Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Сорная растительность лесных питомников южной подзоны тайги

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Сорная растительность лесных питомников южной подзоны тайги"

На правах рукописи

СРг*

Марич Светлана Николаевна

СОРНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКОВ ЮЖНОЙ ПОДЗОНЫ ТАЙГИ (на примере Вологодской области)

06.03.01 - лесные культуры, селекция, семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

3 О ОКТ 2014

Архангельск - 2014

005554233

005554233

Работа выполнена в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Бабич Николай Алексеевич

Официальные оппоненты:

Соколов Александр Иванович

доктор сельскохозяйственных наук, доцент, Институт леса Карельского научного центра РАН, заведующий лабораторией динамики и продуктивности таежных лесов

Ведущая организация:

Мельник Петр Григорьевич

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса», доцент кафедры лесоводства и подсочки леса

ФГБОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»

Защита диссертации состоится 10 декабря 2014 года в Ю00 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 и на сайте ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» www.narfu.ru.

Автореферат разослан « ''б » октября 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Клевцов Денис Николаевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Выращивание высококачественного посадочного материала является залогом успешной реализации мероприятий искусственного лесовосстановления. Одной из составляющих общей проблемы выращивания нормативного количества стандартного посадочного материала является контроль сорной растительности. Согласно литературным данным, при выращивании сеянцев и саженцев хвойных пород до 50% трудовых и денежных затрат приходится на борьбу с сорняками. Длительная эволюция сорных растений направлена на выживание в экстремальных условиях произрастания и расщирение ареала за счет вытеснения наименее конкурентоспособных видов. Сеянцы хвойных растений на начальных этапах онтогенеза наиболее подвержены фактору летальности под влиянием заглушенности посевов сорными растениями.

Цель работы заключается в комплексном изучении сорных фитоценозов лесных питомников и разработке мер химического контроля над сорняками.

Для реализации поставленной цели, были установлены задачи:

1. Выявление полного списка сорной растительности и определение видов, обладающих высокой фитоценотической значимостью.

2. Изучение роста, развития, фенологии, семеношения и характера распространения сорных растений на полях питомников.

3. Изучение влияния, оказываемого сорняками на рост сеянцев ели.

4. Разработка мер контроля посредством химической обработки сорной растительности веществами на основе технических лигнинов.

5. Исследование сезонного роста, сохранности и развития сеянцев хвойных пород в условиях химической защиты от сорняков.

Научная новизна. Проведены анализы таксономической и типологической структур для выявленных полных списков конкретных сорных флор питомников. Конкретизировано понятие «фитоценотическая активность видов» применительно к сорным растениям для оценки степени их распространения и вредоносности. Рассмотрены вопросы роста и развития сеянцев ели при совместной вегетации с сорными растениями. Исследовано комплексное влияние технических лигнинов как гербицидов для подавления сорняков и дана оценка токсичности препаратов. Для условий южнотаежной подзоны результаты исследования сорной растительности лесных питомников приводятся впервые.

Теоретическая и практическая значимость. Использование результатов мониторинга и анализа структуры сорных ценофлор для планирования и разработки предупредительных и истребительных мер агротехнического и химического контроля над сорной растительностью в лесных питомниках.

3

Степень достоверности результатов и обоснованность выводов

обеспечиваются использованием обширного экспериментального и лабораторного материала; определяются применением вариационной статистики, методов корреляционного, дисперсионного и регрессионного анализов при обработке материалов и интерпретации полученных данных.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Рост и развитие сеянцев ели находятся в прямой зависимости от проективного покрытия сорной растительности.

2. Произрастание сорняков на полях питомников пространственно неоднородно и выражается коэффициентом фитоценотической значимости.

3. Сорные растения дифференцированы по эколого-биологическим характеристикам, что может лежать в основе разработки мер контроля.

4. В качестве аналога гербицидам предложены технические лигносульфонаты в виде солей лигносульфоновых кислот.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований представлены на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава САФУ имени М.В. Ломоносова (2010-2014); Всероссийской конференции с международным участием XII Перфильевские научные чтения «Изучение, охрана и рациональное использование растительного покрова Арктики и сопредельных территорий» (Архангельск, 29-31 мая 2012); XII Международной конференции молодых ученых «Леса Евразии - Белорусское Поозерье» (Беларусь - Литва, 30 сентября - 6 октября 2012); Международной конференции «Развитие Северо-Арктического региона: проблемы и решения» (Архангельск, 26-28 марта 2013); XX Международной научной конференции «Ломоносов - 2013» (Москва, 8-13 апреля 2013); II Всероссийской (XVII) молодежной научной конференции «Молодежь и наука на Севере» (Сыктывкар, 22-26 апреля 2013); Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы исследований растительного мира» (Ялта, 13-16 мая 2014); научно-практической конференции с международным участием «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (Красноярск, 15-16 мая 2014); 23rd International Conference «Ecology & Safety» (Bulgaria, 8-12 June 2014). По материалам работы опубликовано 13 научных работ, в том числе три статьи в рецензируемых журналах по перечню ВАК.

Личный вклад автора. Выполнен аналитический обзор проблемы; с учетом рекомендаций научного руководителя определены цель, задачи и программные методики исследования; собран и обработан экспериментальный и инструментальный материал; в рамках научно-исследовательских стажировок в Финляндии, Норвегии, Чехии автор ознакомился с подобными исследованиями. Работа поддержана именной стипендией Губернатора Архангельской области.

Структура н объем диссертации. Диссертация представлена на 191 странице машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, заключения, 9 приложений, списка литературы из 203 источников. Текст иллюстрирован 49 таблицами и 17 рисунками.

I. СОРНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ В ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКАХ

В настоящее время сорные растения составляют существенную часть биологического разнообразия конкретных флор, их изучение представляет высокую практическую значимость. В мире произрастает более 30 тыс. видов сорных растений (Бешанов и др., 1983), они широко распространены и в Европейской России: отмечено 1500 видов, из которых серьезный ущерб наносят около 30 видов, умеренно опасны 100 видов (Миркин, Наумова, 2002). Конкретный флористический состав связан с историческими и природными условиями питомнического хозяйства, а также технологией выращивания лесного посадочного материала (Кузьмин, Крышень, 1987).

Вопросу роста и вегетации сорных растений посвящен ряд работ (Комаров, 1940; Рычин, 1959; Котт, 1960, 1961; Мальцев, 1962; Уайльд, 1969; Лузанов, 1977; Бирюков и др., 1982; Туликов, 1982; Бешанов и др., 1983; Никитин, 1983; Фисюнов, 1984; Баздырев и др., 1986, 2002, 2004, 2008; Егоров, Бубнов, 1989, 2003, 2013; Ульянова, 1998; Лунева, 2002, 2004; Баталов, 2005, 2007). В условиях Вологодской области изучению сорной растительности посвящены немногочисленные труды (Бобровский, 1957; Орлова, 1993, 1997; Левашов, 2007), данные имеют фрагментарный характер. Стоит отметить, что сорные растения питомников изучались в условиях Ленинградской области (Мельницкий, 1991, 1993), Республики Карелия (Кузнецова, 1973; Крышень, Кузьмин, 1987; Крышень, 1993, 1995), Архангельской области (Бабич, Нечаева, 2009, 2010), таежного Предуралья (Касимов и др., 2012; Соколов, 2013). Изучение сорной растительности питомников на территории южнотаежной подзоны не проводилось, таким образом, данная работа является пионерной для Вологодской области, и тем выше ее актуальность.

В данном контексте под сорными растениями в питомниках мы понимаем тот вид дикого или культурного растения, не культивируемый, но растущий на обрабатываемых полях вместе с выращиваемыми растениями и конкурирующий с ними за свет, влагу и элементы минерального питания, произрастание которого на определенных участках нежелательно.

В главе подробно рассмотрены теоретические вопросы изученности сорных растений: эволюционное развитие, классификация, биологические и экологические особенности, аспекты вредоносности и полезные свойства сорных растений, существующие и перспективные системы мер контроля.

II. ИСТОРИКО-КЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЮЖНОТАЕЖНОЙ ПОДЗНЫ ВОЛОГОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Территория области относится к Евроазиатской таежной (хвойно-лесной) группе, расположенной в пределах двух подзон - средней и южной (Исаченко и др., 1980). В среднетаежной находится северная часть области (севернее 60°00' с.ш.), в южнотаежной - южные ее районы (южнее 60°00' с.ш.). Климат характеризуется как умеренно-континентальный с хорошо выраженными сезонами: короткой весной, сравнительно теплым, увлажненным летом, сырой осенью и длинной, холодной, многоснежной зимой (Берг, 1955). Средние годовые температуры воздуха изменяются от +2,4...+2,8° С на западе области до +1,4...+1,6° С на востоке. Средние температуры января в западных пунктах области оказываются наиболее высокими (-10,5°...-10,8с С), а по мере движения на восток становятся все ниже (-14,0°...-14,1° С). Зимой устанавливается ясная, морозная погода. Средняя температура июля, в отличие от январской, испытывает меньшие изменения в пределах области (+16,4°...+17,5° С). Продолжительность вегетационного периода от 150 до 164 дней. Наступает он 22-27.04, заканчивается 30.09-6.10 (Чертовской, 1978). Режим увлажнения характеризуется сравнительно большим количеством осадков (от 550...600 мм на западе до 500...570 мм на востоке), таким образом растительность не испытывает недостатка в водном обеспечении. Средняя высота снежного покрова в лесу достигает 70...80 см, а на полях - 40...55 см. Среднегодовая относительная влажность воздуха в области составляет 79...81%.

Условия почвообразования определяют развитие почв по дерново-подзолистому типу. Такие почвы характеризуются небольшой мощностью дернового горизонта, низким содержанием гумуса и питательных веществ, кислой реакцией и наличием малоплодородного подзолистого горизонта (Кауричев, 1982). В целом, природно-климатические условия благоприятны для произрастания лесной растительности.

Благоприятные климатические условия позволили положить начало питомническому делу уже в конце XIX века, предпосылкой для организации лесных питомников являлось несовершенство лесного хозяйствования (Магаринский, 1890). Первый питомник на территории области был заложен в 1884 году В.В. Магаринским. До шестидесятых годов XX века посадочный материал выращивался только во временных питомниках. Интенсивное развитие питомнического хозяйства отмечается к 1970 году (Баранник и др., 1974; Мочалов и др., 1997). Во второй половине 70-х и до начала 90-х годов общий объем лесокультурного производства стабилизировался и составлял 15... 19 тыс. га. Начиная с 1990 года, наблюдается снижение объема посадок и производства посадочного материала, что вызвано общим экономическим

6

положением отрасли (Редько и др., 1999). За истекшие 20 лет продуцирующая площадь постоянных питомников уменьшилась на 27,1 га; количество временных лесных питомников уменьшилось на 97,5%, а их площадь сократилась на 81,2% (Лесной план.., 2008). В настоящее время площади существующих питомников и теплиц полностью удовлетворяют потребности лесничеств в посадочном материале. Площадь постоянных лесных питомников в отдельных хозяйствах области колеблется от 2,8 до 54 га. К крупным и средним относятся 40% всех постоянных питомников, к мелким - 60%. Для перехода на новую систему лесовосстановления построен комплекс по выращиванию сеянцев с закрытой корневой системой (Стратегия.., 2010).

III. НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ОСНОВА ИССЛЕДОВАНИЙ

В качестве объектов изучения были выбраны: Кадниковский (площадью 54 га, 1967 года закладки), Тотемский (15 га, 1985), Устюженский (8,3 га, 1968) и Шухтовский (21,0 га, 1986) питомники. При обследовании растительности учитывали: встречаемость сорных растений (Raunkiaer, 1934), ярусность, численность (Браун, 1957), общее проективное покрытие по шкале О. Друде с дополнениями А.П. Шенникова (1964). Степень засоренности определяли визуально по 5-балльной шкале (Фисюнов, 1984).

Стационарные исследования проводили на продуцирующей и вспомогательной площадях питомника Вологодского селекционно-семеноводческого лесохозяйственного центра. Во время исследований проводили наблюдения за метеоусловиями (Бабич и др., 1995, 2006; Феклистов и др., 2002). Фенологические исследования проведены согласно общепринятой методике (Методы.., 1966; Ярошенко, 1969; Бейдеман, 1954, 1974). Урожай семян для основных сорных видов определяли на площадках 1 м2 в 10-кратной повторности (Работнов 1960; Василевич, 1969). Определение сезонного прироста побегов и интенсивности роста проводили по методике А.А.Молчанова и В.В. Смирнова (1967). Всхожесть семян ели под влиянием веществ, обладающих гербицидными свойствами, определяли путем их проращивания в климатокамере «Фитотрон-30», для семян сорных растений опыт проводили в растильном аппарате по ГОСТу 12038-84. В лабораторных условиях изучались поведенческие реакции и изменение численности дождевых червей Allolobophora sp. (Гаврилов, Перель, 1958; Пижл, 1989; Криволуцкий, 1994; Радченко, Шабунов, 2006; Карташев, Смолина, 2011) под влиянием различных концентраций технических лигносульфонатов. Испытание эффективности препаратов, обладающих гербицидными свойствами, в полевых условиях проводили по общепринятой методике (Егоров, Бубнов, 1989, 2003, 2013). Опыт закладывали на полях с сеянцами ели 2-го и 3-го годов

7

выращивания. Определение влияния глубины заделки семян на всхожесть проводили согласно методикам Исаева (1990). При определении семенных качеств сорных растений (Сорные растения.., 1934; Майсурян, Атабекова, 1978; Доброхотов, 1961; Фисюнов, 1984) определяли массу 1000 штук семян и биометрические показатели по ГОСТу 12042-80.

За период подготовки диссертации проведен следующий объем работ: заложено 400 пробных площадок; выполнено 748 определений проективного покрытия сорной растительности; проведено 2940 наблюдений за фенологическим состоянием сорняков, 437 наблюдений за метеорологическими условиями, в том числе 290 измерений температур, 147 освещенности; замерено 2790 биометрических показателей сеянцев ели, 9250 высот сорняков, 1200 линейных размеров семян, 1710 измерений массы сеянцев, сорняков, семян; поставлено 176 опытов по определению всхожести семян; 1520 лабораторных опытов и 20 повторностей в полевых условиях по определению гербицидной активности синтезированных веществ, 48 опытов на 480 объектах (АПо1оЬорИога ер.) по влиянию изучаемых веществ на микрофауну почв.

IV. МОНИТОРИНГ СОРНОГО КОМПОНЕНТА

Изученная сорная ценофлора отличается большим разнообразием видового состава и насчитывает 167 видов сосудистых растений, относящихся к 110 родам и 28 семействам. При анализе распределения таксонов по классам и семейственно-видовому спектру выявлено, что основная часть сорной флоры питомников представлена видами класса Magnoliopsida (82% от общего числа видов), семейств Л.Иегасеае (19,8%), Роасеае (14,3%), РаЬасеае (8,4%). Коэффициент сходства видового состава (К,) варьирует в пределах от 0,26 до 0,38, родового состава - от 0,28 до 0,53, состава семейств - от 0,40 до 0,81. Высокое флористическое сходство свидетельствует о давнем историческом пути формирования растительности местности (Шмидт, 2005).

Таксономический, экологический, фитоценотический и географический анализы сорной ценофлоры питомников были выполнены как на уровне исследования характеристик отдельно взятых видов, так и при сопоставлении спектров семейственно-видовых, эколого-ценотических, фитосоциологических и хорологических групп. В результате анализа выявили, что общий географический характер флоры определяют бореальные евразиатские виды (45%) от общего числа). Довольно велико присутствие плюризональной евразиатской и плюризональной европейско-американской групп, представленных 10,1% и 8,4% соответственно. В результате экологического анализа выявлено полное доминирование мезофитных (в среднем 83%), гелиофитных (58%), мезотрофных (89%) видов сорных растений.

8

Распределение видов по биоморфологическим спектрам происходит неравномерно. На непродуцирующей части питомника и полях с сеянцами ели 3-го года выращивания и старше распространены многолетние виды, имеющие жизненную ЛГ-стратегию (67,4%). Они попадают на поля с окружающих фитоценозов и успешно осваивают экологические ниши за счет вегетативного способа размножения. Малолетние виды, имеющие г-стратегию, значительное преимущество имеют на полях с сеянцами ели 1 и 2 годов выращивания и на паровых полях, где свободны все экологические ниши (рисунок 1).

|з7.1 | ¡¡¡¡И! 2 3 146,6 | 3,4 3,7 Й34 II

ы ЕЁ1 |Ж|||Щ|1 ■К 1" 11 О

1 31,8 | Ц1М! ¡38,7 | 1 40,8 | 111,9 1 йуштЛ, 130,2 I

132,6 1 1зз,б1

Ш20Ш

Пар Посев 1 года Посев 2 года Посев 3 года Посев 4 года Обочины дорог Компостник □ Малолетние ш Многолетние вегетативно-неподвижные

иМноголетние вегетативно-малоподвижные □Многолетние вегетативно-подвижные

■ Древесные и полудревесные

Рисунок 1 - Распределение биоморф по месту произрастания, %

Большинство изученных видов сорняков способно успешно произрастать, занимая две и более экологические ниши, нами учитывалась группа, позволяющая проследить источник появления вида на территории (таблица 1).

