VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование влияния комплексов стимуляторов роста и БАВ на рост и развитие сеянцев сосны крымской Pinus nigra pallasiana

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Лазарян М.Н. 1

---

1МБУ ДО СЮН, МБОУ СОШ № 18

Фролова  А.А. 1Лазарян А.Д. 2

---

1МБУ ДО СЮН

2Пятигорский медико-фармацевтический институт – филиал Волгоградского государственного медицинского университета

Работа в формате PDF

4.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Основной и наиболее значимой задачей лесного хозяйства Ставрополья, как малолесного региона, является обеспечение потребности в высококачественном посадочном материале и в тоже время оценка связи между растениями и средой произрастания на исследуемой территории. Одной из перспективных для лесовосстановления древесных пород является сосна крымская, выращивание которой осуществляют в течение двух - трехлетнего цикла в лесных питомниках по отработанной технологии (Тимофеев, 1968; Исайкин, 1968; Ведерников, Федорова, 1981).

Одной из основных особенностей лесного хозяйства, отличающей эту отрасль от других, является длительный срок лесовыращивания, что обязывает соразмерять период и масштаб пользования лесными ресурсами со временем и объемом их воспроизводства. Поэтому главной задачей лесовосстановления является решение труднейшей проблемы лесопроизводства – сокращение периода воспроизводства лесных ресурсов.

Существующие приемы повышения качества выращиваемых сеянцев хвойных пород используют весь комплекс мероприятий: соответствующую обработку почвы, подготовку семян, рациональную технологию посева, интенсивный уход, применение средств защиты, стимуляторов роста растений и минеральных удобрений. Эти приемы обеспечивают получение стандартного посадочного материала.

Как показывает практика, сосна крымская, или сосна Палласа (лат. Pinus nigra subsp. pallasiana)— вечнозелёное дерево, подвид вида Сосна чёрная (Pinus nigra) рода Сосна (Pinus) семейства Сосновые (Pinaceae) – наиболее подходящая порода хвойных растений для озеленения улиц и скверов города Пятигорска.

Цель работы - оценить эффективность использования стимуляторов роста и биологически активных веществ, при выращивании сеянцев сосны и определить экологически безопасные приемы применения стимуляторов роста растений, направленных на улучшение полевой всхожести, роста, и повышение устойчивости сеянцев сосны крымской, к заболеваниям в посевном отделении питомника

Задачи исследования:

1.Изучить опыт выращивания посадочного материала хвойных пород с использованием биологически активных веществ и агрохимикатов;

2.Установить влияние стимуляторов роста и биологически активных веществ (БАВ) на рост и развитие проростков и сеянцев сосны

3.Охарактеризовать влияние стимуляторов роста растений и способов их применения на биометрические показатели сеянцев сосны крымской в системе «фактор - эффект».

Гипотеза: Стимуляторы роста растений положительно влияют на посевные качества семян, биометрические показатели проростков, а также способствуют повышению их устойчивости к заболеваниям.

Актуальность:В настоящее время большинство посадочного материала приобретается в питомниках лесного хозяйства. В течение многих лет питомники интенсивно эксплуатируются; при этом технология выращивания сеянцев приводит к выносу с территории питомника плодородного слоя почвы при выкопке посадочного материала. В результате этого баланс минерального питания и микрофлоры почвы был нарушен, произошло значительное снижение содержание гумуса, ухудшение физических и агрохимических показателей почв, кроме того, в питомниках получили распространение болезни. Для выращивания хвойного посадочного материала в лесных питомниках необходимо улучшить условия органно-минерального питания сеянцев и саженцев хвойных пород, стойких против неблагоприятных условий внешней среды, способных хорошо приживаться и успешно произрастать на постоянном месте, в условиях увеличенной антропогенной нагрузки.

2. Методика работы

Работа состоит из теоретической и практической части. В теоретической мы изучали, систематизировали и обобщали материалы по интересующим вопросам, а в практической части проводили исследовательский эксперимент.

Объекты исследования расположены на территории Ставропольского края, согласно А.В. Ступишину (1964) находящемуся на стыке пяти физико-географических провинций лесной и лесостепной зон Восточной части Русской равнины. Объектами опытов служили однолетние и двухлетние сеянцы сосны крымской Pinus nigra subsp. pallasiana в лесном питомнике ГКУ «Бештаугорское лесничество».

Исследовали механический и химический состав почвы по методике, описанной в Практикуме по экологии авторы С.В.Алексеев, Н.В.Груздев, А.Г.Муравьев, Э.В.Гущина. 2005 г.: механический состав характеризовали по трехчленной классификации Н. А. Качинского (песок — 1,0—0,05 мм, пыль — 0,05—0,001 мм и ил — менее 0,001 мм), кислотность определили по методике С.В.Алексеев, Н.В.Груздев, А.Г.Муравьев, Э.В.Гущина. 2005 г.

Выращивание сеянцев сосны проводили согласно Методическим указаниям по комплексному агрохимическому окультуриванию полей, 1985; Временным рекомендациям по повышению плодородия почв лесных питомников, 1987; Родин, Попова, 1989; Окультуривание и повышение плодородия почв лесных питомников Европейской части России, 1994; Победов, 1986; Нуреева, 1998; Мухортов, 1999; Романов, 1999 (и др. ).

Также технология выращивания сеянцев, помимо всех общих принципов (подбор субстрата, типов контейнеров, режимов выращивания и т.д.) включала в себя комплекс подкормок, основанный на использовании биологически активных веществ (стимуляторов регуляторов роста, микробиологических и гуминовых препаратов) (Пентелькина, 2005, 2012; Пентелькина, Пентелькин, 2007). Изучено влияние предпосевной обработки семян сосны крымской комплексами регуляторов роста и биологически активных веществ торговых марок «Энерген», «Циркон» и «Эпин - экстра». Обработка семян проводилась путем их замачивания в водных растворах с концентрацией 1,0 мл на 1 л. Продолжительность обработки – 16-20 ч. Контрольный вариант – семена без обработки препаратом, замоченные в воде.

3. Результаты работы

3.1 Обзор литературы

3.1.1. Морфофизиологические особенности

сосны крымской Pinus nigra pallasiana

Сосна крымская, или Сосна Палласа (лат. Pinus nigra subsp. pallasiana) — вечнозелёное дерево, подвид вида Сосна чёрная (Pinus nigra) рода Сосна (Pinus) семейства Сосновые (Pinaceae). Дерево высотой 20—30 (до 45) м. Крона широкая, пирамидальная, у более старых деревьев плоская, зонтикообразная. Ветви горизонтальные, с загнутыми вверх побегами.

Кора чёрная или тёмно-бурая, трещиноватая, глубоко-бороздчатая, в верхней части ствола красноватая. Молодые побеги жёлто-бурые, блестящие.

Почки крупные с прямыми, не отогнутыми чешуями. Хвоя тёмно-зелёная, очень плотная и колючая, несколько изогнутая, длиной 8—12 см, шириной 1,6—2,1 мм.

Шишки сидячие, горизонтальные, одиночные или по нескольку, коричневые, блестящие, яйцевидно-конические, длиной 5—10 см, диаметром 4,5—6 см; щитки молодые сине-фиолетовые, зрелые буро-жёлтые, спереди широко закруглённые, выпуклые. Семена длиной 5—7 мм, тёмно-серые или почти чёрные с чёрными пятнышками; крыло длиной 2,5 см, шириной 5—6 мм. В 1 кг 42 000 семян. Живёт 500—600 лет.

Сосна крымская менее морозостойка, чем сосна обыкновенная. Относится к умеренно теплолюбивым, жароустойчивым древесным породам (способна переносить на юге жару до 40° С). Гелиофит, ксерофит, кальцефил. Произрастает на склонах различной экспозиции и крутизны, на маломощных каменисто-щебнистых эродированных субстратах, подстилаемых мергелями и известняками, но предпочитает свежие глубокие суглинистые почвы. В горы поднимается до высоты 300 м над у. м., в культуре – до 1500 м. В приморской полосе образует уникальные смешанные реликтовые сообщества с сосной пицундской [4], дубом пушистым и чистые ценозы. Для сосняков характерен хорошо развитый подлесок, в составе которого зарегистрировано 30 кустарниковых видов [5]

Ареал растения включает Крым, главным образом южный склон Яйлы, и Кавказ, где известна по склонам гор к югу от Геленджика. В древности крымская сосна покрывала чуть ли не все склоны и отроги гор Крыма до морского берега. Предпочитает известковые почвы, но также растёт на щебневых и песчаных почвах. Светолюбива и хорошо растёт на открытых солнечных местах, при затенении угнетается и поражается вредителями. Растет медленно. Засухоустойчива и довольно устойчива в городских условиях. Благодаря мощной корневой системе хорошо противостоит ветрам. Благодаря густому охвоению и темной окраске ствола создает более темные и тенистые насаждения, чем сосна обыкновенная. Больше пригодна для крайнего запада, юга степной зоны Северного Кавказа, но может выращиваться и севернее, особенно карликовые декоративные формы.

3.1.2.Хозяйственноценностные особенности

сосны крымской Pinus nigra pallasiana

Впервые введена в культуру в Англии в 1790 году семенами, полученными из Крыма от академика Петера Палласа; встречается в культуре реже, чем типовой подвид этого вида сосны. В России введена в культуру Никитским садом при его основании (1812 год), встречается в парках Крыма, но главным образом как дикорастущее дерево, оставшееся от прежних лесов. Благодаря длинной, до 18см, темно-зеленой хвое и густому охвоению кроны, весьма декоративна и может быть с успехом использована в одиночной и групповой посадке. Интересна, как декоративное дерево для парков, а также для защитных полос и лесных насаждений.

Сосны имеют большое биосферно-защитное и хозяйственное значение. Они являются ценнейшими образователями хвойных лесов северного полушария, которые выполняют водоохранные, почво- и горно-защитные, климато-регулирующие функции. Велико санитарно-гигиеническое, рекреационное и курортно-оздоровительное значение этих лесов. В сосняках заготавливается большое количество грибов и ягод, а в лесах, образуемых кедровыми соснами (сибирской, корейской, стланиковой), чаще именуемыми кедрами, важными объектами заготовок являются семена – кедровые орехи. Ядро этих орехов содержит до 60% и более питательного и вкусного кедрового масла, используемого в пищевой промышленности. В сосновых лесах живут многие виды промысловых зверей и птиц, а в кедровых лесах, в зарослях кедрового стланика обитает такой ценный пушной зверь, как соболь.

Велико хозяйственное значение сосновой древесины, отличающейся высокими физико-механическими свойствами и прочностью, поэтому она широко используется в жилищном и производственном строительстве, в судо- и вагоностроении, в мебельной промышленности, для изготовления телеграфных столбов, рудничных стоек, железнодорожных шпал. При подсочке сосны добывают живицу, из которой затем получают скипидар и канифоль. Переработка смолья и пней дает скипидар, деготь и древесный уголь, а переработка хвои – витамин С и эфирное масло.

Иными словами, все части сосны, начиная от почек и хвои и кончая пнем и корнями, являются ценнейшим сырьем для деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной, лесохимической, пищевой, медицинской и других отраслей промышленности.

Крымскую сосну широко используют при создании полезащитных лесных полос, укреплении подвижных песков, облесении берегов рек и овражно-балочных систем. Сосны отличаются декоративностью, поэтому многие виды этого рода находят применение в лесопарковом хозяйстве и озеленении, хотя низкая стойкость сосен относительно промышленных и транспортных газовых выбросов ограничивает их использование в озеленении крупных городов. Из всех видов сосен, крымская сосна – одна из наиболее газоустойчивых деревьев.

3.2 Влияние стимуляторов на рост и развитие сеянцев сосны крымской

3.2.1.Рельеф и климат

Пятигорск расположен на Ставропольской возвышенности, в Предкавказье (на Северном Кавказе); широко раскинулся на берегах реки Подкумок, по юго-западным и южным склонам у подошвы г. Машук, на высоте 500—670 м над уровнем моря.

Средняя месячная температура воздуха в январе: −3,9°; в июле: 21,4°. Годовая норма осадков в Пятигорске — 472—490 мм. Месяц с наибольшим количеством осадков — июнь, с наименьшим — январь. Климат — благоприятный, умеренно-континентальный, без резких колебаний годовых и суточных температур. Несмотря на то, что Пятигорск лежит на одной широте с Генуей, ниже Венеции и южнее Ялты, климат его резко разнится от климата всех этих мест, что неудивительно, если принять во внимание, что там везде имеется море, служащее могущественным регулятором климата. Здесь же сдерживающим регулирующим фактором являются горы и обширные лесопарковые насаждения.

Климат степной, в сочетании с низкогорным, с умеренным количеством осадков, невысокой относительной влажностью, небольшим и неустойчивым снежным покровом. С этим связано несколько пониженное атмосферное давление, которое колеблется от 710 до 735 мм рт. ст.

Зимой наблюдаются значительные перепады атмосферного давления, более высокая влажность воздуха, нередко появляются туманы. Морозные дни и снежный покров держатся от нескольких дней до 1-2 месяцев. Во время частых оттепелей температура воздуха иногда поднимается до +10 — +18 °C. Почвы черноземные, легкие, но вместе с тем сильно урбанизированные (уплотненные, часто загрязненные, т.к. находятся вблизи автотрасс, в местах скопления людей), что определяет выбор интродуцирования голосеменных растений.

Лесной питомник школьного лесничества «Зеленогорье» находится в районе авторынка. Большой автопоток дает сильную загазованность, но удаленность от трассы и закрывающая лесополоса делают участок сравнительно экологически чистым.

Почвы – обедненный чернозем, зернистость средняя, супесь, кислотность - слабокислые и ближе к нейтральным, рН колеблется от 5,5 до 6. Поэтому для нормального роста и развития требуются биологически активные вещества.

3.2.2 Причины применения стимуляторов и биологически активных веществ для сеянцев сосны крымской

Исследования ученых - лесоводов, проведенные в питомниках, показали, что сеянцы сосны с ненарушенным морфогенезом составили лишь 1,5-2,2% от общего числа растений, условно нормальные - 3,5 -24 %, аномальные - 66-95% (Малюта, Романов, 2000). Главной причиной нарушения морфогенеза растений авторы называли деградацию почв в результате ее дегуминофикации (обеднение почв).

Для улучшения качества посадочного материала сосны крымской и снижения влияния неблагоприятных факторов окружающей среды при выращивании сеянцев разрабатываются новые интенсивные технологии с использованием регуляторов роста, положительно влияющих на усиление роста, как всего растения, так и отдельных частей. Однако изучение новых препаратов и внедрение их в лесокультурное производство требует значительного времени, и в отдельных случаях достигает 10...15 лет [1]. Допуском к их производству и реализации в промышленных масштабах является их государственная регистрация с последующим внесением в «Государственный каталог».

«Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации» (2016) на 15 августа 2016 года включает в себя более 100 регуляторов роста с указанием методики и норм их применения [2].

Поэтому для улучшения посевных качеств и устойчивости к заболеваниям, согласно рекомендациям участкового лесничего ГКУ «Бештаугорское лесничество», мы исследовали влияние на рост и развитие сеянцев сосны крымской комплексов стимуляторов роста и биологически активных веществ торговых марок «Энерген», «Циркон» и «Эпин - экстра»; для контроля применили дистиллированную воду.

3.3. Результаты исследования

Предварительно все семена сосны крымской пробарботировали в слабом растворе перманганата калия (18 часов) (Приложение 4).

