Разработка способа обработки почвы раннего пара в лесном питомнике степной зоны (на примере саратовской области)
На правах рукописи
ДОРОНИН КОНСТАНТИН МИХАЙЛОВИЧ
РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ РАННЕГО ПАРА
В ЛЕСНОМ ПИТОМНИКЕ СТЕПНОЙ ЗОНЫ
(НА ПРИМЕРЕ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ)
06.03.01 –Лесные культуры, селекция, семеноводство
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискании ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Волгоград 2009
Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования
Саратовском аграрном университете им. Н.И. Вавилова
Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный машиностроитель РФ, почетный работник ВПО РФ
Цыплаков Владимир Владимирович
Официальные оппоненты:
доктор сельскохозяйственных наук,
Заслуженный лесовод РФ,
Лауреат Государственной премии СССР
Жданов Юрий Михайлович
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
Кузин Аркадий Николаевич
Ведущая организация: ННИО «Волжский Международный институт леса»
Защита диссертации состоится «28» декабря 2009 г. в 10.00 на заседании диссертационного совета Д 006.007.01 при Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации» по адресу: 400062, г. Волгоград – 62, Университетский пр., 97, а/я2153, ГНУ ВНИАЛМИ.
Факс: (8442) 46-25-13
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации и на сайте: www.vnialmi.ru
Автореферат разослан и размещен на сайте: www.vnialmi.ru «25» ноября 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Л.А. Петрова
Общая характеристика работы
Актуальность темы.
Леса, кроме экономической функции, выполняют и важную экологическую и средообразующую (роль по улучшению окружающей природной среды), они уменьшают вредные промышленные выбросы в атмосферу, стабилизируют климатическую систему, снижают негативные последствия глобального изменения климата. Учитывая, что в степной лесорастительной зоне основная часть лесных насаждений представлены защитными лесными полосами, которые создавались в 50-е годы ХХ века, то эффективность их влияния в системе АПК страны незначительна. В связи с этим, необходима их реконструкция, т.е. создание молодых полноценных, с учетом нового видового состава защитных лесных насаждений.
Поэтому, выращивание качественного посадочного материала для засушливых условий Саратовской области актуально.
Одной из основных технологических операций в системе выращивания сеянцев (саженцев) является основная обработка почвы. Особенно это важно для условий степной лесорастительной зоны, которая предусматривает не только накопление влаги в почве на время вегетации, но и ее сохранение влаги в почве.
Цель работы.
Повышение выхода посадочного материала с единицы продуцируемой площади лесного питомника степной лесорастительной зоны (на примере Саратовской области).
Задачи исследований:
1.Изучить динамику лесного фонда Саратовской области.
2.Установить динамику запаса влаги в почве в вегетационный период.
3.Определить плотность и твердость почвы при фрезерной полосной перепашке раннего пара.
4.Изучить биометрические показатели стандартных сеянцев сосны обыкновенной.
5.Дать экономическое и энергетическое обоснование внедрения фрезерной полосной перепашки раннего пара при выращивании сеянцев в степной зоне Саратовской области.
Объекты исследований.
Лесной фонд Саратовской области, почвы лесного питомника, посевы сеянцев сосны обыкновенной в ОГУ «Вязовский учебно–опытный лесхоз» министерства лесного хозяйства Саратовской области.
Научная новизна.
Накопление и сохранение влаги под посевными лентами при внутри почвенном микропонижении, за счет различной плотности почвы, созданной при ее паровании.
Впервые предложено совмещать посевное и паруемое отделения питомника.
Положение выносимые на защиту:
1.Новая полосно-фрезерная технология обработки раннего пара в лесном питомнике.
2.Способ накопления влаги в почве под посевными лентами.
3.Результаты экспериментальных исследований.
Практическая значимость и реализация результатов исследований.
Сформулированные научные положения и выводы нашли применение в работе проектной организации Саратовского филиала института «Росгипролес».
Результаты исследований используются при чтении лекций и проведении практических и лабораторных занятий в СГАУ им. Н.И. Вавилова по дисциплинам «Машины и механизмы» и «Лесные культуры».
Апробация работ и публикация.
Диссертационная работа выполнена на кафедре «Механизация лесного хозяйства» ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова». Экспериментальные исследования проведены в питомнике ОГУ «Вязовский учебно–опытный лесхоз» министерства лесного хозяйства Саратовской области.
Основные положения работы докладывались и обсуждались:
- на международных конференциях «Устойчивое развитие: природа-общество-человек» (2006 г.), «Вавиловские чтения 2008» (2008 г.);
- научных конференциях ППС СГАУ им. Н.И. Вавилова (2005 – 2009 гг.);
- на объединенном заседании кафедр «Механизация лесного хозяйства», «Садово-парковое и ландшафтное строительство», «Лесоводство и лесная таксация».
По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе одна в издании рекомендованном ВАК Минобразования РФ. Общий объем публикаций 70,1 пл., из них лично соискателем 15,7 пл. Объем работы, опубликованной в издании ВАК Минобразования РФ, составляет 0,63 пл.
Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, выводов, списка используемой литературы включающая 121 источников, в том числе 5 иностранных. Общий объем диссертации 127 страниц. Из них основного текста 121 и 6 страниц приложения. Текст иллюстрирован 30 таблицами и 22 рисунками.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во ведении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель исследований, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.
- СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА и задачи исследований
На рубеже XX и XXI веков академик А.С. Исаев (1991), отмечал, что в лесном хозяйстве сложился лесопромышленный характер. Это ставит перед работниками отрасли задачу перехода на промышленные методы лесовыращивания.
В 1961 г. в лесном фонде Саратовской области было не более 4% хвойных пород. На сегодняшний день их площадь возросла до 78,5 тыс. га, что составляет 13,6%. В основном это молодой хвойный массив, более 40% которого составляют сосновые культуры, создаваемые с шестидесятых годов (Доронин К.М., 2008).
Поэтому одной из актуальнейших задач лесокультурного производства Саратовской области является обеспечение местным, качественным посадочным материалом из сосны обыкновенной. Ее выполнение должно сводится не к увеличению площадей лесных питомников (экстенсивный путь), а к разработке новых интенсивных технологических операций при выращивании посадочного материала, том числе и основной обработке почвы.
Обработка почвы по утверждению Б.А. Доспехова, Н.Г. Семихненко др. (1979), наиболее энергоемкая операция в земледелии. Исследования ведущих ученых в области агрономии (Доспехов, 1979; Ревут, 1973; Чернышов, 1979; Макаров, 1979; Наумов,1979; Васильев, 1979; Кондратюк, 1979 и д.т.) в различных почвенно-климатических зонах нашей страны, на различных типах почв доказывают необходимость пересмотра традиционно-сложившийся системы обработки почвы. Минимальная обработка, с помощью которой предполагается уменьшить энергетические затраты, а так же ослабить разрушающее действие сельскохозяйственных техники на почву» (Наумов, 1979). В настоящее время, хотя это направление еще и носит дискуссионный характер, но, учитывая все возрастающую механизацию перспективность минимализации обработки почвы не вызывает сомнения.
По мнению ряда авторов (Родин, Калашникова, Силаев, Рысин, Вильданов; 2002) основную обработку почвы в посевном отделении проводят по системе зяблевой обработки, черного, раннего, сидерального и занятого паров. В ряде районов степной зоны осенне-зимних осадков недостаточно для накопления в почве необходимого количества влаги. При этом разработку новых технологий и технических средств необходимо производить с учетом лесорастительных зон. "Сегодня как некогда ранее, - отмечает акад. ВАСХНИЛ П.П. Вавилов, - необходима согласованная и четкая работа в области... создания новых технологий и технологических средств..." (Вавилов, 1981). Эта концепция актуальна и в настоящее время.
Установлено в лесном фонде Саратовской области произрастает более 30 видов древесных и столько же кустарниковых пород. Несмотря на видовое разнообразие, на 14 основных лесообразующих пород приходится 98,5% покрытых лесом площадей. Из них хвойные занимают 78,5 тыс. га, т. е. 13,6% (Доронин К.М, 2008). Наибольшая площадь приходится на сосну обыкновенную – 77,4 тыс. га. С 1960 г. по 2008 г. площадь сосновых лесов возросла с 4% до 13,4%(Доронин К.М, 2008).
Основным способом создания лесных культур в нашей стране является посадка. Так, из 90 % (по площади) создаваемых лесных культур на нее приходится около 70% (Родин, 1969,1987). Следовательно, важнейшей технологической операцией при выращивании посадочного материала является основная обработка почвы.
Существующая система организации лесного питомника предусматривает разделение территории питомника на части имеющие различное, хозяйственное значение, в которое входят посевное отделение, древесная школа, дорожная сеть и т.п. Наибольший процент площади питомника приходится на полезную ее часть, в которую входят продуцирующая площадь (посевное отделение, плантации и т.д.), паровые поля.
В сложившихся экономических условиях развития лесного хозяйства производственники вынуждены искать пути увеличения продуцирующей площади питомника, повышая процент полезной площади питомника. Одним из путей решения этой проблемы с учетом внесения органических и минеральных удобрений - отказ от паровых полей, это путь интенсивного использования продуцирующей площади питомника. Переход в питомнике на использование только продуцирующей площади возможно совмещением в ней и площади пара, за счет увеличения ширины посевной ленты. Это возможно только при полосной обработке почвы. Тогда технологическая колея (междурядье) будет выполнять функцию парования земли.
Исходя из анализа состояния вопроса и цели работы, поставлены следующие задачи исследования, изучить:
1. Динамику лесного фонда Саратовской области.
2. Динамику запаса влаги в почве в вегетационный период.
3. Плотность и твердость почвы при фрезерной полосной перепашке раннего пара.
4. Биометрические показатели стандартных сеянцев сосны обыкновенной.
5. Экономическое и энергетическое обоснование внедрения фрезерной полосной перепашки раннего пара при выращивании сеянцев в степной зоне Саратовской области.
- ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Методологическая работа построена на прямом эксперименте. Она включает: определение цели и задачи, характеристику объектов исследований, формулировки научной гипотезы, выявление причин лучшего роста и увеличения выхода стандартных сеянцев сосны обыкновенной при полосной перепашке раннего пара.
Программа исследований предусматривала изучение: накопление влаги в почве, профиля полосы, плотности, твердости и влажности почвы, биометрических показателей сеянцев и выход стандартного посадочного материала сосны обыкновенной степной зоны Саратовской области при полосной перепашке раннего пара.
Она состояла из исследовательской и внедренческой частей. Внедрение осуществлялось путем использования выводов и рекомендаций на производстве под контролем автора.
