Интенсификация выращивания сеянцев сосны и ели на биоэкологической основе

Интенсификация выращивания посадочного материала пред­полагает последовательное изучение биологических особенностей сезонного роста одно- и двухлетних растений в определенной эко­логической обстановке и разработку оптимальных сроков прове­дения основных агротехнических приемов, которые устанавлива­ются в зависимости от направленности ростовых процессов в рас­тении и с учетом отношения сеянцев к факторам внешней среды на определенных этапах и фазах их органогенеза.

Разработанная нами схема оптимизации выращивания посадоч­ного материала (рис. 18), в основу которой положен причинно- следственный анализ, показывает логическую последовательность изучения и практического приложения проведенных исследований. Изучение роста и развития растений проводили на основе прин­ципа диалектико-материалистической теории познания: рассмотре­ние внутренней природы предмета ведет к пониманию закономер­ностей его развития и внешних форм проявления. Поэтому при разработке биологически обоснованных мер по интенсификации роста растений мы опирались на знание именно внутренних зако­номерностей. При этом время наступления критических и кульми­национных периодов роста и развития растений увязывали с внеш­ними их проявлениями в органогенезе.

Предложенная система биоэкологических этапов и периодов развития одно- и двухлетних сеянцев во многом объясняет и тео­ретически обосновывает мероприятия, направленные на улучшение их качества и приживаемости. Морфологические и биометрические критерии выделения этапов и периодов органогенеза позволяют установить дифференцированные сроки проведения мер активного воздействия на рост растений в течение периода вегетации без учета сроков и способов посева семян. Это, несомненно, преду­сматривает организацию на питомнике постоянных фенологиче­ских наблюдений за развитием растений.

Биоэкологические этапы развития сеянцев в питомниках. В ре­зультате исследования особенностей роста и развития одно- и двухлетних сеянцев сосны и ели в условиях открытого грунта и в теплицах, а также анализа литературных данных нами выделены следующие этапы органогенеза сеянцев: прорастания семян; про­ростка; сеянца первого года жизни и сеянца второго года жизни (рис. 19, 20, 21). Каждый из этапов подразделен на периоды. Так, первый этап включает периоды набухания семени; активации рос­товых процессов; стимуляции прорастания; роста зародышевого корешка. Второй этап включает периоды формирования и укоре­нения проростка; третий этап — периоды формирования всхода, хвоевой и заключительный. Четвертый этап может подразделяться на фенофазы сезонного развития [1] или на отдельные периоды развития по преобладанию или скорости накопления биомассы в одном из органов. Последнее в значительной степени зависит от экологических условий, так как именно ими определяется направ­ленность распределения пластических веществ в растении.

Период набухания семени начинается в момент посева, заклад­ки семян на снегование или их замачивания. Продолжительность его варьирует от 1—2 дней до месяца в зависимости от условий окружающей среды и способа подготовки семян к посеву. В это время семя интенсивно поглощает влагу. Период активации росто­вых процессов начинается в тот момент, когда семена достигают влажности прорастания (25—36%). Его календарные сроки нас­тупления и продолжительность также сильно варьируют и зависят от условий окружающей среды и способа подготовки семян к по­севу. Так, в теплицах этот период продолжается всего несколько дней, а в открытом грунте длится до месяца. В это время скорость поглощения влаги семенами снижается, устанавливается некото­рое равновесие между сухой массой семени и содержанием воды в нем.

Период стимуляции прорастания следует непосредственно за предыдущим периодом или протекает совместно с ним. Он харак­теризуется подготовкой семени к видимому линейному росту (в частности, зародышевого корешка). В это время происходит диф­ференциация тканей зародыша. Семенные покровы растрескива­ются. Время наступления периода роста зародышевого корешка определяется сроками посева и условиями окружающей среды, а продолжительность не превышает 3—5 дней. Морфологическим признаком служит наклевывание семян. Интервал между посевом и наступлением этого периода составляет около недели в теплицах и не менее 10—15 дней в открытом грунте.

