сорта Брабант и Вудварди были пересажены в контейнеры объемом 0,5 литра для дальнейшего доращивания. Сорт Брабант имеет коническую форму кроны, а сорт Вудварди — шаровидную.
В качестве субстрата использовалась маломощная малогумусовая суглинистая почва лугово-черноземного типа, взятая с учебно-опытного поля Омского ГАУ, расположенного в южной лесостепи Омской области . Среднее содержание гумуса в почве составило 4,1%. Гумусовый слой данной почвы имеет реакцию, близкую к нейтральной . Эффективность применения биопрепаратов значительно возрастает на средне- и малоплодородных почвах, где растения испытывают дефицит минеральных питательных веществ .
Эксперимент, направленный на изучение влияния микробиологических препаратов на стимуляцию роста саженцев был заложен в июне 2023 года. Изучалось действие следующих препаратов:
1. Алирин — биологический фунгицид, который защищает растения от грибных болезней. Применяют для обработки овощных, цветочных и декоративных культур. Действующее вещество: бактерии Bacillus subtilis, штамм В-10 ВИЗР (титр не менее 109 КОЕ/г).
2. Гамаир — биологический бактерицид на основе природной бактерии Bacillus subtilis М–22 ВИЗР. Эффективно подавляет развитие возбудителей болезней, способствует увеличению урожайности.
3. Глиокладин — биологический фунгицид, предназначенный для борьбы с корневыми и прикорневыми гнилями. В основе препарата — споры гриба Trichoderma harzianum, штамм 18 ВИЗР. Они активно размножаются в почве и подавляют развитие патогенных грибов. Препарат обладает длительным сроком действия (2–3 месяца), поэтому за сезон достаточно одного применения. Работает в любую погоду.
4. Биомикориза представляет собой естественный комплекс микроорганизмов, в частности штаммы грибов рода Glomus, которые образуют симбиотические отношения с корнями растений. Данный препарат обладает рядом полезных свойств: он обеспечивает растения необходимыми питательными веществами, такими как витамины, минералы и фитогормоны, а также влагой, благодаря увеличению площади поглощения. Кроме того, биомикориза проявляет выраженные противобактериальные и противогрибные свойства, что позволяет ей эффективно бороться с корневыми гнилями, семенными инфекциями, микроспориозом, фузариозом и другими заболеваниями растений. Она также способствует повышению выживаемости растений, активному развитию корневой системы, улучшению плодородия почвы, увеличению устойчивости к болезням и неблагоприятным климатическим условиям.
За контроль были взяты саженцы без обработки данными препаратами. Обработку саженцев проводили в нормах расхода препаратов, рекомендуемых производителем. Опыт проводился в трехкратной повторности. Всего, с учетом контроля, было изучено 240 растений.
Методика исследования заключалась в анализе влияния микробиологических препаратов на рост в высоту и увеличение диаметра корневой шейки у саженцев разных сортов туи западной, имеющих разный габитус. Используемые препараты включали в себя набор полезных микроорганизмов, которые способствовали улучшению развития корневой системы и повышению устойчивости растений к неблагоприятным условиям окружающей среды. Опыт проводился на саженцах с закрытой корневой системой, что позволило более точно контролировать внешние факторы, влияющие на растения. Оценка изменения биометрических показателей изучалась в течение вегетационного периода (с весны по осень). Определяли изменения высоты, диаметра корневой шейки у саженцев туи западной сортов Брабант и Вудварди. В каждом варианте опыта отбирали по 30 саженцев. Саженцы нумеровались при закладке опыта. Измерение параметров роста проводилось в начале, середине и конце вегетационного периода. Проверка параметрических статистических гипотез проводилась в программе Анализ данных EXCEL.
3. Основные результаты
Спустя год после закладки опыта саженцы туи в вариантах опыта с применением микробиологических препаратов и без них наглядно отличались даже визуально. Результаты определения биометрических показателей саженцев туи западной сортов Брабант и Вудварди в течение двух лет показали, что исследуемые препараты достоверно превышают значения контрольных образцов при уровне значимости в 95% как по высоте, так и по диаметру корневой шейки.
Дисперсионный анализ двухфакторного опыта с саженцами туи западной сорта Брабант показал, что расчетное значение критерия Фишера по факторам А (препараты, Fрасчет 0,05=417,51 > Fкрит=3,01) и В (годы исследования, Fрасчет 0,05=28,15 > Fкрит=2,39) превышает его табличное значение по высоте и по диаметру корневой шейки: фактор А (препараты, Fрасчет 0,05=64,44 > Fкрит=3,01), фактор В (годы исследования, Fрасчет 0,05=5,15 > Fкрит=2,39). То есть испытуемые микробиологические препараты влияют на эти параметры роста и развития растений на уровне значимости 95%.
