Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Сорная растительность и её влияние на сеянцы ели европейской (Picea abies (L.) Karst.) в лесных питомниках Среднего Предуралья

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Сорная растительность и её влияние на сеянцы ели европейской (Picea abies (L.) Karst.) в лесных питомниках Среднего Предуралья"

На правах рукописи

СОРНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ И ЕЁ ВЛИЯНИЕ НА СЕЯНЦЫ ЕЛИ ЕВРОПЕЙСКОЙ {Picea abies (L.) Karst.) В ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКАХ СРЕДНЕГО ПРЕДУРАЛЬЯ (НА ПРИМЕРЕ УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ)

06.03.01 - Лесные культуры, селекция, семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

18 АПР 2013

Ижевск-2013

005052288

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: Касимов Апдулбар Касимович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты: Дроздов Игорь Иванович,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса», профессор кафедры искусственного лесовыращивания и механизации ле-сохозяйственных работ.

Добрынин Александр Павлович, доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Череповецкий государственный университет», профессор кафедры биологии.

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский научный центр Уральского отделения Российской академии наук (ФГБУН УдНЦ УрО РАН).

Защита диссертации состоится 3 апреля 2013 г. в 10 — часов на заседании диссертационного совета Д 212.008.03 на базе ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» по адресу: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, главный корпус, ауд. 1220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федерального университета имени М.В. Ломоносова».

Автореферат разослан « ^-£-2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Клевцов Д.Н.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. При выращивании посадочного материала хвойных пород в лесных питомниках таёжного Предуралья сорная травянистая растительность является одной из причин, снижающих биометрические показатели и сохранность сеянцев, их качество и выход стандартной готовой продукции. В Удмуртской Республике особенно это проявляется при отсутствии на полях питомника в течение ряда лет ротации породного состава, выращивании только одной породы (монокультуры). Здесь создаются условия, благоприятствующие на протяжении всего периода неизменному развитию и формированию сложных травяных сообществ - угрозы массового распространения сорняков, угнетения ими сеянцев. Биологическая высокая приспособляемость сорной растительности к внешней среде, выраженное распространение семян, долговременное их сохранение в почве способствуют в посевном отделении питомника большой конкурентной напряжённости в борьбе за выживание ели. Очевидна в связи с этим необходимость исследования биологии сорняков, влияние их на сеянцы, актуальность разработки мер борьбы, в том числе и химическими методами, в частности с применением гербицидов.

Цель и задачи исследований заключались в комплексном изучении сорно-полевого компонента фитоценозов лесных питомников и его влияния на сеянцы ели. Разработка мер борьбы с засоренностью полей при выращивании посадочного материала в условиях Удмуртской Республики.

Программой научного поиска предусматривалось решение следующих задач:

1. Анализ природно-климатических условий района исследований.

2. Изучение агрохимических и лесорастительных свойств почв в зоне расположения питомников.

3. Выявление видового состава сорной растительности, определение доминирующих видов на полях посевного отделения.

4. Испытание и оценка эффективности препаратов с гербицид-ными свойствами на полях первого и второго года выращивания ели в питомнике.

5. Исследование сезонного роста, сохранности и развития одно — и двухлетних сеянцев ели европейской (Picea abies (L.) Karst.) в условиях химической защиты от сорняков.

6. Разработка рекомендаций по оптимальной химической защите сеянцев ели от сорной растительности.

Научная новизна. В результате проведённых исследований сделан таксономический анализ сорной растительности в лесных питомниках южной подзоны тайги и хвойно-широколиственных лесов Удмуртской Республики. Изучено влияние сорняков на сохранность и развитие сеянцев ели первого и второго годов выращивания. Получены новые для региона

сведения по биологии (сезонный рост) наиболее распространенных сорных видов. Выявлены закономерности влияния препаратов Торнадо, Раундап, Фюзилад Форте на распространение сорняков и рост сеянцев ели европейской в зависимости от норм дозирования и времени их применения.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в возможности применения результатов исследований при разработке и планировании мероприятий по контролю развития сорной растительности, а также при совершенствовании технологии выращивания посадочного материала, нормирование химической защиты при использовании гербицидов в лесных питомниках южной подзоны тайги и хвойно-широколиственных лесов Среднего Предуралья.

Обоснованность и достоверность результатов исследований базируется на обширном экспериментальном материале, обеспечивается применением общепризнанных методик проведения исследований и обработки экспериментальных данных с использованием современных методов математического анализа.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Сорная растительность фитоценозов лесных питомников - фактор угнетения выращиваемого посадочного материала.

2. Основные виды и доминанты сорняков на полях в посевном отделении питомников.

3. Причинно-следственные связи химической защиты и сохранности сеянцев ели.

4. Выявление степени эффективности различных гербицидов в борьбе с сорными растениями:

а) на полях первого года выращивания сеянцев ели;

б) на полях второго года выращивания сеянцев ели.

5. Влияние препаратов на биометрические показатели сеянцев как косвенный индикатор эффективности химической защиты.

6. Фюзилад Форте - оптимальный гербицидный препарат химической защиты сеянцев ели от сорной растительности.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были представлены на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава «Ижевской государственной сельскохозяйственной академии (2009-2011 гг.); Международной научной конференции NASA и семинаре GOFC-GOLD/NEESPI «Влияние аномальной погоды на природные, социально-экономические и искусственные системы: засуха 2010 г. в Поволжье России» (2012 г.); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Научное и инновационное обеспечение модернизации агропромышленного комплекса России» в секции лесопаркового хозяйства и экологии (2011 г.); Республиканской научно-практической конференции «Инновационному развитию Удмуртской

Республики - потенциал молодых учёных (2012 г.)»; Конкурсе по программе «УМНИК» (май и ноябрь 2012 г.).

Личный вклад. Автором с учётом рекомендаций научного руководителя сформулированы цель, задачи и программные вопросы диссертационной работы; выбраны и уточнены методические подходы к их решению; собран, обработан и проанализирован экспериментальный материал, сформулированы выводы и практические рекомендации.

Структура и объём диссертации. Диссертация, состоит из введения, 6 глав, заключения, приложений; изложена на 170 страницах. Список использованных источников содержит 301 наименование, в том числе 33 -на иностранных языках. Текст включает 30 таблиц и 15 рисунков.

Работа выполнена на кафедре лесоводства и лесных культур ФГБОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия» в процессе обучения соискателя в аспирантуре очной формы (2009-2012 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 статей, в том числе одна в рецензируемом журнале по перечню ВАК РФ, а также одна монография (в соавторстве).

ГЛАВА 1. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ И ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ, ЛЕСНОЙ ФОНД УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Исследования проведены на территории южной подзоны тайги и зоны хвойно-широколиственных лесов Удмуртской Республики. Известно, что для исследуемых зон в европейской части России характерен умеренно-континентальный климат. Среднегодовая температура воздуха является положительной: в июле в пределах +18-19°С. Абсолютная максимальная температура воздуха на севере республики +37С°, на юге +38°С. Средняя месячная температура в зимний период на северо-востоке (с. Дебёсы) составляет - 15,2 °С, на юге (г. Можга) —14,2°С. Самый холодный месяц - январь. Температура достигает -35-40°С и ниже. Поступление солнечной радиации колеблется от 85 ккал/см2 на севере до 89 ккал/см2 на юге. Уровень влажности воздуха на территории Удмуртии зависит от атлантических циклонов. На большей её части осадков выпадает в среднем 500-600 мм в год. Часто наблюдаются поздневесенние и раннеосенние заморозки.

Почвы лесных питомников — от супесчаных до легкосуглинистых, с низким и средним содержанием гумуса, подвижных форм фосфора и калия. Основным типом севооборота принят 4-польный в посевном и 3-польный в школьном отделении, с чистым паром.

Главными агротехническими мероприятиями в лесных питомниках республики являются: известкование в целях уменьшения кислотности почв, вспашка с оборотом пласта на глубину 30-35 см с припахиванием иллювиального горизонта, внесение органических и минеральных удобрений, применение системы гербицидов.

