APPLICATION OF BIOSTIMULANTS FOR THE CULTIVATION OF SCOTS PINE SEEDLINGS

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23649/JAE.2024.44.2
Issue: № 4 (44), 2024
Suggested:
25.02.2024
Accepted:
22.03.2024
Published:
19.04.2024
129
4
XML
PDF

Abstract

A study was conducted to identify the most effective biostimulant to obtain standard planting material of pine seedlings (Pinus sylvestris L.). The research object was 1-2-year-old seedlings of Scots pine grown in a nursery forest. The following biostimulants were tested: Boric acid, "Urea + superphosphate", "Kemira-Universal 2", "Baikal", "Zircon", "Ekstrosol", "Humate + 7", "Baikal + Trichocin", "Humate + Trichocin", "Biosil", "Phytosporin", "EM Eko KZ Cultures", "Urea + superphosphate + EridGrow". In the first half of May 2018, sowing of Scots pine seeds was carried out, with pre-sowing treatment with growth stimulants. In the 2nd year, measurements were made, weighed and measured with a ruler to obtain the following indicators: trunk length, root length, raw trunk weight, raw root weight, dry trunk weight and dry root weight in accordance with GOST. Dring the course of the study, it was found that the use of Phytosporin and "EM Eco KZ Cultures" with preliminary soaking of seeds in Zircon drug is appropriate for the cultivation of standard planting material of Scots pine seedlings.

1. Введение

Выращивание леса является длительным и трудоёмким процессом, где необходимо учитывать множество факторов, в числе которых наличие питательных веществ и содержание гумуса, оптимальная влажность воздуха и почвы, освещенность и температура, сезонность и др.

. Одной из ключевых проблем, с которой сталкиваются специалисты лесного хозяйства, является низкая грунтовая всхожесть семян хвойных пород, вследствие чего завышаются нормы высева
,
.

В настоящее время в лесном хозяйстве активно используются биостимуляторы. Это вещества, являющиеся стимуляторами или ингибиторами роста и развития любого растения

,
. Исследования стимуляторов роста, применяемых в сельском хозяйстве, продемонстрировали высокую эффективность их применения. Семена, предварительно обработанные препаратами, отличались высокими показателями лабораторной и грунтовой всхожести
,
,
.

Результаты проведённых исследований показали, что применение стимуляторов роста позволяют повысить устойчивость сеянцев к болезням и вредителям, ускорить их рост и развитие, за счёт чего значительно повышается эффективность использования такого посадочного материала в процессе искусственного лесоразведения и восстановления леса

,
,
.

Научные разработки последних лет показали, что применение биостимуляторов целесообразно при выращивании сеянцев и саженцев ценных хвойных пород, в числе которых сосна обыкновенная. Предпосевная обработка семян способствует повышению всхожести, последующая внекорневая подкормка позволяет защитить всходы от полегания и вредителей, а корневая ускоряет дальнейший рост

,
,
,
.

На сегодняшний день активно ведется испытание новых биостимуляторов, что также является одной из актуальных задач в современном лесном хозяйстве. Подбор эффективных стимуляторов роста, повышающих грунтовую всхожесть семян и последующую сохранность всходов, позволит получить качественный посадочный материал и снизить затраты на его выращивание.

Цель данных исследований – изучение возможности использования биостимуляторов при выращивании сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в условиях резко-континентального климата, подзоны сухих степей на примере Павлодарской обл. (Республика Казахстан).

2. Методы и принципы исследования

Объектом исследования являлись 1-2-летние сеянцы сосны обыкновенной выращенные в лесном питомнике Шалдайского филиала Государственного лесного природного резервата (ГЛПР) «Ертiс орманы» в Павлодарской области. Опытные работы проводились в 2018-2022 гг.

Питомник расположен в зоне Западно-Сибирской климатической области умеренного пояса с резко-континентальным климатом. Климат характеризуется засушливым весенне-летним периодом и холодным зимним. Также было отмечено недостаточное количество осадков в течении первого года исследований (320 мм).

Перед посевом семена сосны обыкновенной были обработаны биостимулятором Циркон, путем замачивания в водном растворе на 3 и 6 часов. После этого, семена были промыты в проточной воде и высушены в тени, избегая попадания прямых солнечных лучей. Высушенные семена обрабатывались различными биостимуляторами роста. Контролем служил вариант, где семена не подвергались какой-либо обработке.