Методическим аспектам выполнения программы уделялось особое внимание. Исследования носили агротехнический, биологический и экономический характер. Опыт был поставлен по схеме организованных повторений (Доспехов.1985). В качестве вариантов использовались:
1 – обработка почвы по системе чистого раннего пара (весенняя плужная вспашка с предплужником, четырехкратные механизированные уходы за паром, осенняя сплошная перепашка пара лемешным плугом без отвалов на глубину до 30 см), поверхностный 5-ти строчный посев, мульчирование. Этот вариант был принят за контроль;
2 – обработка почвы по системе чистого раннего пара (весенняя плужная вспашка с предплужником, четырехкратные механизированные уходы за паром, осенняя полосная перепашка пара лемешным плугом с почвоуглубителями на глубину до 40 см), поверхностный 5-ти строчный посев, мульчирование – в дальнейшем по тексту обозначенный ПЛ;
3 - обработка почвы по системе чистого раннего пара (весенняя плужная вспашка с предплужником, четырехкратные механизированные уходы за паром, осенняя полосная перепашка пара фрезерным плугом ПФК-1.0 на глубину до 40 см), поверхностный 5-ти строчный посев, мульчирование. Эта предлагаемая технология и по тексту обозначена ПФ.
Опыты закладывались в посевном отделении питомника одновременно с производственными посевами на одном поле с 2005 по 2007 годы.
За контрольный вариант принята базовая технология обработки почвы по системе чистого раннего пара, посева семян, мульчирования посевов и механизированных уходов за посевами, применяемая в ОГУ «Вязовский учебно–опытный лесхоз» министерства лесного хозяйства Саратовской области.
Изучение программных вопросов осуществлялось с использованием следующих методик: экспериментальные опыты были заложены по схеме организованных повторений в 10-ти кратной повторности (Доспехов, 1985); влажность почвы определялась термовесовым методом (Федоровский, 1965) на глубину до 1 м через каждые 10 см ежемесячно; твердость почвы определялась твердомером «ТП» конструкции ВИСХОМа; поперечный профиль полосы почвы, образованный плугом ПФК-1.0 изучался с помощью координатных реек; биометрические показатели сеянцев сосны обыкновенной (диаметр корневой шейки, высота надземной части и длина корневой системы) определялись с помощью прибора ИЧ-10; планирование экспериментов, обработку и анализ полученных результатов осуществляли с использованием статистических методов (Работнов, 1983; Доспехов, 1985).
Статистическая обработка данных и их визуализация проводилась с использованием прикладных программ для IBM PS – Statistica-6.0, и Excel -97.
Объектами исследований являлись почвы питомника, посевы и сеянцы сосны обыкновенной в ОГУ «Вязовский учебно–опытный лесхоз» министерства лесного хозяйства Саратовской области.
- Динамика лесов Саратовской области
Общая площадь лесов Саратовской области по данным учета лесного фонда по состоянию на 1 января 2008 года составила 722 тыс. га. Это на 48% больше, чем было лесов на территории области в 1960 году. Лесовосстановление и лесоразведение обеспечили повышение лесистости области до 6,5 %. Около 30% лесов области имеют искусственное происхождение. Поэтому породная и возрастная структура лесов области в настоящее время – это результат хозяйственной деятельности человека за прошедшие десятилетия. Динамика изменений, происходящих в лесном фонде отражена в материалах лесоустройства и учетов лесного фонда.
Органом исполнительной власти субъекта Российской Федерации в сфере лесных отношений по Саратовской области является министерство лесного хозяйства Саратовской области. В его ведении находятся леса, расположенные на землях лесного фонда - 666,4 тыс. га (с учетом бывших сельских лесничеств). В состав лесного фонда не входят леса на землях обороны (20,2 тыс. га.) и особо охраняемых природных объектов (25,5 тыс. га), землях поселений (9,9 тыс. га). Таблицы №1 и №2. Все леса на территории Саратовской области защитные. Около 7% лесов относятся к лесам, выполняющие функции защиты природных и иных объектов. Основная часть лесов относится к ценным защитным лесам, в которых выделены: государственные защитные лесные полосы - 19,1 тыс. га, противоэрозионные леса - 478,8 тыс. га; леса, имеющие научное или историческое значение - 45,22 тыс. га, лесные плодовые насаждения - 0,2 тыс. га; нерестоохранные полосы лесов 77,5 тыс. га.
Таблица 1- Изменения площади лесов Саратовской области по основным категориям земель с 1960 года по 2008 год, тыс. га
| Категории земель | Годы лесоустройства, учета | ||||||
| 1960-61 | 1972-73 | 1982-83 | 1993-94 | Учет на 01.
01.2008г. | |||
| итого | % к 1961-62 | ||||||
| Общая площадь лесов | 488,2 | 504,1 | 510,1 | 515,4 | 722,0 | 148 | |
| Покрытые лесной растительностью | 368,3 | 395,2 | 408,8 | 425,7 | 629,1 | 171 | |
| в т.ч. лесные культуры | 33,1 | 60,3 | 69,9 | 93,7 | 190,3 | 5,7 раз | |
| Не покрытые лесной растительностью | 76,3 | 50,9 | 44,6 | 30,9 | 92,9 | 122 | |
| Несомкнувшиеся лесные культуры | 9,9 | 7,8 | 16,3 | 13,6 | 16 | 162 | |
| Лесные питомники, плантации | 1,0 | 1,0 | 0,47 | X | |||
| Естественные редины | 4,0 | 3,4 | 2,1 | 0,3 | 1,1 | 27 | |
| Фонд лесовосстановления | 62,4 | 39,7 | 25,2 | 16.0 | 14,7 | 24 | |
| Лесные земли, итого | 444,6 | 446,1 | 453,4 | 456,6 | 721,9 | 293 | |
| Нелесные земли, всего | 43,6 | 57,4 | 56,1 | 58,7 | 61,2 | 140 | |
| Прочие земли | 11,3 | 18,9 | 16,6 | 18,0 | 18,0 | 159 | |
Таблица 2 -Распределение площади лесов Саратовской области по категориям
| Леса Саратовской области | Площадь лесов, тыс. га |
| Леса, расположенные на землях лесного фонда, закрепленные за ГУ «Лесничества Саратовской области», подведомственным министерству лесного хозяйства области | 666,4 |
| Леса, расположенные на землях особо охраняемых природных территорий (ФГУ «Национальный парк «Хвалынский») | 25,5 |
| Леса на землях обороны | 20,2 |
| Леса на землях поселений | 9,9 |
| ИТОГО: | 722,0 |
На территории Саратовской области произрастают более 30 древесных и столько же кустарниковых пород (таблица 3).Анализ таблицы позволяет сделать вывод о том, что, несмотря на довольно большое видовое разнообразие, 98,5 % покрытых лесом площадей приходится на 14 основных лесообразующих пород. С 1960-1961г. по 2008г. увеличилась площадь хвойных насаждений в 3,5 раза, запас - в 2,8 раза. Основная порода хвойных насаждений - сосна обыкновенная. В лесном фонде на территории Саратовской области на 1 января 2008 г. 23,3 тыс. га – перестойных и 84,5 тыс. га спелых насаждений.
Таблица 3 - Изменения породной структуры лесного фонда за 1960-2008 годы
| Породы | Площадь, тыс. га | |||||
| 1960-61 | 1972-73 | 1982-83 | 1993-94 | ГЛФ на 01.01.2008 г. | ||
| Итого | в т.ч. в % к общей S | |||||
| Хвойное: | ||||||
| Сосна | 16,4 | 24,6 | 29,1 | 40,1 | 77,4 | 13,4 |
| Лиственница | 0,2 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 1,1 | 0,2 |
| Ель | менее 0,1 | менее 0,1 | менее 0,1 | менее 0,1 | менее 0,1 | 0,1 |
| Итого хвойных | 16,6 | 25,1 | 29,6 | 40,7 | 78,5 | 13,6 |
| Твердолиств.: | 0,0 | |||||
| Дуб в/ств. | 2,7 | 20,5 | 22,3 | 29,6 | 30,9 | 5,4 |
| Дуб н/ств. | 247 | 234 | 222,9 | 205,1 | 222,2 | 38,5 |
| Итого дуба | 249,7 | 254,5 | 245,3 | 234,7 | 253,1 | 43,8 |
| % | 100 | 102 | 98 | 94 | 101 | |
| Ясень | 2,7 | 5,2 | 6,4 | 6,4 | 23,3 | 4,0 |
| Клен | 1 | 1,5 | 3,3 | 6,3 | 14,9 | 2,6 |
| Вяз | 13,6 | 15,9 | 16,7 | 13,8 | 36,4 | 6,3 |
| Акация белая | 0 | 0,4 | 0,7 | 1,1 | 1,2 | 0,2 |
| Итого твердолиственных | 267 | 277,5 | 272,3 | 264,2 | 328,9 | 57,0 |
| Береза | 7,4 | 10,5 | 13,6 | 15,9 | 32.9 | 5,7 |
| Осина | 24,4 | 27 | 30,6 | 25 | 40,4 | 7,0 |
| Ольха черная | 5,8 | 6 | 6,3 | 6,4 | 8,4 | 1,5 |
| Липа | 27,3 | 27,1 | 32,1 | 27,3 | 32,9 | 5,7 |
| Тополь | 9,1 | 9,4 | 10,3 | 12 | 16,3 | 2,8 |
| Ива древовид. | 3,8 | 4,2 | 4,8 | 5,4 | 29,4 | 5,1 |
| Итого мягколиств. | 77,8 | 84,2 | 97,7 | 92 | 160,3 | 27,8 |
| Итого осн. породы | 361,4 | 386,8 | 399,6 | 367,4 | 567,7 | 98,3 |
4. Почвенно-климатические условия РАЙОНА исследований
Глава содержит краткую характеристику природных условий района исследований. Климатические условия района являются типичными для степной зоны Саратовской области. За год на территории выпадает в среднем 370 мм осадков, из них за период вегетации около 225 мм. Поэтому в этих условиях одна из основных задач при обработке почвы – задача накопления и сохранения влаги.
Погодные условия за время проведения экспериментальных исследований (2005-2008 г.г.) не отличались резкими отклонениями от многолетних данных метеостанции «Октябрьский городок». Климатические условия района расположения лесного питомника в целом благоприятны для выращивания сеянцев сосны обыкновенной.
5. Теоретическое обоснование технологии основной фрезерной полосной обработки почвы
Существующая система основной обработки почвы предусматривает сплошное (пассивное) воздействие на обрабатываемую площадь питомника. Это позволяет на всей площади накапливать влагу в осеннее-весенний периоды. Однако, концентрация влаги под посевной лентой отсутствует. Пример концентрации влаги под корневыми системами в лесокультурном деле степной зоны – это бороздная обработка почвы, которая создает микропонижения на ее поверхности. За основу нового способа накопления влаги в зоне расположения корневых систем сеянцев было взято известное положение о различной скорости движения выпавших осадков в плотных и рыхлых грунтах одинакового механического состава (Бялый А.М., 1971; Назаров Г.В., 1970; Цыплаков В.В., 1973).
Одним из принципов положенных нами в основу технологии основной обработки почвы в лесных питомниках – принцип полосной обработки почвы – создание микропонижений за счет различной ее плотности. Плуг ПФК-1,0 дает возможность осуществить полосное фрезерование почвы на глубину до 40 см. Равномерное чередование разрыхленной полосы почвы и без обработки позволит сэкономить энергозатраты на ее обработку, уменьшить материалоемкость процесса и себестоимость выращенных стандартных сеянцев или саженцев (рисунок 1, 2).
Рисунок 1 – Технологическая схема осенней фрезерной, полосной перепашки раннего пара
Рисунок 2 – Технологическая схема размещения посевных лент
Полосное фрезерование почвы позволит уменьшить энергозатраты на выращивание сеянцев, снизить материалоемкость и металлоемкость технологического процесса и повысить эффективность выращивания стандартных сеянцев с 1 га площади питомника.
6 результаты экспериментальных исследований
Результаты исследований по плотности почвы представлены в таблицах 4 и 5, из которых видно, что в 10 см слое плотность почвы на фрезерованных полосах находится в пределах 1, что значительно ниже, чем на контроле. Это различие существенно. Вместе с тем перед посевом плотность фрезерованной почвы повышается до 1,2. Это увеличение происходит за счет осеннее зимних осадков и временного фактора, т.е. фрезерованная почва к началу посева достигает оптимальных величин. Увеличение плотности происходит и на контроле, но менее интенсивно. Отметим, что на фрезерованных полосах она близка к оптимальной. В конце вегетации ее величина находится в пределах 1,3. Эта величина соответствует оптимальному соотношению между минеральной часть и остальными
Таблица 4 – Плотность обработанной почвы в слое от 0 до 10 см (, г/см3)
| Годы | Варианты | После перепашки пара (осень года, предшествующего посеву) | Перед посевом | В конце вегетации | Среднее |
| 2005 | к | 1,34 + 0,0045 | 1,37 + 0,0056 | 1,40 + 0,0052 | 1,37 + 0,0051 |
| пф | 1,02 + 0,0094 | 1,21 + 0,0098 | 1,29 + 0,0084 | 1,17 + 0,0092 | |
| 2006 | к | 1,33 + 0,0080 | 1,37 + 0,0063 | 1,40 + 0,0093 | 1,37 + 0,0081 |
| пф | 1,01 + 0,0053 | 1,23 + 0,0178 | 1,30 + 0,0140 | 1,18 + 0,0124 | |
| 2007 | к | 1,34 + 0,0073 | 1,39 + 0,0042 | 1,45 + 0,0057 | 1,39 + 0,0057 |
| пф | 0,99 + 0,0062 | 1,25 + 0,0141 | 1,31 + 0,0072 | 1,18 + 0,0091 | |
| среднее 2005-2007 | к | 1,33 + 0,0037 | 1,37 + 0,0037 | 1,41 + 0,0052 | 1,37 + 0,0042 |
| пф | 1,01 + 0,0044 | 1,23 + 0,0084 | 1,30 + 0,0062 | 1,18 + 0,0063 |
Таблица 5 – Плотность обработанной почвы в слое от 10 до 30 см (, г/см3)
| Годы | Варианты | После перепашки пара (осень года, предшествующего посеву) | Перед посевом | В конце вегетации | Среднее за период |
| 2005 | к | 1,66 + 0,0056 | 1,67 + 0,0068 | 1,82 + 0,0068 | 1,72 + 0,0064 |
| пф | 1,26 + 0,0117 | 1,47 + 0,0119 | 1,68 + 0,0110 | 1,47 + 0,0115 | |
| 2006 | к | 1,65 + 0,0100 | 1,67 + 0,0084 | 1,82 + 0,0121 | 1,71 + 0,0102 |
| пф | 1,25 + 0,0066 | 1,49 + 0,0217 | 1,69 + 0,0182 | 1,48 + 0,0155 | |
| 2007 | к | 1,66 + 0,0090 | 1,69 + 0,0052 | 1,88 + 0,0073 | 1,74 + 0,0072 |
| пф | 1,23 + 0,0076 | 1,52 + 0,0172 | 1,70 + 0,0094 | 1,48 + 0,0114 | |
| среднее 2005-2007 | к | 1,65 + 0,0046 | 1,67 + 0,0045 | 1,83 + 0,0067 | 1,72 + 0,0053 |
| пф | 1,25 + 0,0054 | 1,49 + 0,0102 | 1,68 + 0,0080 | 1,47 + 0,0079 |
Примечание: к- осенняя перепашка пара плугом ПЛН-4-35 (контроль), пф - осенняя перепашка пара плугом плугом ПФК-1.0
частями почвы (водный, воздушный и т.п.), т.е. корневые системы растений развиваются в более благоприятных условиях. (Романов Е.М., 2000)
Сопоставляя величину плотности почвы от 10 до 30 см. (таблица 5) после перепашки пара отметим, что на фрезерованной почве ее величина составляет 1,47 г/см3, а на контроле 1,72 г/см3, различие существенны, так же и перед посевом. На фрезерованной почве ее величина возрастает, более интенсивно, чем на контроле. При этом различие в возрастании плотности на контроле осенью и весной не существенны; к концу вегетации существенны, т.е. машинно-тракторные агрегаты (МТА), осуществляющие механизированные уходы за сеянцами уплотняют почву.
