The variability of selected physical and mechanical parameters of the substrate within the BCC V-120 nursery containers

Transkrypt

1 International Conference REFORESTATION CHALLENGES Belgrade, Serbia June 2015 The variability of selected physical and mechanical parameters of the substrate within the BCC V-120 nursery containers Mariusz Kormanek, Stanisław Małek, Grzegorz Durło, Józef Barszcz, Krystyna Jagiełło- Leńczuk, Katarzyna Dudek, Rafał Czuchta Wydział Leśny Uniwersytet Rolniczy im H. Kołłątaja w Krakowie, Polska

2 Introduction Container nursery production in Poland is developing intensively since the early 90's. Factor which contributed to the rapid development of container nursery production in Poland was a fire in the Forest District Rudy Raciborskie. It burned nearly 9 thousand hectares of forest, and there was an urgent need to produce a substantial number of seedlings. Then it was established a large container nursery enterprise in Nędza, District Rudy Raciborskie which was gradually expanded and modified. Forest It was the second Nursery enterprise in Poland with this technology after nursery in Forest District Śnieżka. Currently container nursery enterprise Nędza annually produce 10 million seedlings with covered root system. In addition to the nursery enterprise Nędza in Poland is still 10 container nurseries that produce seedlings from 1 million to 10 million seedlings. Altogether, the production of container plants in Poland covers 10% of demand for planting.

3 Advantages of seedlings with covered root system: characterized by stronger growth, have a better root system, the young plants are not exposed to large shock after transplanting, using this seedlings reduce by 40% the need of seedlings to the surface renewal, adroitness established by seedlings with covered root system is almost 100%, surfaces with this seedlings do not require to perform costly and time- consuming corrections in subsequent years, this system provides an easy way to apply mycorrhiza.

4 Container nursery enterprise Nędza, Forest District Rudy Raciborskie

5 Containers in this type of nursery technology are prepared on automated lines for sowing seeds, from which most often used in Poland are products made by BCC AB from Sweden. Photo -

6 This type of automated line for sowing the seeds in containers consist of the following components: a mixer to prepare a substrate, washers to containers, dispenser of substrate together with the elements for compacting the substrate: chute, which decreases the substrate, brush which blades for excess substrate, vibrating table, thickening fingers, seeder of seeds, a device for backfilling containers with perlite, a device for dosing chemicals.

7 High -temperature disinfection of containers Container washer

8 Container dryer Mixer for preparing the substrate

9 Dispenser of substrate with thickening elements (vibrating table, thickeng fingers, brush scraper)

10 Seed seeder

11 Device for backfilling containers with perlite Device for aplication chamicals

12 Transportation of containers Pallete Rack for pellets

13 Substrat Suitable for breeding nursery container production substrate should have: air capacitance in the range of 20-25%, capilary water capacity in the range of % by weight, total porosity of at least 70% by volume, bulk density kg/m 3 constant ph in the range of 4,5 5,5. In the nursery enterprise Nędza where the research took place suitable substrate is the composition of: peat moss 90-95%, perlite 5-10%, dolomite 2,5-3,5 kg, Substrate moisture from the mixer at approx 69%.

14 Objective of reseach During the growing season in 2014, it was observed in some cells in the containers after irrigation, long time staying the water. It was decided to determine differences in the parameters of the substrate in particular cells in containers. It was assumed to determine the size of this diversity. Whether these differences may be the result of BCC line work.

15 Objective of reseach The objective was set to achieve by the measurements of the basic physical -mechanical parameters of substrate: in individual cells in the containers (4 repetitions), for 2 species: pine (Pinus sylvestris L.) and spruce (Picea abies L.) on various dates of taking the containers (July, September, October). It was assumed to determine for each cell in the container: volume of substrat; volume of the root system; dry bulk density; total porosity; capillary water capacity; air capacity; brevity.

16 Methods Coding cells

17 Soaking the substrate

18 Penetrometer Cone penetrometer Eijkelkamp 0606 Measuring range: kpa The diameter of the base of the cone: 0,762 cm 1,127 cm

19 Measurements of brevity in cells

20 Measurement of the substrate level in cells

21 Measurement of root system volume

22 Measurement of wet and dry weight of substrate

23 Results Fig. 1. Ratio of cell volume without substrate to cell volume

24 Results Fig. 2. Ratio of substrat with root system volume to cell volume

25 Results Fig. 3. Substrat bulk density

26 Results Fig. 4. Porosity

27 Results Fig. 5. Capilary water holding capacity

28 Results Fig.6. Air capacity

29 Results Pine Spruce Fig.7. Change in time parameters of the substrate

30 Results Fig. 8. Penetration resistance

31 Results Fig. 9. Change in time penetration resistance of substrate

32 Conclusions Based on analyzes of substrates, taken from container s cells with pine and spruce seedlings, we conclude that: the biggest reduction in the level of the substrate was observed in the cells at the edges of containers. Difference between cells in the middle and at the edges of containers reaches 9% for pine seedlings and 8% for spruce seedlings. this loss could be caused by: uneven filling of the cells with substrate on the production line, the loss of the substrate during transportation on pallets. the growth of the root system of seedlings, heavy rain that washes the substrate and the natural settling of the substrate increase over time the loss of the substrate in the cells in the cassette.

33 Conclusions bulk density and total porosity take the values of the optimal recommended range, approaching its minimum value (bulk density) or maximum (porosity). capillary water capacity over time, constantly takes on lower values that do not reach optimal values, in turn, increases air volume always give a higher value. This causes an increase of non capillary water capacity that can lead to faster water draining from the substrate. with time is an increase in brevity of the substrate which is particularly evident for pine seedlings. It is related with a strong proliferation of the root system.

34 Thank You

35 Wyniki pomiarów

36 Results Ryc. 2. Objętości systemu korzeniowego w celach w kasetach

37 Results Ryc. 3. Zmiana w czasie objętości systemu korzeniowego w kasetach

38 Results Ryc. 5. Zmiana w czasie objętości zajmowanej w celach przez substrat

39 Results Ryc. 7. Zmiana w czasie gęstości objętościowej substratu w kasetach

40 Results Ryc. 9. Zmiana w czasie porowatości w kasetach

41 Results Ryc. 11. Zmiana kapilarnej pojemności wodnej w kasetach

42 Results Ryc. 13. Zmiana w czasie pojemności powietrznej w kasetach

43 Results Ryc. 15. Zmiana w czasie zwięzłości substratu w kasetach

44 Introduction Szkółkarstwo kontenerowe w Polsce rozwija się intensywnie od początku lat 90 tych. Czynnikiem który przyczynił się do gwałtownego rozwoju szkółkarstwa kontenerowego w Polsce był pożar w Nadleśnictwie Rudy Raciborskie. Spłonęło blisko 9 tyś. ha lasu i wystąpiła nagła potrzeba wyprodukowania znacznej liczby sadzonek. Powstała wówczas duża szkółka kontenerowa w Nędzy w Nadleśnictwie Rudy Raciborskie stopniowo rozbudowywana i modyfikowana. Była to druga w Polsce Śnieżka. szkółka tego typu po szkółce w Nadleśnictwie Obecnie w Szkółce Nędza produkowanych jest rocznie 10 milionów sadzonek w systemie z zakrytym systemie korzeniowym. Poza szkółka w Nędzy w Polsce jest jeszcze 11 szkółek kontenerowych, które produkują od 1 mln sadzonek do 10 mln sadzonek. Łącznie produkcja sadzonek kontenerowych w Polsce pokrywa 10% zapotrzebowania na materiał sadzeniowy.

45 Zalety sadzonek z zakrytym systemem korzeniowym: charakteryzują się silniejszym wzrostem, mają lepiej ukształtowany system korzeniowy, młode rośliny nie są narażone na duży szok po przesadzeniu, stosując te sadzonki zmniejsza się o 40% zapotrzebowanie sadzonek na powierzchnie odnowienie, udatnośd upraw założonych sadzonkami z zakrytym systemem korzeniowym jest prawie stuprocentowa, powierzchnie te nie wymagają wykonywania kosztownych i pracochłonnych poprawek w następnych latach, system ten pozwala w łatwy sposób stosowad mikoryzy.

46 Tego typu linie technologicznych do wysiewu nasion w kontenerach składają się z następujących elementów: mieszalnika do przygotowania substratu, myjki do kaset, dozownik substratu wraz z elementami zagęszczającymi substrat: zsypu, z którego spada substrat, szczotki zgarniającej nadmiar substratu, stołu wibracyjnego, palców zagęszczających. siewnika nasion, urządzenia do zasypywanie kaset perlitem, urządzenie do dozowania środków chemicznych.

47 Mieszalnik do przygotowania substratu Dezynfekcja wysoko - temperaturowa kaset

48 Myjka do kaset Osuszacz do kaset

49 Dozownik substratu wraz z elementami zagęszczającymi (stół wibracyjny, palce zagęszczające, szczotka zgarniająca)

50 Siewnik nasion

51 Urządzenie do zasypywanie kaset perlitem Urządzenie do aplikowania środków chemicznych

52 Transport sadzonek

53 Kodowanie komórek

54 Nasączanie substratu w kasetach

55 Pomiar zwięzłości Penetrometr stożkowy Eijkelkamp typ 0606 Zakres pomiaru: kpa Średnica podstawy stożka : 0,762 mm 1,127 cm

56 Pomiary zwięzłości w komórkach w kasetach

57 Pomiary obniżenia poziomu substratu w komórkach

58 Pomiary objętości sytemu korzeniowego

59 Pobieranie substratu z komórek, pomiar masy przed oraz po suszeniu substratu

60 Kasety w szkółkach kontenerowych przygotowywane są na zautomatyzowanych liniach technologicznych do wysiewu nasion, z których najczęściej w Polsce wykorzystywane są produkty firmy BCC.

61 Substrat Odpowiedni do kontenerowej hodowli szkółkarskiej substrat powinien mied: pojemnośd powietrzną w zakresie 20 25% objętości, pojemnośd wodną w zakresie % wagi, porowatośd ogólną co najmniej 70% objętości, gęstośd objętościowa od kg/m 3 stałe ph w przedziale 4,5 5,5. W szkółce w Nędzy gdzie odbywały się badania stosowny jest substrat o następującym składzie: torf wysoki 90-95%, perlit 5-10%, dolomit 2,5-3,5 kg, wilgotnośd substratu z mieszalnika na poziomie ok 69%.

62 Cel badao W trakcie sezonu wegetacyjnego w roku 2014 zaobserwowano, iż w niektórych komórkach w kasetach, po deszczowaniu, przez dłuższy czas utrzymuje się woda. Postanowiono określid, czy różnice te można wiązad z różnicami w wypełnianiu substratem poszczególnych komórek w kasetach na linii napełniającej. Założono określid rozmiar tego zróżnicowania.

63 Cel badao Cel założono osiągnąd przez określeni podstawowych parametrów fizyko - mechanicznych substratu: w poszczególnych komórkach w kasetach, (po 4 kasety dla 2 gatunków: sosny i świerka); w różnych terminach pobierania kaset (3 terminy: lipiec, wrzesieo, listopad). Założono wyznaczyd dla każdej komórki w kasecie: objętośd zajmowaną przez substrat w celach w kasetach; objętośd systemu korzeniowego; gęstośd objętościową suchą; porowatośd ogólną; kapilarną pojemnośd wodną; pojemnośd powietrzną; zwięzłośd.

64 Metodyka pomiarów Kolejne etapy wykonywanie pomiarów: kodowanie komórek w kasecie; nasączenie substratu w kasetach; pomiar poziomu substratu w komórkach; pomiar zwięzłości w komórkach; wyciąganie sadzonek z substratem; pomiar objętości systemu korzeniowego; pomiar masy substratu nasączonego; suszenie substratu; pomiar masy substratu wysuszonego.

65 Metodyka pomiarów Kolejne etapy wykonywanie pomiarów: kodowanie komórek w kasecie; nasączenie substratu w kasetach; pomiar poziomu substratu w komórkach; pomiar zwięzłości w komórkach; wyciąganie sadzonek z substratem; pomiar objętości systemu korzeniowego; pomiar masy substratu nasączonego; suszenie substratu; pomiar masy substratu wysuszonego.

66 Wnioski gęstośd objętościowa oraz porowatośd ogólna przyjmują wartości z zakresu zalecanego, optymalnego zbliżając się do jej wartości minimalnej (gęstośd) lub maksymalnej (porowatośd). kapilarna pojemnośd wodna z upływem czasu przyjmuje coraz to niższe wartości, które nie osiągają wartości optymalnych, z kolei pojemnośd powietrzna rośnie uzyskując zawsze wartości wyższe. Powoduje to wzrost niekapilarnej pojemności wody, która może prowadzid do szybszego odpływania wody z substratu. średnia objętośd systemu korzeniowego od lipca do września rośnie dla sosny o 2,3% a świerka 7,2% po czym w listopadzie zauważalny jest spadek objętości dla obu gatunków poniżej wartości zanotowanych w sierpniu, co wymaga potwierdzenia w kolejnych badaniach. wraz z upływem czasu następuje wzrost zwięzłości substratu w szczególności widoczne jest to przy hodowli sosny, co wiąże się z mocnym rozrostem systemu korzeniowego.