Содержание к диссертации
Введение
1 Характеристика рода лиственница Larix mill 7
1.1 Распространение и биология лиственницы 8
1.2 Лиственничные леса на Европейском Севере 16
1.3 Хозяйственное значение и применение лиственницы 24
2 Природные условия района исследований 30
2.1 Орографические и эдафические условия 31
2.2 Климатические условия 39
2.3 Характеристика лесного фонда 46
3 Программа, методика и объекты исследований 52
3.1 Программа работ 52
3.2 Методика проведения исследований 52
3.2.1 Методика полевых работ 54
3.2.2 Методика камеральных работ 59
3.3 Характеристика объектов исследований 64
3.4 Объем выполненных работ 72
4 Лесоводственная оценка роста лиственницы на западной границе ее ареала 73
4.1 Особенности роста лиственницы на особо охраняемых природных территориях 73
4.2 Лесные культуры лиственницы на границе ареала 90
4.3 Качество древесины лиственницы 106
5 Лиственница как декоративная культура 115
5.1 Рост и развитие лиственницы в дендрологическом саду Вологодской ГМХА 115
5.2 Лиственница сибирская в озеленении населенных пунктов 125
5.3 Повышение качества партии семян лиственницы методом флотации 138
Рекомендации 142
Заключение 144
Список литературы 146
- Лиственничные леса на Европейском Севере
- Методика полевых работ
- Лесные культуры лиственницы на границе ареала
- Повышение качества партии семян лиственницы методом флотации
Введение к работе
Актуальность темы. Вопрос, о повышении продуктивности бореальных лесов, в последние десятилетия стоит особенно остро. В условиях интенсификации ведения лесного хозяйства, производство заинтересовано во внедрении хозяйственно ценных и быстрорастущих пород. Кроме этого, обсуждается концепция комплексной научно-производственной программы генетического улучшения лесов. Возникла необходимость введения в состав растительных сообществ видов, которые способны удовлетворять потребности в древесине высокого качества.
Лиственница является самой распространенной лесообразующей породой в лесном фонде РФ. На долю лиственничных лесов приходится около 38% запаса древесины. Значительная часть ее ареала приходится на Дальний Восток. Территория Вологодской области является западной границей распространения лиственницы, она отнесена к редким видам и находится под охраной. Популяции лиственницы, произрастающие на границе ареала, имеют фенотипические особенности строения. Согласно конвенции о биологическом разнообразии, которая ратифицирована Российской Федерацией, важной задачей является сохранение видов на популяционном и экосистемном уровнях.
Лиственница обладает повышенным потенциалом роста, кроме того она имеет высокое качество древесины, а декоративные и почвоулучшающие свойства делают эту породу ценной для озеленения.
В связи с этим, изучение лесоводственно-биологических особенностей роста и развития лиственницы в условиях Вологодской области является актуальной задачей.
Цель работы: изучение роста и развития лиственницы в экстразональных условиях и установление лесоводственных и биологических особенностей вида на западной границе ареала.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
анализ литературных источников по теме исследований;
определение районов для проведения исследований и закладка временных пробных площадей с целью изучения таксационных характеристик, особенностей роста и развития лиственницы на западной границе своего ареала;
выявление особенностей местообитания, структуры популяций, фенологического развития, репродуктивных свойств и лимитирующих факторов;
разработка рекомендаций по выращиванию лиственницы в условиях Вологодской области.
Научная новизна заключается в том, что впервые на территории Вологодской области изучен опыт лесокультурного и декоративного выращивания лиственницы; установлены ее лесоводственные и биологические особенности роста и развития на западной границе произрастания вида.
Практическая значимость. Полученные материалы могут быть использованы для подготовки рекомендаций по выращиванию лесных культур лиственницы в условиях Вологодской области. Результаты использования метода флотации показали возможность повышения качества партии семян. Отдельные
разделы диссертации могут быть использованы для ведения образовательной деятельности высшего и среднего специального образования. Изучение спелых и перестойных древостоев лиственницы позволяют сделать уточнения характеристик особо охраняемых природных территорий.
Методология и методы исследования. Исследования лесоводственно-биологических особенностей роста и развития лиственницы базируется на принципах комплексного подхода с применением апробированных методов и методик. Теоретическую основу работы составили труды отечественных и зарубежных ученых. При проведении работ использованы современные приборы и оборудование.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Древостои лиственницы на территории Вологодской области имеют генетические особенности и подлежат охране.
-
При обеспечении мероприятий по уходу за лесными культурами лиственницы может быть сформировано высокопродуктивное насаждение.
