ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2014, № 6, с. 31-40
оригинальные статьи
УДК 630:658.567.1
всхожесть семян и биометрические параметры сеянцев на субстратах из твердых отходов целлюлозно-бумажной промышленности*
© 2014 г. д. н. тебенькова, н. В. лукина, Р. А. Воробьев, м. А. Орлова, ю. н. Гагарин
Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН 117997Москва, ул. Профсоюзная, 84/32 E-mail: teb-dasha@yandex.ru Поступила в редакцию 08.04.2014 г.
Проведена оценка всхожести и биометрических параметров (количество и длина хвои, длина корней, высота стволиков, диаметр корневой шейки, масса сеянцев по фракциям) сеянцев сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.) и ели обыкновенной (Picea abies (L.) Karst) с закрытой корневой системой, выращенных на смеси торфа и переработанных червями (Eisenia foctida) субстратов из отходов целлюлозно-бумажного комбината (ЦБК), использующего технологии бесхлорной отбелки целлюлозы. Субстраты приготовлены из следующих отходов: активный ил, смеси почвы, коры, отщепа от производства щепы, измельченного в крашере, хвойных опилок. Доля субстратов из отходов ЦБК составляла 20, 50 и 100% по объему. Результаты эксперимента показали, что в большинстве случаев показатели сеянцев сосны и ели, выращенных с использованием таких субстратов в небольшом объеме (20%), достигали параметров контрольных образцов, представленных сеянцами, выращенными на торфе с удобрениями. Соотношение надземной к подземной частей сеянцев также были близки к контрольным показателям при небольшом внесении субстратов. При увеличении доли внесения субстрата показатели состояния сеянцев оказались ниже контрольных. Вероятной причиной стало смещение азотного статуса субстратов в сторону нитратного азота, что не свойственно естественным лесным почвам.
Отходы целлюлозно-бумажной промышленности, сеянцы сосны, сеянцы ели, всхожесть, хвоя, корневая система, стволики, биомасса.
Экстенсивное ведение лесного хозяйства и непропорциональное размещение лесоперерабатывающих предприятий оказывают негативное влияние на состояние видового состава лесов Российской Федерации. Сокращение площади высокопродуктивных хвойных и одновременное накопление менее ценных мягколиственных насаждений уже сейчас создает проблемы в организации рентабельного лесопользования в европейской части России и на Урале.
Для интенсификации воспроизводства лесов на различных этапах целесообразно использовать органические отходы и продукты на их основе как наиболее дешевое и невостребованное сырье
* Работа проводилась при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 12-04-33193-мол_а_вед, № 13-04-01644а), Гранта Президента РФ для молодых ученых МК-7008.2013.4.
[9, 13]. В настоящее время ведутся исследования, направленные на создание субстратов из отходов целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП) для целей лесовыращивания [6, 10-14, 21, 22], однако результаты этих исследований в практику не внедрены.
Выводы исследований чаще всего основываются на результатах выращивания сеянцев в открытом грунте с открытой корневой системой, и лишь немногочисленные авторы приводят сведения по использованию отходов для выращивания сеянцев с закрытой корневой системой [1, 3, 7, 8, 13, 15]. Недостаток экспериментально подтвержденных данных препятствует использованию отходов предприятий ЦБП при производстве лесопосадочного материала по наиболее эффективной скандинавской технологии.
32
ТЕБЕНЬКОВА и др.
К тому же накоплен многочисленный отечественный [4, 16] и зарубежный опыт [19, 20, 23, 24] по переработке отходов ЦБП в биологически активное удобрение с помощью червей. Авторы отмечают не только повышение содержания в отходах общего азота, снижение отношения С^, увеличение содержания фосфора и калия, но и увеличение биомассы червей. Эти особенности делают вермикомпостирование весьма перспективным приемом по переработке отходов в биологически активную добавку для выращивания растений. Однако до настоящего времени апробация вермикомпостов поводилась в большинстве случаев на сельскохозяйственных культурах.