Были опробованы следующие биостимуляторы: Борная кислота, «Карбамид + суперфосфат», «Кемира-универсал 2», «Байкал», «Циркон», «Экстросол», «Гумат + 7», «Байкал+Трихоцин», «Гумат + Трихоцин», «Биосил», «Фитоспорин», «ЕМ Еко КZ Культуры», «Карбамид + суперфосфат + ЭридГроу».

В первой половине мая 2018 года был проведён посев семян сосны обыкновенной, с предпосевной обработкой стимуляторами роста. До посева в почву были внесены минеральные удобрения. Варианты опытов закладывались в 3-х кратной повторности площадками 1 на 2 метра с 6-ти строчной системой посева.

На 2-й год проводили замеры, измеряли линейкой и взвешивали, по показателям длины стволика, длины корня, масса сырого стволика, масса сырого корня, масса сухого стволика и масса сухого корня. Предполагалось, что обработка семян стимуляторами роста позволит частично или полностью решить проблему подготовки стандартного посадочного материала.

Результаты прорастания и всхожести определялись в соответствии с ГОСТ 13056.6–97 на 7-й и 15-й день наблюдений

.

Оценку морфологических показателей стандартного посадочного материала для двухлетних сеянцев проводили в соответствии с ГОСТ Р 58004-2017

.

Приживаемость сеянцев была сопоставима по всем применяемым биостимуляторам и колебалась в пределах 90%, поэтому фактор приживаемости не учитывался в ходе математической и статистической обработки данных.

Для оценки существенности влияния стимуляторов на рост и развитее сеянцев проверялась гипотеза о разнице Δ между средними морфологическими показателями двухлетних сеянцев (Срст), семена которых подвергались обработке стимуляторами, со Срконтр средним контрольной группы против односторонней альтернативы, где константа Δ > 0 задаётся исследователем

,
.

Достоверность различий средних значений определяли с помощью t-критерия Стьюдента. При больших объемах наблюдений или нормальности исходных данных статистика t имеет t-распределение Стьюдента с количеством степеней свободы

,
.

Проверка гипотезы H0 осуществлялась с помощью двух выборочного t-теста с разными дисперсиями. Заметим, что указанный тест применим, т.к. практически все рассматриваемые данные подчиняются нормальному распределению, что подтверждено с помощью критериев Шапиро-Уилка (ШУ) и д’Агостино-Пирсона (АП) на уровнях значимости p-value

, приведёнными в таблице 1.

Для выбора наилучшего стимулятора при учёте множества критериев, использовался метод расчёта одного интегрального показателя, так называемого суперкритерия или линейной свёртки

.

3. Основные результаты

В работе рассматривалось влияние 4 стимуляторов на следующие морфологические показатели двухлетних сеянцев сосны обыкновенной: диаметр (Д), длина стволика (ДлСт), длина корня (ДлК), масса сырого стволика (МСт), масса сырого корня (МК), масса сухого стволика (МСС) и масса сухого корня (МСК), а также доля двухлетних растений, высота которых больше 10 см. (ДВ). В таблице 1 указаны соответствующие значения достигнутых уровней значимости p-value указанных выше критериев проверки нормальности. В строках с заголовком «p t-кр.» приведены значения достигнутых уровней значимости p-value при проверке гипотез о соответствующих значениях Δ. Если указывалась Δ<0, то это значит, что контрольный показатель превышает показатель сеянца, подвергнутого обработке стимулятором. Объем выборочной совокупности обозначен как N, несмещенная оценка среднеквадратического отклонения – СКО,  критерии Шапиро-Уилка – ШУ и д’Агостино-Пирсона – АП.

Таблица 1 - Описательная статистика исследуемых показателей

Стимулятор

Показа-тель

Д, см

ДлСт, см.

ДлК, см.

МСт, г.

МК, г.

МСС, г.

МСК, г.