-
Показатели качества семян можно улучшить путем обработки стимуляторами роста.
Обоснованность и достоверность результатов исследований обеспечена большим по объему и разнообразию полевым материалом, комплексным подходом к выполнению исследований, использованием в качестве методологической базы общепринятых методик и рекомендаций, а также применением статистических методов при обработке полученных данных.
Апробация работы. Основные теоретические положения и практические результаты докладывались и обсуждались на 6 научных конференциях: XIV Международной конференции молодых ученых «Леса Евразии - Вологодские зори» (Вологда, 2014 г.), II Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы и перспективы развития сельскохозяйственных наук» (Омск, 2015 г.), Научно-практической конференции, посвященной Дню науки РФ «Образование, наука, практика, инновационный аспект» (Пенза, 2015 г.), Научной конференции «НИРС-2015: шаг в науку» (Вологда, 2015), Х Ежегодном смотре-сессии аспирантов и молодых ученых (Вологда, 2016 г.), Международной научно-практической конференции «Перспективы развития современных сельскохозяйственных наук» (Воронеж, 2016).
По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Личный вклад автора. Автором разработана программа и методика работы, собран экспериментальный материал, проведена обработка полученных результатов, сформулированы выводы и рекомендации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из общей характеристики работы, 5 глав, рекомендаций и заключения. Список литературы включает 223 наименования, в том числе 7 на иностранных языках. Основной текст изложен на 166 страницах, содержит 32 таблицы и 27 рисунков.
Лиственничные леса на Европейском Севере
На Европейском Севере России естественные лиственничники встречаются в Архангельской, Вологодской областях, Республике Коми и, в очень ограниченном количестве, в Республике Карелия (Наквасина, Барабин, Тихонов, Елисеев, 2008).
Интерес к изучению лиственницы возник у российских лесоводов в первой половине XVIII века в связи с необходимостью обеспечения кораблестроительных нужд высококачественной древесиной. До этого времени культивировали преимущественно сосну. Развитие кораблестроения усилиями Петра I востребовало изыскание лиственничных древостоев на всем огромном пространстве таежной зоны Европейской части России вдоль доступных речных транспортных путей. Заготовка лиственничной древесины для кораблестроения продолжалась на протяжении более полутора веков до 1870-х гг. (Костышев, 2015).
Использование лиственницы, способствующее сокращению ее площадей, можно разделить на два больших периода. Первый - с X-XI веков, то есть с начала колонизации Севера, до конца XVII столетия. В это время лиственничники сводились под сельскохозяйственное пользование и использовались в строительных целях.
Второй период - с начала XVIII века, то есть с петровских времен, когда лиственничная порода использовалась исключительно для парусного военного кораблестроения. Только с 1693 по 1810 годы на строительство 170 кораблей и фрегатов было израсходовано не менее 1,5 млн. лучших по качеству и размерам лиственничных деревьев. Дальнейшее сокращение площадей с преобладанием лиственницы, в основном, связано с приисковыми, выборочными и сплошными рубками (узколесосечными, условно-сплошными и концентрированными) в связи с возросшим спросом лиственницы на внутреннем и внешнем рынках.
Спрос Архангельских лесопромышленников на лиственницу и, прежде всего на пиловочные бревна, показан в таблице 1.1.
Вырубались в первую очередь здоровые, более или менее толстомерные стволы, что влекло за собой уменьшение запасов, средней высоты насаждения и его среднего диаметра. Одновременно увеличивается процент угнетенных стволов и фаутность. Леса, доставшиеся в наследство от приисковых рубок, были в значительной степени обесценены.
С 1900 г. лес за границу отправлялся кругляками длиной 10 аршин, толщиной 6 вершков. За четыре года из Архангельского порта было экспортировано только одних лиственничных шпал (слиперсов) 47670 шт.
С началом XIX столетия спрос на северную лиственницу, особенно на заграничном рынке, продолжает возрастать. За период с 1906 по 1917 гг. в Архангельской и Вологодской губерниях было заготовлено более 800 тыс. пиловочных бревен. В среднем в год заготовляли около 70 тыс. бревен. Сбыт имели не только пиловочные комлевые и вершинные бревна, но также заготовленные из фаутных и сухостойных деревьев. Так, за период 1912-1916 гг. из Архангельской и Вологодской губерний было экспортировано в западно-европейские страны 421,3 тыс. лиственничных бревен. В 1906 г. насаждения с преобладанием лиственницы в Архангельской, Вологодской и Олонецкой губерниях занимали площадь 3 511 тыс. га или около 5% от общей лесной площади. В 1927 г. в этом же регионе они сократились более чем в 2 раза, а в 1961 г. уже составляли 389,4 тыс. га или 0,76% (Кашин, Козобродов, 1994).
В настоящее время лиственничные леса на территории Европейской части России встречаются, в основном, в ее северных регионах – в Архангельской, Ленинградской и Вологодской областях, Республике Коми и очень ограниченно - Республике Карелия. В общей площади им принадлежит 0,3% лесопокрытой площади (Государственный лесной реестр, 2014).
Сведения о лиственничных лесах Севера появились в 1752 г. Ф.Г. Фокель отметил, что в Архангельской губернии лиственница растет по долинам, где земля лучше (Наквасина, Барабин, Тихонов, Елисеев, 2008). В 1855 г. был опубликован отчет А. Шренка о его путешествии «через тундры самоедов к Северным Уральским горам, предпринятом по высочайшему повелению в 1837 г.». А. Шренк пришел к выводу о связи распространения лиственницы в этом регионе с близким залеганием гипсов и известняков (Поле, 1906). Эту же точку зрения высказывал и ряд более поздних авторов. Однако многие такой связи не видят, хотя и считают, что наличие карбонатных почв благоприятствует росту лиственничных древостоев (Ткаченко, 1911; Зайцев, 1932). По видимому, это мнение и следует признать справедливым, поскольку многие типы лиственничников (например, лишайниковые) формируются в иных почвенно-орографических условиях.
На Онего-Северодвинском водоразделе и Онежском полуострове лиственница также чаще растет в виде примеси в лиственнично-сосновых и лист-веннично-сосново-еловых лесах (Соколова, 1937), но есть и чистые лиственничники, которые, судя по обилию в них елового подроста, обычно имеют по-слепожарное происхождение. За последнее столетие доля лиственничников в лесах Архангельской области в связи с интенсивными приисковыми рубками, в первую очередь, вдоль сплавных рек, заметно сократилось (Торхов, Трубин, 2002). Сохранению лиственничников способствует выделение особо охраняемых природных территорий (ООПТ). Например, в Архангельской области на 9 ООПТ (в Пинежском заповеднике и в нескольких заказниках) лиственница не только встречается, но и является одной из лесообразующих пород (Ефимов, Торхов, Третьяков, 2008). Генофонд лиственницы сохраняется также в Кулойском заказнике, Кено-зерском национальном парке и др., но, тем не менее, необходимость увеличения числа ООПТ и генетических резерватов очевидна (Наквасина, Барабин, Тихонов, Елисеев, 2008).
В Архангельской области лиственница искусственного происхождения впервые появилась во второй половине XIX века на Соловецких островах. Первые опытные культуры этой породы были заложены лесоводом С.В. Алексеевым в 1935 году (Кашин, Козобродов, 2002).
На территории Республики Коми лиственничные леса занимают в общей сложности около 0,6% лесопокрытой площади. К лиственнице часто примешивается ель, береза, сосна, реже – пихта и кедр. Лиственница явно вытесняется елью, что свидетельствует о производном характере многих лиственничников – их сохранению способствуют периодические пожары, в ходе которых менее огнестойкие породы выпадают, а лиственница остается, хотя и она «несет потери» - на многих деревьях можно видеть открытые пожарные подсушины, способствующие развитию гнилей (Кашин, 1968; Рысин, 2010).
Лиственница на территории Республики Коми растет и на сухих песчаных почвах, и на заболоченных участках, в равнинных условиях, на возвышенностях Тиманского кряжа и в предгорьях Приполярного Урала. Она формирует высокопродуктивные насаждения на хорошо дренированных карбонатных почвах, но может расти хотя и значительно хуже, на кислых переувлажненных почвах (Мартыненко, 1999). В Карелии лиственница растет в виде малочисленной примеси в составе древостоев других пород. Естественные древостои ее находятся только в Пудожском районе, при этом по северо-восточному берегу оз. Водлозера проходит северо-западная граница ее ареала (Кищенко, 2015). Ю.Д. Цинзерлинг (1932) писал, что к западу от р. Онеги лиственница распространена отдельными пятнами. Она не связана ни с распространением известняков, ни с определенным механическим составом почвы, растет как вместе с сосной, так и с елью (Рысин, 2010).