Леса Удмуртской Республики (на 1 января 2012 г.) занимают 2065,8 тыс. га, в том числе на землях лесного фонда и находящиеся в ведении Министерства лесного хозяйства Удмуртской Республики - 2034,8 тыс. га (98,5 % всех лесов), на землях других категорий - 31,0 тыс. га (1,5 %). Согласно перечня лесоратительных зон и лесных районов леса республики отнесены: северная часть - к южно-таёжному лесному району европейской части РФ и таёжной лесорастительной зоне, а южная - к хвойно-широколиственному лесному району и зоне хвойно-широколиственных лесов (Лесной план Удмуртской Республики, 2008).

По данным П.А. Соколова, A.A. Петрова (2004), в насаждениях тем-нохвойной тайги республики преобладают ельники зеленомошной группы типов леса, в том числе ельники кисличные (28,4 %), ельники черничные (13,4 %). Из других групп типов леса наибольшая доля в общей площади ельников приходится на широкотравные - 22,8 %, снытьевые - 17, 5 % и

липняковые —10,9 %.

Динамика возрастной структуры еловых лесов проявляется в том, что ранее, до середины 70-х гг., более половины площадей (53 %) с преобладанием ели было в приспевающих, спелых и перестойных насаждениях. В настоящее время такой повышенный показатель характерен для молод-няков и средневозрастных насаждений. За анализируемый период площадь в молодняках увеличилась с 33,0 % до 45,4 %, а в средневозрастных насаждениях с 14,0 % до 25,1 %. При этом соответственно прослеживается тенденция уменьшения площадей, занятых спелыми и перестойными ельниками (13,6 %). Практически неизменным осталось распределение по площади приспевающих насаждений (табл. 1). Средний возраст древостоев ели снизился с 68 до 48 лет.

Таблица 1- Распределение площади ельников по группам возраста, про-

цент Период учётных работ, г. Группа возраста Средний возраст, лет

молодняки средневозрастные приспевающие спелые и перестойные

I класса II класса

1976 22,0 11,0 14,0 16,0 37,0 68

1998 25,3 21,1 13,6 17,5 22,6 58

2008 28,1 17,3 25,1 15,9 13,6 48

rc^jlblülbi а пси 1 nocí iuuvuu,nwi»»«"» ------------

что их динамика имела положительную направленность по производительности лесов, оставалась стабильной по полноте, но ухудшилась по возрастным показателям. Так средний класс бонитета еловых насаждений повысился с 11,6 до П,1. в настоящее время в лесном фонде преобладают насаждения I - III классов бонитета (Касимов, 2007).

ГЛАВА 2. РАЗВИТИЕ ЛЕСОКУЛЬТУРНОГО ДЕЛА И ПИТОМНИЧЕСКОГО ХОЗЯЙСТВА ТАЁЖНОЙ ЗОНЫ

Создание лесных культур в Приуралье и на Урале явилось логическим следствием развития здесь горнозаводского лесного хозяйства. В послевоенные годы лесокультурное производство превратилось в одно из наиболее важных и интенсивных направлений лесохозяйственной деятельности. На содержание лесных питомников и создание лесных культур расходуется не менее половины операционных средств, отпускаемых на ведение лесного хозяйства. Повышение лесоводственной и экономической эффективности лесокультурного производства - одна из наиболее актуальных задач лесного хозяйства региона. Решению её способствует изучение опыта и современного состояния лесопитомнического дела (Чернов, 1974; Чернов, 1997; Кулагин, 2009).

Лесопитомническое дело на Урале берёт своё начало с 1859-1860 гг., когда по распоряжению главного лесничего Уральских горных заводов был создан питомник Екатеринбургского горного округа вблизи дороги Екатеринбург - Берёзовск. С 1888 г. посадка леса стала производиться сеянцами сосны, лиственницы и ели, взятыми из лесного питомника. Как считают М.Н. Прокопьев и А.К. Касимов (1977), это время и место являются истоком лесокультурного дела в Пермском крае в современном его понимании. H.H. Глушков свидетельствует, что «...кроме разведения леса посадкой саженцев, воспитанных в питомниках и школах, в Билимбаев-ском, а в последнее время преимущественно в Очерском округе практикуется также разведение лесов посевом семян на культурные площади...». Общая площадь искусственных насаждений к 1902 г.в бывшем Очерском окружном лесничестве составила 1785 га, в Ильинском - 32 га, в Иньвен-ском - 26 га и в Добрянском - 4 га (Прокопьев, Касимов, 1977). Развитие лесопитомнического дела сдерживалось отсутствием глубоких научных исследований и рекомендаций по выращиванию лесопосадочного материала в достаточно разнообразных условиях данной территории.

В середине 20 века в регионе появились первые ростки по внедрению в практику выращивания лесопосадочного материала исходя из селекционно-генетических принципов. Этому в значительной степени способствовали фундаментальные исследования в области селекции и генетики популяций древесных растений южнотаёжного Предуралья, выполненные С.А Мамаевым, М.М. Котовым, а также работы в этом направлении A.C. Яковлева, Н.В. Кречетовой и других учёных. В 70-80-е гг. в ряде областей, в том числе в Нижегородской, Ульяновской, Кировской, а также Республике Марий Эл были созданы спецсемлесхозы, которые явились координирующими центрами по переводу лесовосстановления на селекционно-генетические принципы (Тольский, 1931; Чернов, 1974; Чернов, 1997).

В Удмуртии по данным министерства лесного хозяйства республики выращивается ежегодно свыше 93 млн. шт. посадочного материала хвой-

ных пород. Снижение объемов посадки лесных культур в последние годы приводит в ряде случаев к излишкам посадочного материала, возникают затруднения с его реализацией. В результате уменьшаются площади посевов, часть территории питомников исключается из севооборота или используется не по назначению, зарастает сорной растительностью. В связи со сложившимися условиями вопросы организации питомнического хозяйства должны решаться в пользу повышения эффективности их работы Одним из возможных направлений является расширение ассортимента выращиваемых пород (лесокультурного, декоративного, плодово - ягодного посадочного материала). Другой путь - сокращение неоправданного множества лесных питомников. Они сейчас имеются практически при каждом лесничестве, что ведёт к распылению материальных и денежных средств нехватке рабочей силы, нередко - невостребованное™ продукции лесных питомников.

В перспективе республиканским министерством лесного хозяйства Удмуртии принята стратегия сокращения числа питомников. Это связано прежде всего с большими затратами, идущими на содержание существующих питомников. Планируется локализация питомников в территориальном отношении: в северной части - «Игринский», площадью 25 га, в южной - «Кизнерский», 21 га, в западной - «Вавожский», 20 га и в восточной - «Завьяловский», 36,3 га.

В результате проведённых нами исследований было установлено что основная причина гибели посевов связана с полеганием и выжиманием (питомник «Игринский»), а также из-за заражения грибком шютге («Завьялове™, «Кизнерский»), Ситуация с сорняками в питомниках неоднозначна и практика показала необходимость разработки мер борьбы с ними для повышения выхода посадочного материала стандартного качества

В настоящее время на территории Удмуртской Республики действуют го лесных питомников Общей площадью 310, 07 га. Лесничества полностью обеспечивают себя посадочным материалом для лесовосстановле-ния и лесоразведения на землях лесного фонда. Основными породами для выращивания являются ель европейская (Picea abies (L.) Karst) и сосна обыкновенная (Pinus silvestris L.)

ГЛАВА 3. СОРНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ: СТЕПЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ, РАСПРОСТРАНЕНИЕ, МЕРЫ БОРЬБЫ В ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКАХ

Сорняки - довольно большая группа растений. На территории России обитает не менее 1500 видов, из которых наиболее распространены и наносят серьезный ущерб около 30, еще почти 100 относятся к умеренно опасным. Остальные не представляют большой угрозы культурным растениям. Они сравнительно мало ещё внедрились <в посевы из естественных

сообществ и не приспособились к применяемым человеком мерам контроля их численности (Баталов, 2007).

В условиях Удмуртской Республики изученность сорной растительности лесных питомников крайне недостаточна, имеет фрагментарный характер и не систематизирована до настоящего времени. Исследования свидетельствуют о многообразии видов, которые следует в целом ряде случаев относить к сорной растительности, исходя из определения как нежелательных при выращивании посадочного материала и приносящих значительный вред лесным питомникам региона (Ефимова, 1972; ТугаНаев, 1997; Баранова 2000; Баранова 2008).

