Введение к работе
Актуальность темы. Основной и наиболее значимой задачей лесного хозяйства Республики Татарстан, как малолесного региона, является обеспечение потребности в высококачественном посадочном материале и в тоже время оценка связи между растениями и средой произрастания на исследуемой территории. Одной из перспективных для лесовосстановления древесных пород является сосна обыкновенная, выращивание которой осуществляют в течение двух - трехлетнего цикла в лесных питомниках по отработанной технологии (Тимофеев, 1968; Исайкин, 1968; Ведерников, Федорова, 1981). Существующие приемы повышения качества выращиваемых сеянцев хвойных пород используют весь комплекс мероприятий: соответствующую обработку почвы, подготовку семян, рациональную технологию посева, интенсивный уход, применение средств защиты, стимуляторов роста растений и минеральных удобрений. Эти приемы обеспечивают получение стандартного посадочного материала.
Одной из основных особенностей лесного хозяйства, отличающей эту отрасль от других, является длительный срок лесовыращивания, что обязывает соразмерять период и масштаб пользования лесными ресурсами со временем и объемом их воспроизводства. Поэтому главной задачей лесовосстановления является решение труднейшей проблемы лесопроизводства – сокращение периода воспроизводства лесных ресурсов.
Цель работы - оценить эффективность использования стимуляторов роста и биологически активных веществ, при выращивании сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в условиях питомников Среднего Поволжья для повышения качества и сокращения сроков выращивания стандартного посадочного материала, используемого в лесовосстановлении.
Задачи исследования:
1.Изучить опыт выращивания посадочного материала хвойных пород с использованием биологически активных веществ и агрохимикатов;
2.Установить влияние стимуляторов роста и биологически активных веществ (БАВ) на рост и развитие проростков и сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в лабораторных и полевых условиях;
3.Определить лучшие комбинации и концентрации стимуляторов роста и БАВ для выращивания сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в различных почвенно-климатических условиях.
Научная новизна: изучено влияние стимуляторов роста и биологически активных веществ на посевные качества, грунтовую всхожесть, содержание хлорофилла в хвое, рост и развитие сеянцев, поражаемость сеянцев болезнями. Установлены наиболее перспективные биологически активные вещества и стимуляторы роста, определены наиболее оптимальные концентрации и способы применения для повышения качества сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в различных почвенно-климатических условиях Среднего Поволжья.
Обоснованность выводов и достоверность результатов работы обеспечены значительным объемом фактического материала, лабораторными и полевыми экспериментами с применением современных методов проведения исследований и подтверждением их методами математической статистики.
Декларация личного участия. Автор лично производил работы по аналитическому обзору литературы. Формирование цели и задач исследований, а также выбор методик производился совместно с научным руководителем. Сбор фактического материала, закладка лабораторных и полевых опытов, проведение агрохимических и химических анализов почв, проведение камеральных работ, анализ и обобщение результатов исследований, формулирование выводов произведены автором лично. В совместных публикациях доля участия автора составляет от 20 до 70%.
Практическая значимость. Полученные результаты позволяют оптимизировать процесс выращивания сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в условиях Среднего Поволжья. Результаты данной работы могут быть использованы на предприятиях лесного комплекса для выращивания сеянцев хвойных пород, для подготовки специалистов лесных отраслей в рамках учебного процесса.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на научных конференциях: «Повышение устойчивости и продуктивности дубрав, опыт и перспективы выращивания насаждений лиственницы в европейской части России» (Казань, 2005 г.); «Пути рационального воспроизводства, использования и охраны лесных экосистем в зоне хвойно-широколиственных лесов» (Чебоксары, 2005г.); «Проблемы использования и воспроизводства лесных ресурсов» (Казань, 2006г.); «Леса, лесной сектор и экология Республики Татарстан» (Казань, 2007г.), международной научно-практической конференции «Perspektywiczne opracowania sa nauka i technikami- 2011» (Przemysl, 2011).
Положения диссертационной работы изложены в научном отчете «Разработка научно-обоснованных предложений по совершенствованию технологии выращивания хвойных и лиственных пород на базе комплексной механизации с использованием средств химии» (Казань, 2008г.); «Разработка нормативно-методической базы регулирования лесопроизводства в малолесных районах, обеспечивающих оптимизацию лесистости, повышению экологического и ресурсного потенциала лесов» (Казань, 2009г); «Исследование влияния биологически активных веществ на ростовые процессы посадочного материала используемого в лесовосстановлении» (Казань, 2010г.); «Исследование ростовых процессов посадочного материала, выращенного с использованием агрохимикатов и регуляторов роста для целей лесовосстановления» (Казань, 2011-2012гг.).
На защиту выносятся положения:
-
Стимуляторы роста растений, биологически активные вещества положительно влияют на посевные качества семян, рост и развитие проростков и сеянцев в лабораторных условиях.
-
Стимуляторы роста растений, биологически активные вещества существенно увеличивают содержание фотосинтетических пигментов в хвое сеянцев сосны обыкновенной в полевых условиях.