Таблица 1 - Распределение сорных видов по фитоценотическим группам

Фитоценотическая группа Встречаемость видов

повсеместные апофитные всего

абс. %* абс. %* абс. %

Луговые, в т.ч. прибрежно-луговые болотно-луговые 4 2,3 23 13,7 45 27,0

- - 4 2,3 10 6,0

- - 1 0,6 8 4,8

Лесные, в т.ч. прибрежно-лесные болотно-лесные - - 3 1,8 29 17,4

- - 1 0,6 6 3,6

- - - - 1 0,6

Культивируемые 1 0,6 2 1,2 4 2,3

Заносные - - 1 0,6 4 2,3

Сорные: сегетально-рудеральные рудеральные сегетальные 19 11,4 80 48 85 51

9 5,4 39 23,4 42 25,2

8 4,8 29 17,4 30 18,0

2 1,2 12 7,2 13 7,8

Всего 24 14,3 109 65,9 167 100,0

* процент рассчитан от общего числа видов

При этом 109 из 167 являются апофитными видами, связанными с хозяйственной деятельностью человека. Анализ фитоценотической структуры показал, что большую часть ценофлор составляют сорные виды (51%), которые делятся на группы в зависимости от места произрастания (Баталов, 2007).

Величина фитоценотической активности вида (фитосоциологическая значимость) определяется ценотической ролью, местом, которое вид занимает среди других в результате сложившихся связей в ценозах. Следует отметить, что общепринятых комплексных методик по определению степени активности сорной флоры питомников нет, принятая нами классификация синтезирует адаптированные частные методики (Фрей, 1966; Малышев, 1973; Катенин, 1974; Дидух, 1982; Бурда, 1985; Ильминских, 1988; Палкина, 2011). Фитоценотическая значимость определяется при сочетании трех показателей: экологическая амплитуда вида, степень постоянства и численность - по степени покрытия (таблица 2). Видами, проявляющими наибольшую ценотическую активность на полях питомников и требующими особого контроля, являются: Achillea millefolium L., Chenopodium album L., Elytrigia repens (L.) Nevski, Rumex acetosella L. и Taraxacum officinale Wigg.

Таблица 2 - Фитоценотическая активность видов

Показатель Питомники

Кадниковский Тотемский Устюженский Шухтовский Всего

абс. % абс. | % абс. | % абс. % абс. %

Фитоценоцикл

Стенотопный 6 7,0 14 14,3 1 2,3 10 11,0 31 18,6

Гемистенотопный 19 22,5 20 20,4 3 6,8 15 16,5 54 32,3

Гемиэвритопный 32 37,6 33 33,7 13 29,5 38 41,7 50 29,9

Эвритопный 28 32,9 31 31,6 27 61,4 28 30,8 32 19,2

Степень постоянства

I (< 20%) 28 32,9 37 37,7 6 13,6 24 26,4 87 52,1

II (21...40%) 31 36,5 33 33,7 13 29,5 39 42,8 49 29,3

III (41...60%) 22 25,9 24 24,2 21 47,8 24 26,4 27 16,2

IV (61...80%) 4 4,7 4 4,1 4 9,1 4 4,4 4 2,4

П роективное покрытие

1 (ип...гг) 54 63,5 67 68,4 23 52,3 57 62,6 126 75,5

2 (sol) 24 28,3 23 23,5 12 27,2 25 27,5 30 17,9

3 (sp) 3 3,5 3 3,0 5 11,4 4 4,4 6 3,6

4 (сор¡...сор2) 4 4,7 5 5,1 4 9,1 5 5,5 5 3,0

Активность

Активные 5 5,9 5 5,1 5 11,4 5 5,5 5 3,0

Среднеактивные 30 35,3 33 33,7 25 56,8 32 35,2 38 22,7

Малоактивные 41 48,2 45 45,9 13 29,5 42 46,1 87 52,2

Неактивные 9 10,6 15 15,3 1 2,3 12 13,2 37 22,1

Всего 85 100,0 98 100,0 44 100,0 91 100,0 167 100,0

V. БИОЛОГИЯ И ФЕНОЛОГИЯ СОРНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

При анализе морфологических признаков семян сорных растений учитывали сочетание следующих характеристик: очертание, форма, архитектоника, окраска, размеры (Сорные растения.., 1934; Доброхотов, 1961; Майсурян, Атабекова, 1978). Точность опыта и достоверность во всех случаях доказаны (р < 5; / > 4). Распределение семян сорных растений по группам крупности показало, что на полях питомников в целом преобладают виды с мелкими и средними семенами, составляющие 75,4% от общего числа (таблица 3). Стоит отметить, что 60,7% малолетних (одно-, двулетних) видов образуют мелкие семена размером до 2 мм. Они образуются в большом количестве, однако, имеют низкое содержание питательных веществ (Фисюнов, 1984). Такая эволюционная стратегия позволяет семенам распространяться ветром на значительные расстояния, компенсируя отсутствие вегетативного размножения. Для многолетних растений характерно образование средних по крупности семян (40,2%) с запасом питательных элементов (Бирюков и др., 1982).

Таблица 3 - Распределение сорных растений по группам крупности семян

Категория семян по крупности Размеры семян, мм Количество видов Всего

малолетних многолетних шт. %

шт. % шт. %

Очень мелкие < 1 8 14,3 19 17,8 27 16,6

Мелкие 1...2 26 46,4 37 34,6 63 38,6

Средние 2..А 17 30,4 43 40,2 60 36,8

Крупные 4...8 5 8,9 6 5,6 11 6,8

Очень крупные >8 - - 2 1,8 2 1,2

Всего 56 100,0 107 100,0 163 100,0

Данные таблицы 4 показывают, что абсолютное большинство всех сорных травянистых растений в питомниках (61,4% в целом) образуют очень легкие семена, распространяющиеся анемохорно, при этом абсолютный вес большинства семян (81%) находится в пределах от 0,01 до 2 г.