Сроки наступления и продолжительность первого этапа сезон­ного развития зависят от условий окружающей среды. В случае отсутствия жизненно необходимых факторов семена могут нахо­диться в состоянии покоя длительное время. Во время первого этапа развития не зарегистрировано потребление семенами эле­ментов минерального питания.

Второй этап сезонного развития начинается с периода форми­рования проростка, который имеет следующий морфологический признак: длина зародышевого корешка становится равной длине семени. В теплице он наступает в конце апреля — начале мая и длится около недели, а в открытом грунте наступает в конце мая — середине июня и длится 15—20 дней. Характеризуется рос­том корня и гипокотиля, выносящего семядоли на поверхность земли или субстрата. Проросток растет в основном за счет запас­ных веществ семени. Период укоренения проростка характеризу­ется развертыванием семядолей, которые выходят из-под накры­вающих их семенных покровов. В это время начинается кумуля­ция сухой массы, а потребление элементов минерального питания незначительно. В конце данного периода формируется почка зача­точного побега, которая представляет собой бугорок яркой окрас­ки (красной). Она располагается в месте прикрепления семядолей на стволике.

В целом второй этап характеризуется подготовкой к дальней­шему росту эпикотиля. В это время заканчивается формирование зачатка эпикотиля и корней 1-го порядка. Растение завершает подготовку к переходу от гетеротрофного способа питания к автотрофному.

Третий этап сезонного развития начинается с периода форми­рования всхода. Морфологически он определяется по расщепле­нию почки зачаточного побега на хвоинки. Хвоя постепенно при­обретает зеленую окраску. В это время начинается потребление биогенных элементов из почвы, происходит накопление сухого ве­щества. Начинает интенсивно формироваться ассимиляционный аппарат, появляются корни 1-го порядка. Ведущее положение в массе всхода по-прежнему занимают семядоли. Продолжитель­ность этого периода, как и предыдущих, определяется экологиче­скими условиями. В условиях теплиц он длится 10—14 дней, а в открытом грунте значительно дольше (до месяца).

Хвоевой период сезонного развития однолетних сеянцев сосны и ели характеризуется преобладанием массы хвои над массой дру­гих органов, а также наибольшей скоростью ее накопления. Этот период подразделяется на подпериоды ускоренного роста хвои и замедленного ее роста. Во время первого подпериода длина хвои достигает длины семядолей, начинается интенсивное поглощение элементов минерального питания, формирование ассимиляционно­го аппарата, эпикотиль сеянцев начинает расти в высоту, появля­ются корни 2-го порядка. Во время второго подпериода (во вто­рой половине августа) заканчивается рост хвои и осевого побега. Появляются корни 3-го порядка. Наблюдаются интенсивные темпы накопления сухой массы и элементов минерального питания в рас­тении. В целом он характеризуется началом замедления процес­сов вегетации и активизацией подготовки растений к неблагопри­ятным условиям осени.

Заключительный период (формирования верхушечных почек) протекает в конце августа-сентябре. В это время растение завер­шает процесс вегетации и закаливания, переходит в состояние по­коя. Несмотря на это, данный период характеризуется определен­ной физиологической активностью, которая существенно влияет на биометрические показатели и характеристики растений. В этот период происходит рост стволика по диаметру, поглощаются эле­менты минерального питания, органы сеянца одревесневают, вслед­ствие продолжающейся лигнификации тканей масса органов сеян­ца возрастает. У сеянцев сосны в этот период формируются корни 4-го порядка. В хвое сеянцев ели повышается содержание раство­римых Сахаров, снижается общее содержание хлорофилла, рН кле­точного сока смещается в щелочную сторону. На этом формиро­вание сеянца в первый год его жизни заканчивается. Процессы роста прекращаются, сеянец переходит в состояние покоя, в кото­ром и будет находиться до весны.

