Влияние пикировки и стимуляторов роста на биометрические показатели сеянцев березы повислой с закрытой корневой системой

Берёза повислая характеризуется плохим качеством посевного материала, что связано с изначально низкой всхожестью семян и утратой этой способности при хранении [1–3]. Выращивание сеянцев в кассетах может стать причиной снижения выхода стандартных сеянцев. Преодолеть негативные последствия низкого качества посевного материала при посеве его в кассеты можно по-разному, например, используя различные способы подготовки семян к посеву, которые повышают их всхожесть [4, с. 127; 6–7; 8, с. 310–311]. Так, в Польше для питомников рекомендуется осуществлять разделение семян гравитационным сепаратором или ацетоном на фракции, обескрыливание отборных семян и последующее их дражирование для облегчения автоматизации посева в кассеты [1; 4, с. 127–128].

В обычной практике в питомниках в одну ячейку высевают несколько семян (2–3 шт.) [4, c. 128; 9, c. 87]. Однако при этом часть ячеек может остаться без всходов или иметь несколько сеянцев в одной ячейке, что увеличивает трудозатраты на разреживание посевов. Выращивание нескольких сеянцев в одной ячейке ведет к деформации и скрученности корневых систем, ухудшению роста сеянцев, а увеличение доли пустых ячеек – к повышению себестоимости выхода посадочного материала [10]. В питомниках, наряду с посевом семян непосредственно в ячейки, пикируют небольшие сеянцы берёзы, полученные изначально из семян в лотках, после чего их выращивают в условиях закрытого грунта на протяжении 3-х недель [11, 12].

Пикировка – это важный агротехнический приём, обеспечивающий растениям равные условия для роста и развития и гарантирующий наиболее полное и равномерное заполнение сеянцами ячеек. Его применяют при выращивании сеянцев таких древесных пород, как сосна обыкновенная и пихта белая [13, 14]. Однако в доступных источниках информации отсутствуют данные о высоте сеянцев берёзы повислой, которые используют для пикировки, а также о сравнении данного способа с посевом семян непосредственно в ячейки. Поэтому целесообразность внедрения пикировки сеянцев в производство посадочного материала берёзы повислой требует дополнительного обоснования.

Цель исследований – определение возможности пикировки всходов берёзы повислой разной высоты, предварительно выращенных в лотках, в заполненные субстратом кассеты, а также оценка влияния обработки стимуляторами роста пикированных сеянцев на их биометрические показатели.

Объект и методы исследований

Объект исследования – однолетние сеянцы берёзы повислой с закрытой корневой системой (ЗКС), выращенные в лесном питомнике Друй-ского лесничества (Браславский район, Витебская обл., GPS 55.744314, 27.261671).

На первом этапе в 2023 г. для посева использовали семена берёзы повислой III класса качества (местного происхождения, сбор 2022 г.), хранившиеся в холодильнике (4 °C). В контрольном варианте опыта в одну ячейку кассеты Plantek 64FD помещали по 3–5 семян. В вариантах опыта с пикировкой семена предварительно высевали в лоток (размер - 30^15 см, глубина -10 см), заполненный субстратом, идентичным использовавшемуся для заполнения кассет. Далее кассеты и лоток переносили в теплицу. После прорастания семян, высеянных непосредственно в кассеты, всходы прореживали, чтобы в каждой ячейке оставалось по 1 сеянцу. По достижении сеянцами в лотке нужной высоты стволика – 1, 2, 3 или 4 см – их переносили по одному в подготовленные ячейки кассеты Plantek 64FD при помощи пинцета (табл. 1).

Кассеты во всех вариантах опыта были заполнены тщательно перемешанным субстратом на основе верхового торфа фракцией 0–15, кислотностью 2,5–3,5 pH, с добавлением доломитовой муки (в количестве 2 кг/м3) и комплексного минерального удобрения для приготовления субстрата Yara PGmix NPK + Mg + micro (в количестве 1 кг/м3).

