Адаптация сеянцев сосны обыкновенной с закрытой корневой системой на сплошных вырубках средней подзоны тайги
На правах рукописи
СЕНЬКОВ Александр Олегович
АДАПТАЦИЯ СЕЯНЦЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ С ЗАКРЫТОЙ КОРНЕВОЙ СИСТЕМОЙ НА СПЛОШНЫХ ВЫРУБКАХ СРЕДНЕЙ ПОДЗОНЫ ТАЙГИ
06.03.01 - Лесные культуры, селекция, семеноводство
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Архангельск – 2011
Работа выполнена в федеральном государственном учреждении
«Северный научно-исследовательский институт лесного хозяйства»
| Научный руководитель: | доктор сельскохозяйственных наук, профессор Бабич Николай Алексеевич |
| Официальные оппоненты: | доктор сельскохозяйственных наук, профессор Касимов Апдулбар Касимович; кандидат сельскохозяйственных наук Нечаева Ирина Сергеевна |
Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина»
Защита состоится 26 мая 2011 г. в 1000 на заседании диссертационного совета Д 212.008.03 при ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет» по адресу: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, главный корпус, ауд. 1228.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северного (Арктического) федерального университета.
Автореферат разослан « » апреля 2011 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Клевцов Д.Н.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Вопрос приживаемости, роста сеянцев с закрытой корневой системой на сплошных вырубках средней подзоны тайги еще мало изучен. Тема актуальна как с точки зрения повышения качества и продуктивности лесов, так и с точки зрения расширения сроков производства посадок, выбора посадочного материала для лесовосстановления.
Цель и задачи исследования. Цель исследования – дать лесоводственную оценку успешности культур на сплошных вырубках средней подзоны тайги, созданных посадочным материалом с закрытой корневой системой. В соответствии с поставленной целью в задачи входило:
- изучение культур, созданных различными видами посадочного материала на сплошных вырубках;
- оценить масштабы и перспективу использования посадочного материала с закрытой корневой системой (ПМЗК) для лесовосстановления. Дать характеристику основных видов ПМЗК и краткое описание технологии его производства;
- изучение характеристик лесокультурной площади, представляющей собой участок сплошной вырубки леса;
- обоснование целесообразности создания лесных культур сосны с использованием посадочного материала в виде сеянцев с закрытой корневой системой на примере средней подзоны тайги.
Научная новизна. Впервые в Архангельской области изучены посадки сеянцев с закрытой корневой системой. Проведено их сравнение с традиционным посадочным материалом – сеянцами и саженцами с открытыми корнями в культурах, произрастающими в однородных условиях на площадях сплошных вырубок.
Обоснованность результатов исследований определяется в первую очередь однородными условиями лесокультурной площади для каждого из объектов, на которой созданы отдельные варианты культур из различных видов посадочного материала, в том числе произведенного по разным технологиям, а также посевом, по пластам и грядам, по целине и на участке реконструкции. Однородные условия местопроизрастания позволяют проводить сравнение между вариантами. При этом исключается фактор влияния климата, рельефа, типа вырубки. Достоверность исследований обусловлена большим объемом выполненных работ и использованием современных компьютерных технологий с применением статистической обработки и регрессионного анализа.
Практическая значимость. Результаты исследований вошли в проект рекомендаций по созданию лесных культур с использованием ПМЗК.
Апробация и публикация работы. Материалы исследований опубликованы в 8 работах, в том числе 1 – по списку ВАК. Результаты диссертационных исследований докладывались на Международном экологическом форуме в СПбГУ 2004 г., Научно-технической конференции АГТУ 2005 г., Всероссийской конференции с международным участием «Северные территории России: проблемы и перспективы развития» 2008 г. в Архангельске. Автор принял участие в проведении заключительного семинара по международному российско-финскому проекту «Лесовосстановление и уходы за молодыми лесами в Архангельской и Мурманской областях» 2004 г., в российско-шведском семинаре «Выращивание посадочного материала с закрытой корневой системой» 2008 г. в городе Вологда. Соискатель участвовал в проработке трех госбюджетных НИР (2002-2006 г.) по вопросам производства и использования ПМЗК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов и предложений, списка литературы и приложения на 25 страницах. Она включает 58 таблиц, 18 рисунков, библиографию из 240 наименований (12 иностранных) на 28 страницах. Общий объем диссертации 197 страниц.
Автор выражает глубокую благодарность Заслуженному лесоводу РФ, доктору с.-х. наук, профессору Мочалову Б.А. за научно-методическую помощь.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА С ЗАКРЫТОЙ КОРНЕВОЙ СИСТЕМОЙ В ЛЕСНОМ ХОЗЯЙСТВЕ
(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
Лесной посадочный материал с корневой системой, находящейся внутри кома почвы, торфяного брикета или контейнера с субстратом находит все большее применение в целях лесовосстановления. Во многих странах с интенсивным ведением лесного хозяйства процент его использования очень высок: на конец XX века он составлял в Финляндии 86 % от общего количества произведенного посадочного материала, в Британской Колумбии – 76 %, а в целом в Канаде - более 50 %, на Тихоокеанском побережье Северо-запада США – 20 %, в Норвегии - 48 %, в Швеции - 67 % (Hahn, 1984; Жигунов, 1995; Rikala, 2000). С каждым годом объем производства посадочного материала с закрытой корневой системой (ПМЗК) увеличивается.