Территория Вологодской области является западным пределом распространения лиственницы. В список редких растений региона она внесена с 1993 года. Охраняется в ООПТ «Лиственничный бор» Верховажского района, «Мельгуновский» Вашкинского района, «Орловская роща», «Опоки», «Ши-ленгский бор», «Стрельня» и «Подсосенье» Великоустюгского района и др. Чаще всего лиственница на территории области растет одиночными деревьями по берегам рек или в составе сосновых древостоев, а также в смешанных или чистых лесных культурах (Грибов, Карбасникова, Карбасников, 2015).
В виде естественной примеси лиственница встречается в сосновых и еловых лесах восточной половины области, на площадях с неглубоким залеганием карбонатных пород. Перечисленные местонахождения лиственницы сибирской являются самыми западными пунктами в пределах Севера Европейской части России (Леса земли Вологодской, 1999).
Важную роль в сохранении лиственницы на Европейском Севере играет создание лесных культур. На изучаемой территории имеется большой опыт искусственного выращивания данной породы.
Лиственницу сибирскую культивируют с XVIII в. Наиболее старой культурой лиственницы сибирской является известная Линдуловская роща, заложенная Ф.Г. Фокелем в 1738 г. Для посева были взяты семена из Архангельской области. В начале XIX столетия лиственница сибирская была введена в культуру в Англии, позднее в Швеции, где она сейчас является одной из наиболее перспективных пород (Мартиссон, 1994). В Финляндии сибирская лиственница, завезенная из России, считается самой многообещающей породой из всех интродуцентов (Туймала, 1993; Соколов, 2006). За рубежом из семян лиственницы, полученных из Архангельской области, созданы культуры в Англии, Швеции, Эстонии, Финляндии и Исландии.
На территории Европейского Севера заложены культуры на площади: Карелия (1952-1965 г.) - 132 тыс. га; Вологодская область (1917-1970 г.) - 1420 га; республика Коми (1949-1990 г.) - 2730 га; Архангельская область (1949-1990 г.) - 2240 га.
Методика полевых работ
На территории выбранных объектов проведено натурное обследование с целью установления мест произрастания лиственницы. Выбраны участки с наличием лиственницы и произведена закладка временных пробных площадей в соответствии с отраслевым общепринятым стандартом ОСТ 56-69-83. На пробных площадях проводился сплошной перечет. Диаметры измерялись в двух направлениях север-юг и запад-восток мерной вилкой Husqvarna с точностью 2 см, а затем вычислялось среднее значение. Для обеспечения достаточной точности статистической выборки количество деревьев в спелых древостоях на пробной площади составляло не менее 200 шт., а в молодняках не менее 300 шт. Размер пробной площади определяли наличием на ней достаточного количества деревьев изучаемой породы для определения - среднего диаметра с точностью 2-3%, как важнейшего таксационного признака, обуславливающего строение древостоя.
По окончании перечёта для каждой породы, имеющейся в составе от трёх единиц и более, с помощью высотомера Suunto PM – 5/1520 измеряли высоты 20-25 деревьев из числа здоровых, распределенных пропорционально количеству стволов каждой ступени толщины (Соколов, 1978).
Типологическое описание пробных площадей проводилось по методике В.Н. Сукачева (1931), В.А. Поварницина (1941), О.Г. Каппера (1954), В.И. Кашина и А.С. Козобродова (1994), А.В. Грязькин (1995).
Категории санитарного состояния определяли по шкале, приведенной в «Правилах санитарной безопасности в лесах» (2017), характеристика, которых приведена в табл. 3.1.
Кроме этого отмечали имеющиеся повреждения вредителями, болезнями, пороки (суховершинность, кривизна, наличие плодовых тел и т.д.). Оценку влияния антропогенный среды на лиственницу проводили согласно рекомендаций, изложенных в трудах А.С. Алексеева, Н.И. Лайранд (1993), А.С. Алексеева (1997), В.Б. Скупченко, Л.О. Соколовой (2009) и др.
Для определения количества естественного возобновления проводили по методике А.В. Грязькина (1994), перечет на круговых учетных площадках площадью 10 м2. Площадки располагались друг за другом с непосредственным примыканием. На каждой площадке проводился пересчет подроста с указанием численности, надежности, высотной структуре, равномерности размещения по площади (Грязькин, Грязькин, 1999).
Подрост выше 2 м на пробных площадях учитывался полностью. Он разбивался по группам высот с градацией 0,25 или 0,5 м. Одновременно с перечетом указывалась порода и жизненное состояние растущих особей, по следующей шкале:
- очень хорошей жизненности – деревце густоохвоено, прирост в высоту максимальный для данной группы высот, стволик без изъянов, кора гладкая;
- жизнеспособный (благонадежный) – деревце здоровое, нормально развито, но могут быть небольшие изъяны у стволика: смены вершинок, кривизна; прирост побегов снижен, кора гладкая;
- сомнительной жизненности – деревце сильно угнетено, прирост по высоте очень слабый или отсутствует, кроны редкие, нередко состоят из 1-2 ветвей; много сухих побегов, частые смены вершинок, кора шершавая;
- нежизнеспособный (неблагонадежный) – прироста текущего года нет, живые ветви единичны, вершинки усохшие, кора шершавая, отслаивается (Сукачев, Зонн, 1961, Уткин, 1974).
Отбирались модельные деревца – по одному для каждой группы высот. У них определялся возраст и приросты в высоту по годам за последние пять лет, измерялись диаметры стволика на уровне шейки корня и на высоте 1,3 м. Перечет самосева, подроста и кустарников велся по высоте с точностью до 5 см с указанием жизненности особей (Сукачев, Зонн, 1961).
Подрост подразделяли в зависимости от его высоты на три группы: мелкий (высотой до 0,5 м), средний (высотой 0,51-1,5 м) и крупный (выше 1,5 м). По «Правилам лесовосстановления…» (2016), подрост выше 2,5 м считают молодняком.
На площадках, заложенных для определения количества подроста определялись количество и видовой состав подлесочных пород. Для подлеска определялись видовой состав, состояние и сомкнутость ценопопуляции каждого вида. Его разделяли на редкий (сомкнутость 0,3), средней густоты (0,3-0,5) и густой ( 0,5). Для определения биометрических показателей в выделенных градациях у 50 особей всех видов измерялись длина и диаметр побегов на уровне шейки корня.
Для изучения состава напочвенного покрова на пробной площади закладывались площадки 1 х 1 м. в количестве 10 штук. На каждой учетной площадке характеризовался видовой состав и обилие каждого вида. Представители напочвенного покрова определялись с помощью определителей (Иншаков, Сун-цова, 2017).
Напочвенный покров учитывался по ярусам, для каждого из которых указывался видовой состав растений и их обилие по шкале О. Друде:
Soc. (socialis) - растение покрывает более, чем 3/4 площади;
Сор. 3 (copiosae) - растение покрывает от 1/2 до 3/4 площади, покрытие 0,7-0,9;
Сор. 2 (copiosae) - растение покрывает от 1/4 до 1/2 площади, покрытие 0,5-0,6;
Сор. 1 (copiosae) - растение покрывает от 1/2 до 1/4 площади, покрытие 0,2-0,4;
Sp. (sparsus) - растение покрывает менее 1/2 поверхности почвы, покрытие до 0,1;
Sol. (solitarius) - растение встречается единично;
Un. (unicum) - найден один экземпляр данного вида (Захаров, Минин, 2015).
Для изучения почвенных условий и подстилающих пород были заложены почвенные разрезы. Описание почвенного профиля проводилось по генетическим горизонтам (Скляров, 1972).
Взятие почвенных образцов производили снизу вверх для того, чтобы предотвратить осыпание нижележащей части и получить чистый образец. Почвенные пробы отбирались отдельно из каждого генетического горизонта, причем из верхнего горизонта образец обязательно отбирался не более, чем через 10 см (Важов и др…, 2007; Яськов, 2009). Масса почвенной пробы составляла 500 г. Образец помещали в матерчатый мешочек с обязательной этикетировкой и отметкой о месте взятия (Яськов, 2009).
Фенологические исследования проводились по методикам И.Н. Елагина (1970), Ф. Шнелле (1961), Н.Е. Булыгина (1979), П.М. Малаховца, В.А. Тисовой (1999), Н.В. Паутовой (2011). Для характеристики цветения и плодоношения использовали глазомерно-фенологическую шкалу (табл. 3.2).
Лесные культуры лиственницы на границе ареала
Научное обоснование агротехники создания лесных культур, исследование особенностей их роста, строения и формирования с целью разработки мероприятий по повышению биологической устойчивости, продуктивности, экологической и ландшафтообразующей значимости – является актуальной задачей для теории и практики лесоводства в регионе с интенсивным ведением лесного хозяйства.
Создание лесных культур дает возможность формировать высокопродуктивные насаждения ценного видового состава и формы, выращивать породы, которые раньше не произрастали на данной территории; сократить до минимума лесовосстановительный период вырубок; создавать насаждения селекционным посадочным и посевным материалом; проводить облесение неиспользуемых земель (Прокопьев, 1983; Чернов, 2002; Редько, Мерзленко, Бабич, 2005; Костышев и др. 2015).