Проблема борьбы с сорными растениями имеет большое государственное значение. Ущерб ими причиняемый с учетом затрат на борьбу, нередко превышает потери от вредителей и болезней растений. В лесных питомниках на борьбу с сорняками в ряде случаев может расходоваться около 40-50 % общей суммы затрат, связанных с выращиванием посадочного материала. Помимо экономического ущерба сорняки наносят огромный биологический вред культурным растениям, затеняя и заглушая древесные породы, непроизводительно расходуя влагу и питательные вещества. Отсутствие сорняков в результате своевременно принятых мер сохраняет в почве такое количество минеральных веществ, которое почти равнозначно внесению полного минерального удобрения (Зайцева, 1959; Шутов, 1967; Поляков, 1974; Драчков, 1975, Дроздов, 1989).

Из всего многообразия определений очевидно, что сорняк - это растение, внедрившееся там, где оно нежелательно для человека, в нашем случае - для лесовода. Именно такое понимание и должно быть положено в основу научного обоснования экологически безопасных технологий выращивания посадочного материала в лесных питомниках, интенсивно зарастающих травянистой растительностью.

Немаловажной особенностью сорняков, затрудняющей борьбу с ними, является также способность их семян прорастать с неодинаковой глубины. Большинство видов сорных растений дает обильные всходы с поверхности почвы или с глубины 2-3 см. Семена гречишки развесистой, мокрицы хорошо прорастают с глубины 6 см и больше (Шутов, 1967).

Таким образом, из рассмотренного становится очевидным, что использование высокой агротехники выращивания посадочного материала в открытом грунте, оптимальной системы мер борьбы - суть действенного биологического подавления сорняков, сокращения их обсеменяемости, уменьшения вредоносности и приносимого ущерба в питомниках.

ГЛАВА 4. ПРОГРАММА, ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБЪЁМ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ

Маршрутным методом обследовались поля каждого из упомянутых ниже лесных питомников. При этом учет сорняков проводился в течение

всего периода вегетации. Исследования выполнялись на площадях продуцирующей и вспомогательной частей постоянных лесных питомников министерства лесного хозяйства Удмуртской Республики: «Боткинский», «Завьяловский», «Зуринский» и «Горнякский».

При рекогносцировочном обследовании учитывали видовой состав сорной растительности в посевном и школьном отделениях, а также на участках вспомогательной части питомника. Отмечалась степень приуроченности видов сорных растений к месту произрастания. Степень засоренности участков определяли по шкале А. И. Мальцева (1962). Для определения обилия видов в пределах одной составной части питомника закладывали 20 учетных площадок размером 1 х 1 м через каждые 10-20 м по диагонали. Уточнение видов сорной растительности производили с использованием определителей высших растений (Болотова, 1962; Миняев, 1981; Баранова, 2000; Баранова, 2008). Количественные показатели численности переводили в балльные оценки по пятибалльной шкале А. В. Фи-сюнова (1984). Путем учета сорняков на пробных площадках выявляли общее проективное покрытие. Для характеристики этого показателя использовали шкалу проективного покрытия Б. М. Миркина (1990).

Для фенологических наблюдений и исследования сезонного роста основных видов сорных растений и сеянцев ели, определения интенсивности их транспирации, а также для оценки микроклимата закладывали 15 площадок по 0,25 м2 на поле второго года выращивания (с учётом возраста сеянцев ели, при котором достигается стандартная размерность их в посевном отделении).

Изучение сезонного роста сеянцев ели необходимо для анализа их особенностей. Его оценивали по методикам В.В. Смирнова (1964), A.A. Молчанова и В.В. Смирнова (1967). Для определения высоты центрального побега и общей интенсивности роста сеянцев ели с периодичностью в пять дней в течение вегетации измерялась длина прироста в высоту. Одновременно определялось проективное покрытие, а также высота стеблей сорняков на учётных площадках.

В 2010-2011 гг. на территории питомника «Боткинский» нами закладывалась серия опытов по испытанию эффективных в борьбе с сорняками гербицидов, разрешённых к применению «Списком пестицидов и агрохи-микатов, применяемых на территории Российской Федерации» (2010-2011 гг.). Исследования проводились в посевном отделении на полях первого и второго года выращивания сеянцев ели. При испытаниях гербицидов придерживались основных положений методики, рекомендуемой Бельковым с соавторами (Бельков и др., 1990).

Анализы почвенных образцов были проведены в лаборатории агрохимии Ижевской ГСХА. Приготовление солевой вытяжки для определения содержания обменных катионов и определения pH согласно ГОСТ 2648385. Определение гидролитической кислотности по методу Каппена в мо-

дификации ЦИНАО по ОСТ 46-48-76; суммы поглощенных оснований по ГОСТ 27821-88; содержание подвижного фосфора и калия в почве по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО по ГОСТ 26207-84; содержание гумуса в почве по методу Тюрина в модификации Симакова; содержание нитратов в почве ионометрическим методом (ГОСТ 26951-86). Определение обменного аммонийного азота в почве проводили реактивом Несслера по ГОСТ 26489-85 (Кауричев, 1986; Ковриго, 2008).

В период сбора экспериментального материала выполнено:

- 1203 измерений высот сорняков и 378 приростов сеянцев;

- 151 определений массы сеянцев и сорняков;

- 202 определения проективного покрытия сорной растительности;

- 512 измерений диаметров корневой шейки сеянцев;

- 442 измерений приростов верхушечного побега сеянцев;

- 561 измерений длины корней, массы хвои, массы корней, а также общей массы сеянцев;

- 77 измерений общей массы сорняков в воздушно-сухом состоянии отдельно по видам;

- проведён анализ 45 почвенных образцов на содержание основных элементов питания.

- заложено 64 повторное™ по исследованию гербицидной эффективности препаратов химической защиты сеянцев.

Статистическая обработка и анализ полевых данных проведены с применением компьютерных программ MS Excel, Statistica (Тюрин 1961-Соколов, 2007). '

ГЛАВА 5. ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ СОРНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКОВ

В результате проведения исследований на питомниках Удмуртской Республики выявлена ценофлора сорной растительности, насчитывающая в своем составе 55 видов сосудистых растений, относящихся к 49 родам и 23 семействам. Это около 3 % от общего перечня видов флоры данного региона, включающей по данным О. Г. Барановой (1992) 1800 видов.

Состав сорных растений агрофитоценозов зависит от географического фактора, почвенных условий питомника, агрохимических показателей и насыщенности почв элементами питания. Прослеживается тенденция к возрастанию флористического богатства и систематического разнообразия в направлении с северо-востока республики («Зуринский») на юго-запад («Горнякский») (табл. 2).

Для сравнения видовых списков ценофлор и их аналитического обзора был применён коэффициент Жаккара Kj (Миркин и др. 1983; Самсо-нова и др., 2006). Согласно его уровень сходства состава варьирует: видового от 0,78 до 0,89, родового - от 0,67 до 0,92, семейств - от 0,83 до 1,00.

Таблица 2 - Систематическое разнообразие ценофлор и флористическое богатство сорной растительности питомников

ТТгпчш жтгтплI I И ТТЛ1

Показатели

Число видов

Число родов

Число семейств

Среднее число видов в семействе (в/с)

Среднее число родов в семействе (р/с)

Среднее число дов в роде (в/р)

«Боткинский»

(5,5)

Питомники (шющадь, га)

51

46

21

2,4

2,2

1,1

«Завья-ловсюш» (36,3)

49

44

22

2,2

2,0

1,1

«Зурин-ский» (25,0)

48

42

22

2,2

2,0

1,1

«Горняк-ский» (14,0)

51

46

22

2,3

2,1

1,1

Среднее значение

50

45

22

2,3

2,1

1,1

идь уш \>)____---—

По признакам флористического богатства, систематического разнообразия и таксономического состава было выявлено сходство слабое - между северо-восточной ценофлорой питомника «Зуринский», и юго-западной питомника «Горнякский», а сильное - ценофлор восточной и центральной питомников «Боткинский» и «Завьяловский», соответственно.

