Воронеж, Воронежская область, Россия
В статье приводятся результаты трехлетних исследований роста саженцев туи в пластиковых горшках трех цветов. Установлены различия между нагревом поверхности разноцветных контейнеров и субстрата. Цвет горшка оказывает влияние на рост растения в середине вегетативного периода, когда температура воздуха и уровень инсоляции достигают максимальных значений. Максимальные ростовые показатели продемонстрировали растения, выращенные в зеленых горшках, однако в ходе статистической обработки полученных данных достоверных различий не выявлено. Дисперсионный анализ в первый год выращивания выявил наличие влияния фактора - цвет контейнера на прирост туи по диаметру на уровне 22 % от всей совокупности воздействующих факторов, в дальнейшем данное влияние нивелировалось. Корреляционный анализ продемонстрировал высокую связь между температурой поверхности горшка и субстрата с северной r=0,95-0,98, южной r=0,84-0,99, западной r=0,96-0,99 сторон, и среднюю с восточной стороны (r=0,29-0,81). Различий по цветам контейнера не выявлено. Анализ активности солей в субстрате контейнеров показывает, что после первого года выращивания субстрат имеет различное содержание макро- и микроэлементов в контейнерах трех цветов. По-видимому, высокая температура в черном контейнере приводит к увеличению скорости химических реакций, а также более интенсивному выщелачиванию основных элементов питания из субстрата. Сила влияния фактора «цвет контейнера» на содержание доступных макро- и микроэлементов после первого года составляет 37,5 % от всей совокупности. К концу эксперимента сила влияния данного фактора не превышал 5 %.
туя западная 'Smaragd', пластиковый контейнер, температура субстрата, активность ионов, рост растения, питомник
Введение
Выращивание посадочного материала древесно-декоративных пород в пластиковых технологических горшках, является важнейшим направлением современного декоративного и лесного питомниководства [1, 2, 3, 4]. Данная технология успешно применяется с середины XX века, и позволяет существенно расширить сроки посадочного периода [5, 6]. В настоящее время для производства посадочного материала с закрытой корневой системой (ЗКС) используются: рассадные кассеты, полиэтиленовые пакеты, пластиковые контейнеры различной формы, объема и цвета. Широкая цветовая палитра контейнеров для производителей обусловлена, прежде всего, эстетической стороной вопроса.
Более широкое распространение в питомниках получили технологические горшки черного, терракотового, зеленого цветов. Различный цвет поверхностей горшка влияет на интенсивность нагрева пластика солнечным излучением. Тепловая энергия, передаваясь субстрату, воздействует на корни растения [7] с максимальной интенсивностью с южной, юго-западной и западной сторон.
Температурный фактор является одним из главных при выращивании растений в контейнерах [8, 9, 10, 11, 13, 14]. Корневая система подавляющего большинства растений, произрастающих в природе подвержена незначительным колебаниям температуры в течение дня. В горшках же субстрат в летний период прогревается до опасных для растения значений (+40…+50 °С). Данные температурные экстремумы провоцируют нарушение физиологических функций организма: ингибируется фотосинтез, увеличивается потеря влаги за счет увеличения интенсивности транспирации, повреждаются клеточные мембраны, денатурируют важнейшие белки, и т.д. [15, 16, 17].
Сведения о влиянии тепловых процессов, протекающих в субстратах контейнеров различного цвета под воздействием высоких температур на рост посадочного материала, необходимы для создания оптимальных условий выращивания сеянцев и саженцев с ЗКС.
Целью нашего эксперимента было установление влияния цвета контейнера на нагрев субстрата и как следствие на рост и продуктивность растений в пластиковых горшках.
Методика исследований
Исследования проводились в базисном питомнике ООО «Объединенные питомники». Для исследований была выбрана туя западная «Смарагд» (Thuja occidentalis `Smaragd`). В рамках эксперимента была заложена опытная контейнерная площадка, на которой были выставлены растения туи, высаженные в пятилитровые пластиковые контейнеры черного (контроль), терракотового, зеленого цветов. Многолетний опыт выращивания контейнерного посадочного материала в зарубежных и отечественных питомниках показывает, что оптимальный срок пребывания растений в определенном объеме горшка не должен превышать одного сезона. На практике бывают ситуации, когда растения находятся в одном и том же контейнере два года и более. С целью получения более объективной картины мы проводили эксперимент в течение трех сезонов, в период с апреля 2013 г. по ноябрь 2015 г.
Для контейнеровки были взяты укорененные черенки собственного производства в рассадных горшках р 9 и помещены в субстрат из низинного торфа с добавлением крупнозернистого песка (3:1). В каждом варианте было взято по 10 растений в трехкратной повторности. Каждому растению был присвоен порядковый номер. При размещении контейнеров на площадке использовался метод рандомизации.
Замеры температуры субстрата производились с четырех сторон, в течение трех летних месяцев 2013 года электронными термометрами для твердых сред ТР 3001. Параллельно измерялась температура поверхности контейнера пирометром IR-66. Температура воздуха фиксировалась при помощи цифровой метеостанции. Замеры начинали с 10 00 в связи с утренним поливом, проводимым в 8 00. Обеспеченность субстрата необходимыми питательными элементами проводилась прибором PNT 3000 (Германия), который позволяет определить содержание доступных для растений солей в почве с учётом влажности, плотности, температуры. Показания прибора интерпретировались с использованием таблицы, приведенной производителями.
Обработку полученных данных проводили с применением следующих компьютерных программ: Microsoft Excel, 2010, Statistica 13.0, Стадия 6.2.
Результаты и обсуждение
На графике (рис. 1) приведена среднедневная динамика температуры поверхности контейнеров разного цвета в наиболее активные дневные часы.
Закономерно, что температура субстрата напрямую зависит от степени нагрева стенки контейнера. Как и следовало ожидать, наиболее интенсивно нагреваются поверхности контейнеров и субстрат с южной стороны в 12 00-16 00 часов. Поверхность черного контейнера нагревается выше зеленого (на 3-4оC) и терракотового (на 4,5-5,3оC). Температура субстрата в черном контейнере с южной стороны (в 14 00 часов) достигает 40-41,4 оC, что выше чем в зеленом (на 6,3оC) и терракотовом (на 10оC) градусов. С западной стороны максимальный нагрев поверхности контейнера приходится на 18 00, что напрямую связано с движением солнца. Разница здесь в случае с черным и терракотовым составляет 3оC, черным и зеленым 2оC. Различия нагрева субстрата с западной стороны в контейнерах всех цветов варьируют в пределах 3оC. С восточной стороны пик нагрева поверхности контейнера приходится на 12 00, контейнеры всех цветов прогревается интенсивнее воздуха на 3-5оC. Температура субстрата в черных контейнерах выше на 4оC по сравнению с терракотовыми и на 1оC – по сравнению с зелеными. С северной стороны пиковые температурные нагрузки приходятся на 16 00-18 00 часов, что связано с падением солнечных лучей по касательной к поверхности горшка и общим прогревом субстрата (рис. 2).
Для определения уровней связи между нагревом поверхности стенки и субстрата с различных сторон был проведен корреляционный анализ. Коэффициенты корреляции, рассчитанные для контейнеров различных цветов, приведены в таблице 1.
Установлена высокая связь между нагревом стенок горшка и субстрата с северной (r=0,95-0,98), южной (r=0,84-0,99), западной (r=0,96-0,99) сторон. Несколько ниже значение коэффициента корреляции с восточной стороны (r=0,29-0,81). Это связано, прежде всего, с отсутствием прямого воздействия солнечных лучей на эту часть контейнера во второй половине дня. Уровень связи в контейнерах разных цветов достоверно не отличается.
Анализ результатов замеров биометрических показателей в первом сезоне (2013 г.) выявил наличие незначительных различий прироста в высоту у растений в контейнерах различных цветов.
Растения, выращиваемые в зеленых контейнерах, опережают по приросту остальные варианты (рис. 3а), но различия недостоверны при 5 % уровне значимости, что подтверждается результатами дисперсионного анализа (Fф (з-ч) =0,55<Fst=0,58, Fф(з-т) =0,52<Fst=0,59). Расчет критериев Стьюдента и Фишера, также не выявил достоверных различий. К концу сезона различия прироста практически нивелировались.
Диаметральный прирост является надежным показателем интенсивности роста туи западной. В нашем опыте при более высоких стартовых параметрах растения в черных контейнерах к началу августа начали отставать от двух других вариантов по данному признаку (рис. 4а). Прирост в черных горшках на 11,6 % меньше, чем у зеленых и на 9,3 %, чем у терракотовых. Расчет критерия Стьюдента (t) показал наличие достоверных различий между выборочными средними значениями диаметра корневой шейки у туй из зеленого и черного контейнеров (tф=2,42> tst=2,10). Прирост по диаметру у терракотовых и черных (tф=2,61> tst=2,10). Различия диаметра у туй в терракотовых и зеленых контейнерах не достоверны.
Рис. 1. Среднедневная динамика температуры поверхности посадочных контейнеров трех цветов в солнечные дни летнего периода 2013 г. (Результаты получены авторами)
Рис. 2. Среднедневная динамика температуры субстрата посадочного контейнера трех цветов в солнечные дни летнего периода 2013 г. (Результаты получены авторами)
Таблица 1
Коэффициенты парной корреляции между температурой стенки контейнера и прилегающего субстрата
|
Корреляционная связь между показателями |
Северная сторона (r) |
Южная сторона (r) |
Западная сторона (r) |
Восточная сторона (r) |
|
Черный контейнер |
||||
|
Температура стенки контейнера и прилегающего субстрата |
0,96 |
0,99 |
0,99 |
0,68 |
|
Температура стенки контейнера и субстрата в центре контейнера |
0,98 |
0,93 |
0,99 |
0,29 |
|
Терракотовый контейнер |
||||
|
Температура стенки контейнера и прилегающего субстрата |
0,97 |
0,93 |
0,97 |
0,78 |
|
Температура стенки контейнера и субстрата в центре контейнера |
0,98 |
0,93 |
0,96 |
0,76 |
|
Зеленый контейнер |
||||
|
Температура стенки контейнера и прилегающего субстрата |
0,95 |
0,94 |
0,99 |
0,81 |
|
Температура стенки контейнера и субстрата в центре контейнера |
0,96 |
0,84 |
0,96 |
0,49 |
*Результаты получены авторами.
Дисперсионный анализ показывает наличие влияния фактора (цвет контейнера) на диаметральный прирост туи на уровне 22 % от всей совокупности факторов. Фактическая достоверность Fф=3,843 > Fst=3,71 соответствует первому порогу безошибочного суждения (95 %). Во втором сезоне (2014 г.) ситуация повторилась. В июле, августе и сентябре прирост по высоте растений в зеленых контейнерах был более интенсивным.
Однако данные различия также сгладились к концу вегетативного периода, что, возможно, связано со снижением среднесуточной температуры и, соответственно, с исключением воздействия высоких температур на растения во всех цветовые вариантах. Результаты дисперсионного анализа не выявили достоверных различий при 5 % уровне значимости (Fф=0,55<Fst=3,2, Fф з-т=0,51<Fst=3,2).
Самый большой диаметральный прирост зафиксирован у туй из зеленых горшков. В летние месяцы различия у растений из черного и терракотового контейнеров не значительные. При статистической обработке данных 2015 года расчет критериев Стьюдента и Фишера не выявил достоверных различий средних значений диаметрального прироста туи в контейнерах различного цвета, между зеленым и черным контейнером (tф=5,2> tst=2,10) (Fф=1,35> Fst=3,2), а также терракотовым и черным (tф=2,7> tst=2,10) (Fф=1,32> Fst=3,2). Различия между зеленым и терракотовым несущественны, (tф=0,5<tst=2,10), (Fф=0,9<Fst=3,2). Высота растений к концу эксперимента была практически одинаковой во всех вариантах, достоверных различий по данному признаку не установлено.
Анализ активности солей в субстрате контейнеров показывает, что торфяной субстрат, помещенный в контейнеры в начале эксперимента, имел одинаковую по значению активность солей (fb=0,38-0,42), что свидетельствует о достаточной и высокой доступности таких макроэлементов как N, P, Cl, S, К, Na, Ca, Mg и микроэлементов B, Mo, Fe, Mn, Zn, Cu, Al. В. В течение вегетативного периода наметилась тенденция снижения жизненно-важных элементов, причем наиболее значительное снижения уровня указанных минеральных элементов установлено в субстрате, помещенном в черные контейнеры.