Пробарботированные семена разложили по 10 штук в лабораторную посуду, на дне которой, располагались марлевые тампоны, смоченные растворами комплексов стимуляторов роста и БАВ:

1, 1а – «Энерген»

2,2а – контроль

3, 3а – «Циркон»

4, 4а – «Эпин - экстра» (приложение 1)

Комплексный раствор представлял собой раствор препарата концентрацией 1мл препарата на 1 л дистиллированной воды. Контрольный вариант препарата не содержал (Приложение 4).

Продолжительность обработки семян – 20 часов. Затем семена промыли и снова положили в лабораторную посуду для прорастания (Приложение 6). Мы проращивали семена при температуре 25 ⁰С (Приложение 2).

На четвертый день семена в образцах №№ 1 и 4 дали проростки, такие же проростки появились в образцах №№ 1а и 4а на 5 день, что объясняется более близким расположением к окну на подоконнике. Семена в образцах проросли все. На 7 –ой день появились ростки у семян в образце №3 и 3а, контрольные семена дали проростки на 12 – 14 день.

На 15 день, согласно рекомендациям, семена посеяли в почву при температуре воздуха +11⁰ С (температуру почвы не измеряли, но почва не была промерзшей, т.к. температура воздуха не опускалась ниже +3⁰ С даже в ночное время). Глубина заделки – 1,5 – 2 см (приложение 7). В апреле месяце 2013 года наблюдали прорастание сеянцев в открытом грунте (Приложение 3). Дружные всходы (в течение 2-х суток) были из семян образцов 1, 1а и 4, 4а. Из образца № 1а погибло 1 растение по неизвестной причине (возможно из-за насекомых вредителей), из образца №4 также погибло 1 растение (возможно из-за насекомых вредителей). Из семян №№3 и 3а всходы были не настолько дружные (они появились в течение 5-8 суток), из образца 3 погибли 2 растения, 3а – 4 растения. Из контрольных семян всходы появились на 8 – 12 день; не взошли 3 растения из образца 2 и 3 растения погибли; из образца 2а не взошли также 3 растения, а погибли – 4. И сами контрольные всходы – слабее, чем всходы обработанные стимуляторами. Таким образом, можно сделать вывод – для прорастания семян сосны крымской лучшим стимулятором является - «Энерген».

После прорастания провели внекорневую подкормку теми же препаратами (для контроля внекорневую подкормку не производили):

- в 2016 году –15.05 18.07, 27.09 (концентрация препаратов – 0,1%) (приложение 8)

- в 2017 году – 17.07, 29.09 (концентрация препаратов – 0,1%) (приложение 9)

В 2018 году 13.02 сеянцы - двухлетки пересадили на место постоянного роста – на территории ГКУ «Бештаугорское лесничество» и ул. Севастьянова, 3 (Приложение 10).

18.07.2018 года у каждого растения измерили длину корня, надземной части и хвои. Результаты занесли в таблицу для сравнения биометрических показателей образцов:

после сравнения биометрических показателей стало ясно, что для внекорневой подкормки лучшим препаратом стал «Эпин - экстра».

Для сравнения мы изучили материалы исследования Сахнова В. В. – к.б.н. (2007) и Прокопьева А.П. – к.б.н. (2013 г.). Они указывают, что в условиях Пригородного, Зеленодольского и Ислейтарского лесничеств наилучшие показатели были у комплекса «Циркон».

Мы не исследовали влияние смешанного подхода к обработке сеянцев сосны крымской («Эпин – экстра» – «Энерген», «Энерген» - «Эпин-экстра»). Возможно, такой подход даст лучшие результаты. Эти способы будут продолжением нашего исследования влияния комплексов стимуляторов роста и БАВ на рост и развитие сеянцев сосны крымской.

4. Выводы

1.Изучив опыт выращивания посадочного материала хвойных пород с использованием биологически активных веществ и агрохимикатов, согласно рекомендациям участкового лесничего применили комплексы стимуляторов и БАВ торговых марок «Энерген», «Циркон» и «Эпин - экстра»;

2.Установили влияние комплексов стимуляторов роста и биологически активных веществ (БАВ) на прорастание и развитие проростков сеянцев сосны. Наиболее подходящим для наших условий оказался «Энерген»

3. Охарактеризовали влияние комплексов стимуляторов роста и БАВ растений и способов их применения на биометрические показатели сеянцев сосны крымской в системе «фактор - эффект». Результаты занесли в таблицу.

