На правах рукописи

МОЧАЛОВ Борис Александрович

Научное обоснование и разработка интенсивной технологии выращивания посадочного материала хвойных пород для лесовосстановления

на Европейском севере России

06. 03. 01. – Лесные культуры, селекция, семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Архангельск - 2009

Работа выполнена в ФГУ «Северный научно-исследовательский институт лесного хозяйства» и ГОУ ВПО «Архангельский государственный технический университет».

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Беляев Владимир Васильевич

доктор сельскохозяйственных наук

Брынцев Владимир Альбертович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Касимов Абдулбар Касимович

Ведущая организация: Департамент лесного комплекса Архангельской области.

Защита состоится __16__ декабря 2009 г в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.008.03 при ГОУ ВПО «Архангельский государственный технический университет» по адресу 163002, г. Архангельск, Набережная Северной Двины, 17, главный корпус, ауд. 1228;

е-mail: [email protected]

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Архангельского государственного технического университета

Автореферат разослан «______» ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Тутыгин Г.С.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Одним из направлений своевременного и успешного лесовосстановления и создания высокопродуктивных насаждений является создание лесных культур посадкой сеянцев и саженцев. При этом посадочный материал должен быть высококачественным в генетическом отношении, разнообразным по морфо-биологическим показателям и соответствовать лесорастительным условиям конкретной лесокультурной площади.

Для решения данной задачи необходимо постоянное совершенствование технологий выращивания посадочного материала с учетом конкретных почвенно-климатических условий. Исследования и разработка региональных технологий проведены в южных и центральных районах страны, в северо-западном регионе, Карелии и Сибири (Стратонович и др., 1974; Яковлев и др., 1974; Наставления..., 1979; Смирнов, 1981; Мордась и др., 1974; Буторова, 1996; Романов, 2000; Матвеева и др., 2001 и др.). Исследований по технологии выращивания сеянцев и саженцев в открытом грунте лесных питомников севера практически не проводилось.

Лесные питомники на севере Европейской части России заложены на бесструктурных слабоокультуренных землях, что в сочетании с суровыми климатическими условиями не обеспечивало достаточный выход и качество посадочного материала (Бобнев, Мочалов, 1968, Цветков и др., 1977; Мочалов и др., 2000б). Поэтому необходима разработка эффективных технологий выращивания различных видов посадочного материала высокого качества, с учетом почвенно-климатических условий региона. Они должны включать в первую очередь систему научно-обоснованных агротехнических приемов, выполняемых в определенной последовательности и позволяющих создавать условия роста растений, отвечающие их биологии.

Другим направлением повышения выхода и качества посадочного материала на севере является совершенствование технологии выращивания сеянцев в теплицах с полиэтиленовым покрытием. В них возможна наиболее полная реализация биологического потенциала растений на основании закономерностей ритмичности линейного роста и развития сеянцев (Зепалов,1946; Щербаков, 1960; Юркевич, 1961; Санников, 1963; Кальной, 1973; Мочалов и др.1978; Наквасина, 1979; Редько и др., 1983; Дроздов и др. 2000; Брынцев, 2002 и др.). Однако, очень слабо изучен вопрос зависимости ритмов развития сеянцев от микроклимата, так как в условиях закрытого грунта она проявляется наиболее сильно и может регулироваться.

Исследования в указанных направлениях и разработка эффективных технологий выращивания посадочного материала для лесовосстановления в регионе актуальны и имеют большое практическое значение.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлась разработка научно-обоснованной региональной интенсивной технологии выращивания сеянцев и саженцев основных лесообразующих хвойных пород (сосны и ели) в питомниках и теплицах, обеспечивающей высокий выход качественного посадочного материала, имеющего высокую жизнестойкость в культурах в различных лесорастительных условиях.

В задачу исследований входило:

- установить факторы, лимитирующие рост и развитие сеянцев и саженцев в питомниках и определить оптимальные параметры водно-физических и агрохимических характеристик пахотного слоя почвы, обеспечивающие повышение выхода и качества посадочного материала;

- разработать агротехнические и технологические приемы обработки почвы и уходов за сеянцами и саженцами, обеспечивающие создание оптимально-возможных условий роста и сведение до минимума отрицательного действия негативных факторов в открытом и закрытом грунте;

-испытать и обосновать использование удобрений, гербицидов, фунгицидов и стимуляторов для повышения плодородия почвы и при уходах за сеянцами и саженцами;

-определить перспективность направленного отбора сеянцев и использования посадочного материала с закрытой корневой системой (ПМЗК) при выращивании саженцев;

-определить параметры микроклимата по фазам роста сеянцев хвойных пород, установить виды субстратов и сроки их использования при выращивании сеянцев в теплицах, усовершенствовать технологию производства ПМЗК в соответствии с региональными условиями;

-установить приживаемость и рост посадочного материала, выращенного по разработанным технологиям, в культурах.

Предмет защиты. На защиту выносятся следующие основные положения:

-научное обоснование и практические решения интенсификации выращивания сеянцев в посевных и саженцев в школьных отделениях питомников;

-эколого-биологические основы интенсивного выращивания сеянцев в закрытом грунте, в том числе посадочного материала с закрытой корневой системой;

- изучение влияния факторов среды на рост сеянцев и саженцев и определение нормативных требований к технологии;

-приживаемость и рост сеянцев и саженцев, выращенных по разработанным технологиям, в культурах;

Научная новизна. По результатам многолетних исследований установлены закономерности изменения водно-физических и агрохимических свойств пахотного слоя почвы и влияния их на рост и развитие сеянцев и саженцев в лесных питомниках севера. Определены лимитирующие факторы климатических и почвенных условий и определены их оптимальные, или близкие к ним, значения. Разработаны агротехнические приемы по окультуриванию почвы в питомниках региона.

Установлена высокая эффективность действия и последействия на агрофизические и агрохимические свойства почвы и рост сеянцев больших норм внесения торфа и использования нетрадиционных органических удобрений, приготовляемых из отходов лесопильного, химического и сельскохозяйственного производств. Введен дополнительный нормативный показатель состояния физических свойств пахотного слоя почвы (содержание органического вещества) при первичном окультуривании почв питомников.

Экспериментально обоснованы агротехнические приемы снижения интенсивности выжимания сеянцев при пучении почвы и повышения грунтовой всхожести семян.

Установлены биологическая закономерность саморегуляции соотношения массы частей саженцев в школьном отделении питомника и возможность формирования их корневой системы изменением физико-химических параметров пахотного слоя почвы. У саженцев в школе сохраняется ранговое распределение сеянцев на группы размеров, что подтверждает перспективность направленного отбора посадочного материала для лесовосстановления.

Определены динамика содержания основных элементов питания (N, P, K) и их предельно допустимые концентрации в тепличных субстратах, испытаны и рекомендованы нетрадиционные субстраты на основе лигнина и древесной коры. Выявлена зависимость продолжительности и интенсивности фаз органогенеза однолетних сеянцев сосны, ели и лиственницы от размеров и объема теплиц и определены параметры микроклимата по фазам роста и развития сеянцев.

В опытных культурах подтверждено высокое качество сеянцев и саженцев, выращенных по разработанным технологиям (по приживаемости и росту). За культурами из крупномерных саженцев сокращается количество агротехнических и лесоводственных уходов.

Практическое значение и реализация результатов исследований. Результаты комплексных исследований явились основой для разработки нормативных документов и рекомендаций по выращиванию посадочного материала в открытом и закрытом грунте, созданию лесных культур, разработки требований ГОСТа на сеянцы и саженцы для северной и средней подзон тайги. Разработанные технологии включают новые и усовершенствованные агротехнические приемы и операции, обосновывающие:

-окультуривание почвы питомников с использованием торфа, органических удобрений (в том числе ТМУ, коро- и лигнопометных компостов) с учетом содержания в почве гумуса или органики и подвижных элементов питания;

-снижение выжимания сеянцев морозом, рациональные схемы посева и нормы высева семян в питомниках;

-использование перспективных гербицидов и фунгицидов;

-подготовку и продолжительность использования субстратов, регламент микроклимата по фазам роста сеянцев в теплицах;

- использование технологии производства ПМЗК в тепличных комплексах, в том числе зарубежных, с учетом местных условий;

- использование разных видов посадочного материала для создания лесных культур с учетом лесокультурных условий вырубок.

Применение разработанных технологий позволяет: увеличить выход стандартных сеянцев в посевных отделениях питомников без расширения их площади; выращивать укрупненный и крупномерный посадочный материал, имеющий оптимальное соотношение надземной части и тонких корней для создания высокопродуктивных лесных культур; сократить сроки выращивания сеянцев на 1-2 года, увеличить их выход с единицы площади в 4-5 раз, снизить расход семян, в том числе и улучшенного качества, при использовании теплиц с полиэтиленовым покрытием; использовать субстраты из местных торфов при производстве ПМЗК в тепличных комплексах; увеличить приживаемость лесных культур и их конкурентноспособность с травянистым покровом и естественным возобновлением лиственных пород.

Личный вклад автора. Автором выполнен аналитический обзор литературы, разработаны программа и методика исследований; он принимал непосредственное участие во всех полевых и камеральных работах, анализе полученных результатов исследований, написании научных отчетов, нормативных документов и публикаций.

Апробация работы. Основной объем работ выполнен в Архангельском институте леса и лесохимии (АИЛиЛХ, с 1998 г.-СевНИИЛХ) в период с 1973 по 2007 г.г. при проработке НИР: по тематическим планам Государственного комитета СССР по лесному хозяйству, Федеральной службы лесного хозяйства России, Министерства природных ресурсов России (темы 053029а-1, II-19, III.1.2.1. –где автор был ответственным исполнителем, III.1.3., 1.3.1.2., IХ.4.06., II.5.1.(6.14.2.), 3.96.2.(12.96.1.)- где автор был руководителем (номера государственной регистрации 81065456, 01.88.0086991, 01.88.0086992, 01.9.40007012, 01.9.80000129); по договорным темам с Министерством лесного хозяйства РСФСР, ЛенНИИЛХ, Архангельским управлением лесного хозяйства, рядом лесхозов Архангельской и Вологодской областей (темы 235, 203– где автор был ответственным исполнителем, 209 (228), III-8-шифр ”Химсредства”, 48-88 (248), 100-91, 122-92, 136-94.6, 141-97 (143-99-4 ОПП) – где автор был руководителем). В 3-х Российско-Финляндских проектах автор был научным руководителем и координатором компонентов по производству посадочного материала с закрытыми корнями и по лесовосстановлению.

Основные положения работы были представлены на Международном симпозиуме «Северные леса, состояние, динамика, антропогенное воздействие» (Архангельск, 1990), на Всесоюзных и Всероссийских совещаниях, симпозиумах, семинарах, конференциях (Петрозаводск, 1976; Архангельск, 1980, 1982, 1983,1991; Сыктывкар, 1981; Волгоград, 1988; Пермь, 1989; Пушкино, 1989; Йошкар-Ола, 1996; Нижний Новгород, 2005), на Финляндско-Pоссийском семинаре в Вуокатти, 1998; на совещаниях, семинарах и школах передового опыта Архангельской области (Архангельск, 1981-1985, 2001; Вельск, 1980, 1981, 1989, 1993; Онега, 1984), Вологодской области (Кадников, 2001) и Республики Коми (Сыктывкар, 1984, 1987, 2000; Ухта, 1986; Визинга, 1986), на Российско-Финляндских семинарах в Архангельской (Архангельск, 1999, 2000, 2004; Вельск, 1999; Каргополь, 2000, 2001, 2004; Котлас, 2000;) и Мурманской (Мурманск, 1999; Зеленоборск, 2001) областях, в Финляндии (Suonenjoki, 2003, 2005). Основные результаты исследований и технологические решения ежегодно (начиная с 1989г.) излагались автором на курсах повышения квалификации инженерных и технических работников лесного комплекса региона. Разработанные технологии экспонировались на ВДНХ, автором получены авторское свидетельство и 2 медали.

Внедрение в производство. Лесотехнические требования к теплицам, рекомендации, нормативы и технологические карты по выращиванию сеянцев в теплицах, разработанные группой институтов с участием автора, прошли опытно-производственную проверку и внедрение (акты прилагаются), утверждены Государственным комитетом СССР по лесному хозяйству, используются в производстве. Рекомендации и технологические карты по выращиванию сеянцев и саженцев сосны и ели в открытом грунте питомников прошли опытно-производственную проверку (акты прилагаются), рассмотрены и рекомендованы для производства на НТС Главных управлений природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Архангельской (13.03.2004) и Вологодской 23.04.2004) областям и используются (внедряются) в питомниках севера.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 105 работ, в том числе монография, словарь-справочник (4 издания), 9 статей в изданиях рекомендованных ВАК, 12 нормативно-технических документов (рекомендации, нормативы, технологические карты, ГОСТ 3317-90 (для условий тайги Европейской части). Подготовлены к изданию и находятся на согласовании «Технические условия. ТУ 9781-002-00969511-00. Технология выращивания сеянцев хвойных пород в питомниках северной и средней подзон тайги», «Рекомендации по выращиванию посадочного материала в условиях северной и средней тайги Европейского севера (производство ПМЗК сосны в тепличных комплексах)», «Дополнения к ОСТу «Лесные культуры. Оценка качества» для культур из ПМЗК и саженцев», «Рекомендации по созданию лесных культур ели и сосны обыкновенной перспективными видами посадочного материала для средней и северной подзон тайги Европейского Севера». Материалы исследований использованы при составлении ряда нормативных документов, учебных пособий, в лесоустроительных проектах и регламентах ряда лесничеств Архангельской области.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы и приложений. Изложена на 310 страницах, включает 99 таблиц, 16 рисунков, библиографию из 326 наименований, в том числе 25 на иностранных языках, общий объем диссертации 340 сраниц. В организации полевых исследований, сборе материала большую помощь оказали руководители и сотрудники СевНИИЛХ (А.С.Синников, Г.А. Чибисов, В.Ф. Цветков, Ф.Т. Пигарев, Л.А. Варфоломеев, Г.А. Мочалова, В.П. Кресцова, В.А. Дранникова, Т.И. Новосельцева, Т.А. Чечуева, и многие другие), руководители, инженерно-технические работники и лесничие региональных управлений и лесхозов (А.Ф. Заволожин, Б.А. Ковалев, Д.В. Трубин, В.А. Круглецкий, Л.Г. Усачев, В.Н. Морозов, С.В. Тырышкина, Н.К. Суханова, М.А. Никонов и др.), при оформлении работы автор пользовался консультациями и помощью профессоров Г.И. Редько, Н.А. Бабича, Е.Н. Наквасиной: Всем им выражаем искреннюю благодарность.

Содержание работы

Глава 1. Краткий обзор состояния проблемы

Развитие питомнического дела имеет в России большую историю (Редько,1983), а основы промышленного питомнического хозяйства были заложены учеными лесоводами В.Д. Огиевским, М.К. Турским, Г.Ф. Морозовым, А.П. Тольским, Н.И. Сусс и др.

