Содержание к диссертации
Введение
Глава 1.СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ ВЫРАЩИВАНИЯ СЕЯНЦЕВ В ПИТОМНИКАХ 7
1.1. Сохранение почвенного плодородия на питомниках 8
1.2. Повышение грунтовой всхожести семян 9
1.3. Выращивание посадочного материала 15
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 20.
Глава 3. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ 28
1.1 Рельеф и гидрология 28
1.1. Климат 29
1.2. Почвы 32
1.3. Растительность 35
Глава 4. ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА РОСТ СЕЯНЦЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ 43
4.1. Условия возникновения крупноплощадных гарей 43
4.2. Выращивание посадочного материала 45
4.3. Экологические условия при выращивании сеянцев сосны 51
4.4. Ростовые процессы у 1-летних сеянцев сосны 59
4.5 Рост сеянцев сосны во 2-ой год выращивания 68
Глава 5. ВЛИЯНИЕ ГУСТОТЫ ПОСЕВОВ НА РОСТ СЕЯНЦЕВ СОСНЫ 75
5.1. Сохранность сеянцев при различной густоте посевов... 75
5.2. Интенсивность роста сеянцев первого года выращивания 76
5.3. Интенсивность роста сеянцев во второй год выращивания 81
5.4. Рост сеянцев при изменении схемы посева 89
5.5. Удельный вес стандартного посадочного материала 99
ВЫВОДЫ 108
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ - ТЕХНИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выращиванию сеянцев сосны обыкновенной в экстремальных почвенно-климатических условиях 109
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 114
Введение к работе
Актуальность проблемы. Ленточные боры Алтайского края, занимающие площадь более 1 млн. га, являются своеобразной экосистемой, сформировавшейся в течение многих тысячелетий в экстремальных почвенно-климатических условиях юга Западной Сибири.
В 1997-1999 гг. вследствие глобальной засухи лесными пожарами был нанесен лесным экосистемам колоссальный ущерб, в результате гибели, главным образом, сосновых насаждений на площади около 70 тыс. га. Поэтому весьма остро встает проблема восстановления экологической и средообразующей роли лесных экосистем на гарях.
В связи с экстремальными почвенно - климатическими условиями местообитания естественное возобновление сосны на открытых площадях происходит чрезвычайно сложно, и процесс растягивается на многие десятилетия с формированием разновозрастных насаждений.
Выращиванию посадочного материала сосны посвящено большое количество исследований, но в экстремальных почвенно-климатических условиях, которые свойственны сухой степи юга Алтайского края, их оказалось недостаточно. Однозначно ответить на вопросы технологического характера по интенсификации данного процесса достаточно затруднительно. Особая же ценность ленточных боров предопределяет необходимость быстрого лесовосстановления на гарях, а это требует изучения процесса выращивания сеянцев сосны с установлением оптимальных условий .
Цель и задачи исследований. Целью работы является установление оптимальных параметров интенсивного технологического процесса по выращиванию сеянцев сосны в экстремальных почвенно-климатических условиях сухой степи юга Алтайского края. При этом были поставлены следующие задачи:
1. Изучить микроклиматические условия - интенсивность освещения, температурный режим с учетом затенения и мульчирования посевов.
Определить оптимальную густоту посевов в целях достижения высокого и качественного выхода посадочного материала сосны в 2-летнем возрасте.
Обосновать возможность изменения существующих минимальных размеров сеянцев по высоте.
4. Установить оптимальный технологический процесс на основе
лучших показателей по ростовым процессам сеянцев.
Научная новизна работы. Впервые выполнен анализ экологических условий в посевах сосны на питомнике с учетом их затенения и мульчирования с обоснованием интенсивности ростовых процессов сеянцев. Установлена целесообразность изменения минимальных размеров высоты сеянцев по ГОСТу 3317-90 и снижение нормы высева посевного материала за счет оптимизации густоты посевов и микроусловий, особенно в первый год выращивания.
Защищаемые положения.
1 .Выращивание качественного посадочного материала сосны в экстремальных почвенно-климатических условиях сухой степи требует выполнения необходимых мероприятий по подготовке семян к посеву и специальных агроприемов по оптимизации условий, особенно в первый год выращивания и изменения схемы посевов.
2. Интенсификация процесса выращивания посадочного материала позволяет снизить нормы высева семян сосны и повысить минимальные размеры высоты сеянцев относительно существующего стандарта.
Практическая значимость работы заключается в разработке Технических указаний по выращиванию сенцев сосны обыкновенной в экстремальных почвенно-климатических условиях.
Апробация работы. Основные положения и отдельные разделы работы были доложены и обсуждены на научно-практических конференциях: «Восстановление нарушенных ландшафтов» (г. Барнаул, 2004), «Состояние и перспективы развития плодоводства, овощеводства и лесного хозяйства
6 Западной Сибири» (г. Барнаул, 2005), «Актуальные вопросы лесного хозяйства и озеленения в Казахстане» (г. Щучинск, 2005).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству, списка библиографических" источников. Общий объем рукописи составляет 125 стр, включая 34 таблицы и 18 рисунков. Список литературы насчитывает 158 библиографических источника, в том числе 3 на иностранном языке.
Повышение грунтовой всхожести семян
Среди хвойных сосна обыкновенная занимает первое место в воспроизводстве лесов. Имея огромный ареал, сосна одновременно находится в самых разнообразных эколого-географических условиях. Широкий и разнообразный эколого-географический фон является той основой, на которой сосна приобрела в процессе эволюции большое разнообразие (Черепнин, 1980)
Многие признаки отражают наследственные особенности популяционной изменчивости вида (Ирошников, 1977; 1978). К таким признакам относят и показатели семян, в том числе их масса 1000 штук, которая оказывается сильно изменчивым показателем. Масса семян изменяется в зависимости от нахождения в шишке и от положения шишки на дереве (Правдин, 1931; Князев, 1954), от размера шишки (Лигачев, 1959; Сурин, 1976), от возраста дерева (Азниев, 1970; Черепнин, 1964), от условий погоды в период их созревания (Некрасова, 1957, 1960; Правдин, 1964), от географического происхождения (Некрасова, 1957; Патлай, 1965; Мишуков, 1974), от типа леса (Черепнин, 1964; Пихельгас, 1971; Морозов, 1950; Лесосеменное..., 1982).
Индивидуальная изменчивость массы 1000 семян для условий ленточных боров Алтая отмечалась Т.П.Некрасовой (1960), которая установила, что несмотря на колебания массы семян в различные годы, их относительный ранг в популяции сохраняется из года в год.
Используя полученные материалы исследований В.Л.Черепнина (1980), В.И.Заблоцкого и др. (2005) нами выполнен анализ массы 1000 семян сосны в зависимости от их происхождения в меридиальном направлении, взяв за нулевой километровый отсчет Тополинский лесхоз Алтайского края как крайне южную точку заготовок семян, а в качестве северной - Ханты-Мансинский лесхоз Тюменской области. Расстояние между этими точками около 1350 км. В результате корреляционного анализа установлено, что с продвижением на север масса 1000 семян сосны снижается и достаточно резко, связь оказывается высокой, тесной при коэффициенте корреляции минус 0,81 и коэффициенте достоверности вывода 8,1.
Семена сосны обыкновенной, как и других хвойных пород, во время созревания характеризуются высокой физиологической активностью, в их тканях происходит накопление крахмала, белка и жиров. Но при созревании физиологическая активность замедляется, зародыш семени перестает расти, снижается содержание воды.
Семена сосны обыкновенной имеют вынужденный покой (Николаева, 1967) и не прорастают только из-за отсутствия необходимых условий (влаги, тепла, кислорода), но при создании определенных условий семена быстро выходят из состояния покоя и прорастают (Лесные плантации..., 1984).
Для прорастания семени необходимо создать определенные условия, при которых начнется рост зародыша. Процесс прорастания состоит из нескольких этапов: поглощение воды, начало деления клеток, перемещение питательных веществ в точки роста, дифференциация клеток на части растения. Первым этапом является поглощение воды, что приводит в действие всю цепочку превращений, в результате которых происходит прорастание семени. Если в состоянии покоя семена сосны содержат около 7 - 8% влаги, то перед прорастанием ее становится до 45%.
С целью стимулирования прорастания семян, повышения их грунтовой всхожести, улучшения качества сеянцев рекомендуется проводить их обработку перед посевом растворами, содержащими стимуляторы роста (Некрасов, 1960; Комиссаров, 1962; Негаева, 1965; Маркова, 1968, 1974; Мосин, 1970; Верзилов, 1971; Федорова, 1971; Матвеева, 1978, 1994; Матвеева и др., 1971, 1996 а, б; Лузанов, 1985; Лихоманов, 1992; Грунина, Кречетова, 1995; Ларионова, 1997, Попов, Сморгунова, 1997 и др.). Это мероприятие позволяет увеличить грунтовую всхожесть семян ели и сосны на 5-15%, повысить устойчивость сеянцев против грибных заболеваний и увеличить выход посадочного материала с единицы площади до 20-25%.
В частности, при применении фумара (Пентелькин и др., 1995) рекомендуется пользоваться раствором с концентрацией 1.10" % для предпосевной обработки семян и в концентрации 1x10" % для внекорневого опрыскивания сеянцев. Для этих же целей можно использовать и крезецин (Пентелькин, Пентелькина, 2000).
Положительное влияние микроэлементов на рост и развитие сеянцев отмечалось в ряде работ (Матвеева, 1994, Кречетова, 1997, Жук, 1972, Журавлева, 1962, 1978; Куприянов и др., 1971; Киприянов и др., 1982; Самошина, Иванов, 1993; Arduini, 1998; Knight, 1978 и др.).
Проведенные опытные работы по предпосевной обработке семян лазерным облучением (Васильев, 1962; Батыгин, Савин, 1966; Лазоренко, 1976; Камешков и др., 1986) в течение одной секунды дает повышение грунтовой всхожести на 12-13%. Обработка семян сосны красным светом (Зоров и др., 1988) с применением промышленной установки «Львов- 1М-Электроника» повысила грунтовую всхожесть после двухкратного пропускания в среднем на 20-25%, но повышенный эффект по грунтовой всхожести отмечен лишь для семян 111 класса качества. Применение магнитного поля наиболее целесообразно делать совместно с регуляторами роста (Смогунова и др., 1989)
Объекты и методы исследований
В качестве методологической основы принят многосторонний, комплексный подход к решению проблемы эффективного выращивания посадочного материала сосны обыкновенной в экстремальных почвешю-климатических условиях сухой степи с использованием экологических, лесоводственных, таксационных, апробированных в лесоводственных исследованиях, методических подходов. Применяемые,, методики трансформировались с учетом выполнения поставленных задач.
Объектом исследования послужили однолетние и двухлетние сеянцы сосны обыкновенной, выращиваемые в лесном питомнике Озеро-Кузнецовского лесхоза Алтайского края. Питомник занимает площадь 8 га, рельеф равнинный. Климат резко континентальный (средняя температура января -18С, июля 22С, количество годовых осадков от 180 до 240 мм). Мощность пахотного горизонта 22-29 см, содержание гумуса в нем не превышает 1,5%. Почва дерново-подзолистая (Трофимов, 2003).
Агротехника выращивания посадочного материала предусматривает обязательное применение севооборотов, основой которых являются паровые поля, что способствует восстановлению почвенного плодородия, помогает в борьбе с сорной растительностью, вредителями и болезнями сеянцев сосны.
На питомнике внедрен 4-польный севооборот: сидеральный пар, черный пар, сеянцы однолетние и сеянцы двухлетние. В качестве сидератов используется горох при норме высева 200-220 кг/га. За 3-4 недели до посева семена гороха опудриваются препаратом тетраметилдиурамдисульфит (ТМТД) из расчета 300 г/ц семян, а 15-20 мая проводится предпосевная культивация на глубину 10-12 см с одновременным боронованием и производится посев сидерата. После посева проводится прикатывание. В период цветения сидераты прикатываются кольчатым катком и измельчаются дисковой бороной БДТ-3 с последующей запашкой зеленой массы на глубину 20-22 см. В течение оставшегося вегетационного периода и в течение следующего года почва содержится в черном пару с периодической культивацией на глубине 14-16 см в целях борьбы с сорной растительностью. Перед посевом семян в почву вносятся минеральные удобрения в дозах: калийные - 60 кг/га, азотные - 30 и фосфорные - 70 кг/га.
Так как процесс выращивания посадочного материала сосны обыкновенной в экстремальных почвенно-климатических условиях сухой степи не только длительный, но и в сильной степени зависимый от многих природных и антропогенных факторов, поэтому экспериментальные работы выполнялись по трем схемам.
Первая схема опыта предусматривала посев семян сосны по 6-строчной схеме с различной степенью освещенности и температурным условиям при выращивании сеянцев. Посевы мульчировались опилками слоем 3 см и поливались одновременно (рис. 1а).
Протяженность каждого варианта по интенсивности освещенности равен 20 м и занимал 3 соседних ленты. Общая длина ленты по варианту 100 м. Морфометрические показатели сеянцев по всем вариантам определялись на растениях, взятых на учетных отрезках длиной в 1 м на расстоянии 5; 10; 15 м от начала варианта. Замеры выполнены по каждой строчке в 3 лентах с выведением средней величины.