Рассматривая величину твердости почвы можно отметить, что она тесно увязывается с величиной рыхления (плотность почвы) и ее влажностью. Перед посевом в слое от 0 до 10 см и в слое от 10 до 30 см твердость почвы на фрезерованных полосах значительно меньше, чем на контроле, т.е. там, где влажнее почва, там меньше твердость. Оценивая запасы продуктивной влаги в почве (таблица 6, рисунок 3), отметим, что ее количество на 5-7% больше, чем на контроле. Таким образом, гипотеза, которая была положена в основу накопления влаги – рыхлая почва больше накапливает влагу, при условии, что ниже расположен плотный горизонт, нашла экспериментальное подтверждение.
Таблица 6 – Запас продуктивной влаги в обработанной почве в слое от 0 до 30 см (W, мм)
| Годы | Варианты | После обработки почвы (осень года, предшествующего посеву) | Перед посевом | В конце вегетации | Среднее за период |
| 2005 | к | 156,9 + 4,53 | 183,9 + 4,63 | 141,4 + 5,94 | 160,7 + 5,03 |
| пф | 184,1 + 3,58 | 196,5 + 4,00 | 167,9 + 9,24 | 182,8 + 5,60 | |
| 2006 | к | 214,5 + 1,69 | 243,0 + 3,30 | 225,4 + 2,23 | 227,6 + 2,41 |
| пф | 228,9 + 2,51 | 257,6 + 5,12 | 245,6 + 2,71 | 244,1 + 3,45 | |
| 2007 | к | 219,2 + 2,30 | 252,6 + 1,35 | 221,2 + 3,70 | 231,0 + 2,45 |
| пф | 227,0 + 2,74 | 273,2 + 1,78 | 265,2 + 0,88 | 255,1 + 1,80 | |
| среднее 2005-2007 | к | 192,4 + 5,70 | 221,3 + 6,08 | 191,0 + 7,92 | 201,5 + 6,57 |
| пф | 210,6 + 4,37 | 236,3 + 6,57 | 218,4 + 8,52 | 221,8 + 6,49 |
Рисунок 3 - Распределение запаса продуктивной влаги по месяцам
Из анализа материалов исследований следует, что наибольшая по величине грунтовая всхожесть семян наблюдалась на варианте ПФ (таблица 7). Так ее средняя величина была выше, чем на контроле (К) на 52,2%. При этом, отметим, что этот показатель за все годы наблюдения не снижался менее 68%, хотя годы исследования характеризовались (по увлажнению) и нормальными и засушливыми.
Таблица 7 - Грунтовая всхожесть семян сосны обыкновенной, %
| Годы | Вариант опыта | |||||
| К | ПЛ | ПФ | ||||
| X, % | +m | X, % | +m | X, % | +m | |
| 2005 | 49,5 | 0,36 | 60,19 | 0,60 | 68,17 | 0,24 |
| 2006 | 42,62 | 0,26 | 60,71 | 0,62 | 68,57 | 0,18 |
| 2007 | 46,06 | 0,30 | 64,65 | 0,82 | 68,33 | 0,32 |
| 2008 | 43,28 | 0,19 | 57,98 | 0,79 | 71,22 | 0,26 |
| Средние за четыре года | 45,37 | 0,20 | 60,88 | 0,38 | 69,07 | 0,14 |
Материалы однофакторного дисперсионного анализа свидетельствуют о том, что различия, существующие между К и ПЛ, К и ПФ на 5-ти % уровне, значимы. Между ПЛ и ПФ различия отсутствуют, следовательно подтверждается ранее высказанное положение о полосном внутрипочвенном понижении (по отношению к поверхности почвы) посевной ленты.
Раскрывают картину, взаимосвязи технологии и биометрии, это основные параметры сеянцев: высота (Н), диаметр корневой шейки (D) и масса сухого вещества корневой системы (М). По этим показателям можно судить о примененной агротехнике, способе выращивания сеянцев, почвенных и климатических условиях выращивания растений. Изменение массы сухого вещества одно- и двухлетних сеянцев сосны обыкновенной представлены в таблице 8. Из нее следует, что сухая масса среднего однолетнего сеянца сосны в варианте ПФ на 31% превышает контроль; в варианте ПЛ превышение составляет 25% (при 5% уровне значимости. Для двухлетних сеянцев это различие
Таблица 8- Масса сухого вещества корневой системы среднего сеянца сосны обыкновенной (К, ПЛ, ПФ), г.
