Влияние стимуляторов роста на всхожесть семян и сохранность всходов главных лесообразующих пород

В Красноярском крае и Хакасии ежегодно выращивается 178–284 млн сеянцев, из них годных к посадке 59–125 млн шт. [2]. В зависимости от класса качества семян, почвенно-экологических условий и уровня агротехники число семян, необходимое для выращивания такого количества посадочного материала, может достигать 356–568 млн шт., что составляет приблизительно 2000–3000 т семян. К сожалению, более половины этих семян по различным причинам не дают всходов.

Результаты исследований, проведенных в различных регионах России, свидетельствуют о целесообразности применения стимуляторов роста, которые не только способствуют повышению всхожести семян различных растений, но и обеспечивают устойчивость всходов к неблагоприятным климатическим факторам [1, 3, 5, 6].

Необходимо констатировать, что проблеме влияния стимуляторов роста на всхожесть семян основных лесообразующих пород Сибири уделено недостаточно внимания. Получение положительных результатов по исследованиям этой проблемы позволило бы оптимизировать работу по выращиванию посадочного материала на лесных питомниках.

Цель работы . Изучить влияние стимуляторов роста, различных по действующему веществу, на всхожесть семян сосны обыкновенной, лиственницы сибирской, ели сибирской.

Основные задачи исследования:

• 1.    Оценить влияние стимуляторов роста, различных по действующему веществу, на всхожесть семян сосны обыкновенной, лиственницы сибирской и ели сибирской.

• 2.    Установить, какое действующее вещество оказывает наибольшее положительное влияние на всхожесть семян данных видов.

• 3.    Оценить сохранность всходов на конец вегетационного сезона.

Материалы и методы исследования. На протяжении двух лет нами проводился опыт по изучению влияния стимуляторов роста на грунтовую всхожесть семян сосны обыкновенной (Pinus silvestris L .), лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb. ) и ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) .

Для опыта использовались семена I класса качества местной репродукции из различных районов Красноярского края. Качество семян определялось Красноярской зональной лесосеменной станцией (КЗЛС) (табл. 1).

Посев проводился в начале I декады июня 2011 и 2012 гг. Посеву предшествовала предварительная подготовка почвы и семян. Подготовка почвы осуществлялась вручную. Почва была перекопана, выровнена, обработана раствором Фитоспорина-М. Гряды формировались высотой 10 см.

Характеристика семян (по данным КЗЛС)

Таблица 1

Древесная порода	Место сбора (район)	Время сбора	Дата проведения анализа качества	Показатели качества
				энергия прорастания, %	всхожесть, %	чистота семян, %
Посев 2011 года
Сосна обыкн.	Балахтинский	02.2010	11.2010	95	95	98,5
Ель сиб.	Козульский	09.2010	12.2010	80	86	98,5
Лиственница сиб.	Ширинский	08.2006	10.2010	54	69	97,0
Посев 2012 года
Сосна обыкн.	Сухобузимский	02.2012	03.2012	98	98	99,0
Ель сиб.	Орджоникидзев-ский	08.2006	03.2012	77	77	96,6
Лиственница сиб.	Барун-Хемчинский*	09.2011	01.2012	83	92	98,4

*Барун-Хемчинский район – Республика Тыва.

Семена каждого вида древесных растений выдерживались в растворах семи стимуляторов роста: Энерген, Иммуноцитофит, ОберегЪ, Циркон, Эпин-экстра, Экогель, Гетероауксин, классификация которых приведена в таблице 2.

Классификация стимуляторов, используемых в опыте

Таблица 2

Природные		Синтетические стимуляторы типа ауксинов
Фитогормоны	Ингибиторы негормональной природы
Эпин-экстра -0,025 г/л 24-эпибрассинолид	Экогель лактат хитозана – композиция линейных полиаминосахаридов (хитозанов) в растворе альфа-оксипропионовой кислоты	Гетероауксин – индолил-3 уксусной кислоты калиевая соль, 50 г/кг
	Энерген – калиевые соли гуминовых кислот, 80 г/л
	ОберегЪ – полиненасыщенные жирные кислоты, которые являются составной частью витамина F (арахидоновая кислота – 0,15 г/л)
	Циркон – 0,1г/л гидроксикоричных кислот
	Иммуноцитофит - смесь этиловых жирных кислот и мочевины

Предварительного замачивания семян не производилось, так как это могло нивелировать предполагаемый эффект от стимуляторов. Время экспозиции и концентрация действующего вещества представлены в таблице 3. По окончании экспозиции в растворах стимуляторов семена подсушивались до состояния сыпучести и высевались в грунт.