Таблица 4 - Распределение сорных растений по массе 1000 штук семян

Категория семян Масса семян,г Количество видов Всего

малолетних многолетних шт. %

шт. % шт. %

Очень легкие < 1 31 55,5 69 64,5 100 61,4

Легкие 1...2 11 19,6 21 19,6 32 19,6

Средние 2...4 10 17,8 10 8,5 20 12,3

4...6 4 7,1 1 0,9 5 3,1

6...8 - - 3 2,8 3 1,8

8...10 - - 2 1,9 2 1,2

Тяжелые 10...15 - - 1 1,8 1 0,6

Всего 56 100,0 107 100,0 163 100,0

Распределение по классам в зависимости от семенной продуктивности одного растения приведено в таблице 5. Анализ данных показывает, что по показателю семенной продуктивности большинство сорных растений лесных питомников (50,1%) находятся в интервале 250...5.000 штук с растения. Также высок процент растений (10,2%), продуцирующих 10.000...25.000 семян. Доля растений, образующих менее 250 семян достаточно низка и составляет 15,5%, семена у представителей этой группы имеют высокую жизнеспособность и сохранность. Высокая семенная продуктивность является приспособительным свойством сорняков к распространению по территории для сохранения и процветания вида (Туликов, 1982). Корреляционный анализ показал закономерность: чем мельче семена, тем меньше их масса (г=0,57; Л=0,03; /=3,4) и тем больше их насчитывается с растения (г=-0,65; Л=0,03; /=-3,8).

Таблица 5 - Семенная продуктивность сорных растений

Класс Число семян на растении, шт. Количество видов Всего

малолетних многолетних шт. %

шт. % шт. %

I менее 100 2 3,6 8 8,0 10 6,4

100...250 2 3,6 12 12,0 14 9,1

II 250...500 3 5,4 16 16,0 19 12,2

500...750 3 5,4 7 7,0 10 6,4

III 750.. .1000 7 12,5 8 8,0 15 9,7

1.000...2.500 7 12,5 11 11,0 18 11,6

IV 2.500...5.000 7 12,5 9 9,0 16 10,2

5.000...7.500 6 10,6 1 1,0 7 4,5

V 7.500...10.000 3 5,4 8 8,0 11 7,0

10.000...25.000 8 14,2 8 8,0 16 10,2

VI 25.000...50.000 4 7,1 7 7,0 11 7,0

50.000...100.000 2 3,6 4 4,0 6 3,8

VII 100.000...250.000 1 1,8 1 1,0 2 1,3

250.000...500.000 - - - - - -

VIII 500.000...750.000 и более 1 1,8 - - 1 0,6

Всего 56 100,0 100 100,0 156 100,0

Данные, приведенные в таблице 6, показывают, что для большинства сорняков оптимальная глубина появления всходов не превышает 2...3 см, тогда как с глубины 5...7 см и более всходы не образуются.

Таблица 6 - Появление всходов в зависимости от глубины заделки семян

Вид растения Глубина заделки семян, см

0,5 1,0 2,0 4,0 8,0

Chenopodium album L. 3,6 2,0 1,0 1,0 0,0

Taraxacum officinale Wigg. 1,0 1,5 5,0 1,3 0,0

Elytrigia repens (L.) Nevski 19,4 15,9 18,0 8,0 4,0

Achillea millifolium L. 5,0 3,0 0,0 0,0 0,0

Rumex acetosella L. 28,2 23,0 19,0 5,0 0,0

В лабораторных условиях были определены посевные качества семян сорных растений (таблица 7). Данные опытов показывают, что всхожесть семян у многолетних растений выше, чем у малолетних почти в 1,5 раза, всхожесть многолетних однодольных растений выше, чем двудольных.