Для флор, находящихся в разных природных зонах региона и достаточно удаленных друг от друга, получаемые схемы были различными. По Удмуртской Республике О. Г. Баранова (2008) выделяет двенадцать эколо-го-фитоценотических групп и подгрупп растений флоры с определёнными ареалами. В наших исследованиях анализ ценофлоры лесных питомников показал распределение по двум широтным и трём долготным географическим группам. Бореальная фракция (3 вида, 5,5 % флоры питомников) состоит из одной широтной группы - собственно бореальная. Плюризонапь-ная фракция (и одновременно широтная группа) во флоре питомников представлена 52 видами (94,5 % ценофлоры питомников).

Наиболее представительна в условиях Среднего Предуралья в мери-дианальном отношении европейско-азиатская фракция (50 видов, 90,9 % ценофлоры питомников), к которой мы относим как евразиатскую (46 видов, 83,6 % ценофлоры питомников), так и европейскую (4 вида, 7,3 % ценофлоры питомников). Заметно участие плюримеридиональной фракции (5 видов, 9,1 % ценофлоры питомников).

В составе ценофлоры питомников преобладают виды травянистых растений (55, или 100,0 % всей флоры). Около 94,5 % от общего количества сорных видов флоры Удмуртской Республики (52 вида) произрастающие на территории питомников, являются преимущественно сорняками. Подавляющее большинство сорных видов устойчиво входит в состав руде-ральных, а нередко и естественных растительных сообществ, и представляет собой хотя и специфическую, но равноправную часть флоры.

В питомниках преобладают корневищные многолетники, способные активно возобновляться даже от обрезков корневищ. На втором месте стоят стержнекорневые многолетники и растения с мочковатой корневой системой, а на третьем - корнеотпрысковые. Серьезную конкуренцию древесным породам составляют и однолетние сорняки. Борьба с сорняками наиболее эффективна, в случае если учитывать их распространённость по полям севооборота.

Паровые поля исследованных нами питомников были засорены по преимуществу сорняками таких семейств как астровые (все питомники) -мать-и-мачеха обыкновенная, одуванчик лекарственный, ромашка ромашко-ввдная и др.; злаковых (питомники «Завьяловский», «Боткинский», «Горняк-ский») - пырей ползучий, и др.; бобовых (питомники «Завьяловский», «Боткинский», «Зуринский») - горошек мышиный, клевер ползучий и др.

На полях первого года выращивания сеянцев преобладают виды из семейств: капустных (питомник «Зуринский») - пастушья сумка обыкновенная; астровые («Завьяловский», «Горнякский», «Зуринский»), гвоздичных («Боткинский», «Горнякский», «Зуринский») и злаковых («Завьяловский», «Боткинский», «Зуринский»).

На полях второго года выращивания и в школьном отделении количественно преобладают виды семейства злаковых (пырей ползучий, овсяница луговая, мятлик луговой, ежовник обыкновенный и др.), а также астровые (ромашка пахучая, осот полевой, латук дикий, одуванчик лекарственный и др.) и бобовых (клевер луговой, клевер ползучий, горошек мышиный, донник белый и др.).

По результатам стационарных исследований выявлены наиболее широко встречающиеся виды сорняков, которые являются основными засорителями питомников. Среди видов, отличающихся наибольшей встречаемостью, в первую очередь отметим ежовник обыкновенный, пырей ползучий, латук дикий, щирица запрокинутая, пастушья сумка обыкновенная, фиалка полевая. По проективному покрытию и по массе преобладают эти же виды.

На основании приведенных данных выявлено абсолютное преобладание однодольных сорных растений, на которые приходится 71,4 % (84,0 шт./м2) по численности и 62,4 % (32,5 г/м2) по биомассе.

Таким образом, в результате биологических особенностей и конкурентной борьбы сложилась следующая ситуация: однолетние сорняки преобладают в посевах первого года, а многолетние сорняки - в посевах второго года и старше. Процентное соотношение однолетней и многолетней сорной растительности, а также их встречаемость на объектах, распределение по месту произрастания служит теоретической основой выбора того или иного вида и способа уходов, и тем самым являются базовой научной основой разработки рекомендаций по уходу за сеянцами. Соотношение ви-

дов на единице площади, т. е. количественное участие или выравненность видов, отражается моделью обилия (рис. 1). 6,000

у = -03ЯЗх + 3.6858 И1 «= 0,9242

-2,000 і - - « Ранги

Рисунок 1 - Геометрический ряд распределения рангового обилия сорняков Ю. А. Песенко (1978; 1982) отмечает, что геометрический ряд предполагает постоянную скорость убывания числа особей, принадлежащих видам, которые ранжированы в последовательный ряд от наиболее обильного к самому редкому.

Если построить график, где по оси абсцисс откладывать логарифмы рангов, а по оси ординат логарифмы обилия, то в случае логарифмического ряда также получится прямая (рис. 2).

У - -1,8135»*+ 4,3733 К* - 0,9517

2.5<ф

Рисунок 2 - Логарифмический ряд распределения рангового обилия

сорняков

Таким образом, наши данные удовлетворительно описываются двумя распределениями, при не существенном различии между коэффициентами детерминации (К ). В целом, получено хорошее соответствие эмпирических данных теоретическим распределениям.

Мониторинг сорно-полевой флоры позволяет сделать два важных вывода: 1. Своевременно и оперативно при необходимости переориентировать борьбу с сорняками на действительно вредоносные в текущий момент виды. 2. Пересмотр с учётом изменения в составе произрастающих злостных сорняков ассортимента гербицидов на полях.

Следует отметить, что среди сорно-полевой флоры могут присутствовать лекарственные и другие хозяйственно-ценные или перспективные растения. В этом отношении осуществление мониторинга сорно-полевой флоры представляется крайне необходимым и важным.

^Таким образом в результате маршрутных и стационарных исследований впервые выполнены геоботанические описания лесных питомников Удмуртской Республики, которые послужили основой для флористическо-

го и геоботанического анализа в них сорной растительности. Исследование ценофлоры питомников явилось составной частью всестороннего анализа растительных сообществ на стадии выращивания посадочного материала сеянцев ели (Picea abies (L.) Karst). Вместе с тем результаты флористической части исследований являются ценными в общем, информативном плане, они полезны при решении вопросов борьбы с сорняками и целенаправленного формирования оптимальных растительных сообществ в питомниках вообще.

Знание видового состава сорных растений лесных питомников, их биологии и экологии позволяет определить для любого лесного питомника индивидуальный комплекс мероприятий по борьбе с ними. Это необходимо для рационального, научно обоснованного, экологически безопасного применения гербицидов.

ГЛАВА 6. ИСПЫТАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО МЕТОДА БОРЬБЫ С СОРНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ В ПОСЕВНОМ ОТДЕЛЕНИИ ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКОВ В 2010-2011 гг. на территории питомника «Боткинский» закладывались опыты по испытанию наиболее эффективных гербицидов в борьбе с сорняками, разрешённых «Списком пестицидов и агрохимикатов, применяемых на территории Российской Федерации 2010-2011 гг.». Исследования проводились на полях первого и второго года выращивания сеянцев ели. Отметим, что при этом преобладала сорная растительность семенного происхождения, по преимуществу многолетники, хотя учётом охватывались и однолетники.

В наших опытах из гербицидов использовались три вида препаратов: Раундап и Торнадо (Глифосаты), Фюзилад Форте (Флуазифоп-П-бутил), каждый в различной дозировке водного раствора парной вариантности. Всего шесть вариантов опытов. На учётных площадках был определён видовой состав сорняков, проективное покрытие, степень засорённости, поэтому выбраны именно эти препараты. Рекомендуемая доза гербицидов Раундап и Торнадо находится в широком диапазоне (3-8 л/га), поэтому нами выбрана минимальная и средняя доза, так как обработке подверглись сеянцы первого и второго годов выращивания. Препарат Фюзилад Форте применялся с рекомендуемой дозой 1,5-2 л/га.

