Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Адаптация сеянцев сосны обыкновенной с закрытой корневой системой на сплошных вырубках средней подзоны тайги

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Адаптация сеянцев сосны обыкновенной с закрытой корневой системой на сплошных вырубках средней подзоны тайги"

На правах рукописи

¿¿¡шиг&б

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 - 2005

Работа выполнена на кафедре лесных культур и механизации лесного хозяйства Архангельского государственного технического университета

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Бабич H.A.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Наквасина E.H.;

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Козловский В. Д.

Ведущая организация: Агентство лесного хозяйства по Архангельской области и Ненецкому автономному округу

Защита состоится 3 февраля 2006 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета К 212.008.01 Архангельского государственного технического университета по адресу:

163002 г. Архангельск, Набережная Северной Двины, 17, главный корпус, ауд. 1228; e-mail: les@agtu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Архангельского государственного технического университета.

Автореферат разослан « » 200 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, ___.Тутыгин Г.С.

j

зо /о 4

г шиз

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Вопрос адаптации сеянцев с закрытой корневой системой на обширных по площади 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 лесово-дственную оценку успешности культур на сплошных вырубках средней подзоны тайги, созданных посадочным материалом с закрытой корневой системой. В соответствии с поставленной целью в задачи входило:

- исследование адаптации культур, созданных различными видами посадочного материала на сплошных вырубках;

- оценить масштабы и перспективу использования посадочного материала с закрытой корневой системой (ПМЗК) для лесовозобновления. Дать характеристику основных видов ПМЗК и краткое описание технологии его производства;

- исследование эколого-климатической характеристики лесокультур-ной 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 на обширных по площади вырубках проведено исследование адаптации сеянцев с закрытой корневой системой в сравнении с традиционным посадочным материалом - сеянцами и саженцами с открытыми корнями в культурах, произрастающими в однородных эколого-климатических условиях.

Обоснованность результатов исследований определяется в первую очередь однородными эколого-климатическими условиями лесокультур-ной площади для каждого из объектов, на которой созданы отдельные варианта культур, различающиеся по виду и способу производства посадочного материала, месту посадки, способу обработки почвы, методу создания лесных культур и методу лесовосстановления. Однородные условия местопроизрастания позволяют проводить сравнение между вариантами. Достоверность исследований обусловлена большим объемом выполненных работ и использованием современных компьютерных технологий с применением статистической обработки и регрессионного анализа.

Практическая значимость. Результаты исследований могут служить вспомогательным материалом для проектирования искусственного лесовосстановления сплошных вырубок средней подзоны тайги в выборе посадочного материала, способа обработки почвы и метода лесовосстановления.

Апробация и публикация работы. Материалы исследований опубликованы в 5 работах. Результаты диссертационных исследований докладывались на Международном экологическом форуме в СПбГУ 1-5 марта 2004 г., Научно-технической конференции АГТУ 1-4 февраля 2005 г. В качестве ответственного исполнителя автор принял участие в проведении заключительного семинара по проекту «Лесовосстановление и уход за молодыми лесами в Архангельской и Мурманской областях», проходившего 1415 декабря 2004 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка литературы и приложения на 28 страницах. Она включает 49 таблиц, 15 рисунков, библиографию из 243 наименований (И иностранных) на 29 страницах. Общий объем диссертации 193 страницы.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доктору с.-х. наук, профессору H.A. Бабичу, заведующему лабораторией лесных культур СевНИИЛХ, ведущему научному сотруднику, кандидату с.-х. наук, Заслуженному лесоводу РФ Б. А. Мочалову за предоставленную возможность проведения исследований на объектах, заложенных работниками института, коллективу лаборатории лесных культур СевНИИЛХ, коллективу кафедры лесных культур и механизации лесного хозяйства, а также профессорам Л.Е. Астрологовой и П.А. Феклистову, чьими консультациями пользовался, и выражает признательность студентам ЛХФ АГТУ Т.А. Алешиной, Е.П. Бессонову, С.И. Новицкому, И.С. Соколовой, B.C. Тарабычину, учащемуся ПТУ №4 г. Каргополя Е.С. Дедову за помощь в проведении полевых исследований.