Таблица 7 - Всхожесть семян сорных растений, %

Вид растения Энергия прорастания, % Полнозер-нистость семян, % Всхожесть, %

абсолютная техническая

Elytrigia repens (L.) Nevski 36,2 96,7 42,6 41,2

Festuca rubra L. 89,7 99,5 95,9 95,5

Poa pratensis L. 18,0 95,2 57,2 54,5

Многолетние однодольные 48,0 97,1 65,2 63,7

Rumex acetosella L. 57,2 99,2 62,9 62,5

Coronaria flos-cuculi (L.) R. Br. 60,5 86,2 81,1 70,0

Ranunculus repens L. 2,2 93,7 10,4 9,7

Potentilla erecta (L.) Raeusch. 32,7 97,0 51,3 49,7

Lupinus polvphyllus Lindl. 3,7 100,0 6,0 6,0

Melilotus albus Medik. 7,5 98,2 7,6 7,5

Chamaenerion angustifolium L. 19,5 84,5 44,7 37,7

Taraxacum officinale Wigg. 65,0 87,0 99,7 86,7

Plantago major L. 65,2 96,5 75,9 73,2

Cnaphalium svlvaticum L. 6,0 98,7 73,2 72,2

Achillea millifolium L. 43,0 77,7 62,9 62,5

Leucanlhemum vulgare Lam. 11,2 64,5 21,3 13,7

Sonchus an'cnsis L. 2,0 81,7 11,9 9,7

Многолетние двудольные 28,9 89,6 46,8 43,2

Многолетние сорняки 31,8 85,8 49,5 44,5

Chenopodium album L. 5,0 74,0 8,8 6,5

Mvosotis arvensis (L.) Hill 19,0 92,2 58,3 53,7

Erigeron canadensis L. 45,7 88,2 56,1 49,5

Малолетние сорняки 23,2 84,8 41,1 36,6

Прорастание семян большинства сорных растений в условиях питомника наступает во второй декаде мая. Активный рост сорняков начинается при прогревании воздуха до +20° С, а почвы до + 15° С. Наиболее энергичный рост отмечен в первую декаду июня, в это время прирост биологической массы может составлять до 73%. Пик цветения сорняков приходится на период с 13 июня по 2 августа, массовое цветение большинства растений приходится на июль. Массовое цветение является критическим периодом, так как образовавшиеся на неубранных сорняках семена в дальнейшем дадут начало новым растениям. Рекомендуемый оптимальный период для проведения агротехнических мероприятий приходится на первую половину июня до наступления фенологической фазы цветения. В среднем продолжительность развития малолетних сорняков на 15 дней больше, чем многолетних, что связано с растянутостью периода их вегетации до 119 дней.

13

VI. ВЛИЯНИЕ СОРНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА ВЕГЕТАЦИЮ СЕЯНЦЕВ

При совместной вегетации культурных и сорных растений складываются конкурентные отношения между видами. Чем сильнее засоренность посевов, тем раньше ель закладывает почки и заканчивает вегетацию (Егоров, Бубнов, 2003). Сезонный рост сеянцев ели третьего года зависит от суммы накопленных положительных температур и начинается при 300...4000 С (Гаврилова, 2012). У сеянцев ели весной третьего года жизни верхушечная и боковая почки трогаются в рост 19 мая при температуре воздуха выше 15° С и температуре почвы на глубине 15 см выше 10° С. Через 7...10 дней начинает расти стволик, его рост продолжается в среднем 86 дней и заканчивается 22 августа (таблица 8).

Таблица 8 - Сезонный рост трехлетних сеянцев ели, см

Дата Проективное покрытие сорной растительности

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

19.05 9,9±0,1 10,0±0,1 10,6±0,1 9,9±0,2 9,8±0,1 10,3±0,1 10,0±0,1

24.05 10,5±0,1 10,5±0,1 11,0±0,1 10,3±0,2 10,3±0,2 10,8±0,1 10,5±0,1

29.05 11,9±0Д 11,8±0,2 12,5±0,1 11,9±0,2 11,8±0,2 12,2±0,1 12,0±0,1

Прирост 2,0±0,1 1,8±0,1 1,9±0,0 2,0±0,1 2,0±0,2 2,0±0,1 2,0±0,1

03.06 13,0±0,2 13,2±0,2 14,0±0,1 13,5±0,2 13,4±0,2 13,9±0,1 13,5±0,1

08.06 15,1 ±0,2 14,9±0,2 15,7±0,1 15,2±0,2 14,8±0,2 15,3±0,1 14,8±0,1

13.06 17,7±0,3 17,3 ±0,2 18,0±0,1 17,5±0,2 17,0±0,1 17,1±0,1 16,6±0,1

18.06 19,6±0,3 19,3 ±0,2 19,8±0,2 19,3±0,2 18,8±0,1 18,8±0,1 18,2±0,1

23.06 21,1±0,3 20,8±0,2 21,2±0,2 20,5±0,2 20,0±0,1 19,9±0,1 19,1±0,1

28.06 22,2±0,3 21,9±0,2 22,2±0,2 21,5±0,1 21,9±0,1 20,8±0,1 19,9±0,2

Прирост 9,2±0,3 8,8±0,2 8,1±0,1 8,0±0,1 8,6±0,1 6,7±0,5 6,4±0,0

03.07 23,3±0,3 22,6±0,2 23,2±0,2 22,4±0,1 22,7±0,1 21,1±0,6 20,7±0,1

08.07 24,2±0,4 23,4±0,2 24,1 ±0,2 23,1 ±0,2 23,4±0,1 21,8±0,5 21,3±0,1

13.07 24,9±0,3 23,9±0,2 24,7±0,2 23,7±0,2 23,9±0,1 22,2±0,5 21,7±0,1

18.07 25,5±0,3 24,8±0,2 25,2±0,2 24,1 ±0,2 24,3±0,1 23,0±0,4 22,0±0,1

23.07 26,4±0,3 25,9±0,2 25,6±0,2 24,4±0,2 24,6±0,1 23,3±0,4 22,3±0,1

28.07 26,9±0,2 26,8±0,3 26,0±0,2 24,7±0,2 24,8±0,1 23,7±0,4 22,6±0,1

Прирост 3,6±0,2 4,2±0,2 2,8±0,1 2,4±0,1 2,1±0,0 2,0±0,3 1,9±0,0

02.08 27,3±0,2 27,1±0,3 26,3±0,3 25,1±0,2 25,1±0,1 23,8±0,4 22,9±0,2

07.08 27,7±0,2 27,4±0,3 26,6±0,3 25,2±0,2 25,3±0,1 23,9±0,4 23,0±0,2

12.08 28,1 ±0,2 27,8±0,3 26,8±0,2 25,3±0,2 25,6±0,2 24,1 ±0,4 23,1 ±0,2

17.08 28,2±0,2 27,9±0,3 26,9±0,2 25,4±0,2 25,7±0,2 24,1 ±0,4 23,2±0,2

22.08 28,3±0,2 27,9±0,2 27,0±0,2 25,5±0,2 25,7±0,2 24,2±0,4 23,3±0,2

27.08 28,5±0,2 27,9±0,2 27,0±0,2 25,6±0,2 25,7±0,2 24,2±0,4 23,3±0,2

Прирост 1,1±0,1 0,8±0,1 0,7±0,1 0,5±0,1 0,6±0,1 0,4±0,1 0,4±0,1

01.09 | 28,5±0,2 27,9±0,2 27,0±0,3 25,6±0,2 25,7±0,2 24,2±0,4 23,3±0,2 |

у = -0,3893х +0,8596 Я3 =0,94

Одновременно с линейным ростом терминального побега происходит его утолщение. Таким образом, весной в сеянцах ели наиболее активно происходят ростовые и формообразовательные процессы, в мае-июне формируются основные показатели качества сеянцев - высота стволика и диаметр у корневой шейки (Редько и др., 1983). С третьей декады мая у сеянцев начинается активный рост хвои и процесс продолжается в течение периода роста.