В России использование ПМЗК до недавнего времени носило опытный характер. Впервые такие работы были проведены во второй половине XIX в. К.Ф. Тюрмером и М.К. Турским (Тюрмер, 1891; Поляков,1974; Рубцов, Мерзленко, 1976; Тюрмер, 1993; Жигунов, 1995). Ими культивировались «дички с глыбками» - деревца, произрастающие в естественном состоянии, которые выкапывались с комом земли вокруг корней. В 90 лет густота стояния таких культур ели, созданных К.Ф. Тюрмером, была 800 шт/га, полнота – 0,9, средний диаметр – 25,1 см, средняя высота – 24,3 м, запас – 604 м3/га (Рубцов, Мерзленко, 1976). Известны первые опыты по использованию посадочного материала с закрытой корневой системой для создания культур в Псковской, Ленинградской, Московской областях, Хабаровском крае, в лесозащитном разведении Куйбышевского степного Поволжья, закладке плантаций в Архангельской области и др. (Богданов, Ковалев, Стадницкая, 1971; Маслаков, Введенский, Белостоцкий, 1975; Суворов, Смирнов, Бочарова, 1975; Боровина, 1976, 1977; Родин, 1976; Иванов, 1978; Стенина, 1978; Ковалев, 1979; Кузнецов, 1979; Иванов, 1978; Острошенко, 1980; Никитина, 1981). Преимущественно культуры создавались в качестве объектов при НИИ лесного хозяйства. Широко использовались брикетированные саженцы, выращиваемые по собственным технологиям. С конца 70-х годов прошлого столетия создание лесных культур ПМЗК в нашей стране начинает приобретать опытно-производственные масштабы (Вячкилев, 1978).
В последнее время все больше стали применяться современные технологии выращивания посадочного материала. Так, с 1997 г. в Вельском питомнике работает тепличный комплекс по выращиванию сеянцев с закрытой корневой системой по финской технологии в сотах «Пант», а затем и «Плантек». Имеется подобный тепличный комплекс и в Ковдозерском лесхозе, в Хабаровском крае внедрена американская технология (Первертайло, 2001). В Республике Карелия в 1996 г. в Петрозаводске создан первый тепличный комплекс по выращиванию ПМЗК, переданный по заказу у Лесной Службы Финляндии. В целом по России за 2004 г. лесхозы вырастили 11 млн. штук сеянцев с закрытой корневой системой.
Несмотря на высокие темпы производства сеянцев с закрытой корневой системой, исследований их роста и приживаемости в лесных культурах на сплошных вырубках Архангельской области не много.
2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
Объекты исследования находятся на территории Каргопольского и Вельского районов Архангельской области. В зональном расчленении местоположение исследуемых объектов приходится на зону хвойных лесов, подзону средней тайги. В провинциальном расчленении относится к Евроазиатской области лесов умеренного пояса, провинции Востока Русской Равнины, Северо-Двинскому округу средней тайги (Курнаев, 1973).
Район исследований характеризуется умеренно-континентальным климатом с незначительным количеством поступающей солнечной радиации, коротким вегетационным периодом и частыми заморозками. Вероятность ночных заморозков не исключается на протяжении всего вегетационного периода, который составляет от 130 до 158 дней (Чертовской, 1972, 1978). Среднее количество безморозных дней в году 97. Сумма годовых температур выше 10 °С составляет 10001390°, годовая сумма осадков – 486-647 мм, в том числе в период вегетации 357-421 мм (Чертовской, 1972, 1978; Стратонович, 1966). Распределение осадков в течение вегетационного периода растений не равномерно. В целом по подзоне преобладают типичные подзолистые почвы (средне- и сильноподзолистые, реже – подзолы - Паршевников, 1974; Чертовской, 1978; Скляров, Шарова, 1970).
Рельеф представляет собой волнистую равнину, расчлененную сетью широких понижений с долинами крупных рек. Слабый наклон местности обуславливает спокойное течение рек, большинство из которых направлены в бассейн Белого моря. Особенности рельефа и избыток влаги при недостатке тепла явились одной из причин сильного заболачивания.
В целом по подзоне преобладают хвойные леса с примесью мелколиственных пород: еловые леса занимают 29 % лесной площади, сосняками занято 25 % лесной площади, березняками – 36 % и осинниками – 9 % (Алябьев, Бартенев, Белов, 2001). Господствуют зеленомошные группы типов леса. Сосняками зеленомошной группы типов леса занято 48 % площади сосновых древостоев (Моисеев, Чертовской, 1967). Запас древесины в них может достигать высоких показателей. Однако, несмотря на высокий потенциал лесов, к нынешнему времени породное состояние лесного фонда является не оптимальным. В Архангельской области высокопродуктивные спелые сосняки на данный момент практически полностью вырублены, происходит смена сосновых лесов на еловые и лиственные.
