СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ СЕЯНЦЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (Pinus sylvesrtis L.)
METHOD OF GROWING SEEDLINGS OF COMMON PINE (Pinus sylvesrtis L.)

Область применения.
Изобретение относится к области биологии растений, в частности способам выращивания сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvesrtis L.) в контролируемых условиях, который может быть применен в лесном хозяйстве, декоративном садоводстве и в научных исследованиях, с целью получения качественного посадочного или экспериментального биологического материала в виде сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvesrtis L.) для поддержания коллекций, исследования свойств посадочного материала, а также осуществления мероприятий по лесовосстановлению и лесоразведению.
Уровень техники.
Выращивание сеянцев сосны обыкновенной имеет важное практическое значение для закладки лесных культур и защитных лесных насаждений. В соответствии с требованиями ГОСТ 3317-90 «Сеянцы деревьев и кустарников. Технические условия» получение сеянцев сосны обыкновенной с необходимыми морфологическими характеристиками охватывает период в 2-3 года и требует значительных трудовых и энергетических затрат. В последние годы предлагают различные способы, ускоряющие получение посадочного материала требуемого качества.
Известен способ выращивания растений с использованием полезной модели - светодиодного адаптивного локального облучателя растений в защищенном от внешней среды пространстве, содержащем защитное покрытие с размещенными в нем растениями, и искусственный источник света, расположенный над растениями и допускающий изменение его высоты. Защитное покрытие выполнено в виде отрезка тонкостенной трубы с открытой нижней частью и верхней крышкой (полезная модель РФ №91250 от 03.09.2009, опубл. 10.02.2010). Покрытие расположено над отдельным растением, находящимся на поверхности, на оси симметрии трубы, а источник света установлен на площадке в верхней части трубы на оси ее симметрии так, чтобы центральная ось светового потока источника света совпадала с осью симметрии трубы, причем в качестве источника света применены светодиоды.
Однако данный способ не подходит для выращивания сосны обыкновенной в контролируемых условиях, так как не сбалансирован спектральный состав света, не известен температурный и водный режимы, а также не заявлен состав субстрата или иной питательной среды, что не позволяет получать посадочный материал требуемого качества в заданные сроки.
Самым близким из известных способов является локальный бестеневой способ выращивания растений в защитной камере с помощью искусственного источника света, устанавливаемого в верхней торцевой части камеры, с изменением высоты положения источника света по мере роста растения и регулированием светового потока (Заявка на патент РФ №2009133012, опубл. 10.03.2011, решение о выдаче патента от 2012.10.01). Растение предварительно высаживают в грунт, защитную камеру, которая выполнена в виде тонкостенной цилиндрической трубы с открытой нижней частью. Камеру располагают над отдельным растением так, чтобы оно находилось на оси симметрии камеры, и перераспределяют световой поток источника света таким образом, чтобы свет попадал на всю надземную часть разрастающегося растения и изменяют при этом освещенность, обеспечивая максимальный КПД фотосинтетической активной радиации растения, затем при достижении определенной стадии роста камеру убирают, причем источник света в камере выполняют на светодиодах, расположенных на площадке. Данный способ не может быть использован для выращивания сосны обыкновенной в контролируемых условиях, так в нем не охарактеризован спектральный состав света и не известен состав питательной среды, а также световой режим подразумевает использование ламп нескольких типов, что затрудняет применение способа и увеличивает экономические затраты. При этом не гарантируется получение посадочного материала с хорошо развитой корневой системой, надземной частью в регулированные сроки.
Задача изобретения.
Задачей настоящего изобретения является получение качественного посадочного материала сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvesrtis L.) с ожидаемыми свойствами, имеющими большую массу, более развитую корневую систему и надземную часть в более короткие сроки.
Решение задачи.
-2
-1
Поставленная задача решается тем, что создан новый способ выращивания сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvesrtis L.), заключающийся в том, что семена сосны обыкновенной, промытые в дистиллированной воде, помещают в полипропиленовые гильзы, снабженные тампонами из хлопка, закрепляют в отверстиях плота из пенополистирола, который располагают на поверхности жидкой питательной среды, находящейся в климатической камере, освещаемой дихроматическим электролюминесцентным светом с длиной волны 460 нм и 580 нм и интенсивностью светового потока 140-200 микромоль квантов на м·с при температуре 25°C, влажности 60%, с заменой питательной среды один раз в 72 часа и ее принудительной аэрации воздухом со скоростью 15 литров в час.
4
3
2
4
4
2
4
2
3
3
4
4
4
2
4
3
2
4
Поставленная задача также решается тем, что создан новый состав жидкой минеральной питательной среды: NHNO - 2,0 мМ; KHPO - 1,5 мМ; MgSO - 0,5 мМ; NaSO - 0,1 мМ; CaCl - 1,0 мМ; HBO - 55 мкМ; MnSO - 5 мкМ; ZnSO - 1,26 мкМ; CuSO - 0,32 мкМ; NaMoO - 0,1 мкМ; Co(NO) - 0,02 мкМ; KI - 1,0 мкМ; FeSO - 9,5 мкМ; этилендиаминтетраацетат натрия - 9,5 мкМ; pH=4,5.
Заявляемые интервалы определяются следующим образом.
-2
-1
-2
-1
При интенсивности света менее 140 микромоль квантов м·с замедляется развитие сеянцев сосны. Интенсивность света свыше 200 микромоль квантов на м·с не приводит увеличению скорости развития растений, вследствие фотонасыщения их ассимиляционного аппарата, и поэтому экономически неоправданна. Интенсивность света обуславливается рассеивающими свойствами источников света и находится в заявленных интервалах. Скорость аэрации питательной среды определяется необходимостью обеспечивать газообмен корней. При скорости аэрации более 15 литров в час возникает возможность повреждения корневой системы растений, а менее 15 литров в час происходит недостаточное насыщение воздухом питательной среды.
Новизна изобретения.
Новизной изобретения является вся заявленная совокупность признаков.
Сущность изобретения.
Сущность изобретения заключается в том, что способ выращивания сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvesrtis L.) и питательная среда, использующаяся в этом способе определяются оптимизированным спектральным составом, интенсивностью света, химическим составом минеральной питательной среды, температурой и влажностью окружающего воздуха, своевременным обновлением среды, скоростью аэрации питательной среды, что позволяет получить качественный посадочный материал сосны обыкновенной с ожидаемыми свойствами и в кратчайший период времени.
Заявляемый способ выращивания сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvesrtis L.) и питательная среда, использующаяся в этом способе, осуществляются следующим образом.
4
3
2
4
4
2
4
2
3
3
4
4
4
2
4
3
2
4
-2
-1
Семена растений сосны обыкновенной, промытые в дистиллированной воде, помещают в полипропиленовые гильзы, снабженные тампонами из хлопка, закрепленные в отверстиях плота из пенополистирола, который расположен на поверхности жидкой питательной среды следующего состава: NHNO - 2,0 мМ; KHPO - 1,5 мМ; MgSO - 0,5 мМ; NaSO - 0,1 мМ; CaCl - 1,0 мМ; HBO - 55 мкМ; MnSO - 5 мкМ; ZnSO - 1,26 мкМ; CuSO - 0,32 мкМ; NaMoO - 0,1 мкМ; Co(NO) - 0,02 мкМ; KI - 1,0 мкМ; FeSO - 9,5 мкМ; этилендиаминтетраацетат натрия - 9,5 мкМ; pH=4,5, и выращивают в климатической камере, освещаемой дихроматическим электролюминесцентным светом с длиной волны 460 нм и 580 нм и интенсивностью светового потока 140-200 микромоль квантов на м·с, при температуре 25°C, влажности 60%, с заменой питательной среды один раз в 72 часа и ее принудительной аэрации воздухом со скоростью 15 литров в час. Результаты изобретения представлены в таблицах 1, 2 и фиг.1, 2.
Таблица 1
Сравнение влияния состава питательной среды и режима освещения на биометрические параметры сеянцев сосны обыкновенной.
Условия выращиванияПоказатель
Известная питательная среда по Кнопу-Хогланду, освещение белым светом люминесцентных ламп (Osram L36W765)
Заявляемая питательная среда, освещение белым светом люминесцентных ламп (Osram L36W765)
Заявляемая питательная среда, освещение электролюминесцентным дихроматический светом 460 нм + 580 нм от светодиодов (SnowDragon Ltd 50 W)
Масса сеянцев, мг
114,3±2,8
325,0±4,9
714,8±18,9
Количество хвоинок, шт.