Дисперсионный анализ двухфакторного опыта с саженцами туи западной сорта Вудварди шаровидной формы констатировал влияние изучаемых препаратов на высоту и диаметр корневой шейки. Расчетные значения критерия Фишера по факторам А (препараты, высота Fрасчет 0,05=1169,85 > Fкрит=3,01; препараты, диаметр корневой шейки Fрасчет 0,05=311,27 > Fкрит=3,01) и В (годы исследования, высота Fрасчет 0,05=18,46 > Fкрит=2,39; годы исследования, диаметр корневой шейки Fрасчет 0,05=16,09 > Fкрит=2,39) превышали его табличные значения по высоте и по толщине стволика.
В то же время были обнаружены различия в реакции саженцев разных сортов туи западной на изучаемые биопрепараты. Сорт Брабант с конической формой кроны проявил большую отзывчивость на микоризный препарат (рис. 1, 2).
Эта тенденция была проявлена с первых сроков наблюдения — июль 2023 г., когда значения высоты сеянцев в опытах с Алирином, Гамаиром и Глиокладином находились в одном доверительном интервале и существенно не отличались между собой. Существенным было только отличие от контроля и эксперимента с Биомикоризой. Второй и третий срок фиксации значений высоты показал ту же закономерность (рис. 1).
Рисунок 1 - Динамика изменения высоты сорта Брабант за 2023-2024 гг
Примечание: НСР05 2023 июль = 0,47; НСР05 2023 сентябрь=0,45; НСР05 2024 сентябрь=0,55
Измерение диаметра корневой шейки на первом сроке наблюдения продемонстрировало аналогичную ситуацию: в июле 2023 варианты с применением микробиологических препаратов Алирин, Гамаир, Глиокладин существенно не отличались друг от друга. Достоверно на уровне значимости 95% различие было только с контролем и препаратом Биомикориза. На втором сроке наблюдения (сентябрь 2023) значения диаметра корневой шейки между вариантами с применением Алирина, Гамаира, Глиокладина находились на границах доверительного интервала. В то же время препарат Алирин существенно сильнее влиял на толщину стволика сеянцев. Осенью следующего года (сентябрь 2024) различия между влиянием препаратов Алирин, Гамаир, Глиокладин сгладились и выявилась тенденция — наибольшее влияние на диаметр корневой шейки препарата Биомикориза (рис. 2).
Рисунок 2 - Динамика изменения диаметра корневой шейки сорта Брабант за 2023-2024 гг
Примечание: НСР05 2023 июль = 0,08; НСР05 2023 сентябрь=0,09; НСР05 2024 сентябрь=0,10
По высоте сеянцев в июле 2023 г. влияние изучаемых микробиологических препаратов зафиксировано у всех препаратов по отношению к контролю и в варианте опыта Алирин между препаратами, который был значимо выше по сравнению с опытом по применению Биомикоризы, но находился в одном доверительном интервале с опытами по испытанию препаратов Гамаир и Глиокладин. На втором сроке наблюдений все значения высоты саженцев в опытных вариантах были в одном доверительном диапазоне, кроме эксперимента с препаратом Биомикориза, имеющим значимо меньшую высоту саженцев. На третьем сроке наблюдений наибольшую высоту саженцев имели опытные варианты с применением Алирина и Глиокладина, значимо не отличающиеся друг от друга (рис. 3).
Рисунок 3 - Динамика изменения высоты сорта Вудварди за 2023-2024 гг
Примечание: НСР05 2023 июль = 0,33; НСР05 2023 сентябрь=0,35; НСР05 2024 сентябрь=0,42
Рисунок 4 - Динамика изменения диаметра корневой шейки сорта Вудварди за 2023-2024 гг
Примечание: НСР05 2023 июль = 0,09; НСР05 2023 сентябрь=0,10; НСР05 2024 сентябрь=0,11
4. Заключение
На протяжении двух лет проводилось исследование, направленное на изучение влияния микробиологических препаратов на саженцы туи западной различных сортов. Использование экологически чистых препаратов способствует не только снижению экологической нагрузки на природу, но и разработке более эффективной технологии размножения интродуцентов. Наибольшие значения по высоте и диаметру корневой шейки продемонстрировали саженцы туи западной сорта Брабант, обработанные микробиологическим препаратом Биомикориза. Саженцы сорта Вудварди лучше развивались под воздействием биопрепарата Алирин.