Таблица 3

Стимулятор	Концентрация действующего вещества	Время экспозиции, ч
Экогель	20 мл/1 л воды	24
Гетероауксин	2 г/1 л воды	12
Энерген	15 кап/50 мл воды	10
Иммуноцитофит	1 таб/10-15 мл воды	12
ОберегЪ	5 кап/500 мл воды	0,5-1
Циркон	1-2 кап/300мл воды	12
Эпин-экстра	4 кап/100мл воды	12

Время экспозиции и концентрация действующего вещества

Результаты исследования. Исследования выявили видоспецифичность реакции семян на обработку ростовыми веществами.

Так, в первый год проведения опыта у сосны обыкновенной лучшие результаты отмечены при обработке семян стимуляторами Экогель и ОберегЪ, у ели сибирской – Энерген, ОберегЪ и Эпин-экстра, у лиственницы сибирской – Гетероауксин и Эпин-экстра (рис. 1–3).

□ энерген

□ иммуноцитофит

0 оберег и циркон и эпин-экстра

S экогель а гетероауксин

■ контроль

70 к и 60

X

I 50

и 40 о

с

Е 30

о

S т 20

Рис. 1. Динамика прорастания семян и отпада всходов сосны обыкновенной

□ энерген

0 иммуноцитофит и оберег

S циркон а эпин-экстра в экогель в гетероауксин ■ контроль

9-й день    13-й день 17-й день 23-й день 32-й день *сохр., %

Рис. 2. Динамика прорастания семян и отпада всходов лиственницы сибирской

2 25

О о

X

3 20

Z Z

§ о 15

Е га s 10

т

□ энерген

□ иммуноцитофит

Q оберег

И циркон

Н эпин-экстра

S экогель

□ гетероауксин

■ контроль

9-й день 13-й день 17-й день 23-й день 32-й день *сохр., %

Рис. 3. Динамика прорастания семян и отпада всходов ели сибирской

Максимальное число всходов у сосны обыкновенной появилось на 17-й день после посева, у лиственницы сибирской – с 17-го по 23-й день, а у ели сибирской с 28-го по 32-й день. Максимальная грунтовая всхожесть семян сосны обыкновенной, обработанных такими стимуляторами, как Экогель и ОберегЪ, составила 74 % (17-й день после посева), что на 21 % меньше результатов лабораторной всхожести (см. табл. 1), тогда как всхожесть семян на контроле составляла всего 47 % (см. рис. 1).

Известно, что из-за особенностей пыльцы лиственницы сибирской её семена отличаются невысокой всхожестью. При обработке семян лиственницы сибирской водным раствором гетероауксина максимальный показатель грунтовой всхожести составил 77 %, что на 9 % выше лабораторной, тогда как максимальные показатели всхожести в контрольном варианте составили 51 % (см. рис. 3).

У ели сибирской всхожесть оказалась довольно низкой. Максимальное значение всхожести – 30 % было отмечено у семян, обработанных Энергеном, и 27 % у семян, обработанных Эпином-экстра. Однако стоит отметить, что всхожесть семян ели на контроле оказалась еще более низкой и составила всего лишь 7 %. Причины, объясняющие столь низкую всхожесть данных семян, еще предстоит выяснить.

Предпосевная обработка семян стимулятором Иммуноцитофит в концентрации 1 таб/10–15 мл воды оказала, по всей видимости, ингибирующее действие. Всхожесть семян, обработанных этим стимулятором, у всех трех видов древесных растений оказалась даже ниже, чем на контроле (см. рис. 1–3). Возможно, что использование данного стимулятора в другой концентрации произведет иной эффект.

На следующий год работа по изучению влияния стимуляторов роста на всхожесть семян основных лесообразующих пород была продолжена. Были использованы стимуляторы, апробированные ранее: Энерген, Иммуноцитофит, ОберегЪ, Циркон, Эпин-экстра, Экогель, Гетероауксин. Подготовка почвы и семян к посеву производилась по аналогии с первым годом опыта. Полив посевов осуществлялся по мере необходимости.

