Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ литературных источников по состоянию проблемы 11
Глава 2. Физико-географические условия, объекты исследований и методология.
2.1. Характеристика исследуемых районов. Объекты исследований и объем выполненных работ.
2.1.1. Природные условия бассейна реки Унжи (Костромская область)..32
2.1.2. Характеристика объектов и общие природные условия Московской области 34
2.2. Методология.
2.2.1. Методика изучения миграции химических средств 36
2.2.2. Подготовка семян к посеву 38
2.2.3. Определение влияния химических средств на сеянцы, саженцы, культуры сосны обыкновенной 39
2.2.4. Реакция сорной растительности на воздействие химических средств 44
2.2.5. Изменение физико-химических свойства почв под влиянием химических средств 45
2.2.6. Статистический анализ экспериментального материала 45
Глава 3. Экологическая оценка миграции химических средств в почве .
3.1. Влияние минеральных удобрений на содержание азота, фосфора и калия в дерново-подзолистой песчаной почве 47
3.2. Миграция гербицидов в дерново-подзолистой песчаной почве в культурах сосны 51
Глава 4. Влияние гербицидов на сорную растительность в питомниках.
4.1. Влияние гербицидов на сорную растительность в питомниках на дерново-подзолистых супесчаных слабогумусированных почвах.
4.1.1. Эффективность применения гербицидов в питомнике Чернолуховского лесничества 55
4.1.2, Исследования по подбору экологически безопасных гербицидов для уничтожения сорной растительности в Торзатском лесничестве 58
4.2. Опытная проверка разрешенных к применению гербицидов на сорной растительности в питомниках Московской области с легкосуглинистыми почвами (на примере Сергиево-Посадского опытного лесхоза) 62
Глава 5. Влияние гербицидов и адаптогенов на всхожесть семян сосны обыкновенной
5.1. Оценка влияния адаптогенов на всхожесть, энергию прорастания семян сосны обработанных гербицидами 71
5.2. Определение адаптогенных свойств эпина и гуматов по показателю силы роста проростков семян 74
Глава 6. Комплексное применение гербицидов, удобрений, стимуляторов роста и адаптогенов при выращивании сеянцев в питомниках .
6.1. Влияние рядкового удобрения на рост и развитие сеянцев сосны обыкновенной в питомнике на дерново-подзолистых супесчаных слабогумусированных почвах 76
6.2. Эффективность медленнодействующих азотных удобрений при выращивании сеянцев сосны и использование нетрадиционных форм удобрений 78
6.3. Агрохимическая оценка безхлорного фосфорно-калийного удобрения, полученного на основе сынныритов, при выращивании сеянцев сосны 81
6.4. Эффективность фосфорно-калийного удобрения из сынныритов в зависимости от приемов внесения 87
6.5. Влияние удобрений, гербицидов и адаптогенов на рост и развитие сеянцев сосны обыкновенной в питомниках на легкосуглинистых почвах и дерново-подзолистых супесчаных слабогумусированных почвах 91
6.6. Экономическая эффективность выращивания сеянцев сосны по разрабо
танной технологии 99
Глава 7. Влияние удобрений на напочвенный покров, таксационные и количественные показатели культур сосны обыкновенной .
7.1. Влияние минеральных удобрений на таксационные показатели, линейный прирост побегов, рост и массу хвои 101
7.2. Определение содержания N, Р и К в хвое сосны обыкновенной и напоч венном покрове на участках с минеральными удобрениями 108
7.3. Сравнительное действие стандартных и медленнодействующих азотных туков, сынныритов на рост культур сосны 114
7.4. Воздействие цеолитов и минеральных удобрений на рост культур сосны и напочвенный покров 121
7.5 Изучение изменений в напочвенном покрове в культурах сосны после применения удобрений 122
7.6. Прогрессивные технологии применения отечественных гербицидов в сочетании с удобрениями, стимуляторами и адаптогенами при выращивании сеянцев и саженцев в питомниках и культурах 126
Основные выводы и рекомендации 138
Список использованной литературы 143
Приложение 155
- Анализ литературных источников по состоянию проблемы
- Характеристика объектов и общие природные условия Московской области
- Миграция гербицидов в дерново-подзолистой песчаной почве в культурах сосны
- Опытная проверка разрешенных к применению гербицидов на сорной растительности в питомниках Московской области с легкосуглинистыми почвами (на примере Сергиево-Посадского опытного лесхоза)
Введение к работе
Актуальность темы. Повышение продуктивности лесов путем ускорения их роста является одной из важнейших проблем современного лесного хозяйства. Она обусловлена растущим спросом на древесину - как на сырье и строительный материал, сокращением лесных площадей, а также снижением экологической устойчивости лесов к внешним природным и антропогенным факторам (засухи, наводнения, пожары, ветровалы, буреломы, вспышки энтомо- и фитовредителей, радиоактивные выбросы). Задача выращивания древесины высокого качества в возможно короткие сроки становится одной из основных.
Интенсификация процессов лесовыращивания основывается на внедрении новейших достижений науки и техники - широкого применения химизации и современного технического оснащения лесохозяйственных работ.
Увеличение продуктивности леса стало сейчас одним из основных требований культурного хозяйствования. Из года в год увеличивается потребность в древесине, растут цены на изделия из нее. С целью повышения продуктивности лесов во многих странах мира на значительных площадях применяются минеральные удобрения.
В нашей стране имеется большой опыт успешного применения удобрений в лесном хозяйстве. Получены положительные результаты исследований по использованию минеральных, органических, зеленых, бактериальных удобрений и микроэлементов (Победов, 1972). Однако, в большинстве случаев исследования по повышению продуктивности проводились лишь в объеме опытных участков. По внесению минеральных удобрений широкие опыты в лесах в производственных целях проводились лишь в некоторых Прибалтийских государствах - в Эстонии и Латвии - по 2 тысячи га ежегодно. Обработанные площади занимают очень малую долю от всей лесной территории государств. Более широкое применение получили удобрения при выращивании сеянцев и саженцев в питомниках. Применение минеральных удобрений в опытных и производственных целях в лесных питомниках наиболее полно обобщено в работах B.C. Шумакова (1970), B.C. Победова (1977), Н.А. Смирнова (1988) и др. Значительный вклад в этом направлении внесли работы ряда академических и отраслевых институтов - ВНИ-ИЛМа, ВНИИХлесхоза, ЛенНИИЛХа, ЛатНИИЛХа, АИЛ и ЛХа, ЛитНИИЛХа, Карельского института леса, Коми филиал АН и др. (Ремезов, 1965; Слухай, 1965; Андреева, 1972; Баглай, 1972; Чикина, 1973; Орфанитская, 1973; Новицкая, 1974; Сапожников, 1977; Мухамедшин, 1982; Виноградов, 1986; Удобрения и гербициды в лесных питомниках и культурах, 1987; Мухамедшин 1990, 1991, 2000; Панина, 2000, 2001; Рекомендации по применению местных удобрений и мелиорантов в лесных питомниках на дерново-подзолистых почвах, 2001).
На современном этапе развития не менее важны и другие направления химизации - применение гербицидов и арборицидов как средств борьбы с сорной растительностью, инсектицидов и фунгицидов - как средств борьбы с вредными насекомыми и болезнями. Применение удобрений в лесных культурах и питомниках часто приводит к бурному росту сорной растительности и справиться с ней на значительных площадях без использования эффективных гербицидов практически невозможно. По их применению имеются практические рекомендации. Тем не менее в результате использования химикатов на практике еще много нерешенных вопросов, особенно при комплексном применении препаратов. При комплексном применении химических средств нередко наблюдается явление синергизма или, наоборот, ослабление действия соответствующих препаратов. В работе отслежены все основные этапы богатого научного и производственного опыта применения химических средств, обобщены положительные результаты проведенных исследований, особенно обращается внимание на постоянный прогресс и изменяющиеся условия в применении средств химии, на изменения всего техногенно - научно - информационного пространства с внедрением современных средств связи и автоматизированных систем управления на базе ЭВМ нового поколения.
Проблема разработки лесоводственных и природоохранных основ выращивания сосны обыкновенной с помощью средств химии, т.е. содержание разрабатываемой темы ставит необходимость одновременного решения двух задач: с одной стороны оптимизация и повышение эффективности применяемых химических средств, которые при малых экономических затратах резко повышают лесоводственную эффективность лесовырашивания и продуктивность лесов, с другой - такая хозяйственная и экономическая деятельность не должна вызывать отрицательных экологических последствий в окружающей среде. Требуется точная оценка взаимоотношений и взаимосвязи этих двух сторон одной проблемы. В этой постановке вопроса тема является новой. При работе над темой ведения лесного хозяйства с применением средств химии, в которой основное внимание обращено на дальнейшую после применения "судьбу" химикатов в окружающей среде, на сроки естественной детоксикации в зависимости от доз и природных условий, на распространение и потери реагентов, в основу проведенных исследований положены сверхтрудозатратные и материалоемкие опыты с лизометрическими водами и лабораторно-химический анализ остаточного количества применяемых химических средств. Пути миграции нитратных форм изучены на дерново-подзолистых супесчаных слабогумусированных почвах.
Цель исследований. На основе многолетних исследований разработать лесоводственную и природоохранную систему комплексного применения ФАВ при выращивания сеянцев и культур сосны обыкновенной. Обосновать их биологическую, технологическую, экологическую и экономическую взаимосвязь при выращивании сеянцев и лесных культур сосны на дерново-подзолистых супесчаных и среднесуглинистых окультуренных почвах Центрального района Европейской части России. Снизить до двух лет сроки выращивания стандартных сеянцев сосны при значительном снижении трудоемкости работ и себестоимости единицы продукции за счет разработки рациональных регламентов.
Задачи исследований:
изучить методы и принципы применения ФАВ при выращивании сосны и влияние их на окружающую среду;
разработать интенсивные технологии комплексного применения
отечественных гербицидов в сочетании с удобрениями, стимуляторами и адаптогенами при выращивании сеянцев сосны в питомниках;
изучить комплексное действие и подготовить рекомендации по применению ФАВ для увеличения выхода стандартного посадочного материала сосны обыкновенной с единицы площади в питомниках и повышения
приживаемости, а также роста, сохранности и устойчивости лесных культур к неблагоприятным факторам, для сокращения сроков перевода их в лесопокрытую площадь.