Согласно проведенным исследованиям, для внекорневой подкормки лучшим препаратом стал «Эпин - экстра».

5. Заключение

Успешность выполнения работ по искусственному лесовосстановлению во многом зависит от использования высококачественного посадочного материала, который выращивают в постоянных и временных лесных питомниках. От качества посадочного материала зависит приживаемость, интенсивность роста лесных культур и в дальнейшем предопределяет продуктивность будущих древостоев, их состав и санитарное состояние.

В связи со сложившейся социально-экономической обстановкой в лесной отрасли встает проблема получения высококачественного посадочного материала в достаточном для лесокультурного производства объеме. Один из основных путей решения этой проблемы - введение в технологию на различных этапах выращивания посадочного материала биологически активных веществ, регулирующих рост растений.

Применение регуляторов роста в лесокультурном производстве позволяет создать благоприятные условия для прорастания семян и роста всходов, повысить грунтовую всхожесть, биологическую активность почвы, плодородие почвы, снизить кислотность почвы, усилить иммунитет растений и устойчивость их к стрессам: засухе, похолоданию, резкому перепаду температуры, повышению влажности, а также активизировать рост сеянцев и саженцев.

Применение БАВ и стимуляторов роста растений в течение двух лет значительно увеличивает биометрические показатели и в связи с этим существенно сокращает сроки выращивания сеянцев на питомниках.

Полученные результаты по изучению влияния комплексов стимуляторов роста и БАВ торговых марок на сеянцы сосны крымской подтверждают целесообразность их применения в лесокультурном производстве. Использование стимуляторов роста в лесных питомниках позволит получить более качественный посадочный материал, который в будущем будет способствовать повышению продуктивности лесов, что будет свидетельствовать об экономической эффективности применения этих препаратов.

Литературные источники и Интернет – ресурсы

1. Пентелькина Н.В. Экологически безопасные стимуляторы роста для лесных питомников / Н.В. Пентелькина, С.К. Пентелькин // Лесохоз. информ. -2012. -№ 6. -С. 20-25.

2. Пентелькин С.К. Итоги изучения стимуляторов роста и полимеров в лесном хозяйстве за последние 20 лет / С.К. Пентелькин // Лесохоз. информ. -2007. -№11. -С. 34-53.

3. Сахнов В.В. Влияние стимуляторов роста, органо-минеральных и минеральных удобрений на сеянцы сосны обыкновенной / Пути рационального воспроизводства, использования и охраны лесных экосистем в зоне хвойно-широколиственных лесов.- Чебоксары, 2007.- С. 436-440.

4. Прокопьев А.П. Опытные работы по созданию лесных культур с эколого-ресурсосберегающей технологии// Аграрная Россия. - Специальный выпуск. – М: Фолиум, 2013. – С. 35-36

5. Кулагин А.А. , Сахнов В.В., Прокопьев А.П. Влияние биологических активных веществ на рост сохранность сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) первого года выращивания// Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. - Т. 3. - № 35-1. С. 12-13.

6. Вилесов, Г.И. Эффективность применения новых регуляторов роста рас­тений в сельском хозяйстве и лесоразведении М.: Рос. академия с.-х. наук, 1999.

7. www.science-bsea.narod.ru

8. www.agro.snauka.ru

9. www.bonsai.ru/dendro/physiology

Приложение 1

Схемы экспериментов при обработке семян сосны крымской

(контрольные семена проращивали в воде)

Приложение 2

Дневник наблюдения (прорастание семян)

Приложение 3

Наблюдения за ростом сосны крымской

(фенологические наблюдения в питомнике)

Наблюдения за ростом сосны крымской

(фенологические наблюдения в питомнике «школа». 2 – 3 год)

Приложение 4