Таблица 1. Этапы исследований

Вариант опыта	Посев семян	Высота сеянцев/ дата пикировки	Обработка сеянцев стимулятором роста (концентрация)
1 этап, 2023 г.

1/23 контроль	В ячейки 29.04.2023	-	Не применялась
2/23	В лоток 29.04.2023	1 см/06.06.2023
3/23		2 см/10.06.2023
4/23		3 см/15.06.2023
5/23		4 см/18.06.2023

2 этап, 2024 г.

1/24 контроль	В ячейки 08.05.2024	-	Не применялась
2/24	В лоток 08.05.2024	2 см/5.06.2024	То же
3/24		2 см/5.06.2024	Эпин-экстра (1 мл/5 л)
4/24		2 см/5.06.2024	Циркон (1 мл/10 л)

На втором этапе для посева использовали семена берёзы повислой II класса качества (местного происхождения, сбор 2023 г.), хранившиеся в холодильнике (4 °C). В контрольном варианте опыта в одну ячейку помещали по 3–5 семян. В случае пикировки по достижении высоты стволика 2 см сеянцы переносили из лотка в подготовленные ячейки при помощи пинцета (см. табл. 1). Далее, в зависимости от варианта опыта, часть подвергшихся пикировке сеянцев обрабатывали путём опрыскивания стимуляторами роста Циркон или Эпин-экстра согласно рекомендациям производителя (см. табл. 1). Кассеты, лоток и субстрат были идентичны использовавшимся на первом этапе исследования.

Для создания оптимальных условий прорастания семян и роста сеянцев все кассеты были размещены в теплице.

Уход за сеянцами как на первом, так и на втором этапе включал подкормки 0,5–1%-м раствором комплексного удобрения Kristalon разных видов один раз в 15 сут (Kristalon голубой и особый в начале вегетационного периода, Kristalon жёлтый – в середине, Kristalon коричневый – в конце периода). Мелкокапельный полив проводили 2–3 раза в сутки – в начале вегетационного периода, 1–2 раза – в середине и конце вегетационного периода. После 10 августа сеянцы с ЗКС содержали в условиях открытого грунта для дальнейшего доращивания и закаливания.

Степень развития структурно-функциональных органов сеянцев определяли путём измерения высоты надземной части один раз в 7–10 сут линейкой вдоль оси стволика от корневой шейки до основания почки центрального побега после появления настоящих листьев и до прекращения вегетации, а также диаметра сеянцев у корневой шейки электронным штангенциркулем (с точностью до ± 0,1 мм) и массы сеянцев в абсолютно сухом состоянии (с точностью до ± 0,02 г). Для определения биометрических параметров в каждом варианте опыта использовали не менее 30 сеянцев.

Обработку полученных данных проводили в программе STATISTICA 12. Для каждого параметра вычисляли среднее арифметическое (X), стандартное квадратическое отклонение (σ), ошибку среднего (±m), коэффициент вариации (V). Варьирование признака считалось слабым при коэффициенте вариации 0–10%; средним – при 10–20%; высоким – при 20% и более [15, с. 41–42]. Высокий уровень варьирования признака свидетельствует о малой представленности, соответствующей средней арифметической [16; 17, с. 17]. Сохранность сеянцев определяли как соотношение количества выживших на конец вегетационного периода к количеству ячеек (64 ячейки для кассет Plantek 64FD) со всходами. Стандартные сеянцы устанавливали согласно параметрам, указанным в ТУ BY 60022689.001–2020 (высота надземной части – не менее 30 см для посадочного материала берёзы повислой с ЗКС в возрасте 1 год, выращенного в условиях закрытого грунта).

Результаты и обсуждение

По результатам проведённых на первом этапе исследования опытов установлено, что средняя высота пикированных сеянцев берёзы повислой (варианты опыта 2/23–5/23) находится в диапазоне 272,4–321,8 мм, а средний диаметр стволика у корневой шейки – 3,6–4,4 мм (табл. 2). Наибольший прирост надземной части в высоту и диаметр стволика у корневой шейки отмечены у пикированных сеянцев с высотой стволика 1 см (вариант 2/23) и 2 см (вариант 3/23). Однако они уступают сеянцам, полученным при непосредственном посеве семян в ячейки (вариант опыта 1/23к – контроль), по средней абсолютно сухой массе в варианте опыта 2/23 – на 27%, в варианте опыта 3/23 – на 25% (табл. 3).

Корреляционный анализ показал, что абсолютно сухая масса имеет среднюю отрицательную зависимость от высоты стволика сеянцев, используемых для пикировки. Это – самая сильная взаимосвязь, обнаруженная нами в ходе проведения опытов (табл. 4).

Изучение распределения вариантов опыта на дендрограмме (рис. 1) показало, что варианты опыта 2/23, 4/23, 5/23 (пикировка сеянцев высотой 1, 3 и 4 см соответственно) оказались

Таблица 2. Длина и диаметр стволика у корневой шейки однолетних сеянцев берёзы повислой при прямом посеве в ячейки или при пикировке (2023 г.)

Вариант опыта	Средние значения высоты надземной части, мм				Средние значения диаметра стволика у корневой шейки, мм				Сохранность сеянцев, %	Выход стандартных сеянцев, %
	X ± m	p	σ	V , %	X ± m	p	σ	V , %
1/23к	321,8 ± 11,0	-	58,1	18,1	4,3 ± 0,1	-	0,7	15,3	91	47
2/23	293,8 ± 12,9	0,00	49,9	17,0	4,2 ± 0,2	0,02	0,8	18,5	84	25
3/23	317,1 ± 19,5	0,00	61,8	19,5	4,4 ± 0,1	0,00	0,6	13,3	100	59
4/23	272,4 ± 12,3	0,00	52,2	19,2	3,6 ± 0,1	0,00	0,7	18,6	91	22
5/23	285,4 ± 11,2	0,04	44,7	15,7	3,9 ± 0,1	0,00	0,7	16,7	88	22

Примечание : к – контроль. Различия в средних значениях значимы при p < 0,05 (критерий знаковых рангов Уилкоксона).

Таблица 3. Абсолютно сухая масса однолетних сеянцев берёзы повислой при прямом посеве семян в ячейки или при пикировке (2023 г.)

Вариант опыта	Средние значения абсолютно сухой массы сеянцев, г										Соотношение сухой массы «стволик: корень»
	Всего				Стволик			Корень
	X ± m	p	σ	V , %	X ± m	σ	V , %	X ± m	σ	V , %
1/23к	2,25 ± 0,14	-	0,5	19,7	1,28 ± 0,06	0,2	16,9	0,97 ± 0,08	0,3	29,8	1,3
2/23	1,65 ± 0,05	0,01	0,2	11,4	0,95 ± 0,04	0,2	15,3	0,70 ± 0,06	0,2	26,2	1,4
3/23	1,68 ± 0,07	0,01	0,2	13,8	1,04 ± 0,05	0,2	15,6	0,64 ± 0,07	0,2	34,3	1,6
4/23	1,29 ± 0,06	0,01	0,2	13,4	0,82 ± 0,05	0,2	20,4	0,47 ± 0,03	0,1	20,0	1,8
5/23	1,40 ± 0,08	0,00	0,3	18,8	0,83 ± 0,04	0,2	17,9	0,57 ± 0,05	0,2	30,9	1,5

Примечание : к – контроль. Различия в средних значениях значимы при p < 0,05 (критерий знаковых рангов Уилкоксона).