Вторая схема опыта предусматривала изменение схемы посева, то есть путем перекрытия семяпроводов у сеялки СКП-6, достигалась 3, 4, 5 и 6 -строчная схема посева, которые мульчировались и поливались аналогично первой схеме (рис. 16).
Опытные посевы выполнены на трех смежных лентах и каждый вариант схемы посева имел протяженность в 60 м. Сеянцы для морфометрических замеров брались на учетных однометровых отрезках на расстоянии 5; 10; 15 м. от начала варианта, то есть средняя величина выводилась из 9 замеров.
Третья схема опыта предусматривала посев различного количества семян на погонный метр посевной строки: 50, 100, 150, 200, 250 и 300 семян (рис. 1в). Каждая схема опыта предусматривала следующие варианты: мульчирование + затенение + полив, мульчирование + полив, затенение + полив, полив, без всего (К)
По каждому варианту высевалось 20 строчек длиной 1 м поперек ленты. Длина каждого варианта 5 м. Всего по каждому агроприему было 6 вариантов по количеству высеянных семян на 1 м.п. Общая длина опытных посевов по агроприему 30 м, число строчек 120. Для замеров брались каждая 5-я, 10-я и 15-я строчки по вариантам.
Для изучения влияния основных экологических факторов (освещение и температура почвы) на 6-строчных посевах устанавливались щиты с пропуском солнечной энергии в размере 33, 50, 60, 67 и 75% от полной. Под щитами устанавливались термометры на поверхности мульчи и под ней на почве. Интенсивность освещенности фиксировалась люксметром Ю-116, а температура обычным термометром в 14 часов ежедневно, с момента посева семян до формирования верхушечной почки, тоесть с 15 мая по 1 июля.
Предпосевная подготовка семян осуществлялась в соответствии с существующими рекомендациями (Наставление..., 1979; Новосельцева, Смирнов, 1983).
Климат
Обширная Кулундинская равнина занята каштановыми почвами, особенностью которых является малое содержание гумуса, легкий механический состав, подверженность действию ветров. Под сосновыми борами с развитым травостоем формируются дерново-подзолистые почвы.
Флювиогляционные среднезернистые пески являются основной почвообразующей породой, мощность которых достигает 15-20 м. по повышенным элементам рельефа. В понижениях и по границам со степью толщина песков снижается до 1,5-2,0 м, и они подстилаются карбонатными суглинками (Горшенин, 1939; Бугаев, Косарев, 1988).
В настоящее время древние лощины стока покрыты сосновыми лесами, где почвообразовательный процесс идет по подзолистому типу (Трофимов, 2003; Трофимов и др., 2001) с формированием дерново-подзолистых слабооподзоленных почв. В отличие от аналогичных почв в других районах края, данные почвы имеют нейтральную реакцию раствора в верхних горизонтах. На формирование дерново-подзолистых почв большое влияние оказывает рельеф местности. Плосковершинные дюны и пологие склоны с глубиной грунтовых вод более Юм заняты почвами со слабо выраженными признаками, оподзоленности. На нижних частях склонов при глубине грунтовых вод 3-7 м., развиваются подзолистые, слабой степени оподзоленности песчаные почвы, а в лощинах, с временным скоплением поверхностных вод, создаются условия для формирования подзолисто-глеевых почв. В понижениях с постоянно избыточным увлажнением и с близким залеганием уровня грунтовых вод распространены торфянисто-глеевые почвы, тоесть имеет место болотный тип почвообразования.
Песчаные почвы характеризуются незначительной влагоемкостью и высокой теплопроводностью, они быстро нагреваются и быстро остывают, но под древесно-кустарниковой растительностью эти колебания несколько сглаживаются. Осадки быстро проникают вглубь почвы, а испаряющая способность менее значительна и поэтому использование атмосферных осадков корневыми системами происходит более эффективно (Вангниц, 1953).
В районе исследований песчаные слабогумусированные сухие почвы занимают под лесной растительностью 53,1% площади, а песчаные слабогумусированные свежие - 38,0 %. На долю почв с избыточным увлажнением приходится 0,6% площади, а удельный вес болотных почв составляет 0,9% (Трофимов, Невинская, 2001).
Таким образом, почвенно-климатические условия района исследований являются экстремальными, приближающимися к зоне полупустынь. Высокая амплитуда колебания температуры, незначительное годовое количество атмосферных осадков, песчаные, бесструктурные слабогумусированные почвы наложили отпечаток на распространение как древесно-кустарниковой, так и травянистой растительности, среди которой преобладают ксерофитные виды.
