Биометрические показатели саженцев хвойных пород с открытой и закрытой корневой системой

О дна из актуальных проблем лесного хозяйства – обеспечение своевременного и качественного воспроизводства лесов, повышение эффективности лесовосстановления [1]. При этом к важным составляющим в решении этой проблемы относится получение стандартного посадочного материала [2], использование которого при искусственном лесовосстановлении позволяет избежать нежелательной смены древесных пород. По данным ФАО [3], на искусственное лесовосстановление приходится 7 % общей площади лесов мира.

Искусственное восстановление лесов является основным звеном в решении ряда важных проблем современного лесоводства – повышение продуктивности и улучшение качественного состава лесов, разработка промышленных методов лесовыращивания, создание плантационных культур [4]. Его ключевые задачи – повышение приживаемости, сохранности и ускорение роста лесных культур, а также снижение материальных затрат на их производство и уходы [5] – связаны с качеством посадочного материала.

Изучение закономерностей динамики развития и изменчивости биометрических показателей посадочного материала с открытой (ОКС) и закрытой (ЗКС) корневой системой направлено на совершенствование лесовосстановительных работ.

Технология выращивания посадочного материала должна включать систему научно обоснованных агротехнических приемов с учетом особенностей биологии посадочного материала, что гарантирует активный рост и развитие культур [6]. В связи с этим необходимо изучить степень взаимосвязи между фитомассой надземной части и корневой системой [7], разработать способы и технологии выращивания посадочного материала с открытой и закрытой корневой системой с учетом почвенных и климатических условий.

Цель исследования – изучить биометрические показатели посадочного материала хвойных пород, выращенного разными способами (с ОКС и ЗКС) в УПХ «Сад Мичуринцев» Новосибирска.

Материалы и методы исследований

Исследования по изучению вертикально-фракционной структуры фитомассы саженцев хвойных пород и развития открытой и закрытой корневой системы проводили на территории учебно-производственного хозяйства «Сад Мичуринцев» (УПХ «Сад Мичуринцев») Новосибирского государственного аграрного университета (рис. 1).

Климат Новосибирской обл. характеризуется как континентальный. Сумма осадков за год составляет около 400–500 мм, преобладающее направление ветра – юго-западное, продолжительность вегетационного периода

Рис. 1. Местоположение объектов исследования и размещение питомников:

1 – посадочный материал с открытой корневой системой; 2 – посадочный материал с закрытой корневой системой

в среднем – 155 сут, снежный покров сохраняется около 170 сут, его высота – от 35 до 60 см, безморозный период – от 90 до 140 сут.

Почва опытного участка – серая лесная тяжелосуглинистая на бескарбонатном тяжелом суглинке. Агрохимическая характеристика почвы: содержание гумуса – 4,5 %, NO₃ – 6–10 мг/кг, К₂О – 6,2–6,4 мг/100 г, Р₂О₅ – 9,8–12,8 мг/100 г, рН – 6,3. Объекты исследования – 9-летние саженцы ели сибирской ( Picea obovata ) и сосны кедровой сибирской ( Pinus sibirica ) с открытой и закрытой корневой системой.

Изучение биометрических показателей проводили в 2022 г. Саженцы с ЗКС были помещены в контейнеры объемом 7 л и выставлены в траншеи с углублением для создания оптимальных условий. Саженцы с ОКС размещены в школьном питомнике с посадкой по схемам 2 х 2 м и 2 х 1 м. Объем выборки для проведения статистической обработки составил по 30 шт. саженцев с открытой и закрытой корневой системой.

Для оценки роста и развития надземной и подземной части посадочного материала хвойных пород (рис. 2) проводили замеры высоты растения, диаметра кроны, диаметра стволика у корневой шейки, определяли прирост осевого и боковых побегов, главного корня и боковых корней, корневых волосков [8] с помощью штангенциркуля [9], линейки [10] и металлической рулетки [11].

Изменчивость каждого признака оценивали по значению коэффициента вариации (CV, %) по шкале Мамаева: очень низкий – СV < 7 %; низкий – CV 8–12 %; средний – CV 13–20 %; повышенный – CV 21–30 %; высокий – CV 31–40 %; очень высокий – CV > 40 %.

Для изучения развития корневой системы использовали метод выемки из почвенного горизонта, предложенный Н.А. Качинским [12]. Растение извлекали из почвы целиком, затем сразу же проводили распределение и выборку корневой системы, не допуская высыхания корней, путем просеивания почвы через сито и отмывки образцов [13]. Полученные образцы доводили до воздушно-сухого состояния, взвешивали части корней для определения их длины и объема [12, 14, 15]. Сначала подсчитывали число волосков, располагающихся на корнях, а затем определяли общую массу корней и мелких корней.