Таблица 4. Корреляционный анализ взаимосвязи высоты стволика использованных для пикирования сеянцев берёзы повислой и их биометрических показателей в конце вегетационного периода

Значение	Высота надземной части	Диаметр стволика у корневой шейки	Сухая масса сеянцев
			Всего	Стволик	Корень
r	-0,133	-0,358	-0,501	-0,333	-0,388
p	0,421	0,025	0,002	0,038	0,015

Примечание . Корреляции значимы при p < 0,05.

близки между собой по исследованным параметрам и образуют первый кластер. Варианты опыта 1/23к и 3/23 (прямой посев семян в ячейки (контроль) и пикировка сеянцами 2 см соответственно) образуют второй кластер, довольно на высоком уровне отличающийся от первого. Таким образом, у сеянцев берёзы повислой, выращенных непосредственно в кассетах, отмечается более высокое сходство ростовых процессов с пикированными сеянцами высотой 2 см по сравнению с пикированными сеянцами другой высоты.

Самая высокая сохранность всходов и максимальный выход стандартных сеянцев наблюдаются в варианте опыта 3/23 – 100 и 59% соответственно (см. табл. 2). Наименьшая сохранность всходов отмечена в варианте 2/23 (84%), а самый низкий выход стандартных сеянцев – в вариантах 4/23 и 5/23 (по 22% в каждом варианте).

Соотношение сухой массы «стволик : корень» в вариантах опыта 1/23к–5/23 находилось в диапазоне 1,3–1,8. Во всех вариантах значения этого показателя ниже 2,5, что является оптимальным [18, с. 24]. В вариантах опыта 3/23 и 4/23 наблюдалось несколько большее преобладание надземной части растения над корневой системой (см. табл. 3, рис. 2).

Изученные параметры в вариантах опыта 1/23к–5/23 изменялись на среднем уровне. Коэффициент вариации находился в диапазоне 15,4–19,5% для значений высоты, 13,3–18,6% для диаметра стволика у корневой шейки, 11,4– 19,7% для сухой массы сеянцев (см. табл. 2 и 3).

Измерение высоты стволика сеянцев берёзы повислой на разных этапах выращивания показало, что существует зависимость темпа роста стволика от посева непосредственно в ячейки или от пикировки сеянцев с разной высотой.

Прямой посев, контроль

Пикировка при высоте стволика:

Рис. 1. Дендрограмма сходства однолетних сеянцев берёзы повислой, полученных при прямом посеве семян в ячейки или при пикировке, по результатам кластерного анализа (2023 г.)

Рис. 2. Средняя масса однолетних сеянцев берёзы повислой в абсолютно сухом состоянии при прямом посеве в ячейки или при пикировке (2023 г.)

Высота стволика, мм

Прямой посев, контроль

1/23 к

Пикировка:

2/23 (1 см)         3/23 (2 см)         4/23 (3 см)         4/23 (3 см)

Рис. 3. Темпы роста стволика однолетних сеянцев берёзы повислой при прямом посеве в ячейки или после пикировки в течение вегетационного периода (2023 г.).

Однако прекращение ростовых процессов от посева или пикировки не зависело. Пикировка сеянцев с высотой стволика 3 и 4 см (варианты опыта 4/23 и 5/23) привела к некоторому замедлению прироста надземной части после их помещения из лотка в кассету (рис. 3). Это, вероятно, связано с периодом, необходимым для восстановления корневой системы, повреждённой в результате переноса. После пикировки сеянцев высотой 1 см (вариант опыта 2/23) и 2 см (вариант опыта 3/23) на начальных этапах выращивания их скорость роста существенно не отличалась, но ростовые процессы начали замедляться значительно быстрее у сеянцев в варианте опыта 2/23. Сравнение сеянцев, полученных при прямом посеве в кассету (вариант опыта 1/23к), и пикированных сеянцев с наибольшим приростом (вариант опыта 3/23) не показало значительных различий в скорости роста стволика. Во всех изученных вариантах опыта высота стволика достигла 95% от наибольшего значения в первой декаде сентября (см. рис. 3).

