Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Краткий обзор состояния проблемы. Развитие и состояние лесопитомнического дела на Севере 15
1.1. Краткий обзор состояния проблемы 15
1.2. Развитие и состояние лесопитомнического дела на Севере 18
1.2.1. Выращивание сеянцев и саженцев в открытых питомниках 23
1.2.2. Выращивание сеянцев в закрытом грунте 25
1.2.3. Выращивание посадочного материала с закрытой корневой системой (ГТМЗК) 26
1.2.4. Использование гербицидов и фунгицидов при выращивании посадочного материала 29
1.2.5. Создание лесных культур различным посадочным материалом 29
Глава 2. Краткая характеристика района исследований 31
Глава 3. Программа и методика исследований, объекты и объем работ 40
Глава 4. Научное обоснование интенсификации выращивания сеянцев и саженцев в открытом грунте питомников 54
4.1. Особенности почвенно-климатических условий в питомниках региона 55
4.2. Технология подготовки почвы парового поля 63
4.2.1. Требования к плодородию почв питомников 63
4.2.2. Влияние физических свойств почвы на рост и развитие сеянцев и саженцев и определение их оптимальных значений 69
4.2.3. Изменение водно-физических свойств почвы агротехническими приемами 75
4.2.4. Изменение агрохимических свойств почвы при внесении органических и минеральных удобрений 83
4.3. Агротехника выращивания сеянцев и саженцев в открытом грунте питомников 101
4.3.1. Технологические приемы снижения выжимания морозом сеянцев и саженцев 101
4.3.2. Обоснование необходимости и норм полива 115
4.3.3. Подкормки сеянцев минеральными удобрениями 117
4.3.4. Использование гербицидов для борьбы с сорняками 121
4.3.5. Защита сеянцев от болезней 124
4.4. Выращивание саженцев в школьных отделениях 126
4.5. Выводы по главе 4 157
Глава 5. Эколого-биологические основы интенсивного выращивания сеянцев в закрытом грунте 162
5.1. Требования к теплицам и технологические основы выращивания в них сеянцев на зональной основе. 163
5.2. Выращивание сеянцев с открытой корневой системой 177
5.2.1. Влияние микроклимата на ритмы роста сеянцев 177
5.2.2. Использование субстратов и минеральных удобрений 196
5.3. Совершенствование технологии выращивания ПМЗК (на примере финского тепличного комплекса) 215
5.4. Выводы по гаве 5 226
Глава 6. Основные положения интенсивной технологии выращивания сеянцев и саженцев 230
6.1. Основные закономерности, полученные при исследованиях и экспериментальных работах 230
6.2 Нормативные требования эффективной технологии выращивания сеянцев и саженцев 236
6.3. Технологические решения, разработанные с учетом нормативных требований 240
6.3.1. Выращивание сеянцев и саженцев в посевных и школьных отделениях питомников 241
6.3.2. Выращивание сеянцев в теплицах с полиэтиленовым покрытием 253
6.4. Опытно-производственная проверка разработанных технологий. Экономическая эффективность. 256
Глава 7. Приживаемость и рост сеянцев и саженцев, выращенных по разработанным технологиям, в культурах 265
Заключение 283
Библиографический список использованной литературы 292
- Выращивание сеянцев и саженцев в открытых питомниках
- Программа и методика исследований, объекты и объем работ
- Требования к плодородию почв питомников
- Нормативные требования эффективной технологии выращивания сеянцев и саженцев
Введение к работе
Актуальность проблемы. Одним из направлений своевременного и успешного лесовосстановления и создания высокопродуктивных насаждений является создание лесных культур посадкой сеянцев и саженцев. При этом посадочный материал должен быть высококачественным в генетическом отношении, разнообразным по морфо-биологическим показателям и соответствовать лесорастительным условиям конкретной лесокультурной площади.
Для решения данной задачи необходимо постоянное совершенствование технологий выращивания посадочного материала с учетом конкретных почвенно-климатических условий. Исследования и разработка региональных технологий проведены в южных и центральных районах страны, в северо-западном регионе, Карелии и Сибири (Стратонович и др., 1974; Яковлев и др., 1974; Наставления..., 1979; Смирнов, 1981; Мордась и др., 1974; Буторова, 1996; Романов, 2000; Матвеева и др., 2001 и др.). Исследований по технологии выращивания сеянцев и саженцев в открытом грунте лесных питомников севера практически не проводилось.
Лесные питомники на севере Европейской части России заложены на бесструктурных слабоокультуренных землях, что в сочетании с суровыми климатическими условиями не обеспечивало достаточный выход и качество посадочного материала (Бобнев, Мочалов, 1968, Цветков и др., 1977; Мочалов и др., 2000б). Поэтому необходима разработка эффективных технологий выращивания различных видов посадочного материала высокого качества, с учетом почвенно-климатических условий региона. Они должны включать в первую очередь систему научно-обоснованных агротехнических приемов, выполняемых в определенной последовательности и позволяющих создавать условия роста растений, отвечающие их биологии.
