Использование плавленого фосфорно-магниевого удобрения ПФМУ-2 при выращивании сеянцев хвойных пород с закрытой корневой системой

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЛАВЛЕНОГО ФОСФОРНО-МАГНИЕВОГО УДОБРЕНИЯ ПФМУ-2 ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ СЕЯНЦЕВ ХВОЙНЫХ ПОРОД С ЗАКРЫТОЙ КОРНЕВОЙ СИСТЕМОЙ

Е.В. РОБОНЕН, Институт леса КарНЦРАН, М.И. ЗАЙЦЕВА, ПетрГУ,

Н.П. ЧЕРНОБРОВКИНА, Институт леса КарНЦ РАН, Г.А. ЛЕБЕДЕВА, Институт геологии КарНЦ РАН, Г.П. ОЗЕРОВА, Институт геологии КарНЦ РАН

Выращивание качественного посадочного материала необходимо для проведения работ по созданию лесных культур. Положительные результаты при этом могут быть достигнуты путем внедрения в производство современных технологий [1]. В процессе выращивания посадочного материала древесных пород почвы питомников нуждаются в восстановлении и повышении их плодородия [2]. Сеянцы выращивают на минеральной почве с внесением органических и минеральных удобрений на различных видах субстратов. Успех выращивания посадочного материала древесных растений в полиэтиленовых теплицах в значительной степени определяется выбором субстрата.

Наиболее подходящим для выращивания сеянцев хвойных пород с закрытой корневой системой (ЗКС) в настоящее время считается субстрат, приготовленный из верхового сфагнового торфа [3]. Благодаря наличию большого количества крупных и мелких пор он обеспечивает благоприятный для корней растений водно-воздушный режим. Верховой сфагновый торф обладает антисептическими свойствами, в нем отсутствуют возбудители опасных грибковых заболеваний, таких, как фузариоз [4]. Вместе с тем сфагновый торф беден питательными веществами, имеет высокую кислотность. Он нуждается во внесении известковых материалов и минеральных удобрений для создания оптимальной кислотности и уровня минерального питания. Чрезмерная кислотность торфа сильно тормозит нитрификацию, растения страдают также и от недостатка кальция, магния и других элементов питания. Усвоение микроэлементов, за исключением молибдена, напротив, лучше происходит в слабокислой среде и затруднено в щелочной. Количество необходимого известкового материала для нейтрализации кислотности верхового торфа зависит от нескольких факторов: исходного значения рН торфа, степени разложения, химических свойств и степени размельчения

известкового материала. Кроме того, доза известкового материала определяется в зависимости от применяемых для обогащения верхового торфа видов минеральных удобрений. Резкое повышение рН торфа происходит уже в течение первого дня после смешения торфа с известковыми материалами. Менее обожженные или необожженные материалы, содержащие большую часть кальция и магния в виде карбонатов, действуют медленнее, чем сильнообожженные [3]. Доза и соотношение элементов питания в субстрате должны соответствовать требованиям вида, особенностям субстрата, условиям выращивания.

Для питания растений доступны только те питательные вещества, которые находятся в почве в форме соединений, растворимых в воде и слабых кислотах, а также в обменно-поглощенном состоянии. Мобилизация питательных веществ, переход труднорастворимых соединений в усвояемую форму постоянно происходит в почве под влиянием биологических, физико-химических и химических процессов [5]. Поглощение веществ растениями из почвы зависит от фактора интенсивности - концентрации или активности ионов в водной фазе почвы и фактора пополнения. Именно последний определяет стабильность обеспеченности растений тем или иным элементом питания во времени [6]. Избыток минерального питания может привести к повышенному осмотическому давлению почвенного раствора, уменьшению поглощения воды, усилению дефицита воды в листьях, повреждению тканей от подсыхания в дни, когда погодные условия вызывают сильную транспирацию. Высокие концентрации солей в почве могут вызывать повреждение корней путем плазмолиза. На сеянцах нежелательное действие избытка удобрений может проявляться в виде чрезмерного верхушечного роста, приводящего к низким величинам соотношения подземной и надземной частей, в результате чего растения часто плохо приживаются после пересадки [7].