По результатам первого этапа нашего исследования установлено, что оптимальная высота сеянцев для пикировки составляет 2 см. В то же время было выявлено, что абсолютно сухая масса таких сеянцев в конце вегетационного периода более чем на четверть уступает аналогичному показателю в контроле.

Цель второго этапа нашего исследования – снивелировать отличия сеянцев при помощи стимуляторов роста. Для этого были выбраны 2 стимулятора: Эпин-экстра и Циркон, которыми, согласно рекомендациям производителя, сеянцы берёзы обработали сразу после пикировки.

Средняя длина стволика у сеянцев во всех вариантах опыта находилась в диапазоне 369,0–410,7 мм, а средний диаметр стволика у корневой шейки – 4,1–4,7 мм (табл. 5). Значимое отличие от контрольного опыта (1/24к) по диаметру стволика у корневой шейки имели только пикированные сеянцы, не обработанные стимуляторами роста (вариант опыта 2/24). Этот показатель был ниже на 7%.

Таблица 5. Длина и диаметр стволика у корневой шейки однолетних сеянцев берёзы повислой при прямом посеве в ячейки или при пикировке без обработки и с обработкой стимуляторами роста Эпин-экстра и Циркон (2024 г.)

Вариант опыта	Средние значения высоты надземной части, мм				Средние значения диаметра стволика у корневой шейки, мм				Сохранность сеянцев, %	Выход стандартных сеянцев, %
	X ± m	p	σ	V , %	X ± m	p	σ	V , %
1/24к	410,7 ± 17,5	-	80,1	19,5	4,4 ± 0,2	-	0,9	19,8	89	61
2/24	369,0 ± 12,3	0,27	60,1	16,8	4,1 ± 0,1	0,04	0,4	10,9	92	59
3/24	377,6 ± 13,2	0,21	55,9	14,8	4,3 ± 0,1	0,31	0,6	13,3	92	58
4/24	408,3 ± 13,9	0,73	53,7	13,2	4,7 ± 0,1	0,78	0,6	12,2	94	64

Примечание : к – контроль. Различия в средних значениях значимы при p < 0,05 (критерий знаковых рангов Уилкоксона).

У пикированных сеянцев в вариантах опыта 2/24 (без обработки стимуляторами) и 3/24 (обработка Эпин-экстра) средние значения абсолютно сухой массы были достоверно меньше, чем в контрольном опыте, – на 12 и 13% соответственно. Достоверных различий по этому показателю между контрольным опытом и вариантом опыта 4/24 не выявлено. Средние значения абсолютно сухой массы в этих вариантах опыта находились в диапазоне 2,08–2,31 г (табл. 6).

Сохранность пикированных сеянцев (с обработкой и без обработки стимуляторами роста)

шейки, 12,2–21,8% для абсолютно сухой массы сеянцев. Средняя высота и средний диаметр стволика у корневой шейки контрольных сеянцев характеризуются более высоким коэффициентом вариации по сравнению с пикированными сеянцами.

Различия в сравниваемых биометрических показателях сеянцев при прямом посеве в ячейки и пикировке сеянцев берёзы повислой являются достоверными и подтверждаются статистическими значениями теста Уилкоксона (см. табл. 2, 3, 5, 6).

Таблица 6. Абсолютно сухая масса однолетних сеянцев берёзы повислой при прямом посеве в ячейки или при пикировке без обработки и с обработкой стимуляторами роста Эпин-экстра и Циркон (2024 г.)