Цель исследования - оценка всхожести и биометрических параметров сеянцев с закрытой корневой системой на субстратах из твердых отходов ЦБП (далее - Сцбп), переработанных с помощью биотехнологий.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В эксперименте использовали Сцбп, полученные из обезвоженного на пресс фильтре активного избыточного ила (далее - ил), смеси почвы, коры, отщепа от производства щепы, измельченной в крашере, хвойных опилок Светогорского целлюлозно-бумажного комбината (ЗАО Инте-реншнлПейпер), переработанные биотехнологическими методами. Переработка заключалась в биотрансформации отходов в результате жизнедеятельности червей Eisenia foctida в течение 110 суток в лабораторных условиях при постоянной температуре около 25°С. Соотношение отходов в Сцбп по объему представлено в табл. 1. Поскольку отходы получены в процессе бесхлорной отбелки целлюлозы (EСF отбелка), можно
предположить, что они не содержат диоксинов, при этом субстраты на их основе содержат значительное количество питательных элементов (табл. 2).
Экспериментальные исследования проведены в ГБУ НО "Семеновский спецсемлесхоз" на сеянцах сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.) и ели обыкновенной (Piceaabies (L.) Karst) с закрытой корневой системой в условиях закрытого грунта. Сеянцы выращивали в кассетах типа "Plantec-81" в течение 2.5 месяцев с добавлением в верховой торф Сцбп 20, 50, 100% по объему. Контрольными образцами служили сеянцы, выращенные на верховом торфе без удобрений и верховом торфе, обогащенном удобрениями, традиционно используемом для выращивания сеянцев в данном питомнике.
Грунтовую всхожесть определяли на 15-е сутки после высева отношением числа нормально пророщенных семян к общему высеянному числу семян [2].
После 2.5 месяцев выращивания определяли количество и длину хвоинок, высоту стволика, длину основного корня, длину и количество боковых корней каждого сеянца. Массу сеянцев по фракциям (корни, стволики, хвоя) определяли суммарно по вариантам. Для измерения длин и диаметра корневой шейки использовали штангенциркуль ШЦЦ-1-125 0.01 МИК.
Статистическая обработка результатов проводилась по общепринятым методикам [5] с помощью пакета программ Statistica 11.0. Достоверность различий проверяли между результатами, полученными с использованием комплексного органического субстрата (КОС) и контрольными сеянцами по всхожести семян, массе и долям
Таблица 1. Соотношение отходов ЦБП в субстратах
Отход Доля отхода в субстрате, % Обозначение в тексте
Вариант Сцбп ил кора опил
1 100 — - Чистый ил
2 50 50 - 0.5 ил : 0.5 кора
3 70 30 - 0.7 ил : 0.3 кора
4 50 - 50 0.5 ил : 0.5 опил
5 70 - 30 0.7 ил : 0.3 опил
6 50 25 25 0.5 ил : 0.25 кора : 0.25 опил
7 70 15 15 0.7 ил : 0.15 кора : 0.15 опил
8 - - - Торф с удобрениями (контрольный
9 - - - образец 1) Торф (контрольный образец 2)
Примечание: Сцбп - субстрат из отходов ЦБП, ил - активный ил, кора - смесь почвы, коры, отщепа от производства щепы, измельченного в крашере.