Эти важные показатели приведены по вариантам обработки гербицидами в таблицах 3-5, а так же на рисунке 3.

По результатам оценки степени сохранности сеянцев с применением препарата Фюзилад Форте (табл. 3, рис. 3) было установлено, что гербицид в дозировке 2 л/га наиболее оптимален как в посевах первого (98,9 %) , так и второго (97,1 %) года жизни ели в сравнении с контролем. В варианте опыта с применением Раундапа (3 л/га) этот показатель ниже в среднем на

13,2 % (однолетки) и на 18,8 % (двухлетки). Ещё больше был отпад сеянцев (до 29,4 - 38,1 %) при обработке полей препаратом Торнадо (3 л/га).

Рисунок 3- Сохранность сеянцев в различных вариантах опыта Критерием эффективности использования гербицидов в борьбе с сорняками в посевном отделении питомника следует признать прежде всего сохранность сеянцев, их развитие и состояние как к концу первого года их жизни, так в еще большей степени - второго.

Таблица 3 - Сохранность сеянцев ели в вариантах опытов

Вариант опыта Однолетние сеянцы, шт. Двухлетние сеянцы, шт.

I учет II учет Сохранность, % I учет ¡1 учет Сохранность, %

Контроль (без обработки] 51 51 100 40 40 100

Контроль (опрыскивание водой) 45 45 100 42 42 100

Раундап (эталон), Зл/га 38 33 86,8 32 26 81,2

Раундап (эталон), 5л/га 58 49 85,0 75 57 75,3

Фюзилад Форте, 1,5 л/га 50 48 96,0 41 39 95,1

Фюзилад Форте, 2л/га 98 97 98,9 103 100 97,1

Торнадо, Зл/га 34 24 70,6 42 26 61,9

Торнадо, 5л/га 86 61 70,9 93 63 67,7

Влияние гербицидных препаратов не менее показательно и при рассмотрении биометрических характеристик сеянцев первого и второго годов выращивания (табл. 4, 5). Одним из главных критериев, характеризующих рост сеянцев, является накопление ими органического вещества. При этом немаловажную роль играет соотношение массы подземных и надземных органов растений. Высокое качество посадочного материала должно обеспечиваться хорошо развитой надземной частью и компактной корневой системой.

Таблица 4 - Абсолютно сухая масса фракций и длина корней однолетних сеянцев в вариантах опытов_

Вариант опыта Длина корней, мм Масса хвои и стволика, г Масса корней, г Общая масса сеянца, г

М±т М±ш М±т М±т

Контроль (без обработки) 63,9±4,7 0,209±0,003 0,031±0,001 0,240±0,007

Контроль (опрыскивание водой) 69,2±3,4 0,130±0,002 0,057±0,001 0,187±0,006

Раундал (эталон),3 л/га 67,9±4,9 0,136±0,004 0,057±0,001 0,193±0,00 5

Раундал (эталон),5л/га 62,4±4,1 0,169±0,003 0,074±0,001 0,243±0,005

Фюзилад Фоте1,5л/га 78,4±4,4 0,164±0,002 0,113±0,001 0,277±0,005

Фюзилад Форте, 2л/га 74,5±4,6 0,172±0,004 0,072±0,001 0,244±0,007

Торнадо, Зл/га 68,5±3,7 0,115±0,002 0,031±0,001 0,146±0,004

Торнадо, 5л/га 56,8±3,3 0,095±0,003 0,026±0,001 0,121±0,009

Таблица 5 - Абсолютно сухая масса фракций и длина корней двулетних

Вариант опыта Длина корней, мм Масса хвои и стволика, г Масса корней, г Общая масса сеянца, г

М±т М±т М±т М±т

Контроль (без обработки) 110,5±3,1 0,262±0,005 0,078±0,004 0,340±0,013

Контроль (опрыскивание водой) 108,7±2,9 0,263±0,002 0,082±0,003 0,345±0,008

Раундап (эталон),Зл/га 1П,2±3,3 0,291±0,004 0,076±0,002 0,367±0,009

Раундап (эталон),5л/га 115,9±4,1 0,278±0,006 0,064±0,004 0,342±0,012

ФюзиладФорте 1,5л/га 119,3±3,4 0,297±0,003 0,088±0,002 0,385±0,007

Фюзилад Форте, 2л/га 117,7±2,7 0,292±0,002 0,095±0,004 0,387±0,009

Торнадо, Зл/га 108,7±3,5 0,281 ±0,007 0,077±0,006 0,358±0,008

Торнадо, 5л/га 116,4±2,4 0,276±0,003 0,063±0,003 0,339±0,011

.........о оа[Л1йН|<и С иримСНСНИ-

ем препарата Фюзилад Форте (0,277-4),244 г - масса однолетних, 0,3850,387 г - масса двухлетних, в дозировке 1,5-2,0 л/га соответственно).

Анализируя соотношение массы надземной части с корневой у одно-и двухлетних сеянцев, можно сделать заключение, что накопление органического вещества здесь в зависимости от вариантов опыта с различной дозировкой препарата происходило с варьированием от 3,2-1 до 3,8-1 у однолеток и от 3,2-1 до 4,7-1 - у двухлеток (табл. 6). Явно ингибируется корневая система из-за высокого уровня засорённости полей питомника.

Таблица 6 - Соотношение абсолютно сухой массы надземной части и корней одно- и двухлетних сеянцев ______

Отношение массы надземной части к массе корней

Вариант опыта сеянцы

однолетние двухлетние

Контроль (без обработки) 4,9:1 4,3:1

Контроль (опрыскивание водой) 3,2:1 3,9:1

Раундап (эталон), Зл/га 3,5:1 4,7:1

Раундап (эталон), 5л/га 3,2:1 3,5:1

Фюзилад Форте, 1,5л/га 3,2:1 3,4:1

Фюзилад Форте, 2л/га 3,5:1 3,5:1

Торнадо, Зл/га 3,8:1 3,2:1

Торнадо, 5 л/га 3,5:1 3,7:1

По мнению ряда авторов оптимальным соотношением надземной и подземной биомассы у сеянцев хвойных пород (в т.ч. у ели европейской) следует считать в пределах 2:1-3:1 (Родин и др., 1974; 1975). В наших опытах к этому более приближены результаты с применением препаратов Ра-ундап и Фюзилад Форте (однолетние сеянцы) и Торнадо (2-летние сеянцы). Вместе с тем упомянутый оптимум ни в одном из вариантов ещё не достигнут, надземная масса сеянцев в значительной мере превосходит массу корней.

Таким образом, по данным проведённых исследований эффективность гербицидов в борьбе с сорной растительностью при её попадании напрямую в условиях питомника косвенно проявляется в состоянии и степени сохранности сеянцев. С учетом видового состава сорняков, преобладающих в лесном питомнике, были подобраны наиболее эффективные гербициды. В посевном отделении обработку полей с выращиваемой елью следует проводить препаратом Фюзилад Форте с нормой расхода 2 л/га; лучшее время обработки — вторая половина вегетационного периода. Для борьбы с однолетними и многолетними злаковыми сорняками поля посевного отделения с однолетней елью следует обрабатывать препаратом Ра-ундап (5 л/га) или Фюзилад Форте (1,5-2,0 л/га), а сеянцев второго года -Торнадо (3 л/га).

Как показал агрохимический анализ почв, проведённый на момент исследований в 2011 году (табл. 7), содержание фосфора на полях очень высокое (325 мг/кг). Кислотность почвы нейтральная (рН 5,7), достаточная её гумусированность (около 4,0 %).