Научная новизна заключается в следующем: обобщен и систематизирован большой экспериментальный материал многолетних исследований по комплексному применению адаптогенов, минеральных удобрений и гербицидов в лесном хозяйстве и подготовлена база данных в электронном виде;
установлено, внесение минеральных удобрений должно сопровождаться применением современных гербицидов для своевременного уничтожения сорной растительности, т.к. в лесных фитоценозах минеральные удобрения без гербицидного сопровождения не обеспечивают улучшение роста;
выявлено, что доза внесения минеральных удобрений на песчаных дерново-подзолистых почвах в один срок не должна превышать 100 (N120) кг/га, при этом оптимальным вариантом внесения минеральных удобрений, является локальное, & также дробное внесение малыми дозами;
получены высокие результаты по всхожести и энергии прорастания семян при выращивании сеянцев сосны без полива, предварительно обработанных адаптогенами с внесением азотно-фосфорных и калийных удобрений, эффект комплексного применения гезагарда-50 на сорную растительность значительное увеличивается и сохраняется в течение всего вегетационного периода;
установлено, что при неблагоприятных погодных условиях комплексное применение ФАВ позволяет выращивать сеянцы, средние биометрические показатели которых во всех вариантах, где применяли гербициды в сочетании со стандартными и нетрадиционными удобрениями выше контрольных;
получен максимальный эффект роста лесных культур по всем показателям при внесении минеральных удобрений в дозах N60P50K50 и их смесей, а также в дозах N120P100K100 и их смесей;
на основе большого экспериментального материала с высокой достоверностью рассчитаны уравнения регрессии и модели связи, характеризующие влияние дозы гербицида на фитомассу и проективное покрытие сорной растительности.
Практическая значимость работы: результаты исследования позволили подготовить для производства обоснованные рекомендации, нормативные документы и законченную технологию комплексного применения ФАВ при выращивании сосны;
разработана система экологических мероприятий по повышению лесоводственной эффективности выращивания сеянцев и лесных культур сосны обыкновенной с применением комплекса ФАВ с учетом охраны окружающей среды;
разработаны технологические приемы комплексного применения ФАВ позволяющие сократить сроки выращивания стандартных сеянцев сосны, увеличить выход продукции с единицы площади, ускорить перевод лесных культур в покрытую лесом площадь, при снижении энергетических и трудовых затрат более чем в 5 раз и повышении рентабельности до 146% по сравнению с базовым вариантом.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается большим объемом экспериментального материала, полученного с использованием современных методик, системного подхода и современных методов математического анализа с применением ПК, программ на основе Microsoft Excel. Иллюстрационные материалы обработаны с помощью программ Microsoft Word.
Личный вклад автора. Данная работа является результатом 20-ти летних исследований и аналитического обобщения материалов по указанной тематике. В диссертации использованы данные, полученные при личном участии автора на всех этапах проведения работ: изучения состояния вопроса по теме диссертации, постановке целей и задач, разработке программы и методики проведении .экспериментов в полевых и лабораторных условиях, сборе, обработке, анализе экспериментального материала, подготовке публикаций и диссертационной работы.
На защиту выносятся: методы и рабочие приемы применения ФАВ при выращивании сосны с учетом влияния их на окружающую среду; технологическую схему (технологию) комплексного применения отечественных гербицидов в сочетании с удобрениями, стимуляторами и адаптогенами при выращивании сеянцев сосны в питомниках; рекомендации по использованию ФАВ для увеличения выхода стандартного посадочного материала сосны обыкновенной с единицы площади в питомниках и повышения приживаемости, а также роста, сохранности и устойчивости лесных культур к неблагоприятным факторам для сокращения сроков перевода их в лесопокрытую площадь.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации докладывались на заседаниях ученого совета ВНИИХлесхоза (1975...1989 гг.), на VI съезде географического общества СССР (1975), на Всесоюзном совещании «Применение минеральных удобрений в лесном хозяйстве» (Архангельск, 1986), на Всероссийской научно - практической конференции, посвященной 125-летию И.И. Спрыгина «Проблемы охраны и рационального использования природных экосистем и биологических ресурсов» (Пенза, 1998). В лесхозах Московской и Костромской областях разработаны и внедрены практические рекомендации по данной проблеме (4 акта внедрения). Результаты разработок включены в Руководство по ведению лесного хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения на период до 2010 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из общей характеристики работы, семи глав, заключения, приложения, изложена на 186 страницах, включая 30 табл., 24 рис., 138 библиографических наименований (из них .5 на иностранном языке).
Автор благодарит за помощь в работе научных руководителей: доктора сельскохозяйственных наук, профессора, заслуженного деятеля науки РФ Мухамедшина К. Д., доктора сельскохозяйственных наук, член-корреспондента РАСХН, заслуженного лесовода РФ Родина С. А,, а также доктора сельскохозяйственных наук Чернявского В. С, зав. лабораторией радиоэкологии ФГУ ВНИИЛМ, доктора биологических наук, профессора, академика РАЕН Марадудина И.И..
Анализ литературных источников по состоянию проблемы
Необходимость интенсификации лесокультурного производства определяет настоятельную потребность в увеличении выхода высококачественного посадочного материала ценных лесных пород с единицы площади питомников, улучшения экономических показателей и экологической ситуации территорий (Родин С.А.,2002; Родин А.Р,2002). Эта сложная задача в настоящее время реально может быть решена на основе сочетания агротехнических мероприятий с применением комплекса современного поколения, экологически безопасных химических средств (Шутов ,1983; Инструкции по химическому уходу за питомниками в Европейской части СССР, 1985; Наставление по химическому уходу за лесными питомниками, культурами и молодняками для лесной и лесостепной зон Урала и Западной Сибири, 1985; Егоров, 1987; Баркова, 1997; Егоров, 1989; Рутковский, 1997; Егоров, 2002, 2003).