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%, 48% - в Норвегии, 67% - в Швеции (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 выкалывались 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; Родин, 1976; Боровина, 1977; 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). Результаты научных работ, посвященных ПМЗК, постановке опытов с его использованием в лесных культурах нашли свое отражение в трудах следующих ученых: Б.П. Богданов, М.С. Ковалев, Н.И. Стадницкая (1971); Е.И. Шевелев (1973); А.Н. Поляков (1974); Т.А. Колонтай (1975); Е.Л. Маслаков, В.М. Введенский, H.H. Белостоцкий (1975); Н.М. Набатов (1975); Д.Н. Прокпшн, Т.М. Худобкин

(1975); В.И. Суворов, H.A. Смирнов, Л.В. Бочарова (1975); E.H. Боровина

(1976); АИ. Писаренко (1976); А.Р. Родин (1976); E.H. Боровина (1977); А.Р. Родин (1977); H.H. Белостоцкий, H.A. Введенская, В.И. Высоцкий и др. (1978); В.В. Вячкилев (1978); Ф.Е. Иванов (1978); И.М. Извекова (1978); М.С. Ковалев, Е.Л. Маслаков (1978); А.Д. Матвеев, С.П. Гусев

(1978); Н.П. Стенина (1978); Г.А. Харитонов (1978); М.С. Ковалев (1979); А.П. Кузнецов (1979); Ф.Т. Пигарев, Б.А. Сенчуков, В.В. Беляев (1979); А.Р. Родин (1979); Л.И. Степанов, В.П. Яркин, Ю.А Сандомирский и др.

(1979); В.В. Вячкилев, Е.Л. Маслаков, В.Е. Максимов и др. (1980); В.В. Острошенко (1980); Е.Л. Маслаков, П.И. Мелешин, ИМ. Извекова и др. (1981); A.B. Никитина (1981); О.М. Шапкин, AB. Никитина (1981); Х.М. Жавасри (1983); Е.Л. Маслаков (1983); А.Б. Чулков (1983); Л.И. Валова, М.Ф. Нежлукто (1984); Г.И. Редько, АР. Родин, И.В. Трещевский (1985);

г

A. А. Бирцева (1986); Ю.Б. Воскресенский (1986); ИМ. Извекова (1986); Т.И. Козлова, Н.Н. Белостоцкий, В.А. Козлов, и др. (1986); И.А. Маркова, Е.М. Онацевич (1986); З.В. Матюхина, А.В. Жигунов, Т.А. Шестакова (1986); А С. Синников, Т.И. Новосельцева (1986); В.М. Жариков, А.Б. Чул-ков (1987); А.В. Жигунов, Н.Н. Белостоцкий, П.И. Мелешин, и др. (1987); ВВ. Осгрошенко (1989); ВВ. Беляев, Ф.П. Елизаров (1990); В.В. Копытков (1990); И.Е. Крылов (1990); Б.А. Мочалов, Г.А. Мочалова, Т.И. Новосельцева (1991); Е.Д. Антонюк (1992); В.И. Погорелов (1992); А.П. Майсеенок,

B.В. Копытков (1993); И.А. Маркова, А.В. Жигунов (1994); А.В. Жигунов (1995); С.Х. Белостоцкая, А.В. Жигунов (1999); А.В. Жигунов, И.Б. Заика (1999); E.JI. Маслаков, А.В. Жигунов, В.П. Кахи и др. (1999); Б.А. Мочалов (1999); АВ. Жигунов (2000); В.И. Кругов (2000); Б.А. Мочалов (2000); Н А. Бабич, А.И. Барабин, Н.П. Гаевский и др. (2001); C.B. Бутин (2001); В.Д. Обухов, А.Ф. Кульминский, В.А. Павлюк (2001); А В. Ушнурцев, Е.М. Романов, И.И. Митякова и др. (2002) и др.

В последнее время все больше стали использоваться технологии выращивания посадочного материала, применяемые за рубежом. Так, с 1997 г. в Вельском питомнике работает тепличный комплекс по выращиванию сеянцев с закрытой корневой системой по финской технологии в сотах «Пант» (Мочалов, 2000; Лес & природа, 2000), 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 (Год уверенного роста, 2005).

Несмотря на высокие темпы производства сеянцев с закрытой корневой системой, исследований, посвященных их адаптации в условиях обширных по площади вырубок Архангельской области нет.