23,1±0,5
26,0±0,5
33,8±0,6
Длина главного корня, мм
134,6±3,4
208,8±4,1
288,7±9,9
Таблица 2
Сравнение влияния состава питательной среды и режима освещения на содержание фотосинтетических пигментов (мкг/г сухой массы) в хвое сеянцев сосны обыкновенной.
Условия выращиванияПоказатель
Известная питательная среда по Кнопу-Хогланду, освещение белым светом люминесцентных ламп (Osram L36W765)
Заявляемая питательная среда, освещение белым светом люминесцентных ламп (Osram L36W765)
Заявляемая питательная среда, освещение электролюминесцентным дихроматический светом 460 нм + 580 нм от светодиодов (SnowDragon Ltd 50W)
Хлорофилл <i>a</i>
2773,3±475,9
2328,7±81,2
1328,8±51,2
Хлорофилл b
1056,7±192,5
572,8±34,2
236,9±9,7
Каротиноиды
620,0±106,9
450,3±22,5
185,8±8,9
a
Содержание хлорофиллов , b и каротиноидов в хвое сеянцев сосны обыкновенной оказалось немного ниже при использовании заявляемого способа. Однако поддержание пониженного, но оптимального количества фотосинтетических пигментов положительно влияет на перераспределение веществ в сторону ускорения темпов роста и развития сеянцев.
Оценку темпов накопления биомассы сеянцами проводили гравиметрическим методом на аналитических весах с точностью до 0,1 мг после промывки корневой системы сеянцев дистиллированной водой и ее подсушивания на фильтровальной бумаге.
Для определения линейных размеров сеянцев их сканировали с разрешением 800 dpi. Измерения длины главного корня сеянцев, протяженности зоны образования боковых корней, их количества и общей длины с точностью 0,01 мм, а также подсчет количества хвоинок, проводили в программе Maplnfo Professional v.9.5.
a
Образцы семядолей и хвои сеянцев высушивали до постоянного веса в сушильном шкафу, после чего их гомогенизировали в фарфоровой ступке с кварцевым песком и холодным 80% ацетоном. Экстракцию пигментов проводили до полного обесцвечивания образцов. После удаления осадка центрифугированием при 10000 g экстракты переносили в мерные стеклянные пробирки и доводили 80% ацетоном до определенного объема. Оптическую плотность экстрактов измеряли при длинах волн 470, 646 и 663 нм на спектрофотометре Genesys 10UV ("Thermo Electron Corporation", США). Расчет содержания хлорофиллов , b и каротиноидов проводили по формулам, предложенным Lichtenthaler [Lichtenthaler, 1987], и выражали в мкг/г сухой массы.
Краткое описание чертежей.
Фиг.1 - размеры 6-недельных сеянцев сосны обыкновенной, выращенных:
А - под люминесцентными лампами (Osram L36W765) на известной среде по Кнопу-Хогланду;
Б - под люминесцентными лампами (Osram L36W765) на заявляемой питательной среде;
В - под электролюминесцентным дихроматическим светом 460 нм + 580 нм светодиодов (SnowDragon Ltd 50W) на заявляемой питательной среде (заявляемый способ).
Фиг.2 - Спектральные характеристики света излучаемого светодиода, использованного в заявляемом способе.
Результаты изобретения.
Получение качественного посадочного материала сосны обыкновенной (Pinus sylvesrtis L) с ожидаемыми свойствами, получение сеянцев, обладающих большей массой и более массивной разветвленной корневой системой, чем сеянцы, выращенные на стандартной питательной среде. Заявляемый способ выращивания позволяет получать сеянцы сосны обыкновенной большей массы на 525±38%, с большим числом хвоинок на 46±5% и более развитым главным корнем на 115±23%, чем при выращивании с использованием обычных люминесцентных ламп и известных питательных сред при соблюдении параметров заявляемого способа.
a
Содержание хлорофиллов , b и каротиноидов в хвое сеянцев сосны обыкновенной оказалось немного ниже при использовании заявляемого способа (таблица 2). Однако поддержание пониженного, но оптимального количества фотосинтетических пигментов положительно влияет на перераспределение веществ в сторону ускорения темпов роста и развития сеянцев.
Кроме того, заявляемый способ занимает 6-8 недель, то есть 1,5 2 месяца, а не 2-3 года, как это следует из условий выращивания сеянцев с морфологическими признаками по ГОСТ 3317-90.