В будущем развитие лесного хозяйства будет сопряжено с дальнейшей дифференциацией лесных территорий и лесов по их назначению и с формировани ем в каждом определенном случае таких лесов, которые в наиболее полной мере отвечали бы заданному назначению. А это неизбежно будет связано с регулированием богатства почвы, напочвенного покрова, состава и густоты древостоев (Вино градов, 1975; Выгодская, 1981). Решение названных задач как теперь уже хорошо известно, в наиболее полном виде и при минимальных затратах труда и средств обеспечивается путем воздействия на лесные фитоценозы определенных и специально подобранных удобрений, физиологически активных веществ, гербицидов и арборицидов (Экспресс информация, 1980; Рябинков, 1998).
В нашей стране химический метод борьбы с нежелательной растительностью и регулирования состава древостоев в промышленных масштабах применяется более 50 лет, он показал высокую эффективность. В отдельные периоды (особенно в 1960-70-е годы) использование химических препаратов осуществлялось в диспропорции с практическими требованиями и в ущерб экологической безопасности природных ресурсов, с нарушением требований санитарно-гигиенических стандартов. В последние годы наблюдается противоположная тенденция: интенсивные технологии лесовыращивания с использованием химических препаратов применяются в явно недостаточном объеме. По данным лесной агрохимической службы, мероприятия с использованием гербицидов на лесохозяйственных объектах были проведены в 1981...1985 гг. на общей площади 1039.0 тыс. га, в том числе в питомниках - 69.0 тыс. га, в 1986...1990 гг. соответственно 776.0 и 51.8, в 1991...1995 гг. - 137.0 и 22.8, в 1996...2000 гг. - 36.5 и 13.2 тыс. га. Применение ар-борицидов в эти же временные интервалы составило соответственно 1118.0, 418.0, 21.0 и 5.4 тыс. га. В течение первых трех лет текущего столетия ежегодные масштабы применения гербицидов сократились до 4.5...5.3 тыс. га в целом и до 1.8...2.0 тыс. га в питомниках, использование арборицидов - до 1.5... 1.8 тыс. га. Аналогичная тенденция характерна и для объемов внесения минеральных удобрений, известкования почв в лесных питомниках и других видов лесохозяйственной деятельности с использованием химических средств (Панина, 2004).
За рубежом на сегодняшний день разработано и внедрено в производственную практику множество технологий по применению дефолиантов для регуляции роста и развития древесных растений. Отмечается их высокая эффективность (Basak А., 1998,1999). В тоже время, вопрос о производственном использовании рострегулирующих веществ в лесном хозяйстве нашей страны изучен недостаточно, а данные о собственно российских производственных разработках в области подобных технологий лесовосстановления нами не выявлены.
Основные коммерческие гербициды, применяемые в настоящее время, в соответствии с типом механизма их действия, особенностями проявления первичных эффектов и конечных продуктов метаболических реакций, приводящих растение к гибели, могут быть разделены на несколько групп. К. Федтке, G. М. Fishore, D. M.Shah, М. Г. Гольдфельд и Н. В. Карапетян и ряд других исследователей классифицируют отдельные гербициды как ингибиторы фотосинтетического потока электронов на уровне фотосистемы 2, акцепторы электронов от фотосинтетической пигментной системы 1, ингибиторы биосинтеза каротиноидов, индукторы фотоокислительных реакций (в эту группу, в частности, входят дифениловые эфиры), гербициды с ауксиноподобной активностью, гербициды, повреждающие микротрубочки, ингибиторы биосинтеза незаменимых аминокислот (сульфанилмочеви-ны, имидазо-линоны, глифосат), ингибиторы биосинтеза заменимых аминокислот (глифосинат, биалафос), ингибиторы биосинтеза липидов и ауксинов, стимуляторы образования отделительного слоя (этефон, харвейд, эндотал).
Комплексное, рациональное применение удобрений и гербицидов в севообороте лесных питомников от ротации к ротации приводит к возрастанию не только продуктивности выращиваемой породы, но и плодородия почв, что в последнее время приобретает особенную актуальность. По последним данным Федеральной службы лесного хозяйства России, существующее состояние плодородия почв лесных питомников Центрального района Европейской части России не позволяет получать достаточного количества высококачественного посадочного материала ценных лесных пород сосны и ели (Родин А.Р., 1997). Более 40% общей площади почв питомников имеют менее 2% гумуса, 60% - низкое содержание фосфора, 70% - более низкое содержание калия и около 30% - высокую кислотность почвы.
При совместном применении минеральных удобрений и гербицидов сеянцы, хвойных пород получают возможность более полно использовать питательные вещества минеральных туков и почвы. За счет увеличения освещенности и активизации определенных групп почвенных микроорганизмов, более экономного расходования питательных веществ сеянцами хвойных растений, при исключении с помощью гербицидов сорного компонента, в почве возрастает содержание доступных для выращиваемых растений подвижных соединений азота, фосфора и калия (Удобрения и гербициды в лесных питомниках и культурах, 1987; Бубнов, 1991; Рябинков, 1997; Раздайводин, 1999). В данной работе автором уделяется большое внимание состоянию сорной растительности. В практических руководствах по борьбе с сорной растительностью чаще всего приводится описание 30...40 главнейших видов сорняков сельскохозяйственных культур (Исаев, 1990; Киселев 1971; Котт 1961). Рудеральной и адвентивной флоре уделяется гораздо меньше внимания (Никитин, 1983). В лесных питомниках период выращивания посадочного материала обычно составляет два года и более, поэтому значение рудеральной растительности, как потенциальных сорняков значительно выше, чем для большинства сельскохозяйственных культур. Наиболее полный обзор сорных растений бывшего СССР, включающий в себя не только главнейшие виды, но и большое количество рудеральных и адвентивных видов, дан Никитиным В.В..
Совместное применение гербицидов с азотными удобрениями усиливает фитотоксичность гербицидов по отношению к сорным растениям. При этом создаются условия для уменьшения норм внесения препаратов и уменьшается опасность негативного остаточного действия гербицидов на окружающую среду (Жирмунская, 1966).
С другой стороны, при использовании гербицидов в процессе лесовыращи-вания происходит повышение коэффициента продуктивного использования питательных веществ культивируемыми растениями, что в целом, открывает хорошие перспективы по снижению доз вносимых удобрений (Королев, 1968; Федорец, 1987).
Применение гербицидов на фоне минеральных удобрений способствует более высокому темпу накопления и разложения препарата в тканях растений, что, в свою очередь приводит к более быстрому освобождению почвы от нежелательных химических веществ. Разложение гербицида во всех слоях почвы ускоряется при внесении минеральных удобрений на фоне внесения извести в почву. В то же время, при постоянном использовании только одних гербицидов (без удобрений) значительно снижается плодородие почвы, усиливаются эрозионные процессы почвы. (Ладонин, 1991; Рябинков 2002).
Применение агрохимикатов в едином блоке нельзя рассматривать как механическое соединение уже существующих рекомендаций по раздельному внесению удобрений, гербицидов, регуляторов роста растений и т.д., поэтому совместное применение в лесокультурном производстве названных средств химии неизбежно влечет их специфичное взаимодействие. Соответственно начинается такое формирование химического почвенного комплекса, которое качественно отличается от ожидаемого результата простого механического сложения вносимых химических составляющих (Панина, 2004).
Характеристика объектов и общие природные условия Московской области
Московская область расположена в центральной части Русской равнины, в бассейне верхней Волги и Оки. Для области характерны небольшие абсолютные высоты, сравнительно влажный, умеренно континентальный климат, разветвленная речная сеть. Находится в пределах лесной зоны.
Рельеф равнинный, местами полого увалистый и холмистый. Сравнительно сильно расчлененные возвышенности чередуются с плоскими низменностями. Существенную роль в строении рельефа играют также и формы ледникового происхождения. В северной части Московская область довольно часто встречаются остатки мореного рельефа в виде холмов, плоских участков с западинами, еще не включенными в современную речную сеть. Север Московской области частично захватывает Волго-Шошинскую низменность с чрезвычайно сглаженным, плоским рельефом. Над ними развита мощная толща четвертичных отложений, среди которых преобладают валунные суглинки. С юга к Волго-Шошинской низменности прилегает полоса более высокого рельефа, которая тянется с З.-Ю.-З. на В.-С.-В. и является частью Смоленско-Московской возвышенности.
Климат Московской области умеренно континентальный. На С. он несколько суровее и влажнее, чем на Ю. Зима длиться 4.5 месяца (с середины ноября по март включительно). Типичная погода в это время пасмурная или облачная, с частыми снегопадами. Средняя температура наиболее холодного месяца (января) изменяется от -11.4 (Загорск)до -10.4 (Мещёрское). Снеговой покров держится в среднем от 141 ( Клин) до 153 (Никольское) дней. Умеренно теплое и довольно влажное лето продолжается 3 месяца (июнь- август). Средняя температура самого теплого из них (июля) изменяется от +17.1 (Загорск) до +18.5 (Коломна). Среднее годовое количество осадков: наименьшее 506 мм (Коломна) наибольшее 676 мм (Ахтырка).
В Московской области преобладают подзолистые, дерновые и болотные почвы. Основной фон почвенного покрова составляют дерново-подзолистые почвы. По механическому составу встречаются супесчаные, суглинистые и значительно реже песчаные и глинистые почвы. В пределах Волго-Шошинской низменности в почвенном покрове преобладают дерновые среднеподзолистые супесчаные почвы, которые сочетаются с заторфованными темноцветными почвами. Для южной за окской части Московской области характерны серые (лесные) подзолистые почвы (центральной части междуречий), серые оподзоленные почвы (верхние части склонов) и темно-серые слабо оподзоленные (нижние части склонов).
Территория Московской области относится к подзоне смешанных лесов, и только её самая южная часть принадлежит к подзоне широколиственных лесов. Типичны для Московской области еловые и сосновые леса с примесью широколиственных пород: дуба, клена, вяза и др. Крупные массивы леса сохранились лишь в пределах Волго-Шошинской низменности, Мещёры и отчасти Смоленско-Московской возвышенности.
В базисном питомнике Сергиево-Посадского опытно-механизированного лесхоза ВНИИЛМ начиная с 1991 году автором регулярно проводятся посевы семян сосны и выращивание сеянцев с применением комплекса химических средств.
Изучение эффективности внесения цеолитов и удобрений осуществлялось в Тор-гашинском лесничестве Сергиево - Посадского лесхоза в 18-летних культурах сосны на 4-й год после применения туков (11 опытных делянок). В 1991 году проведены исследования культур сосны в кв. 44 Торгашинского лесничества Сергиево-Посадского ОМЛ ВНИИЛМ. Изучение миграции химикатов физиологически активных веществ проводилось двумя способами. Вертикальная миграция изучалась с помощью лизиметров, горизонтальный вынос с грунтовыми водами - путем оборудования специальных стационарных скважин и шурфов.