Другим направлением повышения выхода и качества посадочного материала на севере является совершенствование технологии выращивания сеянцев в теплицах с полиэтиленовым покрытием. В них возможна наиболее полная реализация биологического потенциала растений на основании закономерностей ритмичности линейного роста и развития сеянцев (Зепалов,1946; Щербаков, 1960; Юркевич, 1961; Санников, 1963; Кальной, 1973; Мочалов и др.1978; Наквасина, 1979; Редько и др., 1983; Дроздов и др. 2000; Брынцев, 2002 и др.). Однако, очень слабо изучен вопрос зависимости ритмов развития сеянцев от микроклимата, так как в условиях закрытого грунта она проявляется наиболее сильно и может регулироваться.
Исследования в указанных направлениях и разработка эффективных технологий выращивания посадочного материала для лесовосстановления в регионе актуальны и имеют большое практическое значение.
Цель и задачи исследований. Целью работы являлась разработка научно-обоснованной региональной интенсивной технологии выращивания сеянцев и саженцев основных лесообразующих хвойных пород (сосны и ели) в питомниках и теплицах, обеспечивающей высокий выход качественного посадочного материала, имеющего высокую жизнестойкость в культурах в различных лесорастительных условиях.
В задачу исследований входило:
- установить факторы, лимитирующие рост и развитие сеянцев и саженцев в питомниках и определить оптимальные параметры водно-физических и агрохимических характеристик пахотного слоя почвы, обеспечивающие повышение выхода и качества посадочного материала;
- разработать агротехнические и технологические приемы обработки почвы и уходов за сеянцами и саженцами, обеспечивающие создание оптимально-возможных условий роста и сведение до минимума отрицательного действия негативных факторов в открытом и закрытом грунте;
-испытать и обосновать использование удобрений, гербицидов, фунгицидов и стимуляторов для повышения плодородия почвы и при уходах за сеянцами и саженцами;
-определить перспективность направленного отбора сеянцев и использования посадочного материала с закрытой корневой системой (ПМЗК) при выращивании саженцев;
-определить параметры микроклимата по фазам роста сеянцев хвойных пород, установить виды субстратов и сроки их использования при выращивании сеянцев в теплицах, усовершенствовать технологию производства ПМЗК в соответствии с региональными условиями;
-установить приживаемость и рост посадочного материала, выращенного по разработанным технологиям, в культурах.
Предмет защиты. На защиту выносятся следующие основные положения:
-научное обоснование и практические решения интенсификации выращивания сеянцев в посевных и саженцев в школьных отделениях питомников;
-эколого-биологические основы интенсивного выращивания сеянцев в закрытом грунте, в том числе посадочного материала с закрытой корневой системой;
- изучение влияния факторов среды на рост сеянцев и саженцев и определение нормативных требований к технологии;
-приживаемость и рост сеянцев и саженцев, выращенных по разработанным технологиям, в культурах;
Научная новизна. По результатам многолетних исследований установлены закономерности изменения водно-физических и агрохимических свойств пахотного слоя почвы и влияния их на рост и развитие сеянцев и саженцев в лесных питомниках севера. Определены лимитирующие факторы климатических и почвенных условий и определены их оптимальные, или близкие к ним, значения. Разработаны агротехнические приемы по окультуриванию почвы в питомниках региона.
Установлена высокая эффективность действия и последействия на агрофизические и агрохимические свойства почвы и рост сеянцев больших норм внесения торфа и использования нетрадиционных органических удобрений, приготовляемых из отходов лесопильного, химического и сельскохозяйственного производств. Введен дополнительный нормативный показатель состояния физических свойств пахотного слоя почвы (содержание органического вещества) при первичном окультуривании почв питомников.
Экспериментально обоснованы агротехнические приемы снижения интенсивности выжимания сеянцев при пучении почвы и повышения грунтовой всхожести семян.
Установлены биологическая закономерность саморегуляции соотношения массы частей саженцев в школьном отделении питомника и возможность формирования их корневой системы изменением физико-химических параметров пахотного слоя почвы. У саженцев в школе сохраняется ранговое распределение сеянцев на группы размеров, что подтверждает перспективность направленного отбора посадочного материала для лесовосстановления.
Определены динамика содержания основных элементов питания (N, P, K) и их предельно допустимые концентрации в тепличных субстратах, испытаны и рекомендованы нетрадиционные субстраты на основе лигнина и древесной коры. Выявлена зависимость продолжительности и интенсивности фаз органогенеза однолетних сеянцев сосны, ели и лиственницы от размеров и объема теплиц и определены параметры микроклимата по фазам роста и развития сеянцев.
В опытных культурах подтверждено высокое качество сеянцев и саженцев, выращенных по разработанным технологиям (по приживаемости и росту). За культурами из крупномерных саженцев сокращается количество агротехнических и лесоводственных уходов.