Основное количество питательных веществ, необходимых для нормального роста и развития, поглощается корневой системой. Элементы питания могут включаться в биосинтез растений также и в случае их поступления через поверхность листьев и стеблей. Питательные вещества удобрений, внесенных при внекорневой подкормке, используются растениями полнее, чем внесенные в почву [8]. Способ внекорневых подкормок используется в настоящее время при выращивании сеянцев древесных растений. Финская технология выращивания сеянцев древесных растений с закрытой корневой системой в условиях защищенного грунта, внедренная в лесопитомнических комплексах Карелии, предусматривает активное использование внекорневых подкормок. Повышение уровня обеспеченности растений питательными веществами при использовании метода внекорневых подкормок происходит не только благодаря удобрениям, внесенным в растворенном виде на поверхность листьев, но и за счет питательных веществ, которые дополнительно вбирают корни растений из почвы. Высказывалось предположение, что, минуя почву, можно применять меньшие дозы питательных веществ, достигая того же действия их на растение, что и при внесении обычным путем более высоких норм. Но постепенно выяснилось, что, по крайней мере, для фосфора некорневое питание культур может быть лишь дополнительным к корневому, а отнюдь не основным [9]. Нормальный синтез фосфорсодержащих органических соединений в растении обеспечивается только при поступлении фосфорно-кислых минеральных солей через корни [10]. Применение способа внекорневых подкормок не означает, что внесение основной заправки удобрений при приготовлении субстрата уже не требуется.

Для выращивания сеянцев хвойных пород с закрытой корневой системой по финской технологии в четырех лесопитомнических комплексах Карелии ранее ежегодно закупались за рубежом все необходимые расходные материалы - готовый субстрат, удобрения для подкормок. С введением в эксплуатацию в лесопитомнике Петрозаводского лесхоза линии по приготовлению субстрата появилась возможность отказаться от приобретения субстрата за рубежом. Однако удобрение для основной заправки по-прежнему закупается. Возникла необходимость отработки методики приготовления субстрата с использованием удобрений отечественного производства. Прежде всего это каса-

ется фосфора, необходимого в корневом питании. Все растения крайне чувствительны к фосфатному голоданию в самом раннем возрасте, когда усваивающая способность их неразвитой еще корневой системы весьма слабая. Фосфорное голодание растения приводит к слабому использованию им азота и других питательных элементов. Потребность в дополнительном снабжении хорошо усвояемым фосфором особенно остро может проявляться у мелкосеменных видов с их весьма скромным запасом фосфатов, обычно недостаточным для энергичного начального роста [9]. Использование в качестве основной заправки суперфосфата как источника фосфорного питания осложняется химическим поглощением фосфора почвенным поглощающим комплексом, обусловленным образованием нерастворимых и труднорастворимых в воде соединений в результате химических реакций между отдельными растворимыми солями в почве (ионами в почвенном растворе). При внесении суперфосфата, содержащего фосфор в виде водорастворимой соли Са^РО^ - однозамещенного фосфата кальция, в почве происходит интенсивное химическое связывание фосфора. Химическое поглощение (фиксация) фосфора обусловливает слабую подвижность его в почве и снижает доступность для растений. Суперфосфат не обладает достаточной сыпучестью для того, чтобы можно было обеспечить его равномерное внесение в торф с использованием дозатора на линии по приготовлению субстрата. Необходимо также учитывать, что при внесении в торф водорастворимых удобрений в результате интенсивных поливов значительная часть их вымывается, что приводит к неоправданным расходам [11].

