Опыт проращивания семян древесно-кустарниковых растений на нефтезагрязненных почво-грунтах

Методология исследований. В основу технологического процесса рекультивации нарушенных, деградированных и загрязнённых земель, разработанного авторами настоящей статьи, заложены мероприятия по:

• 1.    механической очистке и планировке деградированных и нефтезагрязнённых участков земель вышедших из-под нефтедобычи;

• 2.    получению рабочего раствора гуминового препарата (ГП) путем смешения препарата «Гу-макс» или его аналогов с водой; внесению рабочих растворов гуминовых препаратов в почво-грунт и обеспечение принудительного и естественного аэрирования (биохимическая санация);

• 3.    биологической рекультивации (фитомелиорации) загрязнённых и деградированных участков путем создания на них зелёных насаждений (посевов многолетних трав и древесно-кустарниковых растений). Переходят к проведению фитомелиора-тивных мероприятий по окончании детоксикационных работ.

При производстве лесовосстановительных работ соблюдаются технологии, утверждённые Рослесхозом. Лесопосадочные работы производятся по расчетно-технологическим картам (РТК) для создания лесных культур по сплошь обработанной почве. Для повышения приживаемости и повышения резистентности посадочного материала к неблагоприятным условиям среды также применяются рабочие растворы ГП.

Цель работы: разработка технологии применения ГП при создании древеснокустарниковых насаждений методом посева семян.

В 2012-2013 гг. проведены экспериментальные работы по высеву и проращиванию семян сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.) и акации желтой ( Caragana arborescens Lam.) в 25-и ячеистых рассадных кассетах (РК) с величиной ячеек 77×77×90 мм. Авторами данные породы выбраны не случайно – данные виды широко используются в «зеленом строительстве», демонстрируют высокую устойчивость к действию промышленных поллютантов и при этом обладают декоративностью. В 2012 г. для каждой породы проведена закладка двух серий опытных вариантов и одного контроля (К 0 ):

серия 1 – в качестве субстрата использовался искусственный почво-грунт (ИПГ) с содержанием нефтепродуктов (общее) 2-10 г/кг (слабозагряз-ненный), среднее содержание – 6 г/кг;

серия 2 – в качестве субстрата использовался ИПГ с содержанием нефтепродуктов (общее) 10-50 г/кг (среднезагрязненный), среднее содержание – 30 г/кг;

контроль (К 0 ) – в качестве субстрата использовался незагрязненный почво-грунт.

ИПГ завозился с опытных участков Елабуж-ского района Республики Татарстан. Каждая серия опытных вариантов состоит из двух подсерий и одного контроля (К 1 – для серии1 и К 2 – для серии 2):

подсерия 1 – в качестве реагента использовался ГП «Гумакс»;

подсерия 2 – в качестве реагента использовался микробиологический препарат «Байкал ЭМ-1»;

В контрольных вариантах реагенты не использовались. Каждая подсерия включает 3 варианта: вариант 1 – предпосевная обработка «почвы»; вариант 2 – предпосевная обработка семян;

вариант 3 – предпосевная обработка «почвы» + предпосевная обработка семян.

Всего для каждой породы заложено 15 опытных вариантов (один вариант – одна кассета), включая 3 контрольных, в которых предпосевная обработка «почвы» и предпосевная обработка семян не проводилась. Заложены новые варианты по изучению влияния ГП на всхожесть и прорастание семян, сохранности проростков и сеянцев сосны и акации желтой на слабо нефтезагрязненных поч-во-грунтах, полученных на основе нефтешламов (НШ).

В 2013 г. для каждой породы заложено по одной серии опытных вариантов и одного контроля (К 0 ):

серия – в качестве субстрата используется поч-во-грунт на основе реабилитированных (детоксицированных) нефтешламов (НШ) с содержанием нефтепродуктов (общее) 2-10 г/кг (слабозагряз-ненный), среднее содержание – 6 г/кг;

контроль (К 0 ) – в качестве субстрата используется незагрязненный почво-грунт.

контроль 1 (К 1 ) – реагент не используется.

В опытных вариантах в качестве реагента используется ГП «Гумакс»:

вариант 1 – предпосевная обработка «почвы»; вариант 2 – предпосевная обработка семян;

вариант 3 – предпосевная обработка «почвы» + предпосевная обработка семян.

Всего для каждой породы закладывается 5 вариантов (один вариант – 1-а кассета), включая 2 контрольных, в которых предпосевная обработка «почвы» и предпосевная обработка семян не проводятся. Предпосевная обработка «почвы» проводится путем внесения в нее рабочих растворов препарата. Предпосевная обработка семян проводится путем замачивания семян в рабочем растворе препарата. Концентрация рабочих растворов, доза внесения препаратов в «почву», длительность замачивания семян перед посевом подбираются согласно инструкциям, прилагаемым к препаратам. Закладка опыта производится на открытой площадке в условиях, приближенных к естественным. Первоначально в каждую ячейку высевается по 4 семени. Высев и проращивание семян в рассадных кассетах (РК), уход за всходами и сеянцами (прополка, увлажнение, защита от ожогов) проводятся по общепринятым технологиям. Сравнение результатов учетов и их статистический анализ выполнен по общепринятым методикам с использованием коэффициента Стьюдента.

Рис. 1. Сохранность всходов и сеянцев сосны на различных вариантах по результатам осенних учетов 2012 и 2013 гг. (посев 2012 г.)

Результаты исследований и их анализ. По результатам исследований проведена оценка таких параметров растений, как всхожесть семян, сохранность всходов и сеянцев. Сводные данные по всхожести, а также сохранности всходов и сеянцев сосны обыкновенной посева 2012 г. приведены на рис. 1. Видно, что сохранность сеянцев сосны на всех вариантах во второй вегетационный сезон практически не отличается от сохранности всходов в первом сезоне. Отпад сеянцев незначителен. На слабозагрязненных почвах наибольшая сохранность всходов и сеянцев отмечена на втором и третьем вариантах применения ГП, т.е. при предпосевной обработки семян и при сочетании обработки почвы с предпосевной обработкой семян.

На среднезагрязненных почвах наибольшая сохранность всходов и сеянцев отмечена на третьем варианте применения ГП (сочетании обработки почвы с предпосевной обработкой семян). Разница с контрольным вариантом на этих вариантах несущественна. Некоторое повышение количества учтенных сеянцев в 2013 г. по сравнению с 2012 г. связана с появлением новых всходов, что указывает на наличие «спящих» семян взошедших на второй год после посева. Сводные данные по сохранности всходов и сеянцев акации желтой посева 2012 г. приведены на рис. 2.

Сохранность сеянцев Акации желтой, %

Рис. 2. Сохранность всходов и сеянцев акации на различных вариантах по результатам осенних учетов 2012 и 2013 гг. (посев 2012 г.)

У акации отпад сеянцев во втором сезоне по сравнению с сохранностью всходов в первом более заметен по сравнению с сосной. Однако общая картина сохранности сеянцев акации во втором вегетационном сезоне по вариантам совпадает с картиной сохранности всходов в первом сезоне. Лучшими вариантами для акации на слабозагряз-ненном субстрате являются предпосевная обработка семян и сочетание обработки почвы с предпосевной обработкой семян ГП, а также сочетание обработки почвы с предпосевной обработкой семян микробиологическим препаратом «Байкал-ЭМ-1». На среднезагрязненных почвах наибольшая сохранность всходов и сеянцев отмечена на третьем варианте применения ГП (сочетании обработки почвы с предпосевной обработкой семян). Разница с контрольным вариантом на этих вариантах, как и у сосны, несущественна. Из представленных данных видно, что наиболее перспективными технологиями являются технологии с использованием ГП. Для выявления наиболее эффективных способов применения ГП в 2013 году были заложены дополнительные посевы сосны и акации в рассадных кассетах (РК) на слабозагрязненных почвогрунтах (ПГ). Сводные данные по сохранности всходов посевов сосны и акации представлены на рис. 3-4.

Очевидно, что наиболее эффективным для обоих видов является сочетание обработки почвы с предпосевной обработкой семян ГП.

Результаты наблюдений за сохранностью сеянцев в 2014 г. (посев 2013 г.) подтвердили результаты, полученные в 2012-2013 гг. и эффективность применения ГП для повышения приживаемости посадочного материала в целом и предпосевной обработки семян 0,1% раствором препарата в сочетании с внесением препарата в почву в частности [3, 4]. Влияние ГП на рост сеянцев на второй год после высева показан на рис. 5 и 6. Хотя разница между различными вариантами не всегда статистически достоверна (разница не достоверна между вариантами К0, В3 - первая пара и К1, В2 - вторая пара у сосны; вариантами: К1, В2 и В3 у акации), приведенные диаграммы указывают на наличие положительного влияния предпосевной обработки семян ГП в сочетании с внесением рабочего раствора препарата в почву. Особенно это заметно на примере годового прироста сеянцев сосны обыкновенной. Поскольку в производственных условиях внесение 8% рабочего раствора ГП происходит на биохимическом этапе рекультивационных мероприятий, то на этапе биологической рекультивации при выполнении посевных работ рекомендуется применять лишь предпосевную обработку семян в соответствии с предложенной технологией. Такая обработка позволит увеличить всхожесть семян и приживаемость всходов и сеянцев как хвойных, так и лиственных пород и не приведет к стимуляции роста сорных растений.

Всхожесть семян Сосны обыкновенной на контроле и вариантах на слабо нефтезагрязненном почво-грунте

08 июня         13 июня         09 июля        31августа

К0          К1 (-/-)          В1 (г/-)          В2 (-/г)          В3 (г/г)

Рис. 3. Динамика всхожести и сохранности всходов сосны по вариантам в течение вегетационного сезона 2013 г. (посев 2013 г.)

Всхожесть семян Акации желтой на контроле и вариантах на слабо нефтезагрязненном почво-грунте

08 июня         13 июня         09 июля         31августа

К0          К1 (-/-)          В1 (г/-)          В2 (-/г)          В3 (г/г)

Рис. 4. Динамика всхожести и сохранности всходов акации по вариантам в течение вегетационного сезона 2013 г. (посев 2013 г.)

Средний прирост в высоту сеянцев Сосны обыкновенной,см

Рис. 5. Средний прирост сеянцев Сосны по высоте на различных вариантах в 2014 г.

Средний диаметр корневой шейки 1-летних сеянцев Акации желтой, мм

Рис. 6. Средний диаметр прикорневой шейки сеянцев акации жёлтой на различных вариантах в 2014 г.

Выводы: по результатам экспериментальных работ выявлено преимущество ГП над микробиологическими. Наиболее эффективным является вариант сочетания обработки почвы с предпосевной обработкой семян ГП. Для дополнительной обработки почвы используется 8% (по действующему веществу, ДВ) рабочий раствор препарата с дозой расхода 1 л /м2, для предпосевной обработки семян – 0,1% (по действующему веществу, ДВ) раствор с экспозицией 18-24 часа. Перед высевом семена замачиваются на 18-24 часа в 0,1%-ном растворе препарата, для чего семена в мешках помещаются в любые ёмкости, заполненные рабочим раствором ГП, после чего приступают непосредственно к высеву семян на подготовленную почву. Далее все работы проводятся в соответствии с РТК, в которых подробно изложено содержание технологической схемы: по отдельным операциям, используемой при этом технике, ее производительности, нормативам затрат труда и времени. В РТК Рослесхоза учитываются лесорастительное районирование и классификация лесокультурных площадей, тип и технологические схемы создания лесных культур с учетом региональных условий. РТК Рослесхоза публикуются в разделе «Искусственное лесовозобновление и лесовосстановление» «Сборника РТК на лесохозяйственные работы», который периодически дорабатывается и переиздается.