Практическое значение и реализация результатов исследований. Результаты комплексных исследований явились основой для разработки нормативных документов и рекомендаций по выращиванию посадочного материала в открытом и закрытом грунте, созданию лесных культур, разработки требований ГОСТа на сеянцы и саженцы для северной и средней подзон тайги. Разработанные технологии включают новые и усовершенствованные агротехнические приемы и операции, обосновывающие:
-окультуривание почвы питомников с использованием торфа, органических удобрений (в том числе ТМУ, коро- и лигнопометных компостов) с учетом содержания в почве гумуса или органики и подвижных элементов питания;
-снижение выжимания сеянцев морозом, рациональные схемы посева и нормы высева семян в питомниках;
-использование перспективных гербицидов и фунгицидов;
-подготовку и продолжительность использования субстратов, регламент микроклимата по фазам роста сеянцев в теплицах;
- использование технологии производства ПМЗК в тепличных комплексах, в том числе зарубежных, с учетом местных условий;
- использование разных видов посадочного материала для создания лесных культур с учетом лесокультурных условий вырубок.
Применение разработанных технологий позволяет: увеличить выход стандартных сеянцев в посевных отделениях питомников без расширения их площади; выращивать укрупненный и крупномерный посадочный материал, имеющий оптимальное соотношение надземной части и тонких корней для создания высокопродуктивных лесных культур; сократить сроки выращивания сеянцев на 1-2 года, увеличить их выход с единицы площади в 4-5 раз, снизить расход семян, в том числе и улучшенного качества, при использовании теплиц с полиэтиленовым покрытием; использовать субстраты из местных торфов при производстве ПМЗК в тепличных комплексах; увеличить приживаемость лесных культур и их конкурентноспособность с травянистым покровом и естественным возобновлением лиственных пород.
Личный вклад автора. Автором выполнен аналитический обзор литературы, разработаны программа и методика исследований; он принимал непосредственное участие во всех полевых и камеральных работах, анализе полученных результатов исследований, написании научных отчетов, нормативных документов и публикаций.
Апробация работы. Основной объем работ выполнен в Архангельском институте леса и лесохимии (АИЛиЛХ, с 1998 г.-СевНИИЛХ) в период с 1973 по 2007 г.г. при проработке НИР: по тематическим планам Государственного комитета СССР по лесному хозяйству, Федеральной службы лесного хозяйства России, Министерства природных ресурсов России (темы 053029а-1, II-19, III.1.2.1. –где автор был ответственным исполнителем, III.1.3., 1.3.1.2., IХ.4.06., II.5.1.(6.14.2.), 3.96.2.(12.96.1.)- где автор был руководителем (номера государственной регистрации 81065456, 01.88.0086991, 01.88.0086992, 01.9.40007012, 01.9.80000129); по договорным темам с Министерством лесного хозяйства РСФСР, ЛенНИИЛХ, Архангельским управлением лесного хозяйства, рядом лесхозов Архангельской и Вологодской областей (темы 235, 203– где автор был ответственным исполнителем, 209 (228), III-8-шифр ”Химсредства”, 48-88 (248), 100-91, 122-92, 136-94.6, 141-97 (143-99-4 ОПП) – где автор был руководителем). В 3-х Российско-Финляндских проектах автор был научным руководителем и координатором компонентов по производству посадочного материала с закрытыми корнями и по лесовосстановлению.
Основные положения работы были представлены на Международном симпозиуме «Северные леса, состояние, динамика, антропогенное воздействие» (Архангельск, 1990), на Всесоюзных и Всероссийских совещаниях, симпозиумах, семинарах, конференциях (Петрозаводск, 1976; Архангельск, 1980, 1982, 1983,1991; Сыктывкар, 1981; Волгоград, 1988; Пермь, 1989; Пушкино, 1989; Йошкар-Ола, 1996; Нижний Новгород, 2005), на Финляндско-Pоссийском семинаре в Вуокатти, 1998; на совещаниях, семинарах и школах передового опыта Архангельской области (Архангельск, 1981-1985, 2001; Вельск, 1980, 1981, 1989, 1993; Онега, 1984), Вологодской области (Кадников, 2001) и Республики Коми (Сыктывкар, 1984, 1987, 2000; Ухта, 1986; Визинга, 1986), на Российско-Финляндских семинарах в Архангельской (Архангельск, 1999, 2000, 2004; Вельск, 1999; Каргополь, 2000, 2001, 2004; Котлас, 2000;) и Мурманской (Мурманск, 1999; Зеленоборск, 2001) областях, в Финляндии (Suonenjoki, 2003, 2005). Основные результаты исследований и технологические решения ежегодно (начиная с 1989г.) излагались автором на курсах повышения квалификации инженерных и технических работников лесного комплекса региона. Разработанные технологии экспонировались на ВДНХ, автором получены авторское свидетельство и 2 медали.
Внедрение в производство. Лесотехнические требования к теплицам, рекомендации, нормативы и технологические карты по выращиванию сеянцев в теплицах, разработанные группой институтов с участием автора, прошли опытно-производственную проверку и внедрение (акты прилагаются), утверждены Государственным комитетом СССР по лесному хозяйству, используются в производстве. Рекомендации и технологические карты по выращиванию сеянцев и саженцев сосны и ели в открытом грунте питомников прошли опытно-производственную проверку (акты прилагаются), рассмотрены и рекомендованы для производства на НТС Главