Эффективность применения безрешетной технологии по предпосевной обработке семян сосны обыкновенной и выращиванию сеянцев в питомнике

Природопользование

DOI: 10.12737/6267 УДК 630*232.315.4

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БЕЗРЕШЕТНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПО ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКЕ СЕМЯН СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ И ВЫРАЩИВАНИЮ СЕЯНЦЕВ В ПИТОМНИКЕ

доктор технических наук, профессор Л. Т. Свиридов1 кандидат технических наук, доцент А. Д. Голев1 кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Г. Г. Г олева2

Е. В. Тарасова1

1 - ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»,

г. Воронеж, Российская Федерация

2 - ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора

Петра I», г. Воронеж, Российская Федерация

Разработана технология по предпосевной обработке и высеву семян хвойных пород в питомнике. В основу технологии положен процесс разделения семян сосны обыкновенной на фракции по линейному размеру (толщине) в рабочем органе безрешетного сепаратора. Эффективность технологии заключается в том, что получаемые семена представляют собой откалиброванную с точностью до нескольких десятков Мкм фракции семян, что невозможно получить ни на одной из существующих лесохозяйственных сортировальных машин. При этом полнота выделения проходовой фракции может достигать 100 %. Это дает возможность выделить в полном объеме все размерные группы семян и дифференцированно подойти к определению нормы высева и глубины заделки при проведении посевных работ в лесном питомнике. Разделение лесных семян по крупности делается именно в целях рационального использования как крупных, так и мелких семян. Мелкие семена в связи с возможностью наличия среди них семян ценных экотипов высевают с дифференцированной глубиной заделки и пр. Этим создаются наилучшие условия для их произрастания и дальнейшего развития сеянцев. При обычных же посевах смесью этих условий мелкие семена не имеют: они развиваются хуже (за счет меньшего количества света, площади питании и прочее, т.е. угнетаются), а выросшие из них растения, менее развитые по сравнению с растениями из крупных семян, при сортировке сеянцев обычно идут в брак. Процесс сортирования лесных семян важен: по общехозяйственным соображениям, связанным с хранением (установлено, что семена крупных и более тяжелых фракций лучше и дольше сохраняются для резервного семенного фонда); для выращивания улучшенного посадочного материала на основе современной технологии без перешколивания; для повышения качества и продуктивности лесов. Данная технология позволяет выработать научные направления и разработать концепцию развития средств механизации при выполнении процессов сортирования лесных семян.

Ключевые слова: безрешетный сепаратор, фракция, предпосевная обработка, сеянец.

40

Лесотехнический журнал 3/2014

Природопользование

EFFICIENCY OF APPLICATION OF SIEVELESS TECHNOLOGY PRESOWING PROCESSING OF SCOTS PINE SEEDS AND GROWING SEEDLINGS IN NURSERY

DSc in Engineering, Professor L. T. Sviridov1 PhD in Engineering, Assistant Professor A. D. Golev1 PhD in Agriculture, Assistant Professor G. G. Goleva2 E. V. Tarasova1

1 - FSBEI HPE «Voronezh State Academy of Forestry and Technologies», Voronezh, Russian Federation

2 - FSBEI HPO «Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter I»,

Voronezh, Russian Federation

Abstract

Technology for presowing treatment and sowing seeds of coniferous species in the nursery is developed. The technology is based on the process of separation of Scotch pine seeds into fractions according to the linear size (thickness) in the working body of sieveless separator. Effectiveness of the technology lies in the fact that the resulting seeds are calibrated accurate to several tens of microns of seeds fraction that can not be obtained in any of the existing forest sorting machines. In this case, completeness of separation of passing fraction can reach 100 %. This makes it possible to fully allocate all size groups of seeds and take differential approach to the definition of seeding rate and planting depth during the planting season in the forest nursery. Separation of forest seed on particle size is done exactly for the rational use of both large and small seeds. Small seeds in connection with the possibility of the presence of valuable ecotypes among these seeds are seeded with differentiated planting depth and so on. These are the best conditions for their growth and further development of seedlings. Under normal sowings by a mixture small seeds do not have such conditions: they do worse (obviously due to the smaller amount of light, nutrition and other areas, ie, they are inhibited), and plants which grew out of them are less developed in comparison with the plants of the largest seeds, when sorting seedlings they usually go into flaw. The process of sorting of forest seeds is important: for general running reasons connected with the storage (it was found that the seeds of large and heavier fractions are better and longer saved for backup seed fund); for the cultivation of improved planting material on the basis of modern technology without lining out; to improve the quality and productivity of forests. This technology allows you to develop research areas and develop a concept for the development of mechanization in the performance of sorting processes of forest seeds.

Keywords: sieveless separator, fraction, pre-sowing processing, seedling.

Современное состояние лесного хозяйства испытывает большие, чем ранее, потребности как в посадочном, так и в посевном материале. Снижение объемов за-

готовки семян основных лесообразующих пород обостряет проблему получения нужного объема посадочного материала. Семена, необходимые для посева и

Лесотехнический журнал 3/2014

41

Природопользование

выращивания посадочного материала в питомниках, должны иметь высокие посевные качества. В естественном же состоянии семена малопригодны для посевов на лесокультурных площадях и в питомниках. Для улучшения посевных качеств их подвергают обескрыливанию, очистке, сортированию и другим технологическим операциям. Сортирование по размерам и удельной массе (плотности) является важнейшей завершающей стадией всего технологического процесса обработки семян. Для этого используются различные устройства и машины типов ОВС-2, ОР-2, ВЛС-1, СУМ-1, МОС-1, УМО-1 и МОС-1А, которые в основном производят первичную очистку и сортирование семян. В них с целью доведения до требуемых посевных качеств семена пропускают через рабочие органы 2-3 раза, что ведет к большим потерям семян в отходы (8-13 %) и их повышенному травмированию (3-7 %).

Однако эти машины до настоящего времени отвечали требованиям, связанным с выращиванием посадочного материала по традиционной технологии, по которой семена высевались общей смесью без сортирования на фракции и в количестве 6070 кг на 1 га. При стандартной технической всхожести из этого объема семян с одного гектара должно получаться 8-9 млн. шт. сеянцев. В нашей стране выход сеянцев составляет 1,2-1,8 (в отдельных случаях 2,2-2,5) млн. шт., а в зарубежных странах - 4-6 млн. шт. Академик А.Р. Родин [1], обобщая производственные данные, установил, что при выращивании сеянцев сосны лишь 14-22 % высеянных семян образуют стандартные сеянцы, т.е. из

каждых посеянных 5-7 семян только одно семя дает стандартный сеянец. Аналогичные данные получены и о других лесных породах. При современных ценах на лесосеменное сырье это ни с экономической, ни с ресурсосберегающей точки зрения недопустимо.

Следует особо отметить, что от качества семян в значительной степени зависит будущее качество наших лесов как по продуктивности, так и генетической, биологической и природоохранной функциям. Качественный состав семян определяется не только селекционно-генетическими, но и посевными свойствами. Посевные свойства семян древесных и, в первую очередь, ценных хвойных пород определяются способами их обработки. Существуют различные способы предпосевной обработки (стратификация, снегование, замачивание и др.), которые улучшают посевные качества (энергию прорастания, лабораторную и грунтовую всхожести). Но для создаваемых технологий выращивания укрупненного посадочного материала без перешко-ливания в питомниках очень важны процессы сортирования семян по размерным признакам и плотности, которые позволяют получать в зависимости от сроков выращивания стандартный посадочный материал с однотипными характеристиками [2].

Технология внедрения укрупненного посадочного материала без перешколива-ния предусматривает дифференцированный высев семян с учетом их нормы высева и глубины заделки. Норма высева и глубина заделки регламентируются массой 1000 штук семян, которая в значительной мере зависит от плотности и размерных

42

Лесотехнический журнал 3/2014

Природопользование

признаков семян, получаемых в процессе их сортирования [3].

В ходе проведения исследовательских работ по определению различных подходов к вопросам предпосевной обработки семян хвойных пород было установлено, что наиболее эффективными, с точки зрения сохранности ценного лесосеменного материала, а также снижения нормы высева и получения саженцев в конце второго вегетативного периода является применение безрешетных средств механизации по сортированию семян [4]. Исследования, проведенные на семенах сосны обыкновенной, показали, что полнота выделения семян мелкой фракции при применении безрешетной технологии увеличивается по сравнению с существующей в 7-8 раз, а полнота выделения средней и среднекрупной фракций увеличивается в среднем в 2,5-3 раза по сравнению с традиционной технологией и может достигать 96-98%, в результате чего получаются выровненные по размерам и массе 1000 штук семян фракции. Новая безрешетная технология позволяет разделять любые семена шаровидно-эллиптической формы по толщине в зависимости от классового промежутка на большое число фракций (до 100 фракций), практически не повреждая их [5].

Сортирование семян хвойных пород целесообразно и по причине сохранения ценного семенного фонда, которого в настоящее время крайне мало для лесовосстановительных работ [6]. Наконец, установлено [7, 8], что процесс сортирования семян по размерам и плотности целесообразен по многим другим причинам, так как позволяет:

1) Сохранить посевные качества лесосеменной партии при выделении из нее семян мелкой фракции.

2) Разделить на определенные фракции и при дифференцированном и точном посеве, выровненными по крупности и плотности семенами обеспечить:

•Оптимальную (меньшую) норму высева семян на единицу площади, тем самым значительно сократив расход ценного лесосеменного материала;

•Равномерную площадь питания при выращивании стандартных сеянцев и саженцев одинакового размера и повысить выход стандартного посадочного материала с единицы площади питомника.

Необходимо отметить, что все фракции семян имеют одинаковую практическую ценность [9]. При этом семена мелких фракций, как установлено исследованиями многих ученых [10, 11], имеют ряд характерных особенностей, повышающих их ценность по сравнению с остальными фракциями:

1) Повышенная засухоустойчивость (Г.Н. Гузовский, 1990; А.А. Хитрово, 1910; Г.Р. Эйтинген, 1922; В.В. Огиевский, 1949; А.П. Тольский, 1951).

2) Наличие в мелкой фракции семян ценных экотипов (Н.А. Юрре, 1953).

3) Семена лучших плюсовых деревьев мельче, легче и имеют повышенную энергию прорастания (А.А. Хиров, 1963; Н.П.Мишуков, 1963).

4) Увеличение сроков хранения лесосеменной партии при выделении из нее семян мелкой фракции, так как при длительном хранении именно мелкие семена быстрее остальных теряют свою всхожесть.

Лесотехнический журнал 3/2014

43

Природопользование

Сортирование семян хвойных пород особенно важно при создании высокопродуктивных насаждений.

Новая безрешетная технология дает возможность отбора из лесосеменной партии наиболее жизнеспособных семян и позволяет получать укрупненный посадочный материал в питомнике без перешколи-вания. При этом высевающие аппараты лесных сеялок более четко работают при высеве семян выровненных по крупности и массе 1000 шт. Данная технология была опробирована в производственных условиях на базе Подгоренского лесопитомника, на котором был осуществлен широкострочный посев. Дифференцируя глубину заделки и норму высева в зависимости от размера и массы 1000 шт., удалось достичь определенных результатов. Так к окончанию второго вегетационного периода количество сеянцев в строке на 1 погонный метр по фракциям в среднем составляло 140-160 шт, что в пересчете, на три строки в среднем составило 420-480 штук, что значительно больше, чем при традиционном узкострочном посеве. При этом коли-

чество стандартных сеянцев было подавляющим (рис.).

Применение безрешетной технологии по предпосевной обработке семян хвойных пород позволяет детально изучить особенности посевных качеств отдельных партий семян, так как семена в отдельных фракциях выровнены по размеру в пределах нескольких десятков Мкм (что на 2 порядка выше, чем на решетах), а полнота выделения проходовых фракций может составлять 96 % и более (при необходимости процент выделения проходовой фракции может достигать 100 %) [12].

При таком разделении семян на фракции появляется перспектива выделения из общей семенной массы семян наиболее ценных экотипов, что в свою очередь может создать перспективы по формированию постоянных лесосеменных участков хвойных насаждений из семян общего сбора. Такой подход позволит значительно сократить затраты экономических и иных ресурсов на формирование лесного фонда.

Рисунок. Сеянцы сосны обыкновенной 2-го вегетационного периода

44

Лесотехнический журнал 3/2014

Природопользование

Библиографический список

1. Родин, А. Р. Интенсификация выращивания лесопосадочного материала [Текст] : учеб. пособие / А. Р. Родин, Н. Я. Попова, Д. С. Крестов [и др.]. - Москва, 1989. - 78 с.

2. Свиридов, Л. Т. Сортирование лесных семян [Текст] : учеб. / Л. Т. Свиридов. -Воронеж, 2002. - 298 с.

3. Свиридов, Л. Т. О перспективном направлении в сортировании семян хвойных пород и некоторых конструктивных решениях [Текст] / Л. Т. Свиридов, А. Д. Голев, А. В. Князев // Научно-технические проблемы в развитии ресурсосберегающих технологий и оборудования лесного комплекса : материалы Международной научно-практической конференции. -Воронеж, 1998. - C. 30-32.

4. Свиридов, Л. Т. Анализ состояния средств механизации по очистке и сортировке лесных семян [Текст] : деп. рукопись / Л. Т. Свиридов, А. Д. Голев, Е. А. Масликов. -Воронеж, 1997. - 34 с. - Деп. в ВИНИТИ 04.02.97, № 291-В97.