В отличие от них, плавленое фосфорно-магниевое удобрение (ПФМУ) обладает хорошими физическими свойствами, негигроскопично, обладает хорошей сыпучестью. Оно не слеживается, выдерживает длительное хранение без изменения качественных показателей [12]. Это удобрение не вымывается из почвы, что особенно важно при выращивании растений с закрытой корневой системой. Содержащиеся в нем компоненты растворяются в почве со скоростью, соизмеримой со скоростью усвоения питательных веществ растениями. ПФМУ обладают пролонгированным сроком действия и не аккумулируются в почвах до токсичных концентраций [12]. Содержащийся в них кальций способствует подщелачиванию кислых почв. [13]. Производство плавленого маг-

ниевого фосфата не требует применения серной кислоты, позволяет использовать низкопроцентные природные фосфаты без предварительного обогащения [14]. Институтом геологии Карельского научного центра РАН выполнены работы по получению ПФМУ на основе минерального сырья Карелии [1, 13]. В результате агрономических испытаний, проведенных Институтом биологии Карельского научного центра РАН, показана эффективность действия ПФМУ в качестве сложного удобрения на основных сельскохозяйственных культурах.

Изучение возможности использования плавленого фосфорно-магниевого удобрения ПФМУ-2 в качестве основной заправки для выращивания сеянцев хвойных пород с закрытой корневой системой было целью исследования.

Материалы и методы

Испытание плавленого фосфорно-магни-евого удобрения проводили на опытной партии ПФМУ-2, полученной в НКТБ «Кристалл» (Санкт-Петербург) в результате плавления при 1 450 °С шихты, состоящей из апатитового концентрата (Ковдор) и талькохлоритового сланца (Карелия, Се-гозеро). Стеклогранулят, полученный при закалке расплава под струей воды, содержал: Р2О5 - 19,2 %, MgO - 15,5 %, СаО - 25 %. Содержание усвояемого лимоннокислого Р2О5 составило 90 % от общего содержания пентоксида фосфора. Удобрения ПФМУ-2 крупного (от 0,25 до 1 мм ) и мелкого (менее 0,25 мм) помола испытывали отдельно.

Эксперимент проводили в лесопитомнике Петрозаводского лесхоза в условиях защищенного грунта. Сеянцы сосны обыкновенной с закры-

той корневой системой выращивали в жестких пластмассовых кассетах типа «Р1аП;ек 121». В качестве сырья для приготовления субстрата использовали верховой сфагновый торф, заправленный доломитовой мукой (2 г/л). В первой серии опытов удобрения ПФМУ-2 крупного (вариант 1) и мелкого (вариант 2) помола вносили в торф в разных дозах в диапазоне от 0,1 до 10 г на литр на фоне азотного и калийного удобрений. Во второй серии опытов удобрения ПФМУ-2 крупного и мелкого помола вносили в торф в таких же дозах, но без фонового внесения азота и калия. В качестве азотного удобрения использовали аммиачную селитру, калийного - калий хлористый. Аммиачную селитру вносили в количестве 0,28 г/л (по д.в.), калий хлористый - 0,29 г/л (по д.в.).

В июне кассеты, наполненные приготовленным субстратом и засеянные семенами сосны обыкновенной, выставляли в теплицу, где был обеспечен полив и подкормка жидкими удобрениями типа <^ирегех» финского производства, согласно стандартной технологии выращивания. В августе сеянцы были извлечены из ячеек кассет, корни отмыты от торфа и определен сухой вес сеянцев.

Результаты и обсуждение

В первой серии опытов, проведенной на фоне азотного и калийного удобрений, наблюдали значительный положительный эффект при внесении удобрения ПФМУ-2 как крупного, так и мелкого помола. В варианте с внесением ПФМУ-2 крупного помола при увеличении дозы внесения удобрения от 0 до 2 г/л наблюдали увеличение сухой массы одного сеянца (рис. 1).

Дозы внесения ПФМУ-2, г/литр

Рис. 1. Влияние внесения в торфяной субстрат удобрения ПФМУ-2 в различных дозах на фоне азотных и калийных удобрений на биомассу сеянцев сосны обыкновенной

крупный помол  мелкий помол

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 0,9 1 2 4 6 8 10 16 Дозы внесения ПФМУ-2, г/литр

Рис. 2. Влияние внесения в торфяной субстрат удобрения ПФМУ-2 в различных дозах без фонового внесения азотных и калийных удобрений на биомассу сеянцев сосны обыкновенной

При дозе 2 г/л она составила 128 мг по сравнению с 78 мг при нулевой дозе. Дальнейшее увеличение дозы внесения удобрения до 16 г/л не приводило к заметному изменению массы сеянцев, которая составила в среднем 162 ± 4 мг. В варианте с внесением ПФМУ-2 мелкого помола на фоне азотного и калийного удобрений при увеличении дозы внесения удобрения от 0 до 0,6 г/л масса сеянцев увеличивалась от 85 до 133 мг. При увеличении дозы внесения удобрения от 0,6 до 4 г/л масса сеянцев практически не изменялись и составила 123 ± 7 мг. Внесение удобрения в дозах, превышающих 4 мг/л, приводило к постепенному уменьшению массы сеянца, которая составила 65,6 мг при дозе 16 г/л.

ПФМУ-2 крупного помола не оказывало токсического действия на сеянцы сосны даже при дозе внесения 16 г/л, в то время как при мелком помоле повышенные дозы оказывали ингиби-рующее действие на рост сеянцев. Видимо, это объясняется подщелачивающим действием удобрения, содержащего, кроме фосфора, кальций и магний. При мелком помоле интенсивность их поступления в почвенный раствор значительно выше и подщелачивающее действие проявляется при меньших дозах внесения. Поскольку в эксперименте использовали торф, предварительно заправленный доломитовой мукой и имеющий оптимальную для роста сеянцев сосны реакцию среды (рН 4,8-5,3), внесение удобрения, обладающего подщелачивающим действием, могло привести к нежелательным последствиям. Известно, что излишнее известкование отрицательно

сказывается на развитии сеянцев хвойных пород, особенно сосны обыкновенной [15]. Перенасыщенность почвы известью следует считать более опасным, чем ее дефицит. Завышение доз извести приводит к ухудшению агрохимических свойств почвы, в результате чего растения страдают от ее избытка [16].

Надо отметить, что в первой серии опытов подщелачивающее действие удобрения ПФМУ-2 могло несколько компенсироваться физиологически кислыми азотным и калийным удобрениями.

Во второй серии опытов, проведенных без фонового внесения азота и калия, положительного влияния удобрения ПФМУ-2 на рост сеянцев сосны почти не наблюдали. Очевидно, что внесение фосфорного удобрения в верховой торф, практически лишенный элементов питания, приводило к значительному дисбалансу их содержания. Лишь внесение удобрений ПФМУ-2 крупного помола в дозе 0,2 г/л повышало массу сеянцев от 113 мг при нулевой дозе до 141 мг (рис. 2).

Увеличение дозы внесения удобрения от 0,3 до 1 г/л приводило к уменьшению массы сеянцев до исходного значения, соответствующего нулевой дозе. При увеличении дозы внесения удобрения свыше 1 г/л масса сеянцев была меньше, чем без внесения удобрения, а при дозе 10 г/л она составила всего 45,5 мг, т.е. 40 % от исходного значения. При внесении ПФМУ-2 мелкого помола уже с первой дозы внесения -0,1 г/л - наблюдали постепенное уменьшение массы сеянцев от 114 мг при нулевой дозе до 51,7 мг при дозе 4 г/л. В этом варианте, видимо, сказался как дисбаланс содержания отдельных элементов

минерального питания, так и подщелачивающее действие удобрения. Для использования ПФМУ-2 мелкого помола при выращивании сеянцев сосны необходимо откорректировать дозу внесения известкующего материала.

Анализ полученных результатов показал, что использование удобрения ПФМУ-2 в качестве основной заправки субстрата из верхового сфагнового торфа для выращивания сеянцев сосны обыкновенной с закрытой корневой системой дает существенный положительный эффект при крупном помоле сплава на фоне внесения азотного и калийного удобрений. Удобрение ПФМУ-2 крупного помола не оказывает токсического действия на сеянцы сосны даже при дозе внесения 16 г/л, что позволяет не опасаться его передозировки в случае нестабильной работы дозирующего устройства или неравномерного поступления торфа на транспортер линии по приготовлению субстрата.