В течение сезона влияние сорной растительности на вегетативный рост сеянцев ели возрастает. Максимальный прирост стволика сеянца ели приходится на вторую декаду июня. В это время наиболее сильно проявляется влияние сорной растительности, оказываемое на прирост сеянцев. Начиная с июля, отмечено замедление прироста стволика, на его рост также сильное влияние оказывает покрытие сорняками. Соответствие распределения среднего суточного прироста сеянцев ели в зависимости от проективного покрытия проверяется путем построения уравнения линейной регрессии (рисунок 2). 1

0,9 ♦

х 0.8

£ 0,7 -§ 0,6 0,5

I 0.4 I 0,3 1= 0,2 0,1 0

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Проективное покрытие сорной растительностью

Рисунок 2 - Геометрический ряд распределения среднесуточного прироста

В качестве аналога известным гербицидам нами предложены технические лигносульфонаты, представляющие собой соли лигносульфоновых кислот, которые образуются при делигнификации древесины сульфитным способом. Первоначальным опытам предшествовали предварительные лабораторные испытания. Вещества со следующими рабочими названиями: ЛСТ нитрозированные, ЛСТ хлорированные, ЛИНИТ показали эффективность на всходах сорняков и отсутствие влияния на прорастание семян ели. Для оценки влияния изучаемых препаратов на жизнедеятельность почвенных организмов и их токсичности, в качестве объекта нами выбран подстилочный вид семейства люмбрицид (ЬитЪпайаё) АПо1оЬорЬога Бр. (Гаврилов, Перель, 1958; Криволуцкий, 1994; Радченко, Шабунов, 2006). Выявлено минимальное влияние на жизнедеятельность объекта при использовании 10%-ной концентрации вышеперечисленных веществ. Критерием эффективности применения гербицидов для подавления сорной растительности следует признать, прежде всего, сохранность сеянцев, их развитие и состояние

(Соколов, 2013). Нами было рассмотрено влияние испытуемых веществ на рост и развитие сеянцев ели второго и третьего годов выращивания. Стоит отметить, что визуальных различий при обследовании отмечено не было по всем вариантам опыта при сравнении с контролем (таблица 9).

Таблица 9 - Соотношение надземной и подземной частей сеянцев

Вариант опыта Соотношение массы сеянцев, % Отношение надземной и подземной части

двухлетние трехлетние двухлетние трехлетние

хвоя ствол корни хвоя ствол корни

Контроль (без обр.) 50,8 29,6 19,6 52,7 21,0 26,3 2,4:1 3,7:1

ЛСТ нитр. 0,2 л./м' 51,1 28,8 20,1 49,7 21,9 28,4 2,4:1 3,5:1

ЛСТ хлор. 0,2 л/м1 51,2 29,4 19,4 49,1 22,2 28,7 2,4:1 3,5:1

ЛИНИТ 0,2 л/м2 49,4 30,4 20,2 50,1 21,3 28,6 2,3:1 3,7:1

Зелек, 2 л/га 52,1 28,0 19,9 50,1 19,6 30,3 2,6:1 4,3:1

Раундап, 2 л/га 45,6 31,2 23,2 47,7 19,8 32,5 2,2:1 4,0:1

В полевых опытах высокую эффективность показал гербицид раундап (80,7...90,3%), однако, следует подчеркнуть, что послевсходовое опрыскивание препаратами на основе глифосата можно проводить после заложения верхушечных почек и частичного одревеснения побегов у ели, ингибирующее действие на всхожесть и рост семян ели показали лабораторные опыты. Препарат зелек применятся только по злаковым однодольным растениям, против которых он показал высокую эффективность - 100%, на остальные группы растений он действует незначительно (14,4%), при этом обработку проводили только на поле с сеянцами ели второго года выращивания, где встречены представители семейства Роасеае. Наибольшую опасность и вредоносность представляют многолетние вегетативно-подвижные сорные растения, размножающиеся преимущественно вегетативным путем. Высокую эффективность против сорняков данной группы показали лигносульфонаты хлорированные с концентрацией 10% (41,3...92,8%), эффективность против малолетних сорняков составила 57,2... 100,0%. Средняя гербицидная эффективность именно этой группы также имеет максимальные значения по сравнению с остальными синтезированными веществами, однако, для обоснования рекомендаций по производству и использованию необходимы дальнейшие исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведения рекогносцирующих и маршрутных исследований нами впервые составлен полный список конкретных сорных флор питомников южной подзоны тайги Вологодской области. Полученные результаты по оценке влияния сорной растительности на вегетацию и развитие сеянцев Picea abies (L.) Karst. и способов контроля над сорняками в лесных питомниках с применением химических мер позволили достичь цели и задач, поставленных в начале исследования.

Основными выводами и рекомендациями исследования являются:

1. Сорная ценофлора лесных питомников насчитывает 167 видов сосудистых растений, относящихся к 110 родам и 28 семействам.

2. Ядро сорного компонента лесных питомников образуют травянистые многолетние вегетативно-подвижные (30,6%) и малолетние виды (33,6%), относящиеся к сегетально-рудеральной ценотической группе (51,0%).

3. На полях питомников наиболее распространены малоактивные виды (52,5%), однако, засорение питомников происходит за счет активных видов (3,0%), которые и являются самыми вредоносными.