Исследование взаимосвязи периодов сезонного развития двух­летних сеянцев сосны и ели, определяемых по преобладанию или темпам накопления сухой массы в каком-либо из органов, с фи­зиологическими характеристиками растений показало следующее. У сеянцев сосны в период сезонного развития (преобладание мае- сы хвои первого года жизни над массами других органов сеянцев) начинается интенсивный рост стволика в высоту и активно разви­вается ассимиляционный аппарат. Данный период продолжается около 1,5 месяцев (май-июнь). Второй период сезонного развития двухлетних сеянцев сосны характеризуется преобладанием массы вновь формирующейся парной хвои над массой других органов сеянца. Он продолжается до конца сезона вегетации. Именно в этот период происходит активное поглощение элементов минераль­ного питания, накопление сухой массы растения, подготовка его к зиме.

Эти периоды выделены в сезонном развитии двухлетних сеян­цев сосны, выращенных в открытом грунте Лисинского лесхоза Ленинградской обл. В других экологических условиях возможно перераспределение пластических веществ по органам сеянца. На­пример, в условиях Марийской АССР в сезонном развитии сеян­цев выделены 3 периода развития: хвоевой, переходный и корне­вой. В условиях Ленинградской обл. у сеянцев ели в открытом грунте хвоевой период начинается с момента распускания хвои. В это же время происходит линейный рост стволика, поглощение элементов минерального питания. Переходный период начинается в момент образования и распускания боковых почек текущего года (обычно в первой половине июля). Продолжительность его неве­лика и обычно не превышает двух недель. В это время идет уси­ленное накопление сухого органического вещества в хвое и корнях, продолжается линейный рост стволика. Корневой период сезонно­го развития двухлетних сеянцев начинается с середины июля. Он не имеет четких морфологических или биометрических показате­лей и продолжается до конца сезона вегетации. В это время про­исходит интенсивное накопление сухой массы, элементов мине­рального питания. К концу вегетационного периода процессы рос­та замедляются. Масса корней превышает массу хвои и стволи­ков. Формируются верхушечные почки. Двухлетний сеянец пере­ходит в состояние покоя.

Выращивание сеянцев в открытом грунте. В первые годы жизни сеянцы в своем развитии проходят ряд качественных этапов, раз­личающихся как морфологическими и анатомофизиологическими признаками, так и отношением к условиям внешней среды. Поэто­му и меры содействия успешному росту сеянцев будут определять­ся возрастом растений в зависимости от того, на каком этапе или периоде развития находится растение.

В качестве примера биоэкологического обоснования агротехни­ки выращивания посадочного материала приведем схему опти­мальных сроков проведения основных агротехнических приемов в питомнике открытого грунта Лисинского лесхоза Ленинградской обл. При выращивании посадочного материала в других условиях ритмика развития несколько изменится, передвинутся и сроки про­ведения агротехнических приемов, но принцип решения данного вопроса остается неизменным: агротехнический уход должен про­водиться в период наибольшей потребности в нем растения.

Полив посевов. В годы недостаточного увлажнения это обязательное мероприятие при выращивании таких сравнительно требовательных к влаге древесных пород, как ель и сосна. Сроки и интенсивность поливов должны устанавливаться с учетом клима­тических условий и биоэкологических особенностей роста сеянцев на различных этапах органогенеза. На этапе прорастания семян влажность поверхностного слоя почвы — основной экологический фактор развития. Оптимум влажности находится в пределах 23— 26% к абсолютно сухой почве. Прорастанию семян способствуют небольшие колебания влажности субстрата, обычные в природной обстановке. Но засухи, даже кратковременные, губительно дейст­вуют на наклюнувшиеся семена. Толщина активного слоя почвы в этот период 0—5 см.

На этапе проростка решающим фактором развития также сле­дует считать влагу. Оптимум влажности для растений находится в пределах 20—25% в песчаной почве, 28—35% в супесчаной. При большем содержании влаги начинает отрицательно сказы­ваться слабая аэрация почвы. Проростки отличаются высокой ин­тенсивностью транспирации, хотя их корешки еще слабо развиты. Это обусловливает крайне низкую их устойчивость к почвенной и атмосферной засухе. Толщина активного слоя почвы возрастает до 10 см.