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 относятся 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 вегетаци-

онного периода, который составляет от 130 до 158 дней (Чертовской, 1972, 1978). Среднее количество безморозных дней в году 97. По данным Карго-польской гидрометеостанции за период 2000-2004 гг. средняя высота снежного покрова в зимние месяцы составила 44 см. при среднем максимуме 72 см. Сумма годовых температур выше 10°С составляет 1000-1390°, годовая сумма осадков - 486-647 мм, в том числе в период вегетации 357421 мм (Чертовской, 1972, 1978; Стратонович, 1966). Распределение осадков в течение вегетационного периода растений не равномерно. По расчет, ным средним многолетним данным в средней подзоне тайги Европейского Севера России на начало вегетации растений приходится высокая вероятность почвенной засухи, которая сохраняется даже в условиях плоского рельефа и дерново-подзолистой суглинистой почвы слабогидроморфного I Каргопольского района (Ермолин, 1998). В целом по подзоне преобладают типичные подзолистые почвы (средне- и сильноподзолистые, реже - подзолы - Паршевников, 1974; Чертовской, 1978).

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 средней подзоне тайги открытыми болотами занято 10,7% гослесфонда, заболоченными лесами - около 1/3 лесной площади (29,9%), общая заболоченность составляет 40,6% (Чертовской, 1969,1978; Тараканов, 2004).

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% пло-' щади сосновых древостоев (Моисеев, Чертовской, 1967). Запас древесины

в них достигает 400-450(600) м3/га (Мелехов, Чертовской, Моисеев, 1966; Редько, Бабич, 1994). 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 площадях сплошных вырубок с дренированными и периодически переувлажняемыми почвами. Основная часть их представлена культурами в фазе приживания и индивидуального роста. Исследование адаптации проводилось путем сравнения культур, созданных различным посадочным материалом, на однородных по эколого-климэтическим условиям участках. Посадочный материал с закрытой корневой системой представлен однолетними сеянцами, выращенными в Вельском тепличном комплексе «Arpo» по финской технологии в кассетах «Пант-81», и является контролем.

Основным видом изучения лесных культур были приняты стационарные исследования. При этом применялась 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. Коб-ранова (1973), В.В. Огиевского, A.A. Хирова (1967) с учетом указаний JI.E. Астрологовой, Г.Б. Гортинского (1980), H.H. Соколова (1978) с последующим уточнением видового состава по определителям растений Б.А. Фед-ченко, А О. Флерова (1908), С.С. Станкова, В.И. Талиева (1949), Г.Б. Гортинского, JI.E. Астрологовой (1979). Получены данные о видовом, количественном составе и массе травостоя по обработанной почве.

Полевое исследование лесных почв проводилось согласно ОСТ 56-81-84, руководству A.JI. Паршевникова (1974). Анализ водно-физических свойств почвы проводился в соответствии с требованиями ГОСТ 29269-91, ГОСТ 28268-89 по методике JI.H. Александровой, O.A. 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) с той разницей, что 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.

Экономические расчеты проводились согласно указаниям O.A. Неволила, C.B. Третьякова (2004) с использованием следующей нормативно-технической документации: Типовые нормы выработки, нормы времени на работы, выполняемые в лесных питомниках (1995), Нормативно-справочный материал для экономической оценки лесохозяйственной техники (1990), Типовые нормы выработки на лесокультурные работы, выполняемые в равнинных условиях (1989), Нормы расхода горючесмазочных материалов на работы, выполняемые в лесном хозяйстве (1987), Нормы времени и нормативы численности рабочих на техническое обслуживание и ремонт техники в лесном хозяйстве (1986). Технологические карты: по производству саженцев - разработанные Б.А. Мочаловым (2005), сеянцев с OK - Б.А. Мочалов, Г.А. Мочалова, Т.И. Новосельцева (1991), тепличных сеянцев - A.C. Синников, Б.А. Мочалов, H.A. Смирнов, и др. (1982); по созданию лесных культур - РТК, составленные А.Ф. Алябьевым, И.М. Бартеневым, В.А. Беловым и др. (2001). В качестве дополнительной литературы использованы Справочник механизатора лесного хозяйства (Албяков, Ильин, Климов и др., 1977), Система машин в лесном хозяйстве (Еремин, 2003), Применение удобрений в лесном хозяйстве (Победов, 1972).