Одним из надежных путей воспроизводства высокопродуктивных лесов в таежной зоне является создание лесных культур. Качество искусственного лесовосстановления во многом зависит от правильного выбора посадочного материала и технологии создания культур. Использование для этих целей посадочного материала с закрытой корневой системой, выращенного по современной технологии, представляется перспективным (Маркова, Жигунов, 1994; Мочалов, 1999, 2000 и др.).
3. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА, ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБЪЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ
Объекты исследований расположены в средней подзоне тайги, на участках сплошных вырубок с дренированными и периодически переувлажняемыми почвами. Основная часть их представлена культурами в фазе приживания и индивидуального роста. Исследование проводилось путем сравнения культур, созданных различным посадочным материалом, на однородных по почвенным условиям участках. Посадочный материал представлен однолетними сеянцами с закрытой корневой системой, выращенными в Вельском тепличном комплексе «Агро» по финской технологии в кассетах «Пант-81», двухлетними и трехлетними сеянцами с открытой корневой системой, четырехлетними и пятилетними саженцами.
Основным видом изучения лесных культур были приняты стационарные исследования. При этом была принята установка не на охват возможно большего числа объектов, а на отбор объектов, представляющих интерес для изучения роли того или иного фактора, влияющего на состояние культур (Огиевский, Хиров, 1967; Незабудкин, 1971; Кобранов, 1973).
Замеры биометрических параметров растений проводились в количестве, обеспечивающем точность среднестатистических показателей в пределах 5 %. У каждого растения замерялась высота, годичный прирост осевого побега в высоту, диаметр у шейки корня, а в культурах в фазе смыкания – еще и диаметр на высоте 0,1 и 1,3 м., ширина кроны вдоль и поперек ряда. Отмечались растения больные и поврежденные, посаженные по необработанной почве, указывалась степень заглушения посадочных мест травой, наличие кустарников и лиственной поросли.
Изучен сезонный рост культур, созданных сеянцами с открытой и закрытой корневой системой.
В качестве показателя, характеризующего успешность адаптации, был взят также коэффициент вариации высоты и диаметра культивируемых растений (Агафонова, 1998).
Величина послепосадочной депрессии определялась на основании данных прироста в высоту (Мордась, 1986) и размеров хвои (Вячкилев, Маслаков, Максимов и др.,1980) в первые годы после высадки растений на лесокультурную площадь.
Массу хвои в воздушно-сухом состоянии определяли весовым способом, площадь измерялась ксилометрическим методом (Johnson, 1984; Феклистов, Евдокимов, 1997; Феклистов, Худяков, 2002), для расчета длины хвои на варианте проводилось не менее 100 замеров. В процессе работ было определено допустимое количество хвоинок, необходимое для получения среднестатистических показателей в пределах пятипроцентной точности опыта при известной величине коэффициента вариации. На основании разработанной методики изучен сезонный рост хвои в культурах.
Изучение напочвенного покрова проводилось по методике Н.П. Кобранова (1973), В.В. Огиевского, А.А. Хирова (1967) с учетом указаний Л.Е. Астрологовой, Г.Б. Гортинского (1980), Н.Н. Соколова (1978) с последующим уточнением видового состава по определителям растений Б.А. Федченко, А.О. Флерова (1908), С.С. Станкова, В.И. Талиева (1949), Г.Б. Гортинского, Л.Е. Астрологовой (1979). Получены данные о видовом, количественном составе и массе травостоя по обработанной почве.
В культурах, вышедших из-под светового влияния травянистой растительности, на учетных площадках вокруг посадочного места почвенной тростью на глубину до 20 см отбирались образцы почвы для определения содержания подвижных элементов питания растений. Образцы отбирались в посадочных местах по обработанной почве на участках со слабой, средней и сильной интенсивностью зарастания травянистой растительностью (при ее детальном изучении).
Полевое исследование лесных почв проводилось согласно ОСТ 568184, руководству А.Л. Паршевникова (1974). Анализ водно-физических свойств почвы проводился в соответствии с требованиями ГОСТ 29269-91, ГОСТ 28268-89 по методике Л.Н. Александровой, О.А. Найденова (1967), А.Р. Вадюнина, З.А. Корчагина, (1986) с учетом наработок лаборатории почвоведения СевНИИЛХ. Образцы почвы в ненарушенном состоянии отбирались по методике Качинского.
Изучение микроклимата вырубок проводилось согласно методикам В.М. Склярова (1966), М.С. Стернзат (1968) и имеющимся наработкам (Бабич, Гаевский, Травникова, 1995). Учтены основные рекомендации В.А. Аникеевой, Ф.П. Елизарова, Н.И. Кубрак, В.Г. Чертовского (1983).
На примере модельных деревьев изучалось состояние корневой системы по методике П.К. Красильникова (Чмыр, 1984), в заключение проводилась полная раскопка корневой системы. Её строение зарисовывалось на миллиметровой бумаге в масштабе 1:5 в вертикальной и горизонтальной проекциях с привязкой к почвенному профилю.
Зависимость приживаемости лесных культур, созданных сеянцами с ЗКС, от размеров посадочного материала определяли в опытных культурах в Вельском лесхозе. Для этого перед посадкой у каждого сеянца был замерен диаметр у шейки корня и высота. При посадке каждый сеянец фиксировался в натуре. Осенью в год посадки был проведен учет культур. В результате статистической обработки сеянцы были разбиты на группы по высоте и диаметру. По результатам учетов была определена приживаемость для каждой группы сеянцев в культурах.
В целом, изучено 18 вариантов опытных культур; за период с 2002 по 2006 гг. на исследуемых объектах проведены 47838 замеров биометрических показателей растений: 9979 замеров высоты, 13035 диаметра у шейки корня, 16329 текущего прироста в высоту, 8945 прироста прошлого года, замеры ширины кроны вдоль и поперек ряда; проведены учеты растений в суммарном количестве 14,940 тыс. шт.; измерена длина 3933 хвоинок, масса 1509 пар хвоинок и площадь 995 пар хвоинок на восьми вариантах культур; у 84 растений определена охвоенность осевого побега; у 505 сеянцев перед их посадкой замерены высота и диаметр у шейки корня; на пяти вариантах культур, созданных 1-летними сеянцами ПМЗК отобрано 15 модельных деревьев, у которых изучено состояние корневой системы; на десяти полуразрезах, заложенных по обработанной почве, было взято 43 образца на химический анализ и 82 – на водно-физический анализ почвы; на 72 площадках в местах посадки почвенной тростью были взяты почвенные образцы для определения подвижных элементов почвенного питания растений, кислотности и некоторых других показателей.
На 112 площадках проведен видовой и количественный учет травянистой растительности, на 102 площадках определена ее масса в
воздушносухом состоянии.
В ходе изучения микроклиматического режима вырубок проведено 2420 замеров температуры почвы, получено более 2100 данных о температуре воздуха.
4. ЭКОЛОГО-ЛЕСОВОДСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПЛОШНЫХ ВЫРУБОК НА УЧАСТКАХ ОПЫТНЫХ КУЛЬТУР
После рубки леса происходит кардинальное изменение условий среды. Впервые на Севере сплошнолесосечные рубки стали применяться в конце XIX, начале XX века. Постепенно объем рубок возрастал, происходило накопление площадей с неудовлетворительным естественным возобновлением, а введение в широких масштабах с тридцатых годов XX столетия сплошных концентрированных рубок только усугубило этот процесс. Существенное снижение объемов рубок с 1994 г. пока не изменило ситуацию. В лесах таёжной зоны Европейского Севера в результате сплошных рубок формирование насаждений с преобладанием в составе хвойных пород происходит лишь на 20-30% площади (Чибисов, Вялых, Минин, 2000). Состояние породного состава лесов является неудовлетворительным.
Подзолистые почвы характеризуются низким плодородием. Частые поздние заморозки, которые по результатам исследований наблюдались вплоть до 20 июня, достигали в приземном слое температуры –6 °С, а экстремально высокие температуры (при среднесуточной температуре воздуха 18,5 °С был установлен максимум нагревания поверхности почвы
31,5 °С) могут привести к пересыханию пластов. По сведениям Каргопольской гидрометеостанции за период 2000-2004 гг., в отдельные годы на начало вегетации и июнь месяц наблюдалось низкое количество осадков.
Наличие древесной растительности оказывает положительное влияние на микроклимат вырубок (рисунок 1). Снижается вероятность заморозков и наблюдается подобие парникового эффекта – повышаются минимальные и максимальные температуры воздуха, снижается нагрев и охлаждение поверхности почвы. Здесь не было зафиксировано заморозков на поверхности почвы, и по сравнению с открытым участком вырубки, начиная примерно с 14 °С возрастает средняя температура воздуха.
Обработка почвы во многом улучшает условия роста культивируемых растений. По необработанной почве на период интенсивного роста растений наблюдается худшее прогревание, чем в микроповышениях, созданных плугом ПЛП-135 и ПЛД-1,2: разница составляет 0,7-1,1 (конец мая), 0,5-1,2 (июнь) и 0,8-1,5 °С (начало июля). При этом в микроповышениях на неделю раньше, чем на необработанной площади вырубки почва прогрелась до температуры, при которой среднесуточный прирост корней достигает своего максимума.
По результатам замеров растения, посаженные по необработанной почве, отстают на 2136 % по высоте, 3254 % по диаметру, 2764 % по величине текущего прироста от растений, посаженных по плужным пластам. Однако улучшение почвенных условий обуславливает также интенсивное развитие травянистой растительности.
На вырубках из-под зеленомошных типов леса происходит интенсивное развитие травянистой растительности с преобладанием в видовом составе вейника р. Calamagrostis, который на исследуемых участках достигает высоты 1,5 м и массы 502 г/м2, вследствие чего отдельные растения оказываются погребенными под завалом травы. Уже в первый год после создания культур степень зарастания по обработанной почве варьировала от средней до сильной, а на четвертый год – очень сильной. У растений с сильным заглушением посадочного места травой, показатели относительно контроля составили по высоте 50,9-68,5 %, по диаметру 4460,8 %, и 34,371,6 % по приросту. Была также определена зависимость развития напочвенного покрова от почвенного плодородия и его влияние на рост культур (рисунок 2).
Корреляционное отношение между степенью развития травостоя и почвенным плодородием составляет 0,84-0,95, высотой культур – 0,770,89. Установлено, что для посадок сеянцев с повышением плодородия почвы существует определенный порог степени развития травостоя, начиная с которого наблюдается существенное снижение прироста культур, которое сохраняется даже после выхода культур из-под светового влияния травяного полога. Проведение агротехнических уходов может стимулировать существенное увеличение роста отдельных растений даже после их выхода из-под травяного полога – на 40 % (до 50 % по диаметру и ширине кроны), что должно способствовать скорейшему переводу лесных культур в покрытые лесной растительностью земли.
наименьшая средняя сильная
Степень развития травостоя
Рисунок 2 Влияние степени зарастания посадочных мест травянистой растительностью на годичный прирост культур сосны у разных видов посадочного материала: сеянцы ЗК; сеянцы ОК;
саженцы НС
По данным СевНИИЛХ, на участке исследуемой вырубки, оставленном под естественное заращивание, за 11 лет после рубки сосняка кисличного лесовосстановление происходит в основном за счет лиственных пород: 83Б10Ол5С2Е. С учетом того, что на данном участке возможно произрастание высокопродуктивно соснового древостоя (до вырубки он имел III класс бонитета и I класс товарности), то естественное возобновление лиственным молодняком следует принять как негативный результат, экологически нежелательный и экономически невыгодный.
Следовательно, на больших по площади вырубках складываются неблагоприятные эколого-климатические условия для последующего лесовозобновления. Подготовка таких площадей с формированием микроповышений под лесные культуры улучшает водно-воздушный и микроклиматический режим в посадочных местах, повышает почвенное плодородие. Улучшение условий обуславливает интенсивное развитие травянистой растительности. Поэтому в культурах, созданных маломерным посадочным материалом необходимо проектировать проведение регулярных агротехнических уходов.
5. АДАПТАЦИЯ СЕЯНЦЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ С ЗАКРЫТОЙ КОРНЕВОЙ СИСТЕМОЙ В КУЛЬТУРАХ НА СПЛОШНЫХ ВЫРУБКАХ
Под адаптацией понимается процесс приспособляемости растений к новым условиям роста (Кулагин, 1975). Важными показателями адаптации являются биометрические параметры растений, такие как высота, диаметр и прирост. В статике эти показатели дают абсолютные величины и характеризуют состояние растений на момент замеров, а в динамике по ним можно выявить закономерности развития культур во времени. «… способность расти с разной скоростью есть адаптивный механизм, позволяющий древесной породе формировать и в лучших, и в худших условиях роста здоровые долговечные древостои», - Г.В. Линдеман (2003).
По данным Вельского лесхоза, производственные культуры имеют высокую приживаемость (таблица 1).
Таблица 1 Приживаемость лесных культур, созданных сеянцами с закрытой корневой системой в Вельском лесхозе
| Год закладки культур | Порода | Закультивированная площадь, га | Приживаемость, % |
| 1999 | Сосна | 176 | 81,4 |
| 2000 | Сосна | 53 | 94,2 |
| 2001 | Сосна | 146 | 82,9 |
| 2002 | Сосна | 75 | 95,0 |
| 2003 | Сосна | 71 | 87,4 |
| 2004 | Сосна | 60 | 81,7 |
| 2004 | Ель | 49 | 83,8 |
В опытных культурах по шкале успешности лесных культур, применяемой в лесоустройстве, состояние посадок сеянцев с ЗКС по приживаемости хорошее. За пятилетний промежуток времени на открытом участке вырубки с дренированными почвами она составила 99,3-91,9 % (таблица 2).
С учетом этого следует признать, что по результатам приживаемости однолетние сеянцы с закрытой корневой системой в культурах хорошо адаптируются к условиям высокой задерненности вырубок.
Таблица 2 Приживаемость опытных культур, созданных посадочным материалом с закрытой корневой системой
| Место посадки | Приживаемость (%) в возрасте | ||
| 1 год | 3 года | 5 лет | |
| Сплошная вырубка | |||
| Пласт ПЛП-135 | 99,3 | 94,2 | 93,2 |
| Гряда ПЛД-1.2 | 99,1 | нет данных | 91,9 |
| Реконструкция малоценных лиственных пород | |||
| Пласт ПЛП-135 | 99,8 | 83,4 | 68,6 |
Однако, существует некий предел устойчивости: превышение максимально допустимой массы травостоя в 35 раз (как это наблюдается на участке реконструкции) вызывает гибель культивируемых растений – величина отпада в нашем случае превышает 30 %.