В первый год жизни сеянца почвенная влага является главным фактором развития, но на сеянцы влияют свойства более глубоких горизонтов почвы (10—20 см ель и 10—25 см сосна). Увеличива­ется засухоустойчивость растений. Однако следует помнить, что во вторую половину этапа роста сеянцев первого года жизни на­копление органического вещества протекает с максимальной ин­тенсивностью. Поэтому при недостаточном естественном увлажне­нии почвы обеспечение в данный период растений водой с раство­ренными в ней минеральными веществами необходимое агротех­ническое мероприятие.

В условиях Ленинградской обл. в развитии однолетних сеянцев сосны и ели в открытом грунте выделены 4 «стрессовых» периода роста и накопления сухого вещества. Здесь рекомендуется прово­дить поливы после посева семян на этапах прорастания семян, проростка и в период формирования всхода (см. рис. 19, 20). Для условий Марийской АССР, характеризующихся большей су­хостью климата, кратность поливов увеличивается (табл. 17).

Сроки и кратность поливов могут изменяться под влиянием метеорологических факторов. Особое влияние оказывают дожди, выпадающие в течение вегетационного периода. При корректиров­ке сроков и числа поливов рекомендуется при выпадении дождя от 10 до 20 мм срок очередного полива переносить, при выпадении дождя меньше 10 мм полив производить в назначенное время.

В зависимости от срока полива и механического состава поч­вы нормы полива устанавливают по формуле Н = 100 ГО(П — В), где Н —поливная норма воды на 1 га, м³; Г — глубина увлажне­ния слоя, м; О — среднее значение объемной плотности для активного слоя, т/м3; П — полевая влагоемкость почвы для слоя Г, %; В— влажность почвы перед поливом, %.

Объемная плотность, полевая влагоемкость и влажность почвы определяются по общепринятым методикам.

Наиболее целесообразный способ полива — дождевание. Для этого используют дождевальные установки «Роса», ДДН-45, ДДН-70, КДУ-55 и др. При поливе дождеванием уплотняется верх­ний слой почвы, ухудшаются ее аэрация и воздушный обмен. Осо­бенно это опасно для растений во время прорастания семян и ук­репления проростка. В табл. 18 приведены нормы полива в усло­виях Марийской АССР при недостаточном естественном увлажне­нии почвы.

Рыхление почвы, улучшающее аэрацию почвы, ее струк­туру и в целом условия роста сеянцев необходимо приурочивать к периодам максимальной чувствительности растений к условиям окружающей среды. Их целесообразно сочетать с подкормками минеральными удобрениями. Предварительное рыхление улучшает проникновение в почву питательных веществ и предотвращает по­верхностный сток раствора при жидкой подкормке. В крупных ме­ханизированных питомниках для этого используют культиваторы-растениепитатели типа КРСШ-28А, КРН-2.8МО. Рыхление почвы необходимо сочетать с удалением сорной растительности. Совре­менная технология базисных питомников предусматривает широ­кое применение гербицидов при борьбе с сорняками. В этом слу­чае рыхление почвы можно проводить ручными или тракторными рыхлителями.

Для однолетних сеянцев сосны и ели предусматривается 4 обя­зательных рыхления. Первое проводится во время наступления фенологической фазы «развертывание хвои», когда появляются корневые окончания 1-го порядка. Второе и третье — в хвоевой период одновременно с подкормками. Четвертое — в конце перио­да вегетации. Для двухлетних сеянцев сосны рекомендуется четы­рехкратное, а для ели трехкратное основное рыхление, приуро­ченное к кульминационным периодам их развития. В этом случае первое рыхление необходимо проводить перед началом вегетации сеянцев — в первую-вторую декады мая. Второе рыхление для се­янцев сосны проводят через 15—20 дней после первого. Остальные рыхления приурочиваются к кульминационным периодам . роста.

Прополка при зарастании посевов сорной растительностью и рыхление корки, образующейся после полива или дождя, не ис­ключают проведения основных, биологически обоснованных ухо­дов.

Система почвенного питания сеянцев древесных по­род в питомнике в большинстве случаев — решающий фактор в процессе их роста и развития. Кроме того, при рациональной сис­теме питания наряду с повышением продуктивности растений дос­тигается и более экономное использование элементов питания на накопление продуктов синтеза, рост и формирование сеянца.