ДВ, доля

Борная кислота (БК)

Среднее

0,190

9,041

16,568

1,618

0,299

0,719

0,160

0,460

Медиана

0,195

8,750

15,950

1,420

0,300

0,670

0,155

Мин

0,110

5,800

12,500

0,340

0,060

0,130

0,020

Макс

0,250

14,100

23,600

2,850

0,500

1,250

0,310

СКО

0,031

2,015

3,069

0,733

0,110

0,303

0,072

N

22

22

22

22

22

22

22

50

АП

0,102

0,350

0,004

0,600

0,382

0,496

0,806

ШУ

0,001

0,414

0,003

0,599

0,063

0,320

0,645

Δ

0,000

–3,400

–2,500

–0,500

–0,070

–0,200

0,000

p t-кр.

0,002

0,059

0,070

0,053

0,054

0,057

0,309

Карбамид суперфосфат ЭридГроу

(КСЭ)

Среднее

0,187

9,720

17,160

1,526

0,282

0,637

0,148

0,340

Медиана

0,190

9,450

17,000

1,550

0,285

0,665

0,140

Мин

0,130

7,200

12,000

0,720

0,150

0,29

0,080

Макс

0,210

12,600

22,500

2,440

0,490

1,000

0,240

СКО

0,020

1,319

3,089

0,567

0,078

0,232

0,041

N

20

20

20

20

20

20

20

50

АП

0,115

0,414

0,185

0,699

0,434

0,701

0,142

ШУ

0,001

0,477

0,001

0,626

0,073

0,529

0,246

Δ

0,000

–2,500

–2,000

–0,500

–0,080

–0,25

–0,03

 –

p t-кр.

0,001

0,077

0,064

0,088

0,059

0,083

0,066

– 

Фитоспорин (Ф)

Среднее

0,270

12,695

22,370

4,718

0,858

1,585

0,378

0,660

Медиана

0,260

13,100

22,400

3,955

0,760

1,375

0,360

Мин

0,150

8,500

17,100

1,520

0,340

0,440

0,090

Макс

0,350

16,400

27,100

9,080

1,450

3,380

0,710

СКО

0,060

2,283

2,349

2,039

0,301

0,714

0,157

N

21

21

21

21

21

21

21

50

АП

0,025

0,001

0,007

0,711

0,58

0,537

0,491

ШУ

0,042

0,002

0,001

0,550

0,275

0,572

0,288

Δ

0,130

2,000

5,500

2,500

0,650

1,100

0,250

 –

p t-кр.

0,119

0,091

0,124

0,304

0,088

0,083

0,300

– 

ЕМ Еко КZ Куль-туры (ЕМ)

Среднее

0,190

10,384

21,186

2,257

0,425

0,880

0,208

0,840

Медиана

0,200

11,000

21,500

1,890

0,430

0,760

0,180

Мин

0,150

1,260

16,800

0,960

0,200

0,340

0,100

Макс

0,250

13,200

24,500

3,950

0,780

1,690

0,400

СКО

0,028

2,558

2,071

0,954

0,168

0,396

0,080

N

21

21

21

21

21

21

21

50

АП

0,001

0,001

0,103

0,52

0,658

0,557

0,534

ШУ

0,001

0,001

0,001

0,38

0,234

0,549

0,612

Δ

0,040

0,000

4,500

1,000

0,150

0,340

0,100

 –

p t-кр.

0,189

0,045

0,070

0,070

0,230

0,052

0,050

– 

Конт-роль (К)

Среднее

0,158

11,545

17,773

1,695

0,310

0,743

0,149

0,800

Медиана

0,150

11,200

17,800

1,490

0,300

0,655

0,140

Мин

0,1

8,5

12,8

0,630

0,1

0,26

0,04

Макс

0,21

14,9

26

4,430

0,66

2,05

0,36

СКО

0,032

1,685

2,637

0,929

0,130

0,408

0,078

N

22

22

22

21

22

22

22

50

АП

0,005

0,001

0,064

0,008

0,009

0,824

0,001

ШУ

0,002

0,001

0,001

0,028

0,028

0,734

0,005

Заметим, что по сравнению с контрольной группой практически по всем средним показателям лидируют два стимулятора: Фитоспорин и «ЕМ Еко КZ Культуры»; первый показал отставание в 17,5% по показателю ДВ – доля двухлетних растений, высота которых больше 10 см, от контрольного варианта. На рисунке 1 показана доля двухлетних растений, высота который больше 10 см.