Лесные культуры лиственницы на территории Вологодской области имеют относительно недавнюю историю. Первые опыты по созданию культур ели и лиственницы (в смешении с сосной) относятся к 1938 году. В качестве главной породы лиственницу начали использовать при создании лесных культур с конца 50 годов XX века. Наибольшие среднегодовые объемы (100-130 га) приходятся на период с 1963 по 1968 годы. Большая их часть выполнена путем аэросева. Общая площадь созданных лесных культур в области составляла 1327,2 га. (Лесной план…, 2016)
Отсутствие систематических уходов отрицательно повлияло на состояние древостоев. В большинстве случаев лиственничные культуры представляют собой сложные по составу от 3 до 5 единиц высокополнотные насаждения I-III классов бонитета (Леса и лесное хозяйство ..., 1971).
По данным лесного плана (2016) на территории Вологодской области сохранилось 311 га лесных культур лиственницы (23,4%). Нами были проведены исследования в лесных культурах на территории четырех районов Нюксенско-го, Харовского, Вологодского и Тарногского.
Лесные культуры в Нюксенском районе находятся в Бобровском лесничестве, квартал 15, выдел 32 и 27. Последнее лесоустройство на данной территории проведено в 2004 году. Лесокультурная площадь расположена в нижней части пологого склона. Почвы на участке сильно подзолистые, свежие.
Изучаемые культуры лиственницы созданы посадкой сеянцев в 1973 году, коренной тип леса сосняк черничный. Нами заложены 4 пробные площади, выполнен комплекс лесоводственно-таксационных исследований, результаты которых приведены в табл. 4.6
По составу лесные культуры на территории Нюксенского района смешанные. На всех участках большую долю в составе занимает береза, а на одной пробной площади она преобладает. Лиственница встречается на пробных площадях от 0,6 до 27% в составе. Дендрометрические характеристики лиственницы превышают соответсвующие показатели у всех остальных пород на пробных площадях. Продуктивность древостоя не высокая и характеризуется чаще всего III- IV классом бонитета. Исключение состаовляет пробная площади № 1, где II класс бонитета, а береза и осина по высоте опережают лиственницу на 13 % и 5% соотвествекнно. Лишь на одной пробной площади, той которая находится на более высоком участке, он соответствует II классу. Запас низкий, колеблется в пределах 88-165 м3. Такие показатели связаны с малой долей участия главной породы и не большим возрастом насаждения. При этом 70 шт. лиственницы, в возрасте 42 года, имеют запас 11 м3, такой показатель характеризует породу как высокопроизводительную.
Встречается благонадежный подрост ели в количестве 1400 шт./га высотой 0,25-0,5 м. В живом напочвенном покрове преобладает черника (Vaccinium vitis-idaea), брусника (Vaccinium myrtillus), реже земляника лесная (Fragaria vesca), осот полевой (Sonchus arvensis), кочедыжник женский (Athyrium flix-femina), ландыш майский (Convallaria majalis). В подлеске крушина ломкая (Frаngula аlnus) и шиповник майский ( Rоsa majаlis).
Территория объекта имеет высокий уровень залегания грунтовых вод, что приводит к временному избыточному увлажнению. Почвы глинистые. Это также объясняет низкую продуктивность лесных культур, наличие сухостойных и усыхающих деревьев лиственницы на пробных площадях.
В Харовском районе (Харовское участковое лесничество, квартал 101, выдела 1,9) участок представлен лесными культурами лиственницы и ели. Рельеф ровный, участок пониженный, во влажные периоды затапливаемый.
Культуры созданы в 1939 году путем посадки 2-летних сеянцев в плужные пласты под меч Колесова. Четыре ряда лиственницы чередовались с одним рядом ели. Среднее расстояние между рядами – 2,6 м, шаг посадки – 0,6 м. На территории этого объекта исследований проведены учетные работы, результаты которых приведены в табл. 4.7.
Лесные культуры представляют собой двухярусное насаждение. Совместно с лиственницей и елью на объекте растет сосна и береза, а через 27 лет появляется ольха и ива. Избыточное увлажнение влияет на сохранность культур, которая на данном участке очень низкая и составляет всего 5,5%, в то время как ель до 50-летнего возраста сохраняла свое количественное преимущество.
Отсутствие уходов на данной территории явилось результатом того, что на ней возобновились мягколиственные породы, а береза стала мощным конкурентом для хозяйственно-ценных пород (сохранность лиственницы и ели составила 4,3%).
При сравнении результатов учета 50-летних и 77-летних культур, четко прослеживается конкуренция сосны и лиственницы. Если изначально лиственница не значительно уступала по высоте сосне, то с течением времени, она остается во 2 ярусе насаждения. Сокращается и количество экземпляров лиственницы на изучаемой территории. Распределение лиственницы и ели по ступеням толщины приведены на рис. 4.10-4.11.
В 50 лет у лиственницы преобладают деревья ступеней толщины 12, 16, 20 см, причем 20 см – это максимальное ее значение. В 77 лет преобладают те же ступени толщины, но появляются деревья с большим диаметром до 36 см. Количество стволов на 1 га стремительно уменьшается. За период в 27 лет сокращение произошло на 45%.
Д.А. Янушко (1962), исследуя лесные культуры лиственницы в Республике Беларусь, утверждал, что лиственница сибирская растет быстрее сосны обыкновенной только на богатых, оптимально увлажненных почвах. В других условиях она отстает по энергии роста от сосны обыкновенной.
Преобладающей ступенью толщины в 50-летнем возрасте является 16 см, к ней отнесено 30% деревьев. В 77 лет 26% деревьев имеют диаметр 20 см, 23% - диаметр 12 см. Количество деревьев ели также значительно сократилось.
Напочвенный покров сложен пушицей узколистной( Eriphorum angustiflium), багульником болотным (Ledum palustre), кассандрой обыкновенной (Cassandra calyculata), подбелом болотным (Andromeda calyculata), осоками (Carex).
Не высокие показатели продуктивности насаждения связаны, в первую очередь, с отсутствием уходов. В результате этого на ней появились не желательные породы, сначала береза, а затем осина, ольха и ива. Лиственница на данной территории не выдерживает конкуренции с другими быстрорастущими видами, из-за ее большого светолюбия стала отставать в росте. Кроме того, эдафические условия на данной территории не благоприятны для изучаемой породы. Грунтовые воды расположены очень близко к верхнему горизонту и участок периодически подтопляется. Рядом ученых доказано (Дылис,1947; Калинин,1965; Путенихин, 1993; Кашин, Козобродов, 1994 и др.), что лиственница плохо растет на почвах с застойным увлажнением, а предпочитает плодородные хорошо дренированные участки.
Лесные культуры лиственницы в Вологодском районе созданы в Пригородном лесничестве (квартал 5, выделы 15,16). Нами исследованы два участка. Возраст посадок, эдафические условия и способ посадки на обоих участках одинаковый. Разница между участками заключается лишь в том, что на первом из них не проводились уходы, а на втором проведено окашивание в течение 4 лет. Почвы хорошо дренированы, легкосуглинистые.
Лесные культуры созданы в 2006 году, на 2-летней вырубке из-под ельника кисличного, почва легкосуглинистая, рельеф равнинный. Обработка почвы выполнялась плугом ПЛ-1 в агрегате с трактором ТДТ-55, бороздами через 3-3,5 м. Посадка проводилась вручную под меч Колесова трехлетними сеянцами лиственницы, приобретенными в Вологодском селекционном центре и трехлетними сеянцами ели из Кубенского лесничества Вологодской области.
Проектом лесных культур предусмотрено размещение сеянцев по пластам на расстоянии 0,8 м, а между бороздами 3,5 м. Густота посадки по проекту 4000 шт./га.
По данным технической приемки лесных культур густота составила на первом участке – 4350 шт./га, на втором – 4425 шт./га. Приживаемость по данным инвентаризации 2006 г. на первом участке – 91%, на втором – 93%.
Таким образом, смешанные культуры создавались в одинаковых условиях, по одной технологии, с одинаковой густотой.
При проведении исследований в качестве показателя, характеризующего успешность культур, принята сохранность. Сохранность и морфометрические показатели смешанных культур лиственницы и ели приведены в таблице 4.8.
Повышение качества партии семян лиственницы методом флотации
Необходимость сохранения лиственницы осознана давно. Впервые о ее сохранении заговорил еще Петр I в указах о заповедных лесах. Тем не менее, вопрос о сохранении генофонда до сих пор не стоял так остро, особенно тех популяций, которые растут на границе ареала и находятся под угрозой уничтожения. Не зря Н.В. Дылис (1947, 1981) указывал на наличие фенотипических различий между лиственницей растущей в Сибири и той, что растет на западе ареала. Решающим аспектом в этом вопросе является наличие жизнеспособного посевного материала. Практика показывает, что широкое внедрение в культуру новых видов во многом сдерживается отсутствием достаточного количества полноценных семян.