В результате исследований установлено, что наибольшего прироста за сезон во второй год выращивания достигли сеянцы в варианте с применением Фюзилад Форте, 1,5л/га — 48,6 мм. В варианте с применением Фюзилад Форте, 2л/га средний прирост составил 69,9 мм, а в варианте с обработкой Раундапом 2л/га (эталоном) — 35,2 мм, что ниже показаний, полу-

ченных в контроле (39,9 мм). Разница этих показателей с контролем достоверна (1 факт

Таблица 7 - Агрохимический анализ почв питомников _

рНксі Нг Б Гумус, % Р2О5, к2о, N03, МН4,

ммоль/100 г почвы

мг/кг

Левново-сильноподзолистая на опесчанекных желто-бурых суглинках

5,77± 0,23 0,82± 0,09 11,25± 2,89 4,08± 2,09 325,09± 74,37 76,20± 11,76 16,96± 8,42 12,48± 0,85

В первый год выращивания наибольшего прироста за сезон достигли сеянцы в варианте с обработкой Фюзилад Форте 1,5л/га (27,9 мм) и Фюзи-лад Форте 2 л/га (25,8 мм). В то же время в вариантах с обработкой Раун-дап 3 и 5 л/га показатель прироста верхушечного побега в сравнении с контрольными значениями меньше на 10 и 20% соответственно. Было отмечено, что высокой эффективностью (92 %) на поле первого года выращивания сеянцев отличается Раундап. При этом выявлено также было отрицательное влияние на рост ели, если использовался препарат в период интенсивного роста сеянцев. Можно отметить высокую эффективность (88-92 %) препарата Фюзилад Форте против однолетних сорняков, а также относительно корневищных и мочковатокорневых многолетников.

Согласно мнению ряда авторов (Бирюков и др., 1982; Применение гербицидов..., 1989, др.) особенно трудно бывает освободить поля питомников от многолетних сорняков, размножающихся корневыми отпрысками и корневищами. По нашим данным, также наименьшая эффективность была в вариантах с препаратом Торнадо в концентрациях 3 и 5 л/га против многолетней корневищной сорной растительности. Эффективность не превысила 39,3 - 46,2 % соответственно на поле второго года выращивания сеянцев. Важно отметить, что проведенные испытания гербицидов в посевах против однолетних и многолетних сорняков выявили перспективность в питомниках Удмуртской Республики препарата Фюзилад Форте с концентрацией 1,5-2 л/га.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате маршрутных исследований впервые выполнены геоботанические описания лесных питомников Среднего Предуралья (Удмуртской Республики), которые послужили основой геоботанического анализа растительности. В то же время результаты флористической части исследований оказались ценными, информативными и полезными при обсуждении вопросов формирования растительных сообществ в питомниках. Подобный анализ ценофлоры питомников для нашего региона является первым опытом.

Основные результаты исследований сводятся к следующему:

1. В лесных питомниках Удмуртской Республики ценофлора сорной растительности представлена 55 видами сосудистых растений, относящихся к 49 родам и 23 семействам.

2. 15 семейств, т.е. подавляющее большинство — одновидовые, 5 семейств — от 2 до 5 видов и лишь 3 семейства (Asteracea, Роасеае, Вгазя1-сасеае) содержат по 7-10 видов.

3. Состав сорных растений зависит от географического фактора и от почвенных условий питомника: агрохимического состава и насыщенности почв элементами питания. Прослежена тенденция возрастания флористического богатства и систематического разнообразия по вектору северо-восток («Зуринский») - юго-запад («Горнякский»),

4. Согласно коэффициента Жаккара К^ уровень сходства состава видового варьирует от 0,78 до 0,89, родового - от 0,67 до 0,92, семейств - от 0,83 до 1,00.

5. В ценофлоре питомников преобладают виды травянистых растений (55, или 100,0 % всей флоры). 94,5 % видов флоры питомников Удмуртской Республики (52 вида) являются сорняками.

6. Выявлено абсолютное преобладание однодольных сорных растений на которые приходится 71,4 % (84,0 шт./м2) по численности и 62,4 % (32,5 г/м2) по биомассе.

7. Препарат Фюзилад Форте в оценке степени сохранности сеянцев в дозировке 2 л/га оптимален как в посевах первого (98,9 %) , так и второго (97,1 %) года жизни ели в сравнении с контролем.

8. Соотношение массы надземной части с корневой у одно- и двухлетних сеянцев, накопление органического вещества происходило с варьированием от 3,2-^1 до 3,8-1 у однолеток и от 3,2-1 до 4,7-1 - у двухлеток.

9. Установлено, что наибольшего прироста за сезон во второй год выращивания достигли сеянцы в варианте с применением Фюзилад Форте, 1,5л/га - 48,6 мм. В варианте с применением Фюзилад Форте, 2л/га средний прирост составил 69,9 мм, а в варианте с обработкой Раундапом 2л/га (эталоном) - 35,2 мм, что ниже показателей, полученных в контроле (39,9 мм). Разница этих данных с контролем достоверна (1 факг >1^).

10. Высокой эффективностью (92 %) на поле первого года выращивания сеянцев отличается Раундап. Эффективность препарата Фюзилад Форте против однолетних сорняков, корневищных и мочковатокорневых многолетников составила 88-92 %.

11. Препарат Фюзилад Форте рекомендуется применять с нормой расхода 2,0 л/га при выращивании сеянцев ели в питомниках Удмуртской Республики.

Список публикаций автора

По перечню ВАК:

Соколов, Р. А. Влияние гербицидов на сохранность и развитие сеянцев ели европейской (Picea abies) в лесном питомнике Южнотаёжного Преду-ралья / А.К. Касимов, P.A. Соколов, С.Ю. Берлинских, Е.Е. Шабанова // Аграрный вестник Урала: науч. практ. журнал (№3, 2012 г.) / Екатеринбург, 2012. - С. 37-39. Монография:

Санитарное состояние хвойных насаждений Вятско-Камского междуречья (монография). Saarbrücken Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2012. - 76 с. Соколов P.A. С.Ю. Берлинских SBN-13:978-3-8484-0347-9, ISBN-10:3848403471, EAN:9783848403479. Другие издания:

Соколов, P. А. Характеристика сорной растительности лесных питомников в Удмуртском Предуралье / Р. А. Соколов, А. К. Касимов // Научное обеспечение развития АПК в современных условиях: матер. Всерос. науч.-практ. конф. (15-18 февр. 2011 г.) / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - Ижевск, 2011. - Т. 1. - С. 219-223.

Соколов, Р. А. Болезни ели в питомниках/А.К. Касимов, С.Ю. Берлинских, P.A. Соколов, К.В. Вахрушев, П.С. Перевощикова // Вестник Ижевской ГСХА: науч. практ. журнал (№4, 2010 г.) / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - Ижевск, 2010. - С. 17-18.

Соколов, Р. А. Перспективы развития лесного питомнического хозяйства и борьбы с сорной растительностью в условиях Удмуртской Республики / А. К. Касимов, Р. А. Соколов // Научное обеспечение инновационного развития АПК : материалы Всерос. науч.-практ. конф., посвящ. 90-летию государственности Удмуртии, 16-19 февр. 2010 г. / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - Ижевск, 2010. - Т. 1. - С. 230-235. - ISBN 978-5-9620-0168-5. Соколов, Р. А. Выращивание посадочного материала хвойных пород в лесных питомниках Удмуртской Республики / А.К. Касимов, P.A. Соколов, С.Ю. Берлинских // Вестник Ижевской ГСХА №3 (32) / Ижевск, 2012. - С. 59-60.

Соколов, Р. А. Лесные питомники Предуралья: проблемы выращивания посадочного материала хвойных пород / А.К. Касимов, P.A. Соколов, С.Ю. Берлинских // Влияние аномальной погоды на природные, социально-экономические и искусственные системы: засуха 2010 года в Поволжье России: материалы международной научной конференции NASA и семинара GOFC-GOLD/NEESPI [Электронный ресурс]. - Электрон, дан.- Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2012. - С. 139-145. - URL: http://csftn.marstu.net/publications.html ISBN 9785-8158-1056-3.

Соколов, Р. А. Лесовосстановительный потенциал выработанных торфяников Удмуртской Республики / А.К. Касимов, P.A. Соколов //Болотные

экосистемы: фундаментальные аспекты охраны и рационального природопользования: Сб. статей. - Йошкар-Ола, 2012. С. 178-180. Соколов, Р. А. Оценка биоэкологического состояния мемориальных лип садово-парковой зоны музея-усадьбы П. И. Чайковского (г. Воткинск) / Н. Ю. Сунцова, Р. А. Соколов // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. - 2008. - № 3 (17). - С.76-78 . - ISSN 1817-5457 Соколов, Р. А. Оценка биоэкологического состояния мемориальных лип садово-парковой зоны музея-усадьбы П. И. Чайковского (г. Воткинск) / Р. А. Соколов ; рук. работы Н. Ю. Сунцова // Пермский аграрный вестник : сб. науч. тр. LXIX Всерос. науч. - практ. конф. молодых учёных, аспирантов и студентов "Молодёжная наука: технологии, инновации" (Пермь, 1011 марта 2009 г.) / ФГОУ ВПО Пермская ГСХА им. Д. Н. Прянишникова. -Пермь, 2009. - Ч. 1. - С. 184-187.