Рядом ученых отмечалось, что после первых 2-3 лет жизни отпад в культурах значительно уменьшается (Ипатов, 1974; Львов, Ипатов, Плохов, 1980; Травникова, 1986). И действительно, за период с 3 до 5 лет на открытом участке вырубки отпад растений в культурах, созданных ПМЗК, составил всего 1 %. К возрасту пяти лет такие культуры уже достигли высоты при которой возможен перевод в покрытую лесом площадь (ОСТ 56-99-93), однако при густоте посадки 2500 шт/га смыкания в рядах еще не наблюдается. Густота 1,8-2,5 тыс. шт/га культивируемых растений к возрасту смыкания обеспечивает в дальнейшем формирование высокопродуктивных насаждений (Травникова, 1986). Учитывая, что посадки ПМЗК имеют приживаемость наравне с культурами, созданными саженцами, то в них целесообразно проектировать такую же густоту. При этом к моменту перевода в покрытую лесом площадь количество жизнеспособных растений будет находиться в пределах допустимого.
Размеры сеянцев с ЗКС в опытных посадках 2006 г. практически не оказали влияния на приживаемость, которая составила в среднем 95,7 %.
ПМЗК в культурах имеет высокие показатели роста. В зависимости от вида посадочного материала различия биометрических параметров в посадках сеянцев с ЗКС и ОК не достоверны (таблица 3). Саженцы в культурах имеют преимущество по высоте и диаметру (в пятилетнем возрасте различие относительно контроля по D2H составляет 227,1-267,9 %), начиная с трехлетнего возраста – по годичному приросту в высоту, и с пяти лет – по годичному приросту диаметра у шейки корня. Культуры, созданные посевом, сильно отстают в росте: показатель D2H составляет всего 3,410,7% от контроля.
Таблица 3 Различия биометрических параметров (%) и их достоверность (tф) в зависимости от вида посадочного материала и
метода создания культур (tст=2,0 при Р=0,95)
| Вид посадочного материала | Показатель | Высота 5-летних культур | Диаметр у шейки корня | Текущий прирост в высоту в возрасте, лет: | |||
| 5 | 4 | 3 | 2 | ||||
| Дренированные почвы | |||||||
| Сеянцы 1т. ПМЗК, м.с. | % | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Сеянцы 2т., ОК | tф | 0,6 | 1,4 | 0,2 | 0,5 | 1,7 | 2,1 |
| % | 101,1 | 103,7 | 100,6 | 102,3 | 109,8 | 110,9 | |
| Сеянцы 3л., ОК | tф | 1,8 | 3,2 | 1,3 | 0,6 | 0,2 | - |
| % | 96,1 | 90,5 | 106,4 | 102,8 | 100,9 | - | |
| Саженцы 4л. | tф | 14,4 | 10,9 | 2,2 | 4,0 | 5,2 | 1,3 |
| % | 130,1 | 132,1 | 109,7 | 120,6 | 131,5 | 107,1 | |
| Посев | tф | 28,4 | 26,0 | 5,8 | 6,6 | 11,9 | 18,0 |
| % | 43,6 | 36,2 | 67,4 | 50,2 | 32,6 | 18,3 | |
При точности опыта ниже 5 % коэффициент вариации высоты и диаметра возрастает в следующей последовательности: посадка сеянцев с ЗКС и саженцев по пластам, созданным плугом ПЛП-135 посадка по грядам, подготовленным плугом ПЛД-1,2 посадка по пластам на участке реконструкции (таблица 4).
Таблица 4 Изменчивость биометрических параметров культур при точности опыта ниже 5 %
| Вид посадочного материала | Изменчивость (С), % | |||||
| высоты | диаметра у шейки корня | |||||
| при посадке по микроповышениям, представляющим собой | ||||||
| пласт | гряда | пласт на реконструкции | пласт | гряда | пласт на реконструкции | |
| Сеянцы 1т. ПМЗК | 23,2 | 28,0 | 29,8 | 32,5 | 34,3 | 35,2 |
| Сеянцы 2т. ОК | 23,5 | 23,3 | - | 29,9 | 29,6 | - |
| Саженцы 4л. | 17,8 | 22,7 | 23,8 | 25,2 | 27,9 | 30,8 |
Исследования размеров хвои разного возраста выявили следующую закономерность: в зависимости от способа обработки почвы хвоя в посадках сеянцев с ЗКС имеет более низкие биометрические показатели на грядах ПЛД-1.2, а в зависимости от метода лесовосстановления – на участке реконструкции. Причем, в первом случае наибольшие различия наблюдаются по площади пары хвоинок (25,6-43,2 %) а во втором – по массе (25,448,5 %). Полученные результаты говорят о том, что происходит не только биометрическое изменение параметров хвои, но также и изменение её физиологической структуры. Следовательно, адаптация культивируемых растений ПМЗК протекает успешней на участке при обработке площади пластами. Исследование биометрических параметров культур выявило аналогичные закономерности.