а
б
в
Рис. 3. Ход роста растений туи западной «Смарагд» по высоте в горшках различных цветов:
а – 2013 г., б – 2014 г., в – 2015 г (Результаты получены авторами)
а
б
в
Рис. 4. Интенсивность прироста по диаметру у растений туи в контейнерах трех цветов:
а – 2013 г., б – 2014 г., в – 2015 г (Результаты получены авторами)
Низкое значение коэффициента (fb) микроэлементов указывает на медленное усвоение таких микроэлементов как: Fe, Mn, Zn, Cu, Al. Недостаток данных элементов приводит к ингибированию фотосинтеза, азотного и фосфорного обмена, окислительно-восстановительных реакций, синтеза и окисления ауксинов, что в свою очередь приводит к уменьшению прироста в высоту. В конце вегетативного периода наиболее высокие показатели активности солей отмечены в субстрате в контейнере зеленого цвета в периферийной, корнеобитаемой, зоне (fb=0,26). В центре контейнера значения существенно ниже и почти не зависят от цвета контейнера. Так в контейнере терракотового цвета в периферийной зоне (fb=0,23), в черном (fb=0,17), зеленом (fb=0,24)
Расчет критерия Стьюдента и Фишера, при обычной (5 %) точности исследования, для средних значений активности солей в контейнерах различного цвета выявил различия между зеленым и черным контейнером (tф=5,2> tst=2,10) (Fф=5,1> Fst=3,2), а также терракотовым и черным (tф=2,7> tst=2,10), (Fф=10,2> Fst=3,2). Различия между зеленым и терракотовым несущественны (tф=0,5<tst=2,10), (Fф=0,9<Fst=3,2). Однофакторный дисперсионный анализ показывает, что нулевая гипотеза отвергается Fф=8,01 > Fтеор=3,2 и подтверждается наличие влияния фактора на отклик. Сила влияния фактора «цвет контейнера» составляет 37,5 %.
Исследования, проведенные в течение последующих двух вегетационных периодов, свидетельствуют о том, что по мере истощения субстрата активность солей в контейнерах всех цветов снижается и к концу 2014 года в периферийной зоне до fb=0,13-0,14, и не имеет достоверных различий в зависимости от цвета контейнера. Внесение минеральных удобрений в начале сезона позволяет увеличить содержание активных ионов до нормальной обеспеченности fb =0,4-0,34, но уже в середине лета данный показатель снижается до 0,12-0,15.
Сила влияния фактора «цвет контейнера» к концу 2015 года не превышал 5 %.
Выводы
- Поверхность стенки черного контейнера нагревается выше зеленого и терракотового (на 3оC-4,5оC). Температура субстрата в черном контейнере с южной стороны поднимается выше 40оC, и превышает по данному показателю температуру в зеленом (на 15 %) и терракотовом (на 24 %) горшках.
- Как показывают данные наблюдений, установлена высокая корреляционная связь (r=0,81-0,98) между нагревом стенок, субстрата с различных сторон света и нагревом в центральной части горшка. Самый низкий уровень связи у черного контейнера с восточной стороны (r=0,29-0,69).
- Анализ хода роста саженцев, участвующих в опыта, выявил незначительные различия прироста по высоте и диаметру в контейнерах различных цветов. Растения в зеленых контейнерах опережают по приросту остальные варианты, но различия недостоверны при 5 % уровне значимости.
- Анализ активности солей в субстрате контейнеров показывает, что торфяной субстрат имеет различное содержание макро и микроэлементов после первого года выращивания в нем растений туи западной в контейнерах различных цветов. По-видимому, высокая температура в черном контейнере приводит к увеличению скорости химических реакций, а также более интенсивному выщелачиванию основных элементов питания из субстрата. Сила влияния фактора «цвет контейнера» составляет 37,5 % от всей совокупности.
- К концу эксперимента сила влияния фактора «цвет контейнера» на содержание доступных макро- и микроэлементов не превышал 5 %.
- Таким образом, цвет контейнера не оказывает серьезного влияния на рост посадочного материала в питомниках. Выбор данного параметра целесообразно рассматривать с маркетинговой стороны вопроса.
1. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. - М.: Агропром, 1985. - 351 с. - Библиогр.: с.346.
2. Дроздов, С. Н. Терморезистентность активно вегетирующих растений / С. Н. Дроздов, В. К. Курец, А. Ф. Титов. - Л.: Наука: Ленингр. отд-ние. - 1984. - 168 с. Библиогр.: с.163-165.
3. Контейнерный метод выращивания посадочного материала и перспективность его внедрения в питомники Саратовской области / С.В. Кабанина, М.Ю. Сергадеева, К. В. Балина, О.В. [и др.]- Балашов: Изд-во «Николаев», 2004. -20 с. Библиогр.: с.18.
4. Куприянова, А. Г. Выращивание и условия содержания контейнерных растений в озеленении: 06.03.04 «Агролесомелиорация и защитное лесоразведение, озеленение населенных пунктов» дис… канд. с.-х наук : защищена 20.11.2009 / Куприянова Александра Генриховна. ФГОУ ВПО «СГАУ им. Н.И. Вавилова» - Саратов, 2009. - 171 c. Библиогр.: с.131-152.
5. Курец, В. К. Статистическое моделирование системы связей растение - среда / В. К. Курец, Э. Г. Попов; АН СССР, Карел. науч. центр, Ин-т биологии: Ленинград, Наука, 1991. - 152 с. Библиогр.: с. 142-148. - ISBN 5-02-026704-X.
6. Прогрессивные технологии размножения деревьев и кустарников / В. Г. Зиновьев Н.Н. Верейкина, Н.Н. Харченко, В.Б. Любимов; М-во образования и науки РФ, ГОУ ВПО «ВГЛТА», НИУ «БелГУ». Белгород - Воронеж, 2002. - 136 с. Библиогр. с.118-135.
7. Жигунов, А. В. Теория и практика выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой для лесовосстановления 06.03.01 - «Лесные культуры, селекция, семеноводство» дис… докт. с.-х наук: защищена / Анатолий Васильевич Жигунов: ЛенНИИЛХ - Ленинград, 1998. - 294 с. Библиогр.: с. 269-294.
8. Цепляев, А. Н. Аналитическое описание теплового состояния контейнера для посадочного материала. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2013. - №88(04). - URL: http://ej.kubagro.ru/2013/04/pdf/29.pdf. (дата обращения: 21.02.2020).
9. Цепляев, А. Н. Влияние температуры на рост кизильника блестящего (Cotoneaster lucidus) при выращивании по системе Pot-in-pot / А. Н. Цепляев. // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2012. - №7 (105). - С.74-78. Библиогр.: с. 74-78(18 назв.).
10. Whitcomb, С E. Effects of temperature in containers on plant root growth / C. E. Whitcomb, G. W. A. Mahoney. - Oklahoma, 1984. - 855 p.
11. Цепляев, А. Н. Особенности контейнерного выращивания растений в условиях Центрально-Черноземного региона. [Текст] / А. Н. Цепляев // Питомники России: Инновации и импортозамещение Сборник докладов IX ежегодной конференции Ассоциации производителей посадочного материала. - Москва: АППМ, 2016 г.- С.66-70. Библиогр.:66-70 с.
12. Columbo S. J., Timmer V. R. Limits of tolerance to high temperature causing direct and indirect damage to black spruce. Tree Physiol. 1992.11:95-104.
13. Jensen, G. Effect of temperature and shifts in temperature on the respiration of intact root systems. Plant Physiol. 1960. - Vol. 13(4). - P. 882 - 830.
14. Johnson, C. R. Ingram D. L. Pittosporum tobira response to container medium temperature. HortScience 1984. 19: 524- 525.
15. Gouin, F. R. Soil temperatures of container plants overwinteredunder microfoam. Amer. Nurseryman. 1976. 144(8):9, 82.
16. Ingram, D. L., Webb P. G., Biggs R.H. Interactions of exposure time and temperature on thermostability and protein content of excised Illicium parviflorum roots. Plant and Soil. - 1986. - № 96. - P. 69-76.
17. Levitt, J. Responses of plants to environmental stresses. / Vol. 1. Chilling, freezing and high temperature stresses. / J. Levitt. N.Y. etc, 1980. - 497 p.