| Годы | Вариант опыта | |||||
| К | ПЛ | ПФ | ||||
| Х | + m | Х | + m | Х | + m | |
| однолетние | ||||||
| 2005 | 0,15 | 0,0027 | 0,17 | 0,0032 | 0,17 | 0,0029 |
| 2006 | 0,16 | 0,0021 | 0,17 | 0,0029 | 0,18 | 0,0022 |
| 2007 | 0,15 | 0,0020 | 0,19 | 0,003 | 0,19 | 0,0021 |
| 2008 | 0,19 | 0,0025 | 0,27 | 0,0020 | 0,29 | 0,0023 |
| Среднее значен. | 0,16 | 0,0023 | 0,20 | 0,0028 | 0,21 | 0,0024 |
| двухлетние | ||||||
| 2006 | 1,22 | 0,0026 | 1,25 | 0,025 | 1,26 | 0,021 |
| 2007 | 1,14 | 0,0028 | 1,18 | 0,027 | 1,19 | 0,023 |
| 2008 | 1,31 | 0,0023 | 1,39 | 0,031 | 1,41 | 0,030 |
| Среднее значен. | 1,22 | 0,0026 | 1,27 | 0,0277 | 1,29 | 0,0247 |
К – контроль, ПЛ – обработка почвы плантажным плугом, ПФ – обработка почвы фрезой
значительно меньше (на порядок) и составляет соответственно 5,7 и 4,1%.
Важнейшим показателем работы лесного питомника является выход стандартного посадочного материала (таблица 9).
Таблица 9- Выход стандартного посадочного материала
| Годы | Варианты опыта | ||
| К | ПЛ | ПФ | |
| 2006 | 950 | 1660 | 2100 |
| 2007 | 1100 | 1950 | 2250 |
| 2008 | 1230 | 1870 | 2280 |
| Средний выход | 1093 | 1827 | 2247 |
Превышение выхода стандартных сеянцев в варианте ПФ над контролем в ОГУ «Вязовский учебно–опытный лесхоз» составило в 1,8…2,2 раза, в варианте ПЛ – в 1,5…1,7 раза. Таким образом, способ выращивания сеянцев сосны обыкновенной с внутрипочвенным понижением посевной ленты, позволяет получить дополнительный посадочный материал.
7. эффективность применения основной фрезерной полосной обработки почвы при ВЫРАЩИВАНИи СЕЯНЦЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ
Расчет экономической эффективности рекомендуемых мероприятий по величине приведенных затрат (таблица 10) показывает снижение себестоимости выращивания сеянцев на 46,4%. Годовая экономия затрат составляет 76900 руб/га. Энергозатраты снижаются на 1,9 МДж.
Таблица 10- Затраты при выращивании сеянцев сосны обыкновенной по различным технологиям основной обработки почвы (в ценах 2005 г.)
| Показатели | Базовая | Внедряемая | Превышение (+) или уменьшение (-) на 1 га,% | ||
| на 1 га | на 1 тыс. шт. | на 1 га | на 1 тыс. шт. | ||
| Всего затрат, руб | 158838 | 144,4 | 169439 | 66,9 | + 6,7 |
| Выход стандартных сеянцев, тыс. шт./га | 1100 | 2530 | + 130 | ||
| Себестоимость 1 тыс. шт. сеянцев, руб. | 143,4 | 66,5 | - 46,4 | ||
| Суммарные при-веденные затраты (на плановый выход сеянцев – 1000тыс.шт/га), руб. | 143400 | 66500 | - 46,4 | ||
| Годовая экономия производственных затрат в переводе на плановый выход сеянцев, руб | 0 | 76900 | |||
| Экономия энергозатрат, кДж/тыс. сеянцев | 2540,8 | 666,1 | |||
| Экономия основного топлива кг/тыс. сеянцев | 0,02 | ||||
| Экономия основного топлива кг/га посевов | 6,3 | ||||
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
Выводы:
Статистически достоверные на 5% уровне значимости результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы:
1. Лесной фонд Саратовской области на 1 января 2008 года имеет положительную динамику. Площадь лесов по сравнению с началом 60-х годов ХХ века возросла в 1,5 раза. Вместе с тем наблюдается негативное явление увеличение площади перестойных (23,3 тыс.га) и спелых (84,5 тыс.га) насаждений.
2. Запас продуктивной влаги в слое почвы от 0 до 30 см при полосной фрезерной перепашке раннего пара на 10% выше, чем на контроле (сплошная перепашка пара). Ее динамика в течение вегетационного периода апроксимируется уравнением у = 3,627х2 – 30,72х +257,8 (коэффициент детерминации R2 = 0.98); минимальный запас продуктивной влаги в почве приходится на июль месяц.
3. Плотность (г/см3) фрезерованной почвы в течение вегетационного периода в слоях от 0 до 10 см и от 10 до 30 см соответственно составляет 1,18 и 1,47, что 14% меньше, чем на контроле.
4. Твердость (МПа) на фрезерованных полосах в слоях от 0 до 10 см и от 10 до 30 см соответственно меньше чем на контроле на 25% и 23%. Там, где влажная почва меньше твердость. Научная гипотеза, положенная в основу накопления влаги – рыхлая почва больше накапливает влагу, при условии, что ниже расположен плотный горизонт - подтвердилась.
5. Грунтовая всхожесть семян сосны обыкновенной на фрезерованных полосах почвы на 52% выше, чем на контроле; масса сухого вещества однолетних и двухлетних соответственно превышала контроль на 31% и 6%.
6. Выход стандартных двухлетних сеянцев сосны обыкновенной в перерасчете на 1 га превысил контроль более чем в 2 раза; трудовые затраты по выборке сеянцев возрастают на 69%; количество тракторо-смен и машино-смен уменьшается соответственно на 11,8% и 10,1%; энергозатраты снижаются на 73,8%; годовой экономический эффект 7690 руб. (в ценах 2005 года).
Рекомендации для производства:
1.При выращивании сеянцев сосны обыкновенной в степной лесорастительной зоне при перепашке раннего пара применять полосное фрезерование почвы под будущими лентами.
2.Объединить продуцирующую площадь питомника и поле чистого пара за счет увеличения ширины технологической колеи в 2 раза (с 500 до 1000 мм), используя орудие роторного типа для основной полосной обработки почвы.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК
1. Доронин К.М. Новая технология в системе обработки почвы раннего пара в лесных питомниках [Текст] / В.В. Цыплаков, К.М. Доронин // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова, вып. 7. – Саратов, 2008.– С. 59-64. (авторский вклад – 3 стр.).
Монографии
2. Кравцов С.З. Десять лет международному Российско-Американскому проекту по созданию новых лесов «RUSAFOR-SAR» Саратовской области [Текст] / С.З. Кравцов, А.С. Мелочников, К.М. Доронин. ВРФ МИЛ: Саратов, 2002.– 46 с. (авторский вклад – 15 стр.).
3. Кравцов С.З. Обоснование экономических параметров базовой стоимости лесных земель Саратовской области [Текст] / С.З. Кравцов, К.М. Доронин, А.С. Мелочников В.С. Белов и др. Карачаевск: РИЦ «Адонис», 2004.– 86 с. (авторский вклад – 20 стр.).
4. Кравцов С.З. Эколого-экономический потенциал лесов Поволжья и Южного Урала [Текст] / С.З. Кравцов, К.М. Доронин, С.А. Андрющенко и др. Саратов: ООО «Три А», 2006.– 275 с. (авторский вклад – 60 стр.).
5. Заикин В.И. Эколого-экономический потенциал и углеродный кредит лесов лесохозяйственных предприятий Саратовской области [Текст] / В.И. Заикин, С.З. Кравцов, К.М. Доронин, С.А. Андрющенко, А.А. Попов. Саратов: ООО «Три А», 2007.– 475 с. (авторский вклад – 80 стр.).
6. Кравцов С.З. Международный проект «RUSAFOR-SAR» в рамках реализации Киотского протокола [Текст] / С.З. Кравцов, К.М. Доронин, А.Н. Маликов, А.И. Попов и др. Саратов: ООО «Метро-принт», 2008.– 202 с. (авторский вклад – 50 стр.).
Статьи и материалы конференций
7. Доронин К.М. Характеристика лесокультурного фонда и опыт его освоения в Правобережье Саратовской области [Текст] / К.М. Доронин, Ю.В. Бондаренко, В.А. Калужский, А.В. Зацепин // Основы рационального природопользования: Сб. науч. работ. Саратов: Сарат. гос. ун-т. им. Н.И. Вавилова, 1999.– С.38-48. (авторский вклад – 7 стр.).
8. Доронин К.М. Формирование весеннего стока и эрозии на южных щебенчатых почвах в Саратовском Правобережье [Текст] / К.М. Доронин, Ю.В. Бондаренко, В.А. Калужский, В.В. Афонин // Проблемы изучения и охраны боиразнообразия и природных ландшафтов Европы: Сб. материалов международного симпозиума. Пенза, 2001.– С. 244-246. (авторский вклад – 1 стр.).
9. Доронин К.М. Леса и защитные насаждения Саратовской области [Текст] / К.М. Доронин, А.Н. Маликов, А.Н. Агибалов, М.Ф. Болтухин // Состояние окружающей среды и природных ресурсов Саратовской области в 2000 году. Саратов, 2001.– С. 43-59. (авторский вклад – 1 стр.).
10. Доронин К.М., Доронин М.С. Лесной фонд Саратовской области на рубеже веков [Текст] // Лесное хозяйство Поволжья. Межвуз. сб. научн. работ, вып. 5. Саратов: ФГОУ ВПО Саратовский ГАУ, 2002 г., С. 6-13. (авторский вклад – 4 стр.).
11. Доронин К.М. Способ накопления влаги в почве при ее обработки в лесном питомнике [Текст] / К.М. Доронин, В.В. Цыплаков, Д.В. Цыбаев, Д.В. Есков. Информационный листок Саратовского ЦНТИ №22а-2008. Саратов, 2008.- 2 с. (авторский вклад – 1 стр.).
12. Доронин К.М. Способ размещения посевных лент в лесном питомнике [Текст] / К.М. Доронин, В.В. Цыплаков, Д.В. Цыбаев, Д.В. Есков. Информационный листок Саратовского ЦНТИ №23а-2008. Саратов, 2008.– 2 с. (авторский вклад – 1 стр.).
13. Доронин К.М. Динамика лесов Саратовской области [Текст] // Вавиловские чтения 2008. Материалы Межд. научн.-практ. конф.- Саратов: ИЦ Наука, 2008 г. - С. 56-61 (авторский вклад – 5 стр.).
Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями просим прсылать по адресу: 400062, г. Волгоград – 62, Университетский пр., 97, а/я2153,
ГНУ ВНИАЛМИ. Ученому секретарю. Факс: 8-(8442) 46-25-13.
