ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2009, № 1, с. 25-32
УДК 630*322.4:582.475
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ВЛИЯНИЕ АЗОТА, БОРА И ЛЮПИНА УЗКОЛИСТНОГО НА РОСТ И МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ СЕЯНЦЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ*
© 2009 г. Е. С. Холопцева1, Н. П. Чернобровкина2
1 Институт биологии КарелНЦ РАН 185910 Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11
2 Институт леса КарелНЦ РАН 185910 Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11 E-mail: info@bio.krc.karelia.ru Поступила в редакцию 22.02.2006 г.
Определено содержание элементов минерального питания - бора, азота, калия, фосфора - в органах однолетних сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в зависимости от внесения в почву лесного питомника дефицитных для роста сеянцев бора и азота минерального и бактериологического происхождения. Обнаружено положительное влияние сидеративного эффекта выращивания люпина узколистного (Lupinus angustifolius L.) в сочетании с обеспечением бором сеянцев сосны обыкновенной на их рост и вынос элементов минерального питания из почвы.
Pinus sylvestris L., сеянцы, рост, минеральное питание, растения - сидераты, Lupinus angustifolius L., азот, бор, макроэлементы.
Среди всех элементов минерального питания (ЭМП), используемых растениями, важная роль принадлежит азоту. Азот, способствуя ассимиляции органических веществ, стимулирует нарастание вегетативной массы и развитие растений. При его недостатке снижается фотосинтетическая активность растений, синтез ферментов, аминокислот и других соединений, слабо развивается вегетативная масса [2]. Острая нехватка азота задерживает образование репродуктивных органов и даже приводит к гибели посевов. Потребность растений в азоте удовлетворяется главным образом за счет почвенных запасов и азотных удобрений. Регулировать уровень азотного питания растений можно внесением удобрений или использованием растений-сидератов, способных усваивать азот воздуха и накапливать его в почве в результате симбиоза с клубеньковыми бактериями. Азот, поступивший в почву в виде минеральных удобрений, связывается с различными почвенными соединениями. От того, насколько далеко зашли процессы связывания химического элемента почвенной средой, зависит вовлечение азота удобрений в активный круговорот. Часть азота, содержащаяся в массе и продуктах метаболизма микроорганизмов, при непосредственной реминерализации становится наиболее доступной
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ Карелия (05-04-97515).
для питания растений [2]. Азот, накопленный в клубеньках бобовых растений, закрепившийся в клетках микроорганизмов, является также легкодоступным для растений. Другая часть закрепленного в почве азота при дальнейших преобразованиях трансформируется в устойчивые соединения, которые слабо разлагаются и не могут использоваться растениями.
Люпины в качестве биологических почвоулуч-шателей давно используются в сельском хозяйстве. Первые положительные результаты по их применению в лесоводческой практике для улучшения роста сосны получены русским лесничим В. Политаевым в конце XIX в. столетия на территории Литвы [16]. Исследования люпина вызвали широкий интерес у зарубежных ученых. Накоплен большой материал по всестороннему влиянию люпина на основные компоненты фитоцено-зов Белоруссии [5]. Внедрение люпина в лесное хозяйство ограничено не только экономическими причинами - высокой себестоимостью получения семян, но и чисто биологическими: недостаточной изученностью культуры люпина в лесоводстве, неразработанностью агротехники возделывания люпина в лесу, неосведомленностью лесоводов о рациональных формах и способах применения люпина в различных почвенно-кли-матических условиях, незнанием видов и сортов люпинов и их характеристик [5, 16]. На северо-западе России опыты по выращиванию многолетнего люпина для повышения продуктивности
культур сосны на песчаных почвах и ельников черничных на вырубках показали, что низкая приживаемость люпина связана в основном с неблагоприятными химическими свойствами почв, ингибирующими развитие азотфиксирующих бактерий в зоне спермо - и ризосферы [14, 16]. Внесение древесной золы в места посевов в сочетании с инокуляцией семян клубеньковыми бактериями создает подходящие условия для установления симбиотических связей в начальные периоды жизни и оказывается достаточным для последующего роста и развития люпина. Среди видов люпина особенно перспективным для лесоводства в нечерноземной полосе считается люпин многолетний, который не только обогащает почву фиксированным из воздуха азотом, но и обладает способностью извлекать из глубоколежа-щих слоев и переводить в усвояемые формы кальций, фосфор, калий и другие элементы питания и воду. В наших исследованиях предлагается использовать для биологической мелиорации почв лесных питомников однолетний люпин узколистный. Преимущество однолетних видов состоит в том, что они достигают своих максимальных азотофиксирующих способностей уже в первый год жизни и в течение одного вегетационного сезона не только формируют обильную надземную массу, но цветут и дают зрелые семена при правильном подборе сорта, подходящего по своим свето-температурным характеристикам к условиям региона возделывания.
