Под защитой суперкристаллов

22.12.2017

С лесовосстановлением у нас пока просто беда: сажаем вроде бы много, а вот толку от этого мало. Изменить ситуацию могут ученые, которые предлагают использовать в лесном хозяйстве гидрогель.

Вырастить хороший лес всегда было трудно. А в постсоветские годы эффективность и качество восстановления запасов хвойной древесины у нас вообще резко снизились. В результате вырубки зарастают чернолесьем, происходит быстрое накопление низкотоварной древесины, являющейся большой проблемой лесозаготовительного производства.

Многие лесные компании, занимающиеся лесовосстановлением, при выборе оптимального способа ориентируются на его экономическую и экологическую целесообразность в конкретных природно-производственных условиях работы предприятия и следят за современными достижениями науки. Одной из таких новинок, которая может их заинтересовать, является гидрогель, используемый при посадке семян в сельскохозяйственном производстве.

ПОЛИМЕРНАЯ «ФЛЯЖКА» 

Даже неспециалистам известно, что всхожесть семян напрямую зависит от содержания в почве влаги, из которой они получают и питательные элементы. Для обеспечения почв влагой в аридных зонах при постоянном дефиците атмосферных осадков хорошо использовать полиакриламидные гидрогели. Гидрогель – это нерастворимый в воде сшитый сополимер акриловой кислоты и акриламида. Под действием воды гранулы полимерных гелей быстро разбухают, удерживая при этом в сотни раз большее по отношению к своему весу количество воды и содержащихся в ней водорастворимых веществ. Для каждого полимера способность к набуханию может быть неодинаковой и сопровождается увеличением его объема на 1000–1500 %. Способность гранул гидрогеля к разбуханию-сжатию улучшает структуру почв, способствует улучшению условий аэрации и создает постоянный запас воды.

Полиакриламидный полимер улучшает водно-физические свойства почв

В почве корни питаются водой непосредственно из набухших полимерных гранул, которые, отдавая воду, возвращаются к своему исходному объему. Внесение в почву полимерных гелей может обеспечить оптимальный рост растений за счет создания своеобразного резервуара воды непосредственно в почве.

photo_2017-12-22_16-05-02.jpgСуммируем основные преимущества: растениям, для выращивания которых используется гидрогель, не страшна засуха, частота поливов уменьшается путем увеличения интервалов между ними в 2–6 раз, гидрогелем удерживается большое количество питательных веществ (удобрений), которые не вымываются из почвы. Избыточная влага, находящаяся в почве, впитывается гранулами, при этом освобождаются поры аэрации. Корням растений легко и свободно дышать, нет застоев жидкости в почве. Использование гидрогеля благоприятно влияет на существование растений, ускоряет их рост. Гель повышает устойчивость растений к стрессовым ситуациям.

Cупернабухающие полимерные гидрогели могут поглощать большие объемы воды или водных растворов. Это свойство находит практическое применение этих новых материалов в сельском хозяйстве для повышения удержания воды и обеспечения ею растений. Пока распространение гидрогелей сдерживают их стоимость и необходимость в спецоборудовании для работы с ними.

Наибольший опыт применения гидрогелей накоплен в сельском хозяйстве, в зонах с недостаточным увлажнением (Ставропольский край, Волгоградская область, Республика Беларусь). Их использование позволило повысить урожайность пшеницы в среднем на 6–15 %, а урожайность многолетних трав – на 10 %.

При этом повышение плодородия легких дерново-подзолистых почв и увеличение урожайности обеспечиваются комплексом факторов, среди которых наибольшее значение имеет минеральное и водное питание растений. К числу перспективных мелиоративных средств, расширяющих возможности управления водным режимом почв, относятся полимерные гидрогели, которые многократно увеличивают объем в результате набухания, обладают высокой водосорбирующей способностью, но не растворяются. Наилучший эффект от воздействия гидрогеля на водоудерживающую способность дерново-под-золистой супесчаной почвы отмечается при его внесении в дозе 0,2 %. Посев инкрустированными семенами также приводит к повышению урожайности на 10,4 % по сравнению с контролем. При этом посев таких семян является более эффективным и экономически оправданным агрономическим приемом, чем внесение гидрогеля в почву.

ВСПОМНИМ ТЕОРИЮ

Как известно, лесные культуры могут быть созданы тремя методами: посадкой, посевом и комбинированным методом.