Для изучения вертикальной миграции и поверхностного стока удобрений и гербицидов были заложены лизиметрические опыты и стоковые площадки.
Внесение удобрений и гербицидов производилось вручную. Удобрения вносили в дозах: аммиачная селитра 100 кг/га, двойной суперфосфат - 20 кг/га по действующему веществу. Калийные удобрения не испытывались в связи с высокой обеспеченностью почвы подвижным калием. На участках располагались по две стоковых и лизиметрических площадки. Одна из них служила контролем на другую вносили удобрения. Размер пробных площадок 2x3 м = 6 м2. Площадь каждого лизиметра составляла 33x43 см = 1419 см2. Отбор инфильтрационных и стоковых вод после обработки производился через 10, 58, 89, 135 дней.
Конструкция лизиметрического разреза представляет собой выкопанные в грунте ямы с отвесными стенами размером 200X150X80 см по длине, глубине и ширине. Стены ямы закрывались крышкой с рубероидным покрытием, защищающим разрез от наружных осадков. Для сбора грунтовой влаги в стенах ям на разной глубине послойно с помощью мотопилы производили прорезы, куда вставляли стальные эмалированные кюветы, размером 30X40 см. Площадь приема вертикально лизиругощей влаги 1353 см2. Нижний (водосборный) угол кюветы, через уплотняющую резиновую пробку и латунную водоотводную трубку соединялся с растворосборником. Схема расположения лизиметров приведена в табл. 1.
Миграция гербицидов в дерново-подзолистой песчаной почве в культурах сосны
Глубина проникновения гербицидов и арборицидов в почву зависит от нормы расхода пестицида, его растворимости в воде, осадков и адсорбционных свойств почвы. Инактивация пестицидов может происходить за счет вымывания, связывания почвой, химических превращений, фотолиза и разрушения микроорганизмами.
Имеются сообщения о применении гербицидов группы 2,4.Д в лесном хозяйстве, их метаболизму, персистенции и миграции (Жирмунская, 1966; Маттис, 1967; Королев, 1968; Соколов, 1970; Методические рекомендации по испытанию препаратов на гербицидную активность, 1975; Методы определения макроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде, 1977; Врочин-ский, 1979; Шутов, 1983; Удобрения и гербициды в лесных питомниках и культурах, 1987; Федорец ,1987; Ладонин, 1991). В наших исследованиях, после применения производных 2,4 Д, гербициды и метаболиты в одном случае обнаруживались через 120 суток в слое почвы 0...40 см, в другом - перемещались до полуметровой глубины, однако через 120 суток остатки их не обнаруживались.
В условиях южной подзоны тайги на дерново-подзолистых почвах питомника и в культурах сосны автором исследовалась миграция и персистентность аминной соли 2,4 Д, остаточные количества в почве определяли с помощью газожидкостной хромотографии (Попов,1977).
Результаты исследований свидетельствуют о том, что в почвах питомника и под культурами сосны 1976 г. через 15 дней после обработки малой дозой 1 кг/га гербицид содержится в верхних горизонтах в довольно значительных количествах. Причем, наличие его отмечено в слое почвы до 50 см. На изучаемых участках спустя 35 дней после обработки, высокая концентрация его сохраняется под лесными культурами по всему исследуемому профилю. Анализ остаточных количеств 2,4 Д через 68 дней после обработки показал на отсутствии препарата в верхних слоях почвы, что указывает на миграцию его в более глубокие горизонты почвы и час тичное вымывание, о чем свидетельствуют данные анализа лизиметрических и грунтовых вод на исследуемых участках. Наличие следов 2,4 Д обнаруживалось как в инфильтрационных, так и в фунтовых водах на протяжении всего срока наблюдений. Наличие только следов в воде, вероятно связано с низкой дозой, инактивацией и разбавлением гербицида. Результаты по миграции и персистентности 2,4 Д в почве согласуются с данными других исследователей (Врочинский, 1979; Шутов, 1983).
Установлено что миграция химических соединений вниз по профилю почвы в растворенном виде и попадание их в грунтовые воды возможна только тогда, когда количество воды в почве превышает ее влагоудерживающуго способность т.е. образование инфильтрационной воды является необходимым и первостепенным условием вымывания химических веществ, которое связано как с количеством поступившей в почву воды, так и водным режимом почвы.
Изучение совместной миграции удобрений и пестицидов в лесных почвах проводилось на территории Костромского стационара, в подзоне южной тайги, для которой характерно преобладание осадков над испарением, что обеспечивало существование промывного типа водного режима почв с преобладанием легкого механического состава (пески и супеси). На,опытных участках была заложена серия постоянно действующих скважин для наблюдения за режимом грунтовых вод, из которых систематически отбирались пробы воды для определения содержания в них нитратного азота, фосфора, калия и 2,4 Д. Нитратный азот определялся колориметрическим методом с дисольфуфеноловой кислотой; фосфор - колориметрическим (унифицированным методом Ю.Ю. Лурье, 1973), калий - на пламенном фотометре, 2,4 Д методом газожидкостной хромотографии.
Многолетние наблюдения за режимом грунтовых вод в районе опытных участков подтверждают наличие четкой зависимости уровня грунтовых вод от количества выпавших осадков. По литературным данным и результатам полевых исследований средний многолетний уровень грунтовых вод колеблется от 1.0 м (в кв.36) до 2.5 м (в кв.59 ). Теплый период (май - сентябрь) 1981 г, отличался крайней сухостью, за этот период выпало (по данным Макарьевской ГМС) на 100м осадков меньше средней многолетней нормы. В районе опытных участков с мая по август не зарегистрировано ни одного дождя. Уровень грунтовых вод в этот период по нижался в среднем на 1 м и был равен в кв.36 2 м 60 см, а в кв. 59 - 3 м 90 см. Отсутствие атмосферной влаги, влияло на способность грунтовых вод растворять и вымывать химические соединения внесенные на поверхность в нижележащие слои.
Весной следующего года за счет инфильтрации талых вод уровень грунтовых вод повысился и в мае месяце был равен в кв.36 1 м 70 см, а в кв.59 - 2 м 60 см, что соответствует среднему многолетнему уровню. За счет инфильтрации летних дождевых осадков уровень грунтовых вод колебался в пределах 20-22 см.
По данным химического анализа проб грунтовой воды установлено, что спустя три года после применения минеральных удобрений в культурах сосны (кв.36) в дозе Ni2oPiooKtoo в грунтовой воде опытных участков содержание NPK было незначительно; концентрация калия не превышала 1 мг/л, фосфора содержится от 0.08 до 0.1 мг/л, нитратного азота 0.2,,.0.4 мг/л, что соответствовало их содержанию на контроле и значительно ниже ПДК. В грунтовой воде обнаружены следы 2,4 Д, которым были обработаны опытные участки весной три года назад.
Таким образом, проведенные исследования подтвердили возможность попадания следовых количеств (значительно ниже ПДК) 2,4 Д в грунтовые воды при применении на рыхлых песчаных дерново-подзолистых почвах.
В отличие от 2,4 Д, триазиновые препараты, по сообщению многих исследователей (Кузнецов, 1966; Малащенко, 1967; Ключников, 1968; РыбакД968; Спиридонов, 1970; ГурскиЙ, 1970; Петоян, 1971;Инструкции по химическому уходу за питомниками в Европейской части СССР, 1985; Удобрения и гербициды в лесных питомниках и культурах, 1987;), отличаются малой подвижностью в почве в связи с низкой растворимостью в воде и высокой адсорбционной способностью. На передвижение гербицидов по профилю почв сильное влияние оказывает органическое вещество, механический состав, влажность почвы и интенсивность выпадения осадков. Глубина проникновения зеазина и симазина в почве составляет всего несколько сантиметров за счет относительно высокой персистентности в почве. Что касается потерь препаратов с током воды по поверхности почвы, то данные исследования показали, что даже на крутых склонах потери невелики.
Кроме того нами изучалась вертикальная и горизонтальная миграция зеазина и симазина, а также персистентность в дерново-подзолистых рыхлых и песчаных и супесчаных почвах с очень низким содержанием органического вещества и илистой фракцией. Установлено, что уже через 15 дней эти гербициды проникали до глубины 30-40 см при выпадении даже незначительного количества осадков. Через 45, а затем 70 дней следы этих гербицидов обнаружены в почве под культурами сосны по всему профилю (до 40 см). Следует отметить, что в почвах питомников содержащих больше органического вещества и различных фракций, указанные гербициды не проникали глубже 30 см слоя почвы. Динамика остаточных количеств свидетельствует о длительном хранении препаратов в корнеобитаемом слое растений и отсутствии их в грунтовых водах. Проведенные исследования согласуются с другими сообщениями (Кондратас, 1974; Кулиев, 1981). Результаты исследований свидетельствуют о персистентности и довольно интенсивной вертикальной миграции зеазина и симазина на бедных песчаных почвах Южной подзоны тайги.
Изучение поведения арборицидов и гербицидов на бедных дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почвах свидетельствует о различном характере миграции симазина, зеазина и аминной соли 2,4-Д по профилю почвы. Применение симазина (3 кг/га) и зеазина (2 кг/га) приводит к незначительной миграции их по профилю и концентрации в верхнем полуметровом слое почвы. Учитывая, что эти препараты даже на бедных песчаных почвах проявляют относительно низкую миграционную способность, применение их для борьбы с сорной растительностью в питомниках и культурах с позиции охраны окружающей среды представляется перспективным. Аминная соль 2,4-Д в дозе 1 кг/га мигрирует по всему почвенному профилю глубже двух метров и обнаруживается в грунтовых водах, следовательно её применение необходимо исключить.
Опытная проверка разрешенных к применению гербицидов на сорной растительности в питомниках Московской области с легкосуглинистыми почвами (на примере Сергиево-Посадского опытного лесхоза)
В 1997 году в питомнике Сергиево-Посадского лесхоза в ходе научно-исследовательских работ по применению комплекса химических веществ при выращивании сосны автором изучалось действие гезагарда-50 (в 1997...2003 году он, входил в список разрешенных препаратов) на видовой состав, обилие и развитие сорной растительности в опытных посевах. Исходя из опыта предыдущих исследований за основную была принята доза гезагарда-50 6 кг/га. Кроме того, часть посевов обрабатывалась дозой 4 кг/га. Почвы посевного отделения питомника, где проводились исследования, характеризуются высоким содержанием гумуса и легкосуглинистым механическим составом. В этих условиях сеянцы сосны оказались устойчивыми к действию гезагарда-50 в исследуемых дозах. Обработка гезагардом-50 проводилась после посева семян в 1-й декаде мая. Первый учет проводился в середине июня, второй в конце июля. Результаты учета представлены в таблицах приложение 11 и 12.