К семенам лиственницы всегда предъявляли определенные требования по качеству. В силу биологических особенностей урожай семян лиственницы формируется в течение двух вегетационных периодов. Решающую роль при этом играет процесс дифференциации закладки генеративных почек. Цветки этих почек появляются на укороченных побегах не моложе двух-трех лет (А.С. Козобродов, В.И. Кашин, 2002). Развитие пыльцы у лиственницы протекает рано весной, когда еще возможны низкие температуры, как в ночное время, так и днем. В результате, из-за недоопыления образуется пыльца низкого качества. Еще одной причиной появления семян низкого качества является самоопыление. Оно обусловлено особым строением пыльцы, которая не имеет воздушных мешков и плохо переносится ветром.
Характерной чертой семян лиственницы является то, что они могут прорастать только после воздействия низких температур, причем это воздействие должно проходить только во влажном воздухе. Это является еще одной причиной низкой всхожести семян.
Нами определены посевные качества семян, сразу после сбора (осенью), при хранении в теплом сухом месте и при хранении при низких температурах во влажном состоянии. Результаты этих исследований приведены в табл. 5.11
Данные таблицы подтверждают, что семена лиственницы сибирской должны выдерживаться при низкой температуре (0 ±20С) не менее 1 месяца, при этом влажность воздуха необходимо поддерживать на высоком уровне. Таким образом можно увеличить число проросших семян на 30%, тем не менее всхожесть данной породы все равно остается низкой и не превышает 15%.
В 20-30-х годах XIX века качество семян определяли «посредством испытания в воде», когда хорошими считались те, которые оказывались полновесными, т.е погруженными на дно сосуда. В дальнейшем качество семян стали определять по их технической всхожести. Циркуляром лесного департамента Министерства Государственных имуществ от 20 января 1887 года годными считались семена лиственницы, имеющие всхожесть не ниже 20%, а через несколько лет – не ниже 30% (Кашин, Козобродов, 1994).
А.А. Елисеев (2002), изучавший морфологическое прогнозирование семе-ношения лиственницы в Архангельской области, испытывал в своей работе метод отбора семян путем флотации. Он установил, что наиболее подходит для денси-метрической сортировки семян жидкость, имеющая плотность 0,840 г/см3 (плотность 83%-ного этанола).
Нами проведены различные исследования в области оценки качества посадочного материала и отбора семян методом флотации. Денсиметрическая сортировка семян в жидкостях различной плотности проводилась после предварительной подготовки семян путем снегования. Анализируя имеющийся опыт, были выбраны жидкости с удельным весом 0,814 г/см3 (дизельное топливо), 0,805 г/см3 (96%-ный этиловый спирт), 0,872 г/см3 (70%-ный этиловый спирт) и 0,997 г/см3 (дистиллированная вода). Результаты этой работы приведены в табл. 5.12
После флотации в дизельном топливе семена не взошли, потому что на их поверхности образуется пленка, которая препятствует дыханию. И, хотя сортировка идет достаточно хорошо (пустых семян 19%), этот способ не применим на практике. В дистиллированной воде флотация идет плохо, всплывает очень много семян в т.ч. и полнозернистых, а пустые, при этом, тонут (в отсортированной партии 38% пустых семян). В 70%-ном растворе этанола всхожесть составила 22%, что на 40% выше, чем в контрольном варианте, при достаточном низком проценте пустых семян. Лучше всего семена проросли после сортировки в 96%-ном этиловом спирте, всхожесть составила 56%, при этом в данном варианте самый низкий процент пустых семян, что свидетельствует о том, что сортировка в данном растворе прошла лучше всего. Вероятно, что концентрированный спиртовой раствор, в этом случае, выступил в роли стимулятора роста, и количество проросших семян увеличилось за счет воздействия на гормональном уровне.
В результате проведенных опытов, сделаны следующие выводы:
- Биологические особенности лиственницы способствуют формированию большого количества пустых семян (46-52%).
- Всхожесть семян в условиях Вологодской области очень низкая и составляет не более 13%.
- Для увеличения всхожести необходимо выдерживание семян при низких температурах и высокой влажности не менее 30 суток.
- Денсиметрическая сортировка лучше всего идут в 70%-ном и 96%-ном растворах этилового спирта.
- Флотация в 93%-ном растворе этилового спирта позволяет повысить качество партии семян более чем в 4 раза (с 13% до 56%).
- Этиловый спирт является мощным стимулятором прорастания семян.