В дальнейшем наиболее интенсивное развитие технологии выращивания посадочного материала было в южных, центральных и западных регионах страны. Разрабатывались направления по совершенствованию агротехники и механизации, по режимам питания и системам применения минеральных удобрений, гербицидов и фунгицидов. Позднее разрабатывались и внедрялись методы выращивания сеянцев в закрытом грунте, применение агроприемов по фазам органогенеза сеянцев, выращивание саженцев и производство посадочного материала с закрытой корневой системой (Сабинин, 1940, 1957; Зепалов, 1946; Щербаков, 1950, 1960; Слухай, 1965; Дудорев, 1968; Смирнов и др., 1969, 1981; Яковлев и др., 1969, 1981; Кальной, 1973, 1982; Игаунис, 1974; Климов и др., 1974; Стратанович и др., 1974, 1980; Победов и др., 1973; Мордась и др.,1974; Маттис,1976, 1978; Редько, 1976; Мочалов, 1978; Наквасина, 1979; Маслаков и др., 1979, 1982; Редько и др., 1983; Синников и др., 1986; Дроздов и др. 2000; Романов, 2000; Матвеева и др., 2001; Брынцев, 2002 и др.).

На севере до середины 60-х годов посадочный материал выращивали в небольших временных питомниках (Орлов и др., 1959; Фрейдин, 1950; Бабич, Мочалов, 1995; Редько и др., 1996; Мочалов и др., 1997 и др.). В 1965 – 1968 г.г. начали закладывать постоянные питомники, число которых к 1988 году составило 66 на площади 963 га. Питомники закладывали на землях Гослесфонда, на почвах от песчаных до суглинистых с низким содержанием гумуса и элементов питания (Бобнев, Мочалов, 1968б; Мочалов, 1999). Сеянцы в основной массе имели небольшие размеры и выход их был невелик (Цветков и др., 1977). С конца 60-х годов в регионе начинают использовать теплицы с полиэтиленовым покрытием (Анурьев,1972; Синников и др., 1977 Беляев, 1981; Ковалев, 1981; Заволожин и др., 1981). В связи с этим возникла необходимость разработки научно-обоснованной технологии выращивания посадочного материала в открытом и закрытом грунте с учетом региональных почвенно-климатических условий.

Технология выращивания сеянцев в открытом грунте разработана довольно полно, освещена в литературе и регламентировалась рядом нормативных документов (Щербаков, 1960; Шубин и др., 1961,1962; Смирнов и др., 1964; Наставления …, 1964; Слухай, 1965; Смирнов, 1967, 1981; Синкевич, 1972; Новосельцева и др., 1983; Четвериков, 1986; 1988; Копытков, 1989 и др.). Обследование питомников региона показало, что при внесении торфа и органических удобрений по нормам, рекомендуемым наставлениями и технической литературой, плодородие почвы в них практически не повышается, а на отдельных питомниках отмечалось его снижение (Мочалов, 1988). Причинами значительного отпада всходов и сеянцев, снижения их выхода и качества являются также факторы абиотического характера (пересыхание верхнего слоя почвы в период прорастания семян, вымокание и выжимание растений морозом в осеннее - весенние периоды), сильное зарастание посевов сорняками, поражение сеянцев болезнями.

Технология выращивания саженцев в школьных отделениях питомников довольно полно разработана для питомников средней полосы и Северо-Запада, причем основные исследования проведены по ели и в меньшей степени по сосне (Шумаков и др., 1972; Цинкович и др., 1973; Родин и др., 1974, 1976; Никитина и др., 1976; Шахова и др., 1977; Смирнов, 1981, 1988; Шапкин, 1983; Вячкилев и др., 1986; Долголиков и др., 1986 и др.). В питомниках Севера она практически не разрабатывалась. В качестве саженцев использовали в основном 5-6-ти летние сеянцы ели с подрезкой корней без соответствующих уходов.

Поэтому было необходимо определить и обосновать параметры почвенного плодородия и агротехнические приемы их формирования, обеспечивающие минимальный отпад сеянцев и саженцев, их интенсивный рост и пропорциональность развития.

Исследования и разработка технологии по выращиванию сеянцев в теплицах с полиэтиленовым покрытием в регионе шли практически одновременно с использованием их в производстве. В те же годы имелись сведения по зарубежному и небольшие данные по отечественному опыту использования теплиц (Букштынов и др., 1965, 1969; Игаунис и др., 1966, 1969, 1974; Смирнов, 1968; Кондратович, 1969, 1970; Огиевский и др., 1969; Смирнов и др., 1969 Юшка и др., 1970; Синников и др., 1970; Мордась, 1973; Мочалов и др. 1974; Leskinen, 1966; Barber, 1972; Lizna, 1972; Peikert, 1972 и др.). Необходимо было разработать агротехнические приемы для условий региона с использованием местных, в том числе нетрадиционных субстратов, определить сроки выращивания и режимы микроклимата, в том числе по фазам органогенеза сеянцев, установить продолжительность использования субстратов.

Использование ПМЗК является одним из перспективных направлений искусственного лесовосстановления. По вопросам производства и использования ПМЗК в культурах имеется большой научный и производственный опыт за рубежом, особенно в скандинавских странах, и в некоторых регионах нашей страны (Буш и др., 1974; Маслаков, 1975; Маслаков и др., 1978; Родин, 1978, 1985; Матюхина и др., 1986; Бирцева и др., 1988; Мойко и др., 1988; Майсеенок, 1993; Жигунов, 2000; AIm, 1975; Philipson и др., 1977; Mauer, 1987; Ryyppo и др., 1990).

Сеянцы с закрытой корневой системой в Архангельской области выращиваются в Вельском лесхозе (средняя подзона тайги), где с 1997 года функционирует тепличный комплекс, закупленный в Финляндии. Практические работы в комплексах выявили ряд проблем технологического и технического порядка, для решения которых необходимы исследования.

По использованию пестицидов в открытых питомниках имеется достаточно много разработок (Гуляев, 1950, 1952; Журавлев, 1953; Яковлев, 1959; Бельков, 1963; Мосин, 1964; Ведерников, 1968, 1988; Козлова и др., 1969; Ведерников и др., 1972; Николин, 1972; Маттис, 1976; Драчков, 1977; Косников, 1977; Мирославова и др., 1977; Самгин и др., 1977; Драчков и др., 1979; Бахтин, 1985; Иванова, 1987; Кузьмин, 1987; Егоров, 1988; и др.) и значительно меньше по использованию их в теплицах (Драчков и др., 1980,1983; Миронов, 1984; Степина и др., 1988 и др.). Однако эффективность их использования в питомниках региона низка. Поэтому возникла необходимость проверки разрешенных препаратов и испытания новых.

Исследования в разных регионах страны показали, что при искусственном лесовосстановлении наиболее эффективным является создание лесных культур посадкой, а их рост и развитие в значительной мере от биометрических и объемных показателей сеянцев и саженцев и, от соотношения массы надземной части к массе мелких корней. (Родин и др., 1972; Ипатов, 1974; Родин, 1975, 1977; Прокофьев, 1976; Миронов, 1977; Смирнов, 1977, 1988; Огиевский и др., 1978; Пигарев, 1979; Маслаков, 1980, 1986; Ларин и др., 1983; Шубин, 1983; Пигарев и др., 1986,1988; Суворов, 1988; Беляев, 1990, 1997; Касимов, 1999; Редько и др., 1991, 2005; Бабич, 1993; Маркова, 1998, 2000; Соколов и др., 1999, 2002; Мерзленко и др., 2002; Вараксин, 2004; Чижов, 2004 и др.). Для боле полного решения данного направления необходимы дополнительные исследования в разных регионах, в различных лесорастительных условиях и с различным посадочным материалом.

Глава 2. Краткая характеристика района

исследований

Климат региона исследований (Архангельская, Вологодская области и Республика Коми) суровый, лето короткое и прохладное, зима длинная и холодная. В северной части территории отрицательные температуры могут быть в любой месяц летнего периода, в южной части заморозков не бывает только в июле. Продолжительность активной вегетации растений составляет 87-116 дней. Сумма осадков в теплый период составляет 300-420 мм, но в отдельные годы и месяцы их количество может сильно колебаться, вызывая дефицит влаги в верхних слоях почвы. Так, в питомнике Архангельского лесхоза, по нашим данным, с 1 по 20 июня 1983 и 1987 г.г. выпало соответственно 9 и 49 мм (Мочалов, 1988).

Почвообразовательные процессы в регионе протекают по двум основным направлениям – подзолообразование и заболачивание, создав три основных типа почв: подзолистых, болотно-подзолистых и болотных (Скляров и др., 1970; Варфоломеев и др., 1972). Подзолистые почвы, на которых заложено большинство питомников, характеризуются, в основном, кислой реакцией среды верхних горизонтов, слабой насыщенностью основаниями, низким (< 1-2%) содержанием гумуса, бедностью элементов питания. В целом почвы холодные, отличаются низким плодородием, особенно сказывается на росте леса недостаток азота.

Территория региона охватывает предтундровую зону и все подзоны тайги – северную, среднюю и южную (Мелехов, 1966; Чертовской, 1978). Основные лесообразующие породы ель, сосна, береза, средний класс бонитета от III,9 в Вологодской области до V и IV в Архангельской области и республике Коми.

Короткое и прохладное лето, возвраты холодов и заморозки, низкое плодородие почв и слабое их прогревание создают комплекс почвенных и гидротермических факторов, усложняющих выращивание посадочного материала в питомниках региона.

Глава 3. Программа, методика, объекты

исследований и объем выполненных работ

В основу программно–методической концепции диссертационной работы положены анализ причин и определение лимитирующих факторов низкого выхода и качества посадочного материала в питомниках севера, разработка оптимальных условий роста и технологии выращивания посадочного материала (рис. 1).

Проблема, причины, анализ

Низкие показатели выхода и качества посадочного матери- ала, низкая приживаемость и устойчивость в культурах

Слабая окультуренность почв питомников, суровый климат

Отсутствие региональной технологии

Задача

Разработка эффективной региональной технологии выращи- вания качественного посадочного материала для лесовосста-новления

Объекты

Питомники открытого грунта

Теплицы с полиэтиленовым покрытием

Посадочный материал

Сеянцы

Сажен-цы

Сеянцы с ОК

Сеянцы с ЗК (ПМЗК)

Исследова-ния

Изучение влияния почвенных, микроклиматических и др. факторов на рост и качество сеянцев и саженцев

Определение лимитирующих факторов и оптимальных параметров определяющих условий роста и развития

Технические решения

Экспериментальная разработка технических и технологи- ческих приемов создания оптимальных условий роста

Паровое поле

Собственно агротехника

Теплицы: микроклимат, субстраты

Испытания

Опытно– производственная проверка разработанных агро- приемов и технологий по выращиванию посадочного материала

Испытательные культуры из сеянцев и саженцев, выращенных по разработанным технологиям

Результат

Региональные эффективные технологии

Нормативы, рекомендации, технологические карты

Внедрение в производство, оказание научно-методической помощи

Рисунок 1 - Постановка и содержание задачи по обоснованию и разработке технологии выращивания посадочного материла в условиях севера

Для решения поставленных задач были выдвинуты следующие программные вопросы:

1. Изучить состояние лесопитомнического дела в регионе, в том числе определить почвенное плодородие и качество посадочного материала.

2. Экспериментально установить оптимальные или близкие к ним параметры плодородия почв и субстратов и разработать агротехнические и технологические приемы их создания в открытом и закрытом грунте для выращивания высококачественного посадочного материала;

3. Провести исследования по совершенствованию технологических приемов выращивания сеянцев и саженцев с учетом региональных почвенно-климатических условий.

4. Испытать выращенный по разработанным технологиям посадочный материал в лесных культурах.

Предпосылками проведения исследований в данном направлении были высказанные в различных работах положения о:

-необходимости исследований по выращиванию посадочного материала в питомниках с учетом региональных почвенно-климатических условий (Тольский, 1931; Морозов, 1949; Редько и др., 1985 и др.);

-минеральной теории питания растений, закона минимума и положения о совокупности влияния факторов среды на рост и развитие растений (Либих, 1936; Тюрин, 1965; Минеев, 1990; Пигарев, 1986 и др.);

-ритмичности роста сеянцев в ювенильный период и различной потребности их к факторам среды на различных фазах роста; пластичности корневой системы растений в молодом возрасте (Зепалов, 1946; Кальной, 1973; Наквасина, 1979; Редько и др., 1983 и др.);

-наличие парникового эффекта в теплицах и возможность повышения биоклиматического потенциала и биологической продуктивности растений (Букштынов, 1969; Игаунис, 1974; Мочалов, Синников, 1976 и др.)

-перспективности и проблемах производства и использования для лесовосстановления посадочного материала с закрытой корневой системой (Буш и др., 1974; Маслаков и др., 1985; Огиевский и др., 1987; Жигунов, 1995, 2000 и др.);

-зависимости приживаемости и роста растений после пересадки от размера, вида, возраста посадочного материала и соотношения биомассы (Миронов,1977; Родин,1975; Смирнов,1981; Пигарев и др.,1983, 1988; Беляев, 1990; 1997 и др.).

Объекты и методика работ. В работе обобщены материалы, полученные при проведении стационарных исследований в питомниках и теплицах Архангельского (северная подзона тайги), Вельского (средняя подзона тайги) и Череповецкого (южная подзона тайги) лесхозов, а также при обследовании (более 40 лесхозов региона), проведении опытно-производственных проверок (ОПП), внедрении рекомендаций и оказании научно-методической помощи по выращиванию посадочного материала в питомниках и теплицах региона. Исследования по выращиванию ПМЗК и в опытно-производственных культурах, заложенных из различных видов посадочного материала, проведены в Вельском и Каргопольском лесхозах (средняя подзона тайги).

Основные исследования проведены по сосне обыкновенной и ели европейской (обыкновенной), а по фазам роста в теплицах дополнительно с лиственницей сибирской и Сукачева.

В основу методологии исследований положены сопряженные исследования намеченных программных вопросов. При этом главное внимание уделялось количественной оценке характеристик изучаемых явлений, их взаимосвязи и взаимообусловленности, количественному выражению зависимости, состояния и роста сеянцев, саженцев и лесных культур от комплекса факторов, а также от показателей отдельных условий среды.

При исследованиях за основу были приняты методы эксперимента, сравнения и анализа, а при закладке опытов и при изучении отдельных характеристик – общепринятые методики, методические положения и приборы, применяемые при: - исследованиях в питомниках, теплицах и лесных культурах (Тольский,1931; Огиевский, Хиров,1967; Смирнов, 1969, 1977; Кобранов, 1973; Маслаков и др., 1978,1983; Родин и др., 1983; Игаунис, 1975; Мочалов, 1978 и др.), -почвенных и физиологических исследованиях в сельском и лесном хозяйстве (Качинский, 1965; Аринушкина, 1961; Агрохимические методы…, 1966; Вальтер и др., 1957; Вознесенский и др., 1965; Заленский и др., 1955; Гавриленко и др.,1 975; Вадюнина и др., 1986 и др.), -в опытах с удобрениями, гербицидами и фунгицидами в лесном и сельском хозяйстве (Щерба, 1967; Старосельский, 1967 Соколов, 1967; Доспехов, 1979; Синельников и др., 1991; Ведерников и др., 1972, 1981; Шутов и др., 1989; Бельков и др., 1990 и др.), - изучении качественных показателей сеянцев и саженцев, их развития по фазам роста, формированию корневой системы (Зепалов, 1946, Сабинин, 1957; Санников, 1963; Кальной, 1963; Смирнов, 1981; Редько и др., 1983, Пигарев, 1986 и др.) и изучении микроклиматических характеристик воздуха и почвы (Скляров, 1960; Стернзат, 1968; Руднев, 1973 и др.); -при обработке полученных данных методами математической статистики (Гусев, 1980; Зайцев, 1990; Митропольский, 1969 и др.)

При изучении ряда вопросов возникала необходимость в совершенствовании методики исследования и приборов для их проведения. Опыты с удобрениями, гербицидами, фунгицидами закладывали в 3-5-ти кратной повторности в паровых полях питомников размером 5х10 или 3х5м, в посевных и школьных отделениях 5х1 или 3х1м, в теплицах 2х1 или 1х1м. Опыты по нормам высева семян, способам и глубине заделки, схемам посева закладывали в 4-5-ти кратной повторности размером 1х1 или 1х0,5м. Для измерения величины пучения почвы при промерзании был изготовлен прибор, условно названный нами «пучемер». Он готовился на базе недельных термографа и гигрографа и фиксировал на ленте поднятие и опускание почвы при ее промерзании и оттаивании. Определение освещенности, температуры и влажности воздуха и почвы (субстратов), содержание углекислого газа в воздушной и почвенной средах проводили стандартными приборами и оборудованием.

Объемы работ. За время работы заложено более 5 тыс. вариантов опытов, отобрано и детально проанализировано более 5 тыс. образцов сеянцев (по 100-150 шт. в каждом) и саженцев (по 25-45 шт.), в том числе с определением массы тонких (диаметром меньше 1 мм) корней, более 8 тыс. образцов почвы на химические анализы, проведено более 10 тыс. определений водно-физических свойств почвы и субстратов, более 3 тыс. определений фотосинтеза и гистохимических анализов. Заложены и обследованы опытно-производственные культуры с различными видами посадочного материала (33 варианта, более 20 тыс. сеянцев и саженцев) на 15 га. Измерение температуры воздуха и почвы, влажности воздуха и количества осадков 10 лет проводили ежедневно с третьей декады мая до конца августа в теплицах и на открытом питомнике в 3-6 точках.

Глава 4. Научное обоснование интенсификации

выращивания сеянцев и саженцев в открытом

грунте питомников

Успешность выращивания посадочного материала обуславливается условиями среды и комплексом агротехнических и технологических приемов (Мочалов и др. 1978; Мочалов, 1988). В открытом грунте базовым фактором, в равных климатических условиях, является состояние почвенного плодородия. Его формирование, и при первичном освоении площади и в уже действующих питомниках, возможно лишь в паровых полях. Поэтому, по нашему мнению, необходимо решить две задачи – 1) разработать технологию обработки парового поля и 2) совершенствовать собственно агротехнику выращивания сеянцев и саженцев.

4.1. Особенности почвенно-климатических факторов

в питомниках региона

Как известно, основными факторами среды, влияющими на рост и развитие растений, являются свет, тепло, влага и условия минерального питания. Продолжительный световой день в июне-июле обеспечивает большую продолжительность фотосинтеза, хотя и относительно низкой интенсивности, из-за недостатка тепла и высокой облачности (Мочалов. 1976а; Чечуева, Мочалов, 1978).

Одним из лимитирующих факторов, не поддающемуся кардинальному изменению в открытых питомниках, является температурный режим. На питомнике Архангельского лесхоза (северная подзона тайги) общая сумма тепла с 20.05. по 31.09. 1981 г. составила 34660 градусо-часов. Из 104 дней наблюдений период активной вегетации составил 85 дней, а наиболее активной - лишь 47 дней. Наиболее показательными элементами суровости климата региона являются абсолютные минимальные температуры воздуха. Из 11 лет наблюдений заморозки разной силы были в июне 10 лет, в июле 7 лет, в августе 9 лет. Повреждение сеянцев и саженцев ели заморозками составляло от 20 до 90% растений в разные годы и на различных участках посевных и школьных отделений питомников на севере и на юге области. В годы с похолоданиями и заморозками в весенне-летний период снижаются грунтовая всхожесть и прирост саженцев и сеянцев (в 1,5-3 раза), а в целом прирост саженцев в северной тайге в 1,5-2 раза меньше, чем в средней. (Мочалов, 2000а).

При относительно большом количестве осадков за период активной вегетации растений (114- 250 мм) отмечено, что практически ежегодно в одном или двух месяцах бывает по две недели, когда осадков выпадает по 3-11 мм. Влажность верхнего слоя почвы в питомниках снижается до критического предела для всхожести семян и нормального обеспечения сеянцев влагой (Мочалов, 1990, 2000б).

Почвы постоянных лесных питомников от песчаных до суглинистых, с содержанием гумуса в пахотном слое менее 1-2 %. Преобладают средне- и сильнокислые разности с очень низкой и низкой степенями обеспеченности подвижными формами азота, фосфора и калия. Водно-физические свойства таких почв, в основном, неблагоприятные (Мочалов, 1990; Мочалов и др., 1989а; 1996; Mochalov, 2000).

4.2 Технология парового поля

4.2.1 Требования к плодородию почв питомников

Считается, что почва имеет благоприятные водно-физические свойства, если объемная масса или плотность ее составляют менее 1,2-1,3 г/см3, общая пористость 50-70%, а скважность аэрации равна примерно половине общей пористости (Астапов и др., 1959). Почвы лесных питомников считаются хорошо обеспеченными гумусом при его содержании более 3-4% (Стратанович и др.,1980). Сеянцы в лесных питомниках Севера в зависимости от породы и подзоны выращивают 3-4 года, а саженцы в школьных отделениях 2-3 года. Следовательно, в течение данного периода почвы полей должны отвечать необходимым требованиям по показателям плотности, пористости, аэрации, по содержанию гумуса и подвижных элементов питания. Исходя из данного положения проводилась оценка влияния агротехнических приемов на свойства почвы и на рост сеянцев.

4.2.2 Влияние физических свойств почвы на рост и развитие сеянцев

и саженцев и определение их оптимальных значений

Опыты с внесением в почву различных доз торфа и обследование производственных посевов в питомниках региона показали, что с уменьшением объемной массы почвы с 1,38 до 0,98 г/см3 и увеличением ее общей пористости с 47 до 63% (при относительно близком содержании элементов питания) размеры сеянцев и саженцев увеличиваются в 1,2-6,1 раза, а по массе различия доходят до 10 и более раз. В годы с летними похолоданиями и заморозками у сеянцев и саженцев ели эти различия снижаются, но остаются стабильными. Кроме замедленного роста у 4-5-летних сеянцев, выращенных на участках с высокой плотностью почвы (1,4-1,5 г/ см3), слабее развита корневая система, и соотношение массы надземной части к массе мелких корней у них бывает, как правило, выше оптимального, что приводит к снижению приживаемости их в культурах.

В опытных посевах на вариантах с разными нормами внесения торфа и разной объемной массой почвы установлена высокая полиноминальная связь второй степени высоты и диаметра сеянцев с объемной массой почвы (рис. 2). Достоверность аппроксимации очень высокая для обеих пород по высоте (R2 = 0,965 и 0,899) и несколько меньше по диаметру (R2 = 0,684 и 0,726). Как видно из рисунка наиболее высокие показатели высоты сеянцев находятся в пределах объемной массы 1,0-1,2 г/см3.

Рисунок 2 - Связь высоты 3-х летних сеянцев

сосны и ели с объемной массы почвы

При объемной массе почвы менее 1,0 г/см3 наблюдается снижение размеров сеянцев (табл. 1). Это вызвано, в основном, недостаточной влажностью почвы. В то же время в данных условиях у растений более сильно развивается корневая система, с образованием большого количества тонких физиологически активных корней.