В целом, исследованиями охвачено 18 вариантов культур. За период с 2002 по 2004 гг. на исследуемых объектах проведены 45860 замеров биометрических показателей растений: 9272 замеров высоты, 12328 диаметра у шейки корня, 15822 текущего прироста в высоту, 8438 прироста прошлого года, замеры ширины кроны вдоль и поперек ряда. Проведены учеты растений в суммарном количестве 14 тыс. шт.; измерена длина 3933 хвоинок, масса 1509 пар хвоинок и площадь 995 пар хвоинок на восьми вариантах; у 84 растений определена охвоенносгь осевого побега; на пяти вариантах культур, созданных 1-летними сеянцами ПМЗК отобрано 15 мо- %

дельных деревьев, у которых изучено состояние корневой системы; на девяти полуразрезах, заложенных по обработанной почве, было взято 38 образцов на химический анализ и 82 - на водно-физический анализ почвы; на 30 площадках проведен видовой и количественный учет травянистой рас- <

тительности, определена ее масса в воздушно-сухом состоянии. В ходе изучения микроклиматического режима вырубок проведено 2420 замеров температуры почвы, получено количество данных о температуре воздуха в количестве более 2100.

4. ЭКОЛОГО-ЛЕСОВОДСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПЛОШНЫХ ВЫРУБОК

После рубки леса происходит кардинальное изменение условий местопроизрастания. Впервые на Севере сплошнолесосечные рубки стали применяться в конце XIX, начале XX века. Постепенно объем рубок возрастал, происходило накопление необлесившихся площадей, 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 2030% площади (Чибисов, Вялых, Минин, 2000). Состояние породного состава лесов является неудовлетворительным.

По результатам наших исследований почва на вырубках имеет неблагоприятные для лесовосстановления водно-физические, химические и микроклиматические параметры. 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. Частые поздние заморозки,

которые по результатам исследований наблюдались вплоть до 20 июня, достигая в приземном слое температуры -6°С способны вызвать гибель хвои сосны, а экстремально высокие температуры (при среднесуточной температуре воздуха 18,5°С был установлен максимум нагревания поверхности почвы 31,vC) могут привести к пересыханию пластов. По сведениям Каргополыжой гидрометеостанции за период 2000-2004 гг., в отдельные годы на начало вегетации и июнь месяц наблюдалось низкое количество осадков, которое приводило к дефициту влаги в почве.

Обработка почвы во многом улучшает условия роста культивируемых растений. По результатам замеров растения, посаженные по необработанной почве, отстают на 12-36% по высоте, 32-54% по диаметру, 17-25% 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 p. Calamagrostis, который на исследуемых участках достигает высоты 1,5 м и массы 502 г/м2, вследствие чего культивируемые растения оказываются погребенными под завалом травы. Уже в первый год после создания культур степень зарастания по обработанной почве варьировалась от средней до сильной, а на четвертый год - очень сильной. У растений с сильным заглушением посадочного места травой, а также завалом опада травы наблюдается тенденция отставания по высоте на 50,968,5%, по диаметру на 44-60,8%, и по приросту на 42,6-79,1%.

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: 83Б100л5С2Е. С учетом того, что на данном участке возможно произрастание высокопродуктивно соснового древостоя (до вырубки он имел Ш 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 древостой», - Г.В. Линдеман (2003).

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 1). С учетом этого следует признать, что по результатам приживаемости однолетние сеянцы с закрытой корневой системой в культурах хорошо адаптируются к условиям высокой задерненности вырубок. Однако, существует некий предел устойчивости: превышение максимально допустимой массы травостоя в 3-5 раз (как это наблюдается на участке реконструкции) вызывает гибель культивируемых растений - величина отпада в нашем случае превышает 30%.

Таблица 1 Приживаемость 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

Рядом ученых отмечалось, что после первых 2-3 лет жизни отпад в культурах значительно уменьшается (Ипатов, 1974; Львов, Ипатов, Плохое, 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.

ПМЗК в культурах имеет высокие показатели роста (рисунок 1).

150

Ж о

130

а по я

90

70 50 30 10

л у ■

УчфиикЗ i

> С* Г Л <

J .^часток 1

** **

✓ J днем по подзоне 1

-1

1

т, 4 5

Возраст культур, лет

Рисунок 1 Рост культур сосны обыкновенной, созданных посадкой

ПМЗК (----) и ПМОК (-) в брусничном типе условий

местопроизрастания

В зависимости от вида посадочного материала различия биометрических параметров в посадках сеянцев с ЗКС и ОК не достоверны (таблица 2). Саженцы в культурах имеют преимущество по высоте и диаметру (в пятилетнем возрасте различие относительно контроля по Г^Н 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 составляет всего 3,4-10,7% от контроля.

На участке с периодически переувлажняемыми почвами на четвертый год после проведения мелиоративных работ посадки сеянцев с ЗКС по пластам, созданным плугом ПЛП-135 превзошли по высоте и годичному верхушечному приросту аналогичные посадки на дренированных почвах на 23,6 и 22,3 % соответственно (Ц=2,5 при ^=2,0). Это происходит благо-

Таблица 2 Различия биометрических параметров (%) и их достоверность (1ф) в зависимости от вида посадочного материала и метода создания культур (^=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 к % № 101,1 1А 103,7 02 100,6 0,5 102,3 11 109,8 2Д 110,9

Сеянцы Зл., ОК к % и 96,1 Ы 90,5 ьз 106,4 № 102,8 0,2 100,9 -

Саженцы 4л. 1* % 14.4 130,1 10.9 132,1 22 109,7 120,6 52 131,5 13 107,1

Посев к % 28.4 43,6 26.0 36,2 и 67,4 50,2 11.9 32,6 18.0 18,3

Таблица 3 Изменчивость биометрических параметров культур при точности опыта ниже 5%

Вид посадочного материала Изменчивость (С), %

высоты | диаметра у шейки корня

при посадке культивируемых растений 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

даря улучшению почвенных условий со временем по мере разложения растительных остатков и повышению величины скважности аэрации.

На почвах с периодическим переувлажнением в посадках саженцев первые два года хвоя значительно короче, чем на контроле (Ц,=9,8 и 15,2), а посадки двухлетних сеянцев с ОК в первый год роста уступают по длине (на 6,6%), площади поверхности хвои (на 7,5%) и массе (11,8%) культивируемым сеянцам с ЗКС. По абсолютным показателям величина верхушечного прироста в первые один-два года, длина и площадь хвои в первый год роста у культур, созданных сеянцами с ОК и саженцами ниже, чем в посадках сеянцев с ЗКС. Следовательно, в культурах, созданных посадкой сеянцев с закрытой корневой системой послепосадочная депрессия растений наблюдается в наименьшей степени.

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 => по пластам на участке реконструкции (таблица 3). 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 (25,4-48,5%). 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 со сплошной подготовкой площади по пластам плуга ПЛП-135. Исследование биометрических параметров культур выявило аналогичные закономерности.

За период интенсивного роста растений на открытой части вырубки по пластам в теплую погоду отмечено лучшее прогревание 20-сантиметрового слоя ризосферы 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 в связи с особенностью 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.

Таблица 4 Показатели площади горизонтальной проекции кроны

и основной массы корней в пятилетних культурах, _созданных сеянцами с ЗКС_

Вид субстрата, применявшегося для выращивания сеянцев Площадь проекции, см^ & Б2

основной массы корней (БО кроны сад

пласт ПЛП-135

из переходного торфа из верхового торфа 1410,1 1407,9 1433,1 2228,6 1,01 0,63

микроповышение плуга ПЛД-1.2

из переходного торфа 905,8 1412,2 0,63

реконструкция, пласт ПЛП-135

из переходного торфа из верхового торфа 487,5 324,4 376,5 685,3 1,30 0,46

Из таблицы 4 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 культивируемых растений, созданных ПМЗК в основном характерно наличие большого количества мелких, сосущих корней, густая мочковатая корневая система с симметричным расположением корней. Это является предпосылкой хорошего развития растений.

6. СРАВНЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ЗАТРАТ НА СОЗДАНИЕ КУЛЬТУР РАЗЛИЧНЫМИ ВИДАМИ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА

В таблице 5 приведены виды посадочного материала, использованные дня лесовосстановления на исследуемых объектах. Себестоимость производства посадочного материала вошла в себестоимость создания культур. В статьи расходов по созданию лесных культур вошли затраты на эксплуатацию и содержание техники (таблица 6), заработная плата производственных рабочих с учетом тарифных разрядов по видам работ, преду-

смотренных ЕТКС, с оплатой по действующей Единой тарифной сетке (ETC) и надбавок, отчисления на социальное страхование и стоимость расходных материалов.

Таблица 5 Величины затрат на создание культур различными видами __посадочного материала_

Вид посадочного Себестои- Густота Себестоимость создания

материала мость произ- посадки лесных культур посадкой

водства одно- в куль- по пластам плуга ПЛП-135

го сеянца/ турах, (руб./га), и различия (%)

саженца, руб. пгг/га руб. %

Сеянцы 1т. ПМЗК 2,00 2500 4000 8211,51 11541,70 100 140,6

Сеянцы 2т. 0,18 4000 4812,00 58,6

Сеянцы 2л. 0,21 4000 4932,00 60,1

Сеянцы Зл, 0,26 4000 5132,00 62,5

Саженцы (2+2)л. 2,57 2500 10803,17 131,6

Саженцы (2т+2)л. 2,51 2500 10653,17 129,7

Саженцы (2т+3)л. 2,32 2500 10178,17 124,0

Таблица 6 Расходы на содержание и эксплуатацию техники _(на 1 маш.-см.), руб.__

№ п/п Наименование затрат Трактор Т-170.01 Плуг ПЛП-135 Мотокусторез

1 Зарплата вспомогательных рабочих и обслуживающего персонала 47,04 4,12 14,54

2 Отчисления на социальные страхования 16,84 1,47 5,21

3 Стоимость горюче-смазочных материалов 1840,40 115,97

4 Затраты на техническое обслуживание и технический ремонт 401,04 137,50 36,63

5 Амортизация 481,25 137,50 146,67

6 Итого прямые затраты 2786,57 280,59 319,02

7 Прочие затраты 278,66 28,06 31,90

8 Себестоимость одной машино-смены 3065,23 308,65 350,92

Из таблицы 5 видно, что экономический эффект снижения густоты культур ТТМЗК с 4000 до 2500 пгг/га выражается в уменьшении затрат на их создание на 40,6%. Однако, даже при этом затраты на создание культур

сеянцами ПМЗК выше в 1,6-1,7 раза, по сравнению с традиционными сеянцами ОК. Такое положение вещей объясняется в первую очередь высокой ценой импортного финского комплекса по производству ПМЗК и его комплектующих, тогда как для выращивания ПМОК использованы российские технологии и машины.

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 лесоводственных, а также агротехнических 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 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 се-

зонного 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 лесокуль-турную 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 ее 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 2-отвальным 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 пгг./га) отмечено смыкание в рядах в 6-летнем возрасте.

9. Затраты на создание культур сеянцами ПМЗК (с учетом себестоимости посадочного материала) выше в 1,6-1,7 раза по сравнению с традиционными сеянцами с ОК.

10. Адаптация посадочного материала с закрытой корневой системой в культурах с лесоводственной точки зрения является успешной.

По результатам исследований подготовлены следующие предложения:

1. При правильной технологии создания культур, проведении уходов за ними, посадки сеянцев сосны с закрытой корневой системой можно считать перспективными и рекомендовать для производственных целей.

2. Густоту посадки сеянцев с закрытой корневой системой следует проектировать такую же, как и для саженцев (2500 пгг./га).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Сеньков, А.О. Опыт Финляндии по выращиванию посадочного материала с закрытой корневой системой. Конструкция финских тепличных

№25 184

2006-4

комплексов / А.О. Сеньков // Межрегиональная 1 конференция «Севергеоэкотех - 2003»: Материалы 30104 2003.- 2003. -С.267-268.

2. Мочалов, Б.А. Изменение условий среды на вырубке при подготовке почвы и влияние их на рост культур сосны из сеянцев с закрытыми корнями / Б.А. Мочалов, А.О. Сеньков, ГА. 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.

3. Сеньков, А.О. Сезонный рост культур сосны обыкновенной созданных различным посадочным материалом / А.О. Сеньков // Экологические проблемы Севера: Межвузовский сборник научных трудов. - 2005а. -Вып.8. -С.147-151.

4. Сеньков, А О. Характеристика температурного режима сплошной вырубки с учетом обработки почвы под лесные культуры / А.О. Сеньков // Экологические проблемы Севера: Межвузовский сборник научных трудов. - 20056. - Вып.8. - С.154-158.

5. Мочалов, Б.А. К характеристике условий среды на вейниковых вырубках в средней подзоне тайги и влияние их на рост культур сосны и ели / 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.

Сдано в произв. 02.12.2005. Подписано в печать 02.12.2005. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Гарнитура Тайме. Усл.печ.л. 1,25. Уч.-изд. л. 1,0. Заказ № 280. Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии Архангельского государственного технического университета. 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17