Вариант опыта	Средние значение абсолютно сухой массы сеянцев, г										Соотношение сухой массы «стволик: корень»
	Всего				Стволик			Корень
	X ± m	p	σ	V , %	X ± m	σ	V , %	X ± m	σ	V , %
1/24к	2,08 ± 0,15	-	0,4	20,6	1,34 ± 0,11	0,3	23,9	0,74 ± 0,05	0,1	18,9	1,8
2/24	1,84 ± 0,06	0,01	0,2	12,0	1,22 ± 0,04	0,2	11,9	0,62 ± 0,02	0,1	12,6	2,0
3/24	1,73 ± 0,10	0,01	0,4	21,8	1,18 ± 0,06	0,2	20,3	0,55 ± 0,04	0,2	27,9	2,1
4/24	2,31 ± 0,09	0,48	0,3	12,2	1,50 ± 0,06	0,2	12,3	0,81 ± 0,03	0,1	12,6	1,9

Примечание : к – контроль. Различия в средних значениях значимы при p < 0,05 (критерий знаковых рангов Уилкоксона).

оказалась на 3–5% выше, чем в контроле. Максимальный выход стандартных сеянцев отмечен в варианте 4/24 (пикированные сеянцы, обработанные стимулятором Циркон) (см. табл. 5).

Соотношение сухой массы «стволик : корень» во всех вариантах опыта (1/24к–4/24) находилось в диапазоне 1,8–2,1. При этом данный показатель был ниже 2,5, что является оптимальным [18, с. 24]. В вариантах опыта 2/24 и 3/24 наблюдалось несколько большее преобладание надземной части растения над корневой системой (рис. 4).

Уровень варьирования значений изученных параметров во всех вариантах опыта – средний и высокий, что указывает на неоднородный рост сеянцев. Коэффициент вариации находился в диапазоне 13,2–19,5% для значений высоты, 12,2–19,8% для диаметра стволика у корневой

м Сухая масса корня, г ■ Сухая масса стволика, г

Рис. 4. Средняя масса однолетних сеянцев березы повислой в абсолютно сухом состоянии при прямом посеве в ячейки или пикировке без обработки стимуляторами роста и с обработкой стимуляторами Эпин-экстра и Циркон (2024 г.)

Выводы

Пикировка сеянцев с различной высотой стволика по-разному влияет на их биометрические показатели. По результатам нашего исследования, наиболее подходящая для пикировки высота стволика сеянцев берёзы повислой составляет около 2 см (они достигают этой высоты в возрасте около 4–5 нед. после посева в условиях закрытого грунта). Их биометрические показатели после завершения вегетационного периода были выше, чем у пикированных сеянцев других размеров, а ростовые процессы имели наиболее высокое сходство с ростовыми процессами сеянцев, полученных при прямом посеве семян в ячейки. Сеянцы, выращенные путём прямого посева семян в ячейки, превосходили пикированные по средней абсолютно сухой массе на 25% в 2023 г. и на 12% в 2024 г. Это дает основание предположить, что по показателям приживаемости и роста они будут иметь преимущество над пикированными сеянцами, так как абсолютно сухая масса сеянцев является основным предиктором этих показателей [19].

Обработка стимулятором Циркон (1 мл/10 л) сеянцев берёзы повислой сразу после пикировки позволила устранить разницу в характеристиках с сеянцами, полученными путём прямого посева в ячейки. Сеянцы, обработанные после пикировки стимулятором Эпин-экстра (1 мл/5 л), незначительно отличались по своим характеристикам от пикированных сеянцев без обработки стимуляторами и уступали на 13% по средней абсолютно сухой массе сеянцам, полученным при непосредственном посеве семян в ячейки.

Результаты исследования показали, что пикировка сеянцев берёзы повислой с высотой стволика около 2 см и обработка стимулятором Циркон (1 мл/10 л) сразу после пересадки обеспечивают эффективность, сравнимую с прямым посевом нескольких семян в одну ячейку кассеты. Кроме того, этот приём может использоваться для заполнения пустых ячеек после прямого посева сокращённым количеством семян (2–3 семени в ячейку) при прореживании появившихся всходов. Однако этот способ увеличивает трудозатраты, в связи с чем целесообразность его применения при производстве посадочного материала требует дальнейшего изучения.