а
к
£
0
£
1
£
£ о
0х о о
0х О ич
0х о
(N
0х О О
0х О ич
0х о
(N
0х О О
0х О ич
0х о
(N
0х О О
0х О ич
0х о
(N
0х О О
0х О ич
0х о
(N
5
6
В
н в «
л я С
ич
-Н
OS U4 (N
3
00
НН
о ^
(N U4
4t
ич os (N
SO
4t 4t
-н
о
4t
so
(N
-н
os so «ч (N
«Ч (N
-н
os (N
(N
00 4t
-н
о «ч
-Н О
OS
«ч
-н
(N
Г-(N
(N
-н
so «ч
-н
(N
4t
<N
-н
SO
(N
OS
-Н so «ч
4t
00 <N
НН
so
о
4t
-н
so so so
(N
-н
«ч
OS
-Н
ск «ч
-н
«ч
so
«ч (N
НН
ю
so
о
so
-н
3
OS
so
о 00 4t
-н
«ч
OS
о
4t
о
(N
so
-н
so
OS ОN (N
ск
4t
<N
-н
os о
3 3
so «ч
3
-Н os «ч о
3
00 (N
-н
о о 00
3
«ч (N
НН «ч (N 00 (N
-н
so so о
(N
00
-н
(N
-н
3
so
(N
О ^
00 4t
«ч
00
-н
OS
so
3
-н
«ч «ч
-н
OS 4t 00
о
-н
(N
OS
so
ск (N -Н (N os so
о
4t
-н
(N
4t
SO
-н
О
OS t>
-Н «ч
OS
«ч
00 «ч
-н
4t
so «ч
00 4t
4Н (N
-н -н
00 44
^ч кч
«ч (N
-н
os «ч
3
(N os -Н (N «Ч (N
«Ч
3
-н
«ч «ч
о
-н
о «ч
-н 00
CK
«ч
-н
4t
CK 4t
-н
os
<N
4t
-н
«Ч 00
so
CK 4t
-н
4t
<N
so
4t 4t
-н
so
«ч 00 -Н 00
00 00
-н
4t
<N
Os
4t 00
-н
so so os
о 00
-н
4t 4t
os
4t 00
-Н о
(N
OS
(N 00 -Н «ч (N
OS
«ч
-н
«ч «ч
4t
<N
3
-н
о
(N
00 «ч
-н
о
4t
о
(N
(N
-н
«ч
4t 4t
<N
4t
-н
<N <N
4t
О
4t
HH
«ч «ч <N
00
<N
«4
о
-H -H
Os О
<N <N
<N О
О
<N О
CK t>
4t
<N <N
<N
-H <N
О
о
4t
-H 00 о Os
«4
so
-H
3
Os
4t
<N
4t
-H О
00 so
-H о
<N
4t
«4
-H so
<N
4t
-H <N
О SO
HH «ч so
о -H Os
4t
-H SO
-H О
4t
-H
<N <N
-H -H
4t <N
-H
«4
-H
3
<N
-H
-H os
-H oo
<N <N
-H -H
4H OS
CS 44
CS 4t
-H -H
«4 <N
es m
<N <N 4t
-H -H -H
so oo t--
<N <N <N
3
-H О
-H
3
so 00
00
SO -H
4t 00
-H 00
3
00
3
-H Os t>
OS
t>
00
SO
-H о о
«ч
-н
4t
3
н ю а н
О
фракций. Различия по биометрическим показателям проверены для сеянцев каждого варианта Сцбп. Для выявления достоверности различий использовали непараметрический тест Краска-ла - Уоллиса (Kruskal - Wallis ANOVA).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Всхожесть
Результаты анализа всхожести семян сосны (рис. 1) выявили прямую зависимость всхожести от доли Сцбп при подготовке КОС. При увеличении количества Сцбп в КОС всхожесть уменьшалась (р = 0.03-0.05). Такая закономерность не выявлена в двух вариантах опыта, где количество опила в Сцбп максимально (0.5 ил : 0.5 опил, 0.7 ил : 0.3 опил). По сравнению с торфом с удобрениями для сосны лучшие результаты демонстрируют следующие варианты Сцбп: 0.5 ил : 0.25 кора : : 0.25 опил и 0.7 ил : 0.15 кора : 0.15 опил. В первом случае при внесении 20 и 50% этого Сцбп всхожесть превосходила контрольные образцы на 14 и 17%, соответственно. Во втором случае внесение 20% Сцбп позволило увеличить всхожесть семян на 11%, а внесение 50 и 100% Сцбп дало сопоставимый результат с контрольными образцами.
Сходная закономерность для семян ели подтвердилась только при использовании смеси 0.5 ил : 0.5 кора и 0.5 ил : 0.5 опил (рис. 1). Здесь всхожесть семян уменьшилась при уве
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.