Посадка является широко распространенным, надежным и экономически целесообразным методом производства культур. Безусловное предпочтение следует отдавать посадке при лесовосстановлении на богатых плодородных почвах, где травяная растительность и поросль мягколиственных пород будут сильнейшими конкурентами культивируемых растений, а выполнение многократных уходов может сильно удорожить лесокультурное производство. Для пород, медленно растущих в первые годы жизни (ель, пихта, кедр), выгоднее пройти этот период развития в питомнике, где проще механизировать работы по созданию оптимального агрофона. Посадка, особенно материалом с закрытой в субстрат корневой системой (ПМЗК), дает хорошие результаты в очень сухих условиях произрастания, на площадях, подверженных водной и ветровой эрозии, на техногенно загрязненных землях.

К недостаткам метода посадки следует отнести возможную деформацию и асимметричность в развитии корневых систем, трудность доставки укрупненного посадочного материала на лесокультурную площадь, более сложную технику производства работ по закладке культур, необходимость иметь лесные питомники.  

Использование гидрогеля при посадке лесных культур решит проблемы доставки и хранения посадочного материала

Посев по своей сути приближен к естественному природному процессу, поэтому молодые растения имеют естественное развитие корневых систем. Посев целесообразен в условиях, где не ожидается мощного развития травяного и мохового напочвенного покрова.

К недостаткам посева стоит отнести медленный рост культур в первые годы и необходимость проведения частых уходов длительное время, ограниченность условий, где посевы будут надежнее посадок, большой расход семян.

Результативность посевов зависит от происхождения и качества семян; от наличия и оптимального сочетания ряда экологических факторов (тепла, света, влаги, аэрации, плодородия почвы и пр.); от качества предпосевной обработки почвы и тщательности, частоты уходов за культурами. Для успешного прорастания семян необходимы оптимальные экологические условия (тепло, влажность, кислотность и пр.), однако свет не обязателен. Влажность для песка и супеси: 15–35 %. Оптимальная температура: 20–25° C (от +6 до 35° C). Засухи, даже кратковременные, могут быть губительными для всходов. Посевы в таежной зоне рекомендуется создавать только на свежих вырубках, по сухим и свежим почвам. Не рекомендуется сеять на сырых и мокрых, богатых и тяжелых почвах, здесь больше порослевой растительности и выше конкуренция за свет, тепло, питание. Кроме того, посевы возможны при количестве осадков более 240 мм/год и средней температуре второй декады июля 18–28° C.


ЧТО ТАКОЕ ГИДРОГЕЛЬ?

Это полимеры, способные впитывать в себя большое количество воды и минеральных веществ. Они не являются ядовитыми, разлагаются в почве в течение пяти лет.  В сухом виде это кристаллы белого или желтого цвета. Используются они из-за их свойства поглощать воду. При намачивании в воде или в растворе удобрений кристаллы насыщаются водой и превращаются в желеобразную массу. Гидрогели уже применяются в садоводстве, растениеводстве и сельском хозяйстве. В основном они импортного производства, но есть и отечественные – российский суперабсорбент выпускается на базе производственно-коммерческой фирмы «Сингер» (Республика Татарстан).


Комбинированный метод представляет собой разные сочетания на одной и той же площади, и посева, и посадки. Наиболее часто он находит применение при создании смешанных насаждений с участием дуба.

УСПЕХ ПЕРВЫХ ОПЫТОВ 

Сотрудниками ООО «Разносервис» и Московского государственного университета леса на базе Виноградовского лесничества Московской области были проведены опыты по изучению влияния физического метода воздействия на посевной материал и сеянцы низкочастотным электромагнитным полем, микробиологического удобрения «Экстрасол» и гидрогеля на приживаемость двухлетних сеянцев сосны обыкновенной, посаженных в подлежащий рекультивации грунт, ранее посаженных пятилетних культур кедра сибирского и четырехлетних культур сосны обыкновенной.

Результаты поставленных полевых опытов свидетельствуют о том, что комплексная обработка двухлетних сеянцев сосны обыкновенной способствовала значительному повышению их приживаемости по отношению к контролю и составила 267 %, то есть более чем в 2 раза. Стимулирующий эффект набухшего в воде гидрогеля, внесенного под корневые системы пятилетних культур кедра сибирского, также проявился в ростовых процессах. Длина корней опытных растений была больше по сравнению с контролем на 43 %, высота увеличилась на 39 %. При этом масса опытных растений была больше по сравнению с контролем на 50 %.

Использование гидрогелей особенно актуально, когда ведется искусственное лесовосстановление и лесовозобновление в трудных условиях, на поврежденных, сухих, загрязненных почвах.

Однако исследователи отмечают, что необходима дальнейшая закладка пробных площадей в различных условиях, с различной повторяемостью, чтобы выявить наиболее перспективные области применения разных видов гидрогелей.

Ольга Григорьева, к. с.-х. н., доцент

Актуальные темы свежего номера
Наука – производству
Лес и закон
Лес и закон