Как видно из таб. приложение 11 в течение первого месяца после обработки гезагард-50 значительно снижает проективное покрытие сорной растительности в опытных делянках, как при дозе бкг/га, так и 4кг/га. Сорняки на обработанных делянках не образовывали сомкнутого полога, произрастали отдельными куртинами или экземплярами, занимая около 6 % площади. В контроле сорная растительность покрывала до 50% площади. В посевном отделении питомника, где гербициды не применялись, проективное покрытие сорной растительности в ряде случаев достигало 100%. Видовой состав в контроле и опытных делянках несколько различается по количеству видов. Так, в контроле всего насчитывалось 13 видов сорняков, из них 9 многолетних видов и 4- однолетних. В вариантах обработанных гезагардом-50 в дозе 4кг/га насчитывается 5 видов: 4 вида многолетников и 1 однолетник. При обработке гезагардом в дозе 6 кг/га общее число видов снижается до трех: 2 многолетника и 1 однолетник. При этом в контроле среди многолетников преобладают бодяк полевой, осот огородный, щавель малый, ромашка пахучая. В делянках с дозой гербицида бкг/га встречаются бодяк и осот, в делянках с дозой 4кг/га, кроме того, единично встречаются полынь и щавель малый.
Среди однолетников в контроле встречаются марь белая, жерушник болотный, звездчатка средняя и пастушья сумка. В опытных делянках встречается только жерушник. Гезагард-50 оказывает сильное угнетающее действие и на развитие сорняков. Так в контроле средняя высота сорной растительности составляет 15 см, а в опытных делянках около 4 см.
Второй учет, проведенный в конце июля, показал значительные отличия состояния сорной растительности в вариантах с разными дозами гезагарда-50 и в контроле. Как видно из таблицы приложение 12 во всех вариантах возросло количество видов сорняков, нов вариантах с гербицидом их было меньше. Так в контроле многолетников начитывалось 11 видов, однолетников - 4. В вариантах с дозой гезагарда 4 кг/га многолетников - 9 видов, однолетников -4. В вариантах с гербицидом в дозе 6 кг/га многолетников - 6 видов, однолетников - 3. Отличается и видовой состав сорной растительности. Так в контроле среди многолетников преобладают полынь, будяк, осот, мелколепестник, среди однолетников - марь белая, звездчатка, жерушник. Сорняки формируют сложную многоярусную формацию. В первом ярусе полынь, марь, будяк и осот, во втором жерушник мелколепестник, горец и в нижнем ярусе густой покров из звездчатки и других трав. Проективное покрытие - 100%. Воздушно-сухая масса сорной растительности в контроле составила 1700 г/м2, а в опытных делянках с дозой гезагарда-50 4кг/га от 200 до 1020 г/м , в среднем 701 г/м .
Эффект от применения гезагарда-50 в дозе 4 кг/га к концу июля был выражен слабо. Проективное покрытие достигло 90%, высота сорняков (50 см) была ниже, чем в контроле (80 см), но общее состояние можно было оценить как хорошее, сорняки находились в стадии цветения. Действие гербицида сказалось только на видовом составе. В опыте полностью отсутствовала марь белая, мятлик, полынь была представлена единичными экземплярами. Проективное покрытие звездчатки средней было существенно ниже, чем в контроле. В целом сообщество сорной растительности имело более простую структуру с меньшим количеством ярусов. Преобладали высокие и средние по высоте растения.
Более эффективной дозой оказалась доза в бкг/га. Как в период первого учета, так и при втором учете в конце июля отмечалось существенное снижение проективного покрытия и уменьшение видового состава сорной растительности. Так проективное покрытие не превышало 20%. Среди однолетников преобладал жерушник болотный, причем по высоте он уступал растениям в контроле и в вариантах с меньшей дозой гербицида. Среди многолетников чаще всего встречались бодяк, осот и мелколепестник канадский. Сорняки находились в стадии вегетации, отдельные экземпляры в стадии цветения.
Для продолжения борьбы с сорняками в вариантах с применением гезагар-да-50 в дозе 4 кг/га в конце июля автором были проведены повторные обработки посевов раствором раундапа в дозе Зл/га. Однолетние сорняки уже через неделю погибли на 100%. Многолетние сорняки имели признаки увядания и гибели. Такие виды, как мелколепестник канадский, фиалка трехцветная, осот погибли практически полностью. Бодяк сохранялся долее других, но и его гибель была близка к 100%.
Таким образом, наиболее эффективной дозой гезагарда-50 при борьбе с сорной растительностью на легкосуглинистых почвах является доза бкг/га. При такой дозе гербицида не отмечается повреждений сеянцев сосны. Проективное покрытие и видовой состав сорняков существенно снижается практически на весь вегетационный период. Эффективность гезагарда-50, по всей видимости, снизилась из-за сильной засухи в июле, так - как гезагард - гербицид почвенного действия. Поэтому при неблагоприятных для гезагарда погодных условиях возможно применение раундапа по отросшим сорнякам. Доза раундапа в Зл/га на сеянцы не оказала отрицательного влияния и полностью уничтожила сорняки.
Гербицидный эффект, полученный при применении анкор-85 в дозах 30 г/га, 60 г/га и 120 г/га, в опытных посевах сосны первого года выращивания для разных почвенных условий показан в таблице 4. Эффективность действия анкор-85 на суглинистой почве в зависимости от нормы применения составляла 72...94%. на супесчаных почвах -79...96%. При совместном применении анкора-85 с минеральными удобрениями отмечено увеличение (на 3.. .5%) его фитотоксичности к сорным растениям.