Соколов, Р. А. Распространение болезней и вредителей еловых насаждений в Удмуртской Республике / С.Ю. Берлинских, P.A. Соколов, К.В. Вах-рушев, М.Н. Крестьянинова // Лесное хозяйство России: состояние, проблемы, перспективы инновационного развития: сборник научных статей: материалы Всерос. науч.-практ. конф., посвящ. 85-летию Восточноевропейской лесной опытной станции/Казань, 2011. С. 11-13.

На правах рукописи

Соколов Роман Александрович

СОРНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ И ЕЁ ВЛИЯНИЕ НА СЕЯНЦЫ ЕЛИ ЕВРОПЕЙСКОЙ (Picea abies (L.) Karst.) В ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКАХ СРЕДНЕГО ПРЕДУРАЛЬЯ (НА ПРИМЕРЕ УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ)

06.03.01 - Лесные культуры, селекция, семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Подписано в печать 21.01.2013г. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,3. Уч.-изд. л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ № 4952. ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 11

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Соколов, Роман Александрович, Ижевск

ФГБОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»

На правах рукописи

СОКОЛОВ РОМАН АЛЕКСАНДРОВИЧ

«СОРНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ H ЕЁ ВЛИЯНИЕ НА СЕЯНЦЫ ЕЛИ ЕВРОПЕЙСКОЙ {Picea abies (L.) Karst.) В ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКАХ СРЕДНЕГО ПРЕДУРАЛЬЯ (НА ПРИМЕРЕ УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ)»

Специальность 06.03.01. - Лесные культуры, селекция, семеноводство

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор А.К. Касимов

Ижевск-2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение......................................................................................................................................................................4

Глава 1. Природно - климатические и лесорастительные условия, §

лесной фонд Удмуртской Республики.............................................

1.1. Географическое положение и климат..................................................................................8

1.2. Геологическое строение и рельеф..........................................................................................10

1.3. Почвы................................................................................................................................................................12

1.4. Лесная растительность...........................................................

1.5. Лесной фонд и динамика еловых насаждений............................................................1 ^

Главы 2. Развитие лесокультурного дела и питомнического хозяйства 22

таежной зоны.............................................................................

2.1. Искусственное лесовосстановление и лесные питомники Приуралья 22 (краткая история).........................................................................

2.2. Лесопитомническое дело в европейской части России............................................30

2.3. Состояние и перспективы развития лесных питомников в Удмуртской 39

Республике...........................................................................................

Глава 3. Сорная растительность: степень изученности, 45

распространение, меры борьбы в лесных питомниках........................

3.1. Распространение и функциональная роль сорняков....................................................52

3.2. Степень вредоносности и причиняемый ущерб..............................................................57

3.3. Биология и приспособительные свойства..............................................................................61

3.4. Дифференциация по биоэкологическим признакам....................................................65

Глава 4. Программа, основные положения методики исследований и 70

объем выполненных работ............................................................

4.1. Методические принципы учета сорной растительности..........................................70

4.2. Программа и этапы исследований................................................................................................78

4.2.1. Полевые работы........................................................................................................................................80

4.2.2. Лабораторно - камеральные исследования........................................................................84

4.3. Объем выполненных работ............................................................................................................85

Глава 5. Инвентаризация сорной растительности лесных питомников 86

5.1. Состав и структура сорняков............................................................................................................86

5.2. Аналитическая оценка ценофлоры..............................................................................................90

5.3. Характеристика по биологическим признакам..................................................................95

5.4 Сорная растительность и морфометрия сеянцев ели 105

Глава 6. Испытание химического метода борьбы с сорной Ю9

растительностью в посевном отделении лесных питомников..............

6.1. Применение гербицидов и оценка их эффективности................................................1

6.2. Сохранность сеянцев ели и их биометрическая характеристика........................ИЗ

Заключение................................................................................................................................................................121

Список литературы..........................................................................................................................................124

Приложения..............................................................................................................................................................151.

Введение

Актуальность темы. При выращивании посадочного материала хвойных пород в лесных питомниках таёжного Предуралья сорная травянистая растительность является одной из причин, снижающих биометрические показатели и сохранность сеянцев, их качество и выход стандартной готовой продукции. В Удмуртской Республике особенно это проявляется при отсутствии на полях питомника в течение ряда лет ротации породного состава, выращивании только одной породы (монокультуры). Здесь создаются условия, благоприятствующие на протяжении всего периода неизменному развитию и формированию сложных травяных сообществ - угрозы массового распространения сорняков, угнетения ими сеянцев. Биологическая высокая приспособляемость сорной растительности к внешней среде, выраженное распространение семян, долговременное их сохранение в почве способствуют в посевном отделении питомника большой конкурентной напряжённости в борьбе за выживание ели. Очевидна в связи с этим необходимость исследования биологии сорняков, влияние их на сеянцы, актуальность разработки мер борьбы, в том числе и химическими методами, в частности с применением гербицидов.

Цель и задачи исследований заключались в комплексном изучении сорно-полевого компонента фитоценозов лесных питомников и его влияния на сеянцы ели. Разработка мер борьбы с засоренностью полей при выращивании посадочного материала в условиях Удмуртской Республики.

Программой научного поиска предусматривалось решение следующих задач:

1. Анализ природно-климатических условий района исследований.

2. Изучение агрохимических и лесорастительных свойств почв в зоне расположения питомников.

3. Выявление видового состава сорной растительности, определение доминирующих видов на полях посевного отделения.

4. Испытание и оценка эффективности препаратов с гербицидными свойствами на полях первого и второго года выращивания ели в питомнике.

5. Исследование сезонного роста, сохранности и развития одно - и двухлетних сеянцев ели европейской {Picea abies (L.) Karst.) в условиях химической защиты от сорняков.

6. Разработка рекомендаций по оптимальной химической защите сеянцев ели от сорной растительности.

Научная новизна. В результате проведённых исследований сделан таксономический анализ сорной растительности в лесных питомниках южной подзоны тайги и хвойно-широколиственных лесов Удмуртской Республики. Изучено влияние сорняков на сохранность и развитие сеянцев ели первого и второго годов выращивания. Получены новые для региона сведения по биологии (сезонный рост) наиболее распространенных сорных видов. Выявлены закономерности влияния препаратов Торнадо, Раундап, Фюзилад Форте на распространение сорняков и рост сеянцев ели европейской в зависимости от норм дозирования и времени их применения.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в возможности применения результатов исследований при разработке и планировании мероприятий по контролю развития сорной растительности, а также при совершенствовании технологии выращивания посадочного материала, нормирование химической защиты при использовании гербицидов в лесных питомниках южной подзоны тайги и хвойно-широколиственных лесов Среднего Предуралья.

Обоснованность и достоверность результатов исследований базируется на обширном экспериментальном материале, обеспечивается применением общепризнанных методик проведения исследований и обработки экспериментальных данных с использованием современных методов математического анализа.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Сорная растительность фитоценозов лесных питомников - фактор угнетения выращиваемого посадочного материала.

2. Основные виды и доминанты сорняков на полях в посевном отделении питомников.

3. Причинно-следственные связи химической защиты и сохранности сеянцев ели.

4. Выявление степени эффективности различных гербицидов в борьбе с сорными растениями:

а) на полях первого года выращивания сеянцев ели;

б) на полях второго года выращивания сеянцев ели.

5. Влияние препаратов на биометрические показатели сеянцев как косвенный индикатор эффективности химической защиты.