4. Видами, требующими особого контроля, являются: Achillea millefolium L., Chenopodium album L., Elytrigia repens (L.) Nevski, Rumex acetosella L. и Taraxacum officinale Wigg.

5. Значительная часть всех сорных травянистых растений в питомниках образуют мелкие и средние семена (75,4%), распространяющиеся анемохорно (61,4%), при этом абсолютный вес большинства семян (81%) находится в пределах от 0,01 до 2 г, по показателю семенной продуктивности большинство сорных растений (50,1%) образуют 250...5000 штук с растения.

6. Всхожесть семян у многолетников выше, чем у малолетних видов почти в 1,5 раза, всхожесть семян однодольных сорняков выше, чем двудольных.

7. Появление всходов из семян сорных растений происходит с глубины 0,5...2 см, дальнейшее заглубление до 8 см снижает всхожесть до 0%.

8. Всходы большинства сорняков на полях питомников появляются при переходе среднесуточных температур воздуха за 10° С (вторая-третья декада мая).

9. Оптимальный период для проведения агротехнических мероприятий, приходится на первую половину июня до массового зацветания сорняков.

10. В качестве рекомендуемого аналога производственным гербицидам выявлен препарат, оказывающий незначительное влияние на вегетацию сеянцев ели и сильный гербицидный эффект на рост и развитие сорной растительности- ЛСТ хлорированные с концентрацией 10% (эффективность 61,4...92,3%).

Список публикаций автора по теме диссертации

Статьи в рецензируемых журналах из списка, утвержденного ВАК:

1. Бабич, H.A. Активность видов сегетальной флоры питомников южнотаежной подзоны Вологодской области / H.A. Бабич, С.Н. Ушакова // Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Серия «Естественные науки». - Архангельск. - 2012. — Вып.2. — С. 5-10.

2. Бабич, H.A. Инвентаризационная оценка сорного компонента лесных питомников южной подзоны тайги Вологодской области / H.A. Бабич, С.Н.Ушакова, И.С. Нечаева // Вестник КрасГАУ. - Красноярск. - 2012. -Вып. 4. - С.75-80.

3. Коновалова, И.С. Фитоценотическая значимость сорных растений лесных питомников / И.С. Коновалова, H.A. Бабич, С.Н. Марич // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. — Архангельск. — 2014. - №1 (337). -С. 37-45.

Прочие публикации:

4. Ушакова, С.Н. История развития питомнического дела в Вологодской области / С.Н. Ушакова // Экологические проблемы Арктики и сопредельных территорий. - Архангельск. - 2011. — Вып. 14. — С. 45-48.

5. Бабич, H.A. Систематическое разнообразие синантропной флоры агроэкосистем лесных питомников / H.A. Бабич, И.С. Нечаева, С.Н. Ушакова // Экологические проблемы Арктики и сопредельных территорий. - Архангельск. -2011,- Вып. 14.-С. 66-68.

6. Ушакова, С.Н. Сорная растительность лесных питомников / С.Н. Ушакова // Материалы XII Перфильевских научных чтений «Изучение, охрана и рациональное использование растительного покрова Арктики и сопредельных территорий», 29-31 мая 2012. - Архангельск. — С. 70-73.

7. Ушакова, С.Н. Фитоценотическая активность сорной флоры лесных питомников Вологодской области / С.Н. Ушакова // Материалы XII Международной конференции "Леса Евразии - Белорусское Поозерье". - М.: ФГБОУ ВПО МГУЛ. — 2013,- С. 215-217.

8. Ушакова, С.Н. Lupinus polyphyllus как инвазионный вид в лесных питомниках / С.Н. Ушакова, О.П. Полойник, П. Сигурдссон // Материалы докладов II Всероссийской (XVII) молодежной научной конференции «Молодежь и наука на Севере» (в 2-х томах). Том II. (Сыктывкар, Республика Коми, Россия, 22-26 апреля 2013). - Сыктывкар. - 2013. - С. 156-157.

9. Бабич, H.A. Список видов сорных растений лесных питомников на Севере Русской Равнины: практическое пособие / H.A. Бабич, С.Н. Ушакова, И.С. Коновалова. - М-во образования и науки Рос. Федерации, Федер. гос. авт.

образоват. учреждение высш. проф. образования «Сев. (Аркт.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова». - Архангельск. - 2013. - 48 с.

10. Бабич, Н.А. Инвентаризационная оценка сегетальной флоры лесных питомников на севере Русской равнины / Н.А. Бабич, С.Н. Марич, И.С. Коновалова // Материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых «Проблемы и перспективы исследований растительного мира» (13-16 мая 2014 г., г. Ялта). - Ялта. - 2014. - С. 79-80.

11. Марич, С.Н. Список видов сорных растений в лесных питомниках таежной подзоны на севере Русской равнины / С.Н. Марич. - Сборник статей студентов, аспирантов и молодых ученых по итогам Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием) «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (15-16 мая 2014 г., г. Красноярск). -Красноярск. - 2014. - С. 66-69.

12. Babich, N.A. Spécifié compound of weeds in forest nurseries of taiga subzone / N.A. Babich, S.N. Marich // 23rd International Conférence «Ecology & Safety» (8-12 June 2014, Bulgaria. http://www.scientific-publications.net/en/open-access-journals/ecology-and-safety/). - Volume 8. - 2014. - P. 554-559.

13. Бабич, Н.А. Декоративное растениеводство. Древоводство: учебное пособие / Н.А. Бабич, С.Н. Марич, О.С. Залывская. - М-во образования и науки Рос. Федерации, Федер. гос. авт. образоват. учреждение высш. проф. образования «Сев. (Аркт.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова». - Архангельск: Сев. (Аркт.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова. - 2014. - 100 с.

Подписано в печать 07.10.2014. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 2952

Издательский дом САФУ 163060, г. Архангельск, ул. Урицкого, д. 56