-
Применение БАВ и стимуляторов роста растений в течение нескольких вегетационных периодов существенно сокращает сроки выращивания сеянцев.
Публикации. Основные результаты исследований изложены в 10 печатных работах, в том числе в 3 журналах, рекомендованных ВАК России.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 147 страницах машинописного текста и состоит из ведения, 6 глав, выводов и приложений, материалы исследований иллюстрированы 34 таблицами и 21 рисунком. Список использованной литературы содержит 213 названий, в том числе 13 на иностранных языках.
Во введении обоснована актуальность исследований, определены цель и задачи исследований, представлены теоретическая и практическая значимость работы, а также основные положения, выносимые на защиту.
ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ НА СЕЯНЦЫ И ПОЧВЫ ПИТОМНИКОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).
Выполнен обзор работ по проблемам применения химических и биологических препаратов на сеянцы и взрослые деревья. Изучено влияние условий почвенной экологии на выращивание посадочного материала. Проведена оценка лесорастительных свойств почв лесных питомников, установлена зависимость выхода стандартного посадочного материала от плодородия почв лесных питомников (Тольский, 1925; Васильев, 1974; Захаров 1996; Романов, 1999 и др.). По результатам исследований опубликованы рекомендуемые величины физико-химических показателей почв лесных питомников, установлено действие мелиорантов: зеленых удобрений (Довбан, 1990), извести (Мухортов, 1999), песка, глины (Смирнов и др., 1967; Родин, Попова, 1989), гипса, органических и минеральных удобрений (Васильев, 1974; Баталов, 1975; Победов, 1986; Попов и др., 1986; Мочалова, Мочалов, 1990), органических отходов (Ефимов, Захаров, 1987; Кононов, Лагутина, 1996; Мерзлая, 1996; Романов, 1996), бактериальных веществ (Родин, Попова, Кандыба, 1997), комплексного воздействия (Кураев, Бахолдина, Маврина, 1994; Родин, 1996) на оптимизацию условий почвенной экологии и рост сеянцев, обоснованы дозы внесения мелиорантов в зависимости от результатов почвенного обследования (Методические указания по комплексному агрохимическому окультуриванию полей, 1985; Временные рекомендации по повышению плодородия почв лесных питомников, 1987; Родин, Попова, 1989; Окультуривание и повышение плодородия почв лесных питомников Европейской части России, 1994; Победов, 1986; Нуреева, 1998; Мухортов, 1999; Романов, 1999), предложено введение мелиоративно-приводных севооборотов (Романов, 2000).
Технология выращивания сеянцев, помимо всех общих принципов (подбор субстрата, типов контейнеров, режимов выращивания и т.д.) включает в себя комплекс подкормок, основанный на использовании помимо минеральных и органических удобрений широкого ассортимента биологически активных веществ (регуляторов роста, микробиологических и гуминовых препаратов) (Пентелькина, 2005, 2012; Пентелькина, Пентелькин, 2007).
Следует отметить, что выращивание посадочного материала согласно Лесного кодекса РФ в редакции от 04.12.2006 отнесено к коммерческой деятельности. На основе анализа литературных данных были определены основные направления исследований.
ГЛАВА 2. КРАТКАЯ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
Республика Татарстан расположена в Среднем Поволжье, на востоке Русской равнины, в средней части бассейна реки Волги и нижней части бассейна реки Камы, в лесной и лесостепной зонах. Территория республики занимает 67,6 тыс. км2 и ограничена координатами 53058 -56039 с. ш. и 47015 - 54018 в.д. Наибольшая протяженность с севера на юг – 270 км и с юго-запада на северо-восток – 460 км (Колобов, 1968). Территория Республики Татарстан характеризуется умеренно-континентальным климатом с жарким летом и умеренно-холодной зимой. Зимы иногда сопровождаются суровыми морозами, температуры доходят до – 42-53 С (зимы 1942 и 1978 годов отличались очень низкими температурами, значения которых доходили до – 50 С). Летом, наоборот, отмечаются повышенные температуры, нередко доходящие до 40 С. Самым теплым месяцем на территории Татарстана является июль, самым холодным – январь (Атлас РТ, 2005). Иногда, в январе, отмечается аномально-теплая погода с осадками смешанного типа, с туманами. Например, январь 2007 г. оказался самым теплым за последние 100 лет.
Устойчивый переход средней суточной температуры к теплу наблюдается примерно в середине апреля, а к холоду – в начале второй декады ноября. Таким образом, длительность периода с положительными температурами превышает полгода. Климат изучаемой территории характеризуется достаточностью тепла и умеренным количеством осадков, что в свою очередь говорит о благоприятной возможности создания и выращивания защитных лесных культур.
ГЛАВА 3. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕГЕТАЦИОННЫХ ПЕРИОДОВ 2009-2012гг.
В главе приводятся метеорологические характеристики вегетационных периодов 2009-2012 гг. по исследуемым районам, в которых проводились исследования (рис. 1 и 2).
Рисунок 1. Температура воздуха в С, вегетационного периода 2010 г.
Рисунок 2. Количество осадков в мм, вегетационного периода 2010 г.