5. Г олев, А. Д. Обоснование технологических и конструктивных параметров сепаратора вальцового типа для вторичной очистки и сортировании семян хвойных пород [Текст] : дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01: защищена 26.09.97 / А. Д. Голев. - Воронеж, 1997 - 128 с.

6. Свиридов, Л. Т. К обоснованию числа фракций при сортировании семян хвойных пород [Текст] / Л. Т. Свиридов, А. Д. Голев // Лесное хозяйство Поволжья: Сб. науч. Тр. -Саратов, 1996. - Вып. 2. - С. 148-156.

7. Карабаки, А. К. Некоторые данные о физико-механических свойствах лесных семян в связи с выбором наиболее рационального метода очистки и их сортирования [Текст] / А.К. Карабаки // Сб. НИР ЛенНИИЛХ. - Л., 1963. - Вып. 6. - C. 895-919.

8. Свиридов, Л. Т. Связь размерных признаков семян сосны обыкновенной с их посевными качествами и сроком хранения [Текст] : деп. рукопись / Л. Т. Свиридов, А. Д. Голев, Г. Г. Голева, А. И. Новиков. - Воронеж, 1999. - 9 с. - Деп. в ВИНИТИ 26.04.99, № 1295-В99.

9. Новосельцева, А. И. О сортировке лесных семян [Текст] / А. И. Новосельцева // Лесное хозяйство. - 1968. - № 5. - C. 50-52.

10. Свиридов, Л. Т. Безрешетный сепаратор для сортирования лесных семян [Текст] / Л. Т. Свиридов, А. Д. Голев // Лесная наука на рубеже 21 века: сб. науч. Тр. / ИЛ НАН Беларуси. - Гомель, 1997. - Вып. 46. - C. 331-333.

11. Юрре, Н. А. Экономия лесных семян и повышение выхода посадочного материала в питомниках [Текст] / Н. А. Юрре // Лесное хозяйство. - 1992. - № 1. -C. 10-12.

12. Свиридов, Л. Т. Перспективы использования семяобрабатывающей лесохозяйственной техники в АПК [Текст] / Л. Т. Свиридов, А. Д. Голев, Г. Г. Голева // Вестник ВГАУ. -Воронеж, 2011. - № 3 (30). - C. 42-45.

References

1. Rodin A.R., Popova N.Y., Krestov D.S. et al. Intensification of growing forest planting material [Rodin A.R., Popova N.Y., Krestov D.S. i dr. Intensifikacija vyrashhivanija lesoposadochno-

Лесотехнический журнал 3/2014

45

Природопользование

go materiala]. Moscow, 1989, 78 p. (In Russian).

2. Sviridov L.T. Sorting forest seeds [Sviridov L.T. Sortirovanie lesnyh semjan]. Voronezh, 2002, 298 p. (In Russian).

3. Sviridov L.T., Golev A.D., Knyazev A.V. About long-term direction of sorting seeds of coniferous species and certain design decisions [Sviridov L.T., Golev A.D., Knyazev A.V. O pers-pektivnom napravlenii v sortirovanii semjan hvojnyh porod i nekotoryh konstruktivnyh reshenijah. Nauchno-tehnicheskie problemy v razvitii resursosberegajushhih tehnologij i oborudovanija lesno-go kompleksa : materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii]. Scientific and technical problems in the development of resource-saving technologies and equipment of forest complex: Proceedings of the International Scientific and Practical conference. Voronezh, 1998, pp.30-32. (In Russian).

4. Sviridov L.T., Golev A.D., Maslikov E.A. Analysis of the state of mechanization of cleaning and sorting of forest seeds [Sviridov L.T., Golev A.D., Maslikov E.A. Analiz sostojanija sredstv mehanizacii po ochistke i sortirovke lesnyh semjan. Dep. v VINITI 04.02.97, № 291-V97.]. Voronezh, 1997, 34 p. Dep. in VINITI 04.02.97, № 291-В97. (In Russian).

5. Golev A.D. Substantiation of technological and design parameters of the separator of the roller type for secondary treatment and sorting of seeds of conifers. Dis. of Candidate of Science [Golev A.D. Obosnovanie tehnologicheskih i konstruktivnyh parametrov separatora val'covogo tipa dlja vtorichnoj ochistki i sortirovanii semjan hvojnyh porod Dis. kand. tehn. nauk]. Voronezh, 1997, 128 p. (In Russian).

6. Sviridov L.T., Golev A.D. On the proof of the number of fractions while separating seeds of coniferous species [Sviridov L.T., Golev A.D. K obosnovaniju chisla frakcij pri sortirovanii semjan hvojnyh porod. Lesnoe hozjajstvo Povolzhja: Sb. nauch. Tr.]. Forestry of the Volga region: Coll. scientific. works. Saratov, 1996, - Issue. 2, pp. 148-156. (In Russian).

7. Karabaki A.K. Some data on the physical and mechanical properties of wood seeds in connection with the selection of the most efficient method of cleaning and sorting [Karabaki A.K. Nekotorye dannye o fiziko-mehanicheskih svojstvah lesnyh semjan v svjazi s vyborom naibolee racional'nogo metoda ochistki i ih sortirovanija. Sb. NIR LenNIILH.]. Proc. SRW LenNIILH. Saint Petersburg, 1963, Issue. 6, pp. 895-919. (In Russian).

8. Sviridov L.T., Golev A.D., Goleva G.G., Novikov A.I. Connection of measurable traits of Scotch pine seeds with their sowing qualities and shelf life [Sviridov L.T., Golev A.D., Goleva

G.G., Novikov A.I. Svjaz' razmernyh priznakov semjan sosny obyknovennoj s ih posevnymi ka-chestvami i srokom hranenija. Dep. v VINITI 26.04.99, № 1295-V99.]. Voronezh, 1999, 9 p. Dep. in VINITI 26.04.99, № 1295-B99. (In Russian).

9. Novoseltseva A.I. About sorting forest seeds [Novoseltseva A.I. O sortirovke lesnyh semjan]. Lesnoe hozjajstvo - Forestry, 1968, no. 5, pp. 50-52. (In Russian).

10. Sviridov L.T., Golev A.D. Sieveless separator for sorting wood seeds [Sviridov L.T., Golev A.D. Bezreshetnyj separator dlja sortirovanija lesnyh semjan. Lesnaja nauka na rubezhe 21 veka: sb. nauch. Tr.]. Forest Science at the turn of the 21st century: Coll. scientific works. Gomel,

46

Лесотехнический журнал 3/2014

Природопользование

1997, Issue. 46, pp. 331-333. (In Russian).

11. Yurre N.A. Saving forest seeds and planting material to increase the availability in nurseries [Yurre N.A. Jekonomija lesnyh semjan i povyshenie vyhoda posadochnogo materiala v pitom-nikah]. Lesnoe hozjajstvo - Forestry. 1992, no. 1, pp. 10-12. (In Russian).

12. Sviridov L.T., Golev A.D., Goleva D.D. Prospects for the use seeds processing forestry machinery in agriculture [Sviridov L.T., Golev A.D., Goleva D.D. Perspektivy ispol'zovanija sem-jaobrabatyvajushhej lesohozjajstvennoj tehniki v APK]. Vestnik VGAU- Bulletin of VSAU. Voronezh, 2011, no. 3 (30). pp. 42-45. (In Russian).

Сведения об авторах

Свиридов Леонид Тимофеевич - профессор кафедры производства, ремонта и эксплуатации машин ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», доктор технических наук, профессор, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: prem-vglta@mail.ru.

Голев Александр Дмитриевич - доцент кафедры безопасности жизнедеятельности и правовых отношений ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», кандидат технических наук, доцент, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: Golev.Alexandr2014@mail.ru.

Голева Галина Геннадьевна - доцент кафедры селекции и семеноводства ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: Golev.Alexandr2014@mail.ru.

Тарасова Елена Вячеславовна - студент, ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: akwamarins@mail.ru.

Information about authors

Sviridov Leonid Timofeevich - Professor Production, Repair and Maintenance of Machines Department of FSBEI HPE «Voronezh State Academy of Forestry and Technologies», DSc in Engineering, Professor, Voronezh, Russian Federation; e-mail: prem-vglta@mail.ru.

Golev Aleksandr Dmitrievich - Assistant Professor of Life Safety and Legal Relations Department of FSBEI HPE «Voronezh State Academy of Forestry and Technologies», PhD in Engineering, Assistant Professor, Voronezh, Russian Federation; e-mail: Golev.Alexandr2014@mail.ru.

Goleva Galina Gennadyevna - Assistant Professor of Selections and Seed Production Department of FSBEI HPO «Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter I», PhD in Agriculture, Assistant Professor, Voronezh, Russian Federation; e-mail: Golev.Alexandr2014@mail.ru.

Tarasova Elena Vyacheslavovna - student, FSBEI HPE «Voronezh State Academy of Forestry and Technologies», Voronezh, Russian Federation; e-mail: akwamarins@mail.ru.

Лесотехнический журнал 3/2014

47