Бор - еще один элемент питания растений, на протяжении десятилетий привлекающий внимание ученых. Исключение этого элемента из питательной среды почти сразу сказывается на росте и развитии одних видов растений, в то время как долго не оказывает заметного влияния на развитие других [4, 11, 12, 15, 17, 21]. Различные нарушения процесса формирования тканей на клеточном уровне наиболее четко свидетельствуют о борной недостаточности [17]. У многих растений происходит отмирание апикальной точки роста стебля, сопровождающееся ростом боковых побегов, точки роста последних затем также гибнут. Влияние бора на рост и клеточную активность связано с его участием в общем обмене веществ в растении. Бор регулирует процессы роста растений и направленно изменяет отдельные стороны обмена их органов и тканей [19]. Важный вопрос -это отношение бора к азотному обмену растений. Известно, что недостаток бора часто сопровождается скоплением в созревших частях ряда растений аммиака, а также растворимых форм органического азота, аминокислот и амидов, что приводит к уменьшению содержания белка [17].
Дефицит бора наблюдается при регулярном внесении в лесную почву азотных удобрений, а также при известковании почвы и засухе [22, 24]. Бор выносится из лесной экосистемы в больших
количествах, чем вносится с осадками. Поэтому дефицит бора наблюдается у лесных деревьев многих стран, особенно в странах Скандинавии, поскольку в скандинавских горных породах содержание бора значительно ниже, чем в горных породах других европейских стран [24]. На территории Финляндии нарушения роста 102 молодых ельников положительно коррелируют с низким содержанием бора в хвое - менее 5 мг кг-1 [23]. В условиях лесных питомников северо-запада России бор также дефицитный микроэлемент для роста сеянцев хвойных растений [18]. При оптимизации обеспечения бором сеянцев сосны обыкновенной поглощение азота удобрений (15К) растениями увеличивается до 19%. В обеспечении бором древесных растений большое значение имеют особенности почвенного состава. Изменение ионного состава почвы при использовании минеральных удобрений и извести может привести к снижению доступности бора для растений [9, 12, 24].
В связи с изложенным выше целесообразно провести опыты по внесению бора под сеянцы древесных растений, которые выращиваются на почвах, получивших азот из минеральных удобрений или от растений-азотфиксаторов. Можно предположить, что растения-азотфиксаторы повысят содержание легкодоступного для сеянцев азота в почве за счет фиксации атмосферного азота, обогатят почву органическим веществом, что в свою очередь в сочетании с достаточной обеспеченностью почвы бором будет максимально стимулировать их рост и развитие. При этом можно не вносить минеральные азотные удобрения под посадочный материал хвойных растений первого года жизни. Выращивание бобовых растений в качестве сидератов является экологически чистым приемом обогащения почвы азотом и органическим веществом.
Целью работы было изучить, как обеспечение бором и азотом минерального и бактериологического происхождения, а также органическим веществом сидерата - люпина узколистного влияет на рост и накопление элементов минерального питания в сеянцах сосны обыкновенной.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводили в условиях Карелии на базе лесного питомника Петрозаводского лесхоза. Песчаные почвы питомника имели оптимальную для роста сеянцев хвойных растений кислотность - рН водн. 5.1 и низкий уровень содержания азота и бора. Содержание элементов питания в почве питомника составило: азота 0.14% сухой массы, фосфора 0.18, калия 0.06, кальция 0.31, магния 0.16, марганца 0.049, меди 0.01, цинка 0.009, бора 0.0008, кобальта 6 х 10-4 и молибдена 3 х 10-5% сухой массы. Проводили исследование
Абсолютно сухая масса 100 сеянцев сосны обыкновенной, г
Вариант Хвоя Стебель Корень Сеянец
Бор 4.35 ± 0.02 1.35 ± 0.01 1.86 ± 0.02 7.56 ± 0.04
Азот 4.89 ± 0.10 1.47 ± 0.01 1.79 ± 0.02 8.15 ± 0.11
Азот + бор 6.15 ± 0.05 1.94 ± 0.01 2.77 ± 0.03 10.86 ± 0.08
Люпин 6.86 ± 0.04 2.63 ± 0.06 2.87 ± 0.08 12.36 ± 0.12
Люпин + бор 8.19 ± 0.04 2.42 ± 0.01 2.68 ± 0.02 13.29 ± 0.07
Контроль 3.46 ± 0.09 0.89 ± 0.01 1.18 ± 0.01 5.54 ± 0.09
влияния различного обеспечения азотом и бором сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) первого года жизни на их рост и поглощение элементов питания (бора, азота, фосфора, калия). Для обогащения почвы бором использовали борную кислоту, для обогащения почвы азотом использовали нитрат аммония и выращивание сидера-та - люпина узколистного (Lupinus angustifolius L.) сорт Сидерат-38. В последнем случае почва обогащалась также органическим веществом закопанного в почву люпина узколистного. В начале июня 2003 г. семена люпина высевали по 120 шт. на 1 м2 на шести экспериментальных участках по 2 м2. В первой декаде августа 2003 г. растения люпина закапывали в почву в фазе начала созревания плодов. Высота растений достигала 31.95 ± ± 2.27 см, сред
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.