За период интенсивного роста растений на открытой части вырубки по пластам в теплую погоду отмечено лучшее прогревание 20сантиметрового поверхностного слоя почвы по сравнению с грядами на 0,2-0,3 °С в июне в дневные и вечерние часы, и на 0,2-0,3 °С в начале июля в утренние и дневные часы. Однако в пластах из-за особенности их строения наблюдаются большие амплитуды температур (за исследуемый период отмечены колебания от 0 до 31,5 °С), и в жаркую засушливую погоду имеется высокая вероятность их пересыхания.
Культуры, созданные сеянцами с ЗКС имеют схожие закономерности сезонного развития по сравнению с сеянцами с открытой корневой системой. Начало роста в высоту пришлось на момент окончательного схода снежного покрова, период максимального увеличения верхушечного прироста совпал с периодом роста температуры воздуха, а окончание прироста в высоту пришлось на конец первой, начало второй декады июля.
Исследование корневой системы выявило признаки ее деформации в пластах, где в отдельных случаях наблюдается наличие клубка корней, скрученных по спирали в горизонтальной плоскости. Однако, корни, вышедшие из этого клубка, впоследствии имеют хорошее развитие, симметричное расположение и растут во все стороны, обеспечивая растению относительную устойчивость.
Из таблицы 5 видно, что на открытой площади вырубки при примерно одинаковой площади проекции кроны, на грядах культуры имеют менее развитую в горизонтальной плоскости корневую систему. На участке реконструкции площадь проекции кроны и основной массы корней в 3-4 раза меньше, чем на открытом участке вырубки.
Для посадок ПМЗК в основном характерно наличие большого количества мелких, сосущих корней, густая мочковатая корневая система с симметричным расположением корней. Это является предпосылкой хорошего развития растений.
Таблица 5 Показатели площади горизонтальной проекции кроны
и основной массы корней в пятилетних культурах,
созданных сеянцами с ЗКС
| Вид субстрата, применявшегося для выращивания сеянцев | Площадь проекции, см2 | S1 S2 | |
| основной массы корней (S1) | кроны (S2) | ||
| пласт ПЛП-135 | |||
| из переходного торфа из верхового торфа | 1410,1 1407,9 | 1433,1 2228,6 | 1,0 0,6 |
| микроповышение плуга ПЛД-1.2 | |||
| из переходного торфа | 905,8 | 1412,2 | 0,6 |
| реконструкция, пласт ПЛП-135 | |||
| из переходного торфа из верхового торфа | 487,5 324,4 | 376,5 685,3 | 1,3 0,5 |
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
На основании проведенных исследований и обобщения литературы можно сделать следующие основные выводы:
1. Исследование состояния вопроса лесовозобновления показало перспективность искусственного лесовосстановления с использованием посадочного материала с закрытой корневой системой, производимого по передовым зарубежным технологиям.
2. Эколого-климатические параметры сплошных вырубок неблагоприятны для лесовосстановления хозяйственно-ценными породами. Подготовка таких площадей с последующей обработкой созданием микроповышений под лесные культуры на участках из-под зеленомошных типов леса улучшает микроклиматический, водно-воздушный, питательный режим почв в посадочных местах. Улучшение почвенных условий обуславливает интенсивное развитие травянистой растительности значительно выше предела, при котором отмечается торможение роста культур. Поэтому здесь необходимо проектирование регулярных агротехнических, а также лесоводственных уходов за культурами, созданными маломерным посадочным материалом.
3. Отмечено более высокое зарастание травянистой растительностью пластов по сравнению с грядами: на пятый год после обработки почвы превышение допустимой нормы зарастания в культурах на пластах составило 1,4-3,8 раза, на грядах на двух повторностях оно было ниже или равно этому пределу и на четырех повторностях превышало его в 1,2-2,8 раза.
4. Установлен высокий показатель приживаемости культур, созданных посадочным материалом с закрытой корневой системой, которая в опытных культурах в среднем по участкам не опускалась ниже 94 % (в возрасте до 3 лет). За промежуток с трех до пяти лет количество живых растений сократилось всего на 1 %. На участке реконструкции малоценного лиственного молодняка в результате сильного угнетения культур травянистой растительностью и затенения нежелательной лиственной порослью приживаемость ниже: на третий год она составила 83,4 %, а к пяти годам количество живых растений сократилось на 14,8 %.
5. По результатам замеров высоты, верхушечного прироста, диаметра у шейки корня культуры, созданные 1-летними сеянцами с закрытой корневой системой, имеют близкие показатели роста и закономерности сезонного развития по сравнению с традиционными видами сеянцев с открытыми корнями. Культуры, созданные посевом, не выдерживают конкуренции травянистой растительности: в пятилетнем возрасте высота посевов составила 47,0±1,42 см, что ниже средней высоты травостоя; количество живых растений с первого по третий годы сократилось на 24 %, приживаемость при этом составила 20,6 %.