Без фонового внесения удобрений также наблюдался небольшой положительный эффект. В варианте с мелким помолом внесение только небольших доз ПФМУ-2 на фоне азотного и калийного удобрений положительно отразилось на увеличении биомассы сеянцев. Без фонового внесения удобрений внесение ПФМУ-2 мелкого помола привело к отрицательному результату даже в небольших дозах.

Эффективность ПФМУ зависит от размера частиц и фонового внесения азотных и калийных удобрений. Проведенные исследования дают основание рекомендовать удобрения ПФМУ-2 крупного помола (от 0,25 до 1 мм ) для выращивания сеянцев сосны обыкновенной с закрытой корневой системой в качестве базовой или основной заправки субстрата, приготовленного из верхового торфа, заправленного доломитовой мукой, на фоне внесения азотного и калийного удобрений. Рекомендуемая доза внесения удобрения - от 2 до 8 г на 1 л субстрата, или 2-8 кг/м3 .

Библиографический список

1. Жигунов, А.В. Посадочный материал с закрытой корневой системой / А.В. Жигунов // Лесное хозяйство.

- 1998. - № 5. - С. 33-36.

2. Выращивание и использование крупномерного посадочного материала хвойных пород в условиях Карелии / А.И. Соколов, А.А. Мордась, Т.И. Кривенко и др. - Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2002. - 44 с.

3. Ринькис, Г.Я. Оптимизация минерального питания полевых и тепличных культур / Г.Я. Ринькис, В.Ф. Нол-лендорф. - Рига, 1977. - 168 с.

4. Жигунов, А.В. Теория и практика выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой / А.В. Жигунов. - СПб., 2000. - 293 с.

5. Смирнов, П.М. Агрохимия / П.М. Смирнов, Э.А. Мура-вин. - М., Колос. 1977. - 240 с.

6. Снакин, В.В. Состав жидкой фазы почв / В.В. Снакин, А.А. Присяжная, О.В. Рухович. - М., РЭФИА, 1997.- 325 с.

7. Крамер, П.Д. Физиология древесных растений / П.Д. Крамер, Е.Е. Козловский. - М., 1983. - 462 с.

8. Калашник, Д.И. Внекорневые подкормки растений / Д.И. Калашник. - Каменец-Подольск, 1978. - 92 с.

9. Петербургский, А.В. Агрохимия и физиология питания растений / А.В. Петербургский. - М., Россельхозиздат, 1981. - 184 с.

10. Туева, О.Ф. Фосфор в питании растений / О.Ф. Туева.

- М.: Наука, 1966. - 296 с.

11. Применение минеральных удобрений при выращивании посадочного материала в теплицах: методические рекомендации. - Л.: ЛенНИИЛХ, 1982. - 40 с.

12. Процюк, А.П. Плавленые фосфорно-магниевые удобрения / А.П. Процюк, П.Б. Громов, Л.П. Лебедева и др. // Фундаментальные науки - народному хозяйству. - М.: Наука, 1990. - С. 628-629.

13. Каменева, Е.Е. Перспективы использования минерального сырья Карелии для производства плавленых фосфор-но-магниевых удобрений / Е.Е. Каменева, Г.А. Лебедева, Г.П. Озерова и др. // Геология и полезные ископаемые Карелии. - Вып. 7. - Петрозаводск, 2004. - С. 163-170.

14. Справочник агрохимика. - М.: Россельхозиздат, 1976,

- 350 с.

15. Левкина, Т.И. К вопросу об отношении сеянцев древесных пород к реакции среды и известкованию почв лесных питомников / Т.И. Левкина. // Возобновление леса на вырубках и выращивание сеянцев в питомниках. - Петрозаводск: Карельское книжное издательство, 1964. - С. 201-211.

16. Яковлев, А.П. Известкование кислых почв в лесных питомниках / А.П. Яковлев, В.К. Куликова, Р.В. Леонтьева и др. // Лесное хозяйство. - 1983. - № 4. - С. 23-27.