Результаты исследований показали, что оптимальными физическими свойствами почвы для роста и развития сеянцев являются объемная масса (плотность сложения) пахотного слоя почвы в последний год их выращивания не более 1,2 г/см3 (для саженцев 1,16 г/см3), а общая пористость 50% и более (Мочалова, Мочалов, 1984; 1996; Мочалов и др., 1986в, 1996).

Для улучшения водно-физических свойств пахотного слоя необходимо внесение каких-либо мелиорантов, с условием исключения отрицательного воздействия на химические характеристики почвы. Наиболее приемлемым и доступным является низинный хорошо разложившийся торф.

Таблица 1 - Размеры сеянцев и саженцев сосны и ели

в опытных посевах при различной плотности почвы

Свойства почвы		Характеристика сеянцев и саженцев
объемная масса, г/см3	пористость, %	высота, см				диаметр ш.к. мм				приро-ст, см	масса 1 раст., г	Стандар тные, %
		М		± м		М		± м
Сеянцы сосны 3-х лет
1,38	46,7	11,9		0,44		2,4		0,07		7,5	1,33	54
1,26	50,9	16,9		0,63		2,6		0,09		11,3	2,03	74
1,17	55,4	19,6		0,53		3,1		0,09		12,8	2,48	95
1,14	55,9	18,3		0,73		3,6		0,13		12,0	3,61	98
0,98	62,9	17,3		0,64		3,0		0,13		11,3	2,69	89
Саженцы ели 5–ти лет (2 +3)
1,36	47	25,8	0,99		7,2		0,29		5,8		8,2	94
1,07	59	36,0	1,31		9,2		0,29		13,0		20,5	100
0,88	66	46,8	1,00		11,4		0,23		14,2		35,3	100

4.2.3 Изменение водно-физических свойств почвы

агротехническими приемами

. Наши исследования показали, что с увеличением нормы внесения торфа от 100 до 500 т/га объемная масса суглинистой почвы уменьшается на 2-26%, а супесчаной на 9-29%. Одновременно в почве повышаются показатели общей пористости, аэрации и полной влагоемкости. За период выращивания сеянцев почва уплотняется, показатели объемной массы увеличиваются, а пористости и полной влагоемкости снижаются (табл.2).

Таблица 2 - Показатели физических и агрохимических свойств

почвы при внесении различного количества торфа.

Внесено торфа, т/га	Физические свойства						Химические свойства
	объемная масса, г/см3		общая пористость, %		объем пор занятых воз духом, %		содержа- ние углерода, %	содежание гумуса, %	потеря при прокаливании (ППП), %
	1год	2год	1год	2год	1год	2год	1год	2год	1год	2год
100	1,09	1,23	57	52	27	9	3,8	6,8	6,8	7,5
300	0,91	1,02	63	60	34	13	4,5	7,1	8,0	8,7
500	0,69	0,75	71	69	39	25	7,1	11,4	19,8	14,0

Анализ показателей объемной массы супесчаной и суглинистой почвы на вариантах с внесением низинного торфа от 100 до 500 т/га показывает ее высокую полиноминальную связь с нормой внесения торфа (рис. 3) при очень высокой достоверности аппроксимации (R2 = 0,98 – 0,99).

Исследования в посевных и школьных отделениях питомников показали, что для создания оптимальных условий водно-физических свойств на весь период выращивания сеянцев или саженцев (объемная масса не более 1,2 г/см3, пористость не менее 50%, аэрация не менее 50% от общей пористости) достигается при внесении торфа на суглинистых почвах от 300 до 500 т/га, на супесчаных от 200 до 400 т/га в зависимости от содержания в ней гумуса (; Мочалов и др., 1986в, 1996; Мочалов, 1988, 1990, 2000а).

Рисунок 3 - Зависимость объемной массы супесчаной

и суглинистой почвы от нормы внесения торфа

Наряду с физическими свойствами при внесении торфа в почве изменяется гидрологический режим. Показатели влажности завядания и диапазона продуктивной влаги, рассчитанные по показателям предельной полевой влагоемкости с использованием установленных коэффициентов (Александрова и др., 1967; Рыжов, 1948), увеличиваются в 1,1 – 2,0 раза, водопроницаемость в 2 – 2,5 раза. При этом несколько повышается дефицит влаги, а поливная норма увеличивается на 13 – 32% или на 2 – 6 мм (20-60 м3/га) (Мочалова, Мочалов, 1984, 1990; Мочалов, 1988, 1990)

Анализ пространственного распределения физических характеристик почвы и содержания в ней органики по площади поля и по профилю пахотного слоя показал, что наименьшие колебания всех показателей достигаются при внесении торфа торфо- или навозоразбрасывателями с заделкой его в почву дисковыми орудиями в 2-3 прохода. Это способствует, также, более лучшему прогреванию почвы, активизации микробиологических процессов, увеличению интенсивности дыхания почвы (Мочалов и др. 1986в; Мочалов, 1988, 2000а).

При использовании в качестве мелиорантов опилок и дробленой коры в дозах 200 т/га физические свойства почвы за весь период выращивания сеянцев были на уровне внесения торфа в дозах 300 т/га, а содержание подвижных элементов (NPK) в пахотном слое снизилось на одну – две категории, за счет расходования их на процессы гумификации. В результате трехлетние сеянцы сосны и ели при внесении опилок и коры имели размеры в 2,5-3,0 раза меньше, чем при внесении торфа (Мочалова, Мочалов, 1990). Поэтому данные мелиоранты в чистом (некомпостированном) виде на бедных почвах питомников севера вносить не рекомендуется.

4. Изменение агрохимических свойств почвы при внесении

органических и минеральных удобрений

При внесении торфа в пахотном слое почвы наблюдается заметное улучшение агрохимических свойств. Увеличивается содержание гумуса и углерода, возрастает процент потери от прокаливания, отмечаются большие изменения в динамике содержания подвижных форм азота, фосфора и калия. Так, содержание азота за период ротации (3 года) на участках без торфа и с торфом в дозе 100 т/га снизилось на 2-9%, а при дозах торфа 300-500 т/га - увеличилось на 8-26%. Содержание фосфора и калия составило на всех участках 3-50% от исходных показателей, но при дозах торфа 200-500 т/га уменьшение протекает менее интенсивно, чем на неудобренном участке (с разницей до 40%). Действие торфа на рост сеянцев наиболее сильно проявляется на второй-третий годы выращивания – прирост их увеличивается на 20-50%, выход стандартных (по ОСТу) на 10-40%, у растений увеличивается относительная масса тонких корней (Мочалов и др., 1986в, 1993; Мочалов, 1988, 1990).

При внесении больших доз торфа, что по нашему мнению следует обозначить как первичное или начальное окультуривание почвы, и при определении содержания гумуса в почве по принятой методике (по методу Тюрина) показатель его содержания бывает очень большой (до 5-10%), а физические свойства не отвечают необходимым требованиям (см. табл. 2). Внесенный торф в первые годы представляет инертное органическое вещество, которому необходимы длительные биохимические и микробиологические процессы, а также процессы разложения и синтеза, снижение содержания фульвокислот и увеличения гуминовых кислот. В данном случае торф играет наиболее важную роль как мелиорант почвы и как носитель потенциального плодородия. Нами установлено, что дополнительным показателем, довольно полно отражающим физические и агрохимические свойства пахотного слоя почвы на 2-3-й годы после внесения торфа, когда плотность, пористость и аэрация почвы остаются благоприятными, может быть принят показатель потери при прокаливании, который в первый год должен быть не менее 8%. Данный показатель предложен в качестве одного из критериев для характеристики водно-физических и агрохимических характеристик почвы питомников (Мочалов и др., 1996, 2000б).

Чистый торф, как правило, содержит мало подвижных элементов питания и не обеспечивает потребность сеянцев и саженцев в них. Поэтому были установлены нормы внесения минеральных удобрений в основную заправку и при подкормках. Они дифференцированы в зависимости от механического состава почвы, содержания в пахотном слое гумуса и подвижных форм фосфора и калия, выращиваемой породы (Мочалов и др., 1986а, 1990, 1995; Мочалов, 1988). Исследования показали, что эти нормы должны корректироваться периодическими агрохимическими обследованиями, в связи с изменением агрофона питомников и использованием новых видов и форм удобрений.

Высокую эффективность в повышении плодородия почвы и поддержании его на необходимом уровне показали торфо-минеральные удобрения (ТМУ) и компосты, приготовленные из торфа или дробленой коры хвойных пород с куриным пометом (торфо- и коропометные удобрения – ТПУ и КПУ). При внесении их в дозах от 25 до 100 т/га физические свойства почвы изменяются незначительно, а обеспеченность элементами питания увеличивается на одну - три категории, причем более высокое их содержание сохраняется и в конце третьего года выращивания сеянцев. Показатели размеров сеянцев увеличиваются в 1,1 – 1,5 раза, массы в 1,3 – 2,3 раза, выход стандартных на 22 – 35%. Наиболее приемлемы нормы внесения ТМУ до 100 т/га, а ТПУ и КПУ до 50 т/га (Варфоломеев, Мочалов, 1986; Мочалов, 1988, 1996; Мочалова, Мочалов, 1990).

В вегетационных опытах было установлено наличие повышенной чувствительности всходов и сеянцев хвойных пород к содержанию нитратного и аммиачного азота. Отпад сеянцев резко возрастал там, где концентрация нитрат иона превышала 8 мг/100 г почвы (Варфоломеев, Мочалов, 1986). Поэтому ТПУ и КПУ рекомендуется вносить в паровое поле в год, предшествующий году посева семян.

После достижения необходимого агрофона плодородие почвы и оптимальное состояние физических характеристик почвы можно поддерживать внесением торфа (100 т/га) с минеральными удобрениями, или внесением одного из видов органических удобрений: ТМУ (50-100 т/га), ТПУ или КПУ (25-50 т/га).

3. Агротехника выращивания сеянцев

и саженцев в открытом грунте питомников

На вновь закладываемых и на действующих постоянных питомниках региона с низким плодородием почв одним из серьезных отрицательных моментов является выжимание растений морозом. (Мочалов и др., 1986б). Поэтому при совершенствовании агротехники ставилась задача разработки комплекса агротехнических приемов, снижающих интенсивность их выжимания.

4.3.1 Технологические приемы снижения выжимания сеянцев

Процесс выжимания растений морозом в питомниках и культурах является сложным физическим явлением и обусловлен большим количеством и различным сочетанием факторов: микрорельефом, механическим составом, плодородием и влажностью почвы, погодными условиями сезона, способами подготовки почвы и густотой стояния растений, видами и сроками уходов и т.д. (Совершаев, 1961; Орлов и др., 1962; Пигарев и др., 1968; Мочалов и др., 1986б и др.).

Планировка площади. Установлено, что количество выжатых сеянцев на суглинистой почве без дополнительных мер защиты может составлять в отдельные годы до 50-95 %, а в микропонижениях могут быть выжатыми все сеянцы, которые в течение вегетации полностью погибают (табл. 3). По нашим наблюдениям сильновыжатые сеянцы сосны и ели (с длиной выжатой части корня более 2 см) в большом количестве погибают, а слабовыжатые отстают в 3х-летнем возрасте от невыжатых по высоте и диаметру на 21-80%, а по массе в 2,0-4,1 раза. Поэтому одним из первых приемов должна быть хорошая планировка полей с устранением микропонижений, западин и создание системы дренажа, обеспечивающего отток излишней влаги (Мочалов, 1988, 1990, 2000б; Рекомендации по.., 1991).

Таблица 3 - Выжимание и сохранность сеянцев ели

на суглинистой почве в зависимости от микрорельефа участка

Микро-рельеф	Всхо-дов, шт/м2	Выжимание сеянцев весной второго года после посева, %				Отпад сеянцев, %		Сохран ность на 3-й год, %
		невы-жатые	слабовыжатые	сильновыжатые		на 2-й год	на 3-й год
				живые	сухие
Ровное место	1023	48,2	16,5	21,9	13,4	48,8	12,7	38,1
Микропонижение	704	0,4	0,6	49,7	49,3	98,8	1,2	0,0

Интенсивность выжимания сеянцев так же снижается на 5-15 % при внесении на слабоокультуренных почвах торфа в дозах 200-500 т/га. Это обусловлено лучшим развитием корневой системы сеянцев и улучшением гидрологического режима пахотного слоя почвы. В осенний период запас влаги в нем при внесении торфа бывает значительно (на 3-7 мм) меньше, за счет увеличения некапиллярной влагоемкости и стекания воды в междугрядья (Мочалова, Мочалов, 1984; Мочалов и др. 1986б).

Схемы посева и нормы высева семян. В питомниках региона применяется в основном шести строчная схема посева с попарно-сближенными строчками. Установлено, что грунтовая всхожесть семян практически не зависит от схемы посева. На слабоокультуренной суглинистой почве при одной норме высева с увеличением количества посевных строк увеличивается интенсивность выжимания и снижаются сохранность и выход сеянцев. Такая же закономерность получена и в 5-6-ти строчных посевах при уменьшении нормы высева семян на 17-26% (Мочалов и др., 1986б; Мочалов, 1988). С улучшением агрофона почвы у сеянцев сосны в многострочных посевах существенно увеличиваются показатели диаметра, массы и выхода стандартного посадочного материала. (Мочалов, 1990).

Мульчирование посевов. Установлено, что при мульчировании посевов температура почвы под мульчой снижается на 0,1-3,00С.. В сухие периоды вегетации под мульчой на 4,5-7,5% увеличивается влажность почвы. Грунтовая всхожесть семян при мульчировании была выше в годы с периодическим выпадением осадков на 3-15%, а в годы с засушливыми периодами – на 18-40% (Мочалов и др., 1985, 1986в).

Существенное влияние мульчирование оказывает на выжимание сеянцев морозом. При мульчировании посевов только весной количество невыжатых сеянцев увеличивается на 10-28%, при мульчировании весной и осенью – на 34-67%, а выход стандартных сеянцев повышается на 10-20%. По степени убывания положительного эффекта мульчирующие материалы (для осеннего мульчирования) располагаются в следующем порядке: дробленая кора опилки смесь опилок с торфокрошкой в соотношении 1:1, а при весеннем - наряду с перечисленными эффективны торфокрошка и компостированный лигнин (Мочалов и др., 1985; Мочалов, 1988, 1990).

По нашим наблюдениям, осенью при снижении температуры воздуха до отрицательных значений начинается промерзание и подъем (пучение) минеральной почвы. Образующиеся в почве кристаллы льда плотно охватывают стволик сеянца и вытягивают его из почвы с обрывом тонких корней. После оттаивания почва опускается, а выдернутая часть корня остается оголенной над поверхностью почвы. При периодическом многократном промерзании и оттаивании выдернутая из почвы часть корня может достигать 5-7 см. Мульчирующий материал, особенно нанесенный осенью, служит своеобразным буфером в системе воздух-почва. Он промерзает медленнее и позднее (примерно на 8-12 часов), чем незамульчированная минеральная почва. Благодаря своему рыхлому сложению и меньшему содержанию свободной воды в порах, кристаллы льда, которые образуются в нем, не так плотно охватывают стволик сеянца и не выдергивают его из почвы при поднятии (пучении) мульчи.

4.3.2 Обоснование необходимости и норм полива и

подкормки сеянцев минеральными удобрениями

Установлено, что почти ежегодно в период появления всходов осадков выпадает от 3 до 11 мм, влажность верхнего слоя почвы снижается до критического предела. В опытах с поливом в засушливые периоды энергия прорастания семян и их грунтовая всхожесть увеличиваются в 2-3 раза, а размеры и масса двухлетних сеянцев сосны и ели - на 12-30%.

Эффективность подкормок сеянцев (и саженцев) зависит от погодных условий (в годы с похолоданиями и заморозками она снижается), степени окультуренности почвы, способов и очередности внесения удобрений. Установлено, что при подкормках интенсивность фотосинтеза сеянцев увеличивается на 8-35%, размеры и масса в 1,1-2,3 раза, выход стандартных на 11-32%. Исследованиями определено, что для роста сеянцев наиболее эффективны подкормки в жидком виде с расходом раствора 3-5 л/м2 (30-50м3/га) и концентрацией раствора по азоту 0,3-0,5% через поливные установки. В сухом виде подкормки рациональны внесением удобрений в почву между строчками сеянцев на глубину 2-4 см. (Мочалова, Мочалов, 1984, 1990; Чечуева, Мочалов, 1985; Мочалов и др., 1990).

4.3.4 Использование гербицидов для борьбы с сорняками и

фунгицидов для профилактики болезней сеянцев и саженцев

Борьба с сорняками является одной из трудоемких и сложных операций в общем технологическом про­цессе выращивания посадочного материала. Она должна сочетать хими­ческие и механические методы с учетом породы и возраста сеянцев, видового состава сорняков, охраны окружающей среды и других факто­ров. В паровых полях испытывали 8 препаратов с разыми нормами внесения. Практически у всех препаратов отмечена избирательность подавления злаковых и двудольных сорня­ков, но ряд из них приводят почти к полному уничтожению трудноискореняемых и на­иболее распространенных многолетников - пырея, осота, щавелька, отпад которых составлял от 50 до 100%. Это гербициды лэндмастер, раундап, арсенал, фосулен и баста. Данные препараты не оказали отрицательного влияния на всхожесть семян и выжи­ваемость всходов в посевах следующего года.

Для борьбы с сорняками в посевах хвойных испытывали 10 препаратов. По эффективности подавления сорняков и минимальному отрицательному воздействию на всходы и сеянцы были выделены гербициды гоал, примэкстра, про­пазин, велпар и стомп. Обработки гербицидами в паровых по­лях и посевах сокращают количество прополок за сезон и снижают на 1-2 категории степень засоренности посевов, которая классифицируется как слабая, тогда как, на участках без обработки она бывает сильная и, реже, средняя. Затраты на прополки при слабой засоренности сокращают­ся в 6 раз в трудовом и в 3 раза в денежном выражении (Бобнев, Мочалов, 1968а; Мочалов и др., 1982; Синников, Мочалов, 1983а; Мочалов, 1990, 1991).

Для предупреждения поражения сеянцев сосны шютте обыкновенным и снежным и побеговым раком проводили испытание ряда фунгицидов в посе­вах разных лет (Драчков, Мочалов и др., 1982). Препараты байлетон, дерозал, топсин М, фундазол, даконил и цинеб рекомендованы к использованию для обработки сосны с условием чередования препаратов в течение вегетации и за весь период выращивания сеянцев и саженцев с целью избе­жания резистентности инфекции.

4.4. Выращивание саженцев в школьных отделениях питомников

Успешность приживаемости и роста саженцев в культурах, при соответствующей агротехнике, определяется их размерами, степенью развития корневой системы, и соотношением массы надземной части к массе мелких (диаметром менее 1,0 мм) корней (Миронов, 1977; Родин, 1977; Пигарев и др., 1979; Смирнов, 1981, 1983; Беляев, 1990, 1997; Маркова, 2000 и др.). В свою очередь, рост и развитие саженцев в школьных отделениях питомников обуславливается климатом региона, почвенными условиями, качеством и размерами сеянцев, системой агротехнических приемов, позволяющих получать необходимый посадочный материал (Смирнов, 1981; Мочалов и др., 1987, 1993, 1994, 2000б).

Исследования показали, что весьма сильное лимитирующее влияние на рост и развитие саженцев оказывают неудовлетворительные физико-химические свойства почвы. Зависимость роста у них примерно такая же, как у сеянцев. Установлено, что благоприятными для роста саженцев являются плотность сложения пахотного слоя почвы менее 1,16 г/см3, общая пористость более 50%, содержание гумуса 3-4% и более, степень обеспеченности подвижными элементами питания (N, Р, К) высокая и повышенная.

На приживаемость и рост саженцев в школе оказывают влияние размеры и качество сеянцев. Установлено, что при разделении сеянцев перед посадкой в школу на группы размеров (крупные, средние, мелкие), у них сохраняются различия в размерах между группами, а абсолютные показатели разницы по массе и Д2Н увеличиваются в 2,5 – 10 раз.. В средней подзоне за 3 года выращивания в школьном отделении из сеянцев различных групп размеров можно получить саженцы сосны высотой (средней для партии) от 35 см (стандартные) до 65 см (крупномерные), ели – от 25 до 40 см и более (табл. 4). Для получения крупномерных саженцев в питомнике северной подзоны необходимо их выращивать 3-4 года (Мочалов, 2000а).

Саженцы из группы крупных лидируют по размерам и имеют наиболее высокий выход стандартного посадочного материала. Как показали дальнейшие исследования ранговое положение размеров саженцев, выращенных из сеянцев, разделенных по категориям крупности, сохраняется и в культурах (Мочалов, 2005). Можно сказать, что создание культур из такого посадочного материала это один из этапов в массовой селекции посадочного материала и повышении производительности культур.

Одним из важных показателей качества саженцев является отношение массы надземной части к массе мелких физиологически активных корней. По данным Н.А. Смирнова (1985) для посадочного материала с такой массой надземной части приживаемость на 90%-ном уровне обеспечивается при отношении массы надземной части к массе мелких корней у сосны 30, у ели 26, а интенсивный рост в культурах, наступает у сосны на второй год, у ели на 4-й год. В опытно-производственных культурах приживаемость саженцев, указанных в таблице 4, составляла в первые три года 95-99%, а начало интенсивного роста отмечено на 2-3-й годы после посадки в культуры.

Все выше приведенные материалы показывают, что саженцы, в условиях относительно оптимального обеспечения ведущими факторами среды, формируют пропорционально–необходимое соотношение различных частей растения, то есть они представляют собой саморегулирующиеся организмы. Саженцы, лидирующие по размерам, при хороших почвенных условиях, развивают более мощную корневую систему с большим количеством мелких корней, обеспечивая тем самым высокую жизнестокость.

Таблица 4 - Средние размеры саженцев сосны и ели, выращенных из

сеянцев разных размеров в школьном отделении питомника

Сеянцы			Саженцы
возра-ст, лет	высота, см	диам., мм*	высота, см		диаметр, мм		прирост, см		масса, г*	м.н.ч* м.т.к
			М	+ m	М	+ m	М	+ m
Сосна
3	21,5	4,5	63,3	1,31	13,9	0,32	26,7	0,68	55,1	12,7
3	14,0	2,0	51,3	0,82	11,7	0,19	23,1	0,50	35,5	16,1
2	7,1	1,6	35,4	0,78	8,9	0,17	16,0	0,46	-	-
Ель
3	19,9	2,8	36,5	0,52	7,9	0,1	11,6	0,31	16,2	11,3
3	14,9	2,1	29,8	0,47	7,1	0,12	10,0	0,25	10,4	11,7
3	9,4	1,2	24,9	0,44	5,8	0,11	8,9	0,22	-	-