Для получения достоверных результатов исследования собранные материалы обрабатывали с применением статистических пакетов программы MS Office, Snedecor и Statistica.

аб    в   г

Рис. 2. Корневая система сосны кедровой сибирской:

(а – открытая; б – закрытая) и ели сибирской (в – открытая; г – закрытая)

Результаты и обсуждение

Саженцы сосны кедровой сибирской с открытой корневой системой отличаются интенсивным характером развития корней первого, второго и последующего порядков (табл. 1), отмечается высокая изменчивость длины корней третьего порядка.

Закрытая корневая система саженцев сосны кедровой сибирской характеризуется значительной вариацией длины боковых корней.

Общая масса корней посадочного материала с ОКС варьировала от 36,4 до 80,4 г; в среднем – 52,7 г. Масса мелких боковых корней второго и третьего порядка составляла 54 %. У саженцев с ЗКС общая масса корней изменялась от 9 до 27,3 г; в среднем – 13,2 г.

По биометрическим показателям саженцы сосны кедровой сибирской с открытой корневой системой превосходят саженцы с закрытой корневой системой (табл. 2).

Отношение массы мелких корней к надземной фитомассе позволяет определить лучшую приживаемость посадочного материала. Установлено, что у посадочного материала с закрытой корневой системой формируется небольшое число мелких корней и отношение их массы к массе надземной части растения составляет 1:0,17. У посадочного материала с открытой корневой системой соотношение надземной

Таблица 1. Длина корней саженцев сосны кедровой сибирской

Статистический показатель	Длина боковых корней, см
	первого порядка	второго порядка	третьего порядка
ОКС, n = 30
Х	20,8	5,0	1,0
max	24,5	8,4	2,8
min	15,0	1,6	0,3
σ	3,7	1,9	0,7
СV, %	18	38	74
ЗКС, n = 30
Х	34,8	1,7	0,4
max	56	3,2	0,6
min	20,9	0,1	0,2
σ	3,7	1,1	0,2
СV, %	31	64	37

Примечание. Х – среднее значение; max – максимальное значение; min – минимальное значение; σ – среднее квадратическое отклонение; СV – коэффициент вариации.

Таблица 2. Биометрические показатели надземной части 9-летних саженцев сосны кедровой сибирской

Средняя высота	Текущий годичный прирост	Число,	шт./см	Длина	Масса	Фитомасса,
растения, см	осевого побега, см	пучков	хвоинок	хвоинки, см	хвоинки, г	г
ОКС, n = 30
48,0	15,6	6	29	6,8	1,1	53,2
ЗКС, n = 30
47,0	8,9	4	19	6,0	0,9	33,4

Таблица 3. Биометрические показатели подземной части саженцев ели сибирской

Статистический	Длина боковых корней, см			Число корневых
показатель	первого порядка	второго порядка	третьего порядка	волосков, шт.

ОКС, n = 30

Х	20,0	5,6	2,2	90
max	31,5	7,4	4,2	154
min	7,3	3,6	1,1	40
σ	7,3	1,2	1,0	38
СV, %	36	22	43	42

ЗКС, n = 30

Х	39,0	16,4	6,2	27
max	54,0	25,0	9,5	62
min	18,0	7,5	3,0	11
σ	14,7	6,4	2,5	21
СV, %	38	39	41	76

Примечание. Х – среднее значение; max – максимальное значение; min – минимальное значение; σ – среднее квадратическое отклонение; СV – коэффициент вариации.

Таблица 4. Биометрические показатели надземной части ели сибирской

Средняя высота растения Текущий годичный прирост осевого побега, см Число хвоинок, шт./см Длина хвоинок, см Масса хвоинки, г Фитомасса, г ОКС, n = 30 117 54,0 19 1,0 0,2 326,1 ЗКС, n = 30 116 32,6 23 1,1 0,13 341,9 фитомассы растения и массы мелких корней – 1:0,59 (рис. 3).

У саженцев ели сибирской открытая корневая система в основном располагается в верхнем слое почвы. Длина главного корня в среднем составляет 53,4 см (коэффициент вариации – 21 %), диаметр главного корня – 1,7 см (коэффициент вариации – 33 %).

У саженцев с ЗКС корни переплетаются и образуют густую сеть. В среднем длина главного корня составляет 27,0 см (коэффициент вариации – 5 %), диаметр главного корня – 1,0 см (коэффициент вариации – 7 %). Формируется мочковатый тип корневой системы. Корни развиваются равномерно и мощно, что обеспечивает лучшую по сравнению с открытой корневой системой приживаемость и активный прирост осевого и боковых побегов. В среднем общая масса корней с ЗКС составляет 101,2 г, с ОКС – 35,5 г.

Биометрические показатели подземной части саженцев ели сибирской представлены в табл. 3.

Установлено, что у саженцев ели с ОКС число корневых волосков на 1 см составляет в среднем 18 шт., длина корневых волосков – 0,4 см,

31,5

ОКС

33,4

5,9

ЗКС

■ Фитомасса

■ Масса мелких корней

Рис. 3. Соотношение надземной фитомассы и массы мелких корней сосны кедровой сибирской

коэффициент вариации – 68 %. У саженцев с ЗКС образуется от 2 до 12 корневых волосков на 1 см (в среднем 5 шт.), их длина – 0,7 см.

Биометрические показатели надземной части саженцев ели сибирской представлены в табл. 4.

Посадочный материал при разных способах выращивания характеризуется изменчивостью формирования как корневой системы, так и фитомассы. При выращивании саженцев с ОКС отмечается интенсивный прирост осевого побега, с ЗКС – увеличение числа хвоинок на 1 см длины

ветви. Масса мелких корней саженцев ели сибирской с ЗКС составляет 6,2 % надземной фитомассы; с ОКС – 1,6 % (рис. 4).

Биологические объекты подвергаются воздействию контролируемых и неконтролируемых

Фитомасса

Масса мелких корней

Рис. 4. Соотношение надземной фитомассы и массы мелких корней ели сибирской

А (год)            В (вид корневой системы)

АхВ             Случайные

Рис. 5. Зависимость биометрических показателей хвойных пород от вида корневой системы и климатических условий года, %

А – климатические условия года; В – вид корневой системы; А X В - совместное влияние климатических условий года и вида корневой системы

факторов внешней среды. При изучении роста и развития посадочного материала с ОКС и ЗКС отмечается изменчивость биометрических показателей надземной и подземной части. Оценка вариации показателей позволяет определить оптимальный способ выращивания посадочного материала в разных лесорастительных условиях.

Отбор посадочного материала для лесовосстановления и озеленения осуществляется по нескольким параметрам, одним из которых является прирост осевого побега. Ежегодная оценка данного показателя позволила выявить наиболее перспективные и гармонично развивающиеся формы с пропорционально развитыми параметрами кроны. Отмечено, что в прирост осевого побега у посадочного материала хвойных пород наибольший вклад вносит способ выращивания (вид корневой системы – ОКС и ЗКС) – 64 %.

Установлено, что высота растения зависит как от вида корневой системы (33 %), так и климатических условий года (34 %). Относительный вклад отдельных факторов представлен на рис. 5.

Изучение основных биометрических показателей посадочного материала хвойных пород и их изменчивости определяет возможность использования отдельных приемов выращивания для разработки практических рекомендаций. Существенный вклад влияния вида корневой системы на основные признаки, определяющие выход стандартного качественного посадочного материала, подтверждает перспективность использования посадочного материала для озеленения городских территорий и проведения мероприятий по лесовосстановлению.

Выводы

Биологические особенности ели сибирской и сосны кедровой сибирской обеспечивают эффективность их использования в условиях Западной Сибири.

В вегетационный период у посадочного материала исследуемых пород с открытой корневой системой наблюдается более высокий прирост осевого побега, чем у саженцев с закрытой корневой системой. В то же время у саженцев ели сибирской с ЗКС отмечено увеличение числа хвоинок на 1 см длины ветви по сравнению с саженцами с ОКС.

Установлена доля влияния способа выращивания (с ОКС и ЗКС) и климатических условий года на варьирование биометрических показателей посадочного материала хвойных пород.

Наиболее варьируемым признаком является прирост осевого побега, доля влияния типа корневой системы составляет 64 %.

Саженцы сосны кедровой сибирской с открытой корневой системой имеют интенсивный характер развития корней первого, второго и последующего порядков. Посадочный материал сосны кедровой сибирской отличается наличием незначительного количества всасывающих волосков, что отражается на формировании фитомассы растения.

Открытая корневая система саженцев ели сибирской в основном располагается горизонтально. У посадочного материала с ЗКС корни развиваются равномерно и мощно, что обеспечивает лучшую приживаемость и активный прирост осевого и боковых побегов.