Результаты второго года проведения опыта по изучению действия стимуляторов роста показали, что максимальное число всходов у сосны обыкновенной и лиственницы сибирской появилось в период с 23-го по 32-й день после посева, у ели сибирской – на 32-й день.

У всех трех видов древесных растений наибольшую всхожесть дала обработка семян водными растворами стимулятора Экогель – 73, 74 и 52 % соответственно у сосны, лиственницы и ели, против 47, 39 и 35 % соответственно у всех изучаемых видов в контрольном варианте.

Высокие показатели всхожести были получены также в результате обработки семян сосны обыкновенной стимуляторами ОберегЪ и Гетероауксин – на 19–26 % выше в сравнении с всхожестью семян на контроле.

Рис. 4. Динамика прорастания и отпада всходов семян сосны обыкновенной

□ энерген и иммуноцитофит

Q оберег

S циркон ы эпин-экстра в экогель s гетероауксин

■ контроль

Рис. 5. Динамика прорастания семян и отпада всходов лиственницы сибирской

Рис. 6. Динамика прорастания семян и отпада всходов ели сибирской

Максимальная грунтовая всхожесть семян лиственницы сибирской, обработанных стимулятором Гетероауксин, составила 48 %, что оказалось значительно ниже показателей предыдущего года исследования (77%), но, тем не менее, стоит отметить, что эти результаты и в первый, и во второй год проведения опыта оказались выше результатов всхожести на контроле (см. рис. 2, 5). Стимуляторы, оказавшие наибольшее положительное влияние на всхожесть семян, приведены в таблице 4.

Стимуляторы, оказавшие наибольшее положительное влияние на всхожесть семян

Таблица 4

Стимулятор	Вид древесных растений	Максимальный показатель всхожести, %
		2011 год	Контроль	2012 год	Контроль
Экогель	Сосна	73	48	73	47
	Лиственница	51	47	73	39
	Ель	16	7	52	35
ОберегЪ	Сосна	74	48	68	47
	Ель	24	7	50	35
Гетероауксин	Сосна	39	32	73	47
	Лиственница	77	47	48	39

Обработка семян стимулятором Иммуноцитофит и на второй год проведения эксперимента оказала ингибирующее воздействие на их всхожесть (см. рис. 4–6). Следует отметить, что по результатам других исследований [4] установлено положительное влияние иммуноцитофита на грунтовую всхожесть семян лиственницы Каяндера ( Larix cajanderi Sukacz.) и ели аянской ( Picea ajanensis Fisch.). Автор отмечает, что применение этого стимулятора повысило грунтовую всхожесть данных видов древесных растений на 3–6 % в сравнении с контролем.

Важным показателем эффективности воздействия стимулятора стала сохранность сеянцев к концу вегетационного периода. Учет проводился после закладки у сеянцев верхушечной почки.

Наибольшая сохранность сеянцев у всех трех видов наблюдалась при обработке семян гетероауксином. При обработке семян стимуляторами Экогель и ОберегЪ отпад всходов составил от 5 до 17 %.

Наибольший отпад сеянцев, несмотря на довольно высокие показатели всхожести, был отмечен при обработке семян сосны обыкновенной Цирконом – 16 и 29 % соответственно в первый и второй год проведения опыта.

Выводы. Результаты двухлетних исследований свидетельствуют, что предпосевная обработка семян сосны обыкновенной, лиственницы сибирской и ели сибирской стимуляторами, содержащими полиаминса-хариды, полиненасыщенные жирные кислоты, а также индолил-3 уксусную кислоту, позволяет повысить всхожесть семян от 15 до 33 % в сравнении с контролем.

По-видимому, влияние вышеуказанных веществ на всхожесть семян объясняется их воздействием на клеточном уровне. Известно, что полиаминсахариды (действующее вещество стимулятора Экогель) наряду с целлюлозой и крахмалом являются основными углеводородами, которые используются растениями в качестве источника питания и для построения клеточных стенок. Полиненасыщенные жирные кислоты (арахидоновая кислота) – действующее вещество стимулятора ОберегЪ – входят в состав фосфолипидов, которые являются основой клеточных мембран растений.

Индолил-3 уксусная кислота (действующее вещество стимулятора гетероауксин) обладает способностью существенно увеличивать скорость переноса катионов металлов через модельные фосфолипидные мембраны и модулировать ионный транспорт в растительных клетках, также данная кислота играет определяющую роль в регулировании концентрации фитогормона в растениях [7, 8].