Доля двухлетних растений, высота который больше 10 см (ДВ)

Рисунок 1 - Доля двухлетних растений, высота который больше 10 см (ДВ)

Можно отметить, что «Борная кислота» и «Карбамид + суперфосфат + ЭридГроу» в среднем не приводят к улучшению морфологических показателей растений (все Δ ≤ 0), в то время как Фитоспорин и «ЕМ Еко КZ Культуры» дали очень значимый прирост, практически удвоив средние контрольные показатели.

Для определения лучшего стимулятора с учётом всех рассматриваемых показателей (критериев) строился суперкритерий, при этом все рассматриваемые критерии взвешивались на коэффициенты, размерность которых обратно пропорциональна размерности взвешиваемого критерия. Все весовые коэффициенты в сумме должны составлять единицу. В итоге получаем безразмерный показатель, который позволяет выявить лучшее в интегральном смысле.

Для нашей задачи, когда рассматриваются восемь различных однонаправленных критериев, предлагается наибольший вес 0,3 придать критерию ДВ – доля двухлетних растений, высота которых больше 10 см. В таблице 2 приведены значения весовых коэффициентов, а также расчёт значений суперкритериев по средним показателям для каждого стимулятора.

Таблица 2 - Значения весовых коэффициентов, а также расчёт значений суперкритериев

Показатель

Д, см

ДлСт, см.

ДлК, см.

МСт, г.

МК, г.

МСС, г.

МСК, г.

ДВ, см

Супер-критерий

Веса и размерность

0,1, 1/мм.

0,1, 1/мм.

0,1, 1/мм.

0,1, 1/г.

0,1, 1/г.

0,1, 1/г.

0,1, 1/г.

0,3, 1/мм.

Карбамид суперфосфат ЭридГроу

(КСЭ)

0,019

0,972

1,716

0,153

0,028

0,064

0,015

0,102

3,068

Борная кислота (БК)

0,019

0,904

1,657

0,162

0,030

0,072

0,016

0,138

2,997

Конт-роль (К)

0,016

1,155

1,777

0,169

0,031

0,074

0,015

0,240

3,477

ЕМ Еко КZ Куль-туры (ЕМ)

0,019

1,038

2,119

0,226

0,043

0,088

0,021

0,252

3,805

Фитоспорин (Ф)

0,027

1,270

2,237

0,472

0,086

0,159

0,038

0,198

4,485

Суперкритерий позволяет сделать вывод о том, что в большей степени стимулирующим рост эффектом обладал Фитоспорин, несмотря на то, что по показателю ДВ он проигрывает контрольной группе. Отметим также, что Фитоспорин сохраняет свои лидирующие позиции при любом значении весового коэффициента ДВ.

4. Заключение

В ходе исследования были выявлены сеянцы с низкими показателями интенсивности роста, что не соответствует нормам выращивания стандартного посадочного материала. Большая часть вариантов применения биостимуляторов по сравнению с контрольной группой проявляли себя как явные ингибиторы роста и были исключены из дальнейшего математического анализа. К ним относятся следующие варианты: предпосевное внесение в почву – «Карбамид + суперфосфат», замачивание семян в стимуляторах – «Кемира-универсал 2», «Байкал», «Экстросол», «Гумат + 7», «Байкал+Трихоцин», «Гумат + Трихоцин», «Биосил». Не исключено, что на данные результаты повлияла дозировка используемых препаратов и время замачивания семян.

В меньшей степени ингибирующий рост эффект проявили: «Карбамид + суперфосфат + ЭридГроу» и предпосевное внесение в почву Борной кислоты. Явным стимулирующим рост эффектом обладали: «ЕМ Еко КZ Культуры» и Фитоспорин.

Примечательно, что Фитоспорин является биофунгицидом, а «ЕМ Еко КZ Культуры» активатором и стимулятором роста, в то время, как Борная кислота и «Карбамид + суперфосфат + ЭридГроу» являются активаторами.

В результате статистической обработки наибольший эффект по супер-критерию был выявлен у биофунгицида Фитоспорин, тем не менее он уступает «ЕМ Еко КZ Культуры» по доле двухлетних растений, высота которых больше 10 см.

Таким образом можно сделать вывод о том, что применение Фитоспорина и «ЕМ Еко КZ Культуры» с предварительным вымачиванием семян в препарате Циркон целесообразно для выращивания сеянцев сосны обыкновенной.

Article metrics

Views:129
Downloads:4
Views
Total:
Views:129