6. У культур, созданных посадочным материалом с закрытой корневой системой менее выражена послепосадочная депрессия: величина верхушечного прироста в первые один-два года после высадки на лесокультурную площадь достоверно ниже в посадках сеянцев с открытыми корнями (на 32,7-42,2 %) и саженцев (на 10,7-18,8 %); по сравнению с культивируемыми сеянцами с закрытой корневой системой, в посадках саженцев в первые два года достоверно ниже длина (на 25,1-25,0 %) и площадь хвои (на 30,2-19,5 %), а в посадках сеянцев с открытыми корнями в первый год хвоя короче на 6,6 % и её площадь меньше на 7,5 %.
7. В зависимости от степени увлажнения почвы лучшие показатели роста культивируемых сеянцев с закрытой корневой системой отмечены на вырубке с периодическим увлажнением; в зависимости от способа обработки адаптация растений протекает успешней при посадке в пласты, сформированные 2отвальным плугом ПЛП-135.
8. На исследуемых участках установлены высокие показатели роста культур, созданных посадочным материалом с закрытой корневой системой. Они достигают высоты, при которой возможен перевод в покрытую лесом площадь в 5 лет. При нормативной густоте посадки (4000 шт./га) отмечено смыкание в рядах в 6-летнем возрасте.
9. Адаптация посадочного материала с закрытой корневой системой в культурах с лесоводственной точки зрения является успешной.
По результатам исследований подготовлены следующие предложения:
- При правильной технологии подготовки площадей и создания культур, проведении уходов за ними, посадки сеянцев сосны с закрытой корневой системой можно считать перспективными и рекомендовать для производственных целей.
- Проведение агротехнических уходов в возрасте до 3 лет позволит существенно повысить параметры культивируемых растений по высоте, диаметру, верхушечному приросту и понизит отпад культур, происходящий вследствие их завала травой. При выходе культивируемых растений из-под светового влияния травостоя проведение агротехнических уходов снизит конкурентное влияние травостоя за элементы почвенного питания, что вызывает существенное увеличение роста отдельных растений (до 40 %) в высоту, по диаметру и ширине кроны (до 50 %) и способствует скорейшему переводу лесных культур в покрытые лесной растительностью земли.
- Густоту посадки сеянцев с закрытой корневой системой следует проектировать такую же, как и для саженцев (2500 шт./га).
Список опубликованных работ по теме диссертации
- Сеньков, А.О. Опыт Финляндии по выращиванию посадочного материала с закрытой корневой системой. Конструкция финских тепличных комплексов [Текст] / А.О. Сеньков // Межрегиональная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех – 2003»: Материалы конференции. Ухта, 2003. – 2003. – С.267-268.
- Мочалов, Б.А. Изменение условий среды на вырубке при подготовке почвы и влияние их на рост культур сосны из сеянцев с закрытыми корнями [Текст] / Б.А. Мочалов, А.О. Сеньков, Г.А. Мочалова, Н.Р. Артемьева // Сохраним планету Земля: Сборник докладов Международного экологического форума, 1-5 марта 2004 года; СПб. / Под. ред. Б.Ф. Апарина; Центральный музей почвоведения им В.В. Докучаева, СПб; 2004. – СПб. – 2004. – С.333-337.
- Сеньков, А.О. Сезонный рост культур сосны обыкновенной созданных различным посадочным материалом [Текст] / А.О. Сеньков // Экологические проблемы Севера: Межвузовский сборник научных трудов. – 2005а. – Вып.8. – С.147-151.
- Сеньков, А.О. Характеристика температурного режима сплошной вырубки с учетом обработки почвы под лесные культуры [Текст] / А.О. Сеньков // Экологические проблемы Севера: Межвузовский сборник научных трудов. – 2005б. – Вып.8. – С.154-158.
- Мочалов, Б.А. К характеристике условий среды на вейниковых вырубках в средней подзоне тайги и влияние их на рост культур сосны и ели [Текст] / Б.А. Мочалов, А.О. Сеньков // Проблемы лесоведения и лесоводства. Материалы Третьих Мелеховских чтений, посвященных 100-летию со дня рождения И.С. Мелехова (15-16 сентября 2005 г.). – Архангельск: РИО АГТУ, 2005. – С.47-51.
- Сеньков, А.О. Корреляция между высотой и диаметром в культурах сосны обыкновенной, созданных различным посадочным материалом [Текст] / А.О. Сеньков, Б.А. Мочалов // Экологические проблемы Севера: Межвузовский сборник научных трудов. – 2006. – Вып.9. – С.98-102.
- Мочалов, Б.А. Рост сеянцев сосны с закрытыми и открытыми корнями в культурах таежной зоны [Текст] / Б.А. Мочалов, А.О. Сеньков // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. – 2007. – №4. – С.144146.
- Сеньков, А.О. Использование посадочного материала с закрытой корневой системой для лесовосстановления на Европейском Севере [Электронный ресурс]: Материалы и доклады Всероссийской конференции с международным участием «Северные территории России: проблемы и перспективы развития». – Архангельск, 23-26 июня 2008 г. – 1 электрон. диск (CD-ROM). – С.1193-1195.
Просим Ваши отзывы на автореферат диссертации с заверенными подписями и печатью организации в 2-х экземплярах присылать по адресу: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, Северный (Арктический) федеральный университет. Учёному секретарю диссертационного совета.