6. Фюзилад Форте - оптимальный гербицидный препарат химической защиты сеянцев ели от сорной растительности.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были представлены на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава «Ижевской государственной сельскохозяйственной академии (2009-2011 гг.); Международной научной конференции NASA и семинаре GOFC-GOLD/NEESPI «Влияние аномальной погоды на природные, социально-экономические и искусственные системы: засуха 2010 г. в Поволжье России» (2012 г.); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Научное и инновационное обеспечение модернизации агропромышленного комплекса России» в секции лесопаркового хозяйства и экологии (2011 г.); Республиканской научно-практической конференции «Инновационному развитию Удмуртской Республики - потенциал молодых учёных (2012 г.)»; Конкурсе по программе «УМНИК» (май и ноябрь 2012 г.).

Личный вклад. Автором с учётом рекомендаций научного руководителя сформулированы цель, задачи и программные вопросы диссертационной работы; выбраны и уточнены методические подходы к их решению; собран, обработан и

проанализирован экспериментальный материал, сформулированы выводы и практические рекомендации.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, приложений; изложена на 170 страницах. Список использованных источников содержит 301 наименование, в том числе 33 - на иностранных языках. Текст включает 30 таблиц и 15 рисунков.

Работа выполнена на кафедре лесоводства и лесных культур ФГБОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия» в процессе обучения соискателя в аспирантуре очной формы (2009-2012 гг.).

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору А.К. Касимову за научные консультации и помощь методического характера; коллективу кафедры Лесоводства и лесных культур Ижевской ГСХА за поддержку при выполнении исследований и подготовке диссертации.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 статей, в том числе одна в рецензируемом журнале по перечню ВАК РФ, а также одна монография (в соавторстве).

Глава 1. Природно-климатические и лесорастительные условия, лесной фонд Удмуртской Республики 1.1 Географическое положение и климат

Удмуртская Республика по географическому положению находится между 56° 10' и 54°25' с.ш. и 55°50' и 58°30' в.д., в междуречье Вятки и Камы, на восточной оконечности Русской Равнины, постепенно переходящей в Западное Приура-лье, занимает площадь 42 тыс. км2, на севере и западе граничит с Кировской областью, на востоке - с Пермским краем, на юге - с Республиками Башкортостан и Татарстан.

Территория Удмуртии тяготеет к Поволжью - на западе и Уралу - на востоке, административно входит в Приволжский федеральный округ, характеризуется по природно-климатическим условиям как Среднее Предуралье.

Республика находится к северу от экватора, в средних широтах северного полушария, в умеренном поясе тепловом и солнечной освещенности, к востоку от нулевого меридиана - в третьем часовом поясе (волжском) Российской Федерации и четвёртом по Гринвичу.

Самая северная точка Удмуртии находится у деревни Шалаши Глазовского района, южная - у деревни Зуевы Ключи Каракулинского района, западная - у деревни Васюки Сюмсинского района, восточная - у деревни Новокрещенское Кам-барского района.

Для Удмуртии типична выраженная сезонная зональность климата, который характеризуется как умеренно-континентальный с продолжительной холодной зимой, сопровождающейся обильными осадками и коротким, теплым летом. Среднегодовая температура воздуха является положительной: в июле в пределах 18-19 °С. Абсолютная максимальная температура воздуха на севере республики +37С0, на юге +38°С. Средняя месячная температура в зимний период на северо-востоке (с. Дебёсы) составляет - 15,2 °С, на юге (г. Можга) -14,2°С. Самый хо-

лодный месяц - январь. Температура достигает -35-40°С и ниже. Поступление солнечной радиации колеблется от 85 ккал/см2 на севере до 89 ккал/см2 на юге. Под влиянием Атлантического океана январские изотермы направлены с северо-запада на юго-восток, поэтому северо-восток является самым холодным районом, юго-запад - самым тёплым. Зима с установлением устойчивого снежного покрова наступает во второй декаде ноября. Количество дней на юге и в средней полосе республики 160... 165 дней, а на северо-востоке - 172... 175 дней. Первый снег выпадает в третьей декаде сентября, а в октябре, как правило, устанавливается кратковременный снежный покров. Максимальной величины от 50 до 60 см. снежный покров достигает во второй половине марта.

Весна с положительной средней температурой воздуха устанавливается на юге республики (Сарапул, Можга) 9 апреля и на севере (Глазов) 11 апреля. Снежный покров сходит во второй декаде апреля - в Сарапуле и Ижевске 16 апреля и в Глазове 19 апреля.

Лето начинается во второй половине мая - первой половине июня.

Осень приходит с наступлением заморозков, первые из которых на почве наблюдаются 15... 16 сентября (север республики) и 25 сентября на юге. С 10 по 15 сентября наблюдается переход среднесуточной температуры воздуха через + 10°С и прекращается вегетация древесных растений и кустарников. Со 2 по 7 октября среднесуточная температура воздуха устанавливается ниже +5°С, с 22 по 26 октября среднесуточная температура воздуха опускается ниже 0°С.

В Приложениях 1, 2 рассмотрены в динамике: среднегодовое количество осадков (мм) по региону и температура воздуха (°С) как в период вегитации, так и в период покоя растений.

Уровень влажности воздуха на территории Удмуртии зависит от атлантических циклонов. На большей её части осадков выпадает в среднем 500-600 мм в год [96, 97].

Известно, что все экологические факторы, влияющие на растения и другие живые организмы подразделяются на две большие группы - атмосферные или космические, интегральным выразителем которых является климат, и земные или

эдафические, суммарный эффект которых аккумулируют почвы. Разное сочетание этих факторов формирует тот или иной уровень плодородия почв и климата, в целом зональный лесорастительный потенциал среды. Для растительных сообществ с которыми они образуют экосистемы такой средой являются, прежде всего, климатические и эдафические условия [111].

В географическом отношении Удмуртская Республика расположена внутри Евроазиатского материка, значительно удалена от морей и океанов. Ближайшее море - Каспийское (озеро), находится на расстоянии около 1100 км; Белое (у Архангельска) - 1150 км, Балтийское (под Санкт-Петербургом) - 1300 км, столько же - Баренцево и Азовское, до Чёрного - 1700 км и Балтийского - 1800 км. На удалении 1700 км Северный Ледовитый океан, как и вышеупомянутые моря, мало насыщает атмосферу региона влагой. Она поступает преимущественно из Атлантического океана до которого более 3000 км, и откуда преобладает движение воздушных масс.

Административно на западе и севере Удмуртия граничит с Кировской областью. При этом западная граница проходит по привятским (большей частью распаханным) равнинам, а северная - по лесистой Верхнекамской возвышенности. Восточная граница с Пермским краем простирается с севера на юг по распаханной местности.

На юге по долинам рек Буй и Кама проходит граница с Республикой Татарстан, а на юго-востоке с Республикой Башкортостан. Территория республики почти не имеет естественных рубежей, границы её не создают препятствий для развития экономических связей с другими регионами.

1.2 Геологическое строение и рельеф

Формирование земной поверхности Удмуртии в геологическом отношении происходило со времени подъёма сотни миллионов лет назад морского дна в

пермском периоде палеозойской эры. С тех пор море сюда не заходило, и поверхность развивалась в условиях континентального режима. Большие пространства занимают поверхности с отметками от 200 до 300 м над уровнем моря - это обычно площади водоразделов.

По выраженности и сочетанию определённых форм рельефа на территории Удмуртии выделяется несколько районов. Рельеф характеризуется значительными для Русской равнины высотами (до 331 м), большим расчленением, асимметрией склонов долин и междуречий. Самыми широкими долинами обладают реки Кама, Чепца и Кильмезь. Вместе с тем несмотря на расчленённость, больших препятствий для хозяйственной деятельности здесь по рельефу нет.

Реки имеют смешанное питание от атмосферных осадков и подземных вод. Они широко разливаются весной (со второй половины апреля и в мае). С наступлением лета реки сильно мелеют, а мелкие ручьи пересыхают. Реки замерзают в первой половине ноября. Ледостав на реках устойчивый и длительный, на Каме он 150... 160 дней, ледоход начинается во второй половине апреля.

На территории республики около 1900 прудов и водохранилищ. Общая площадь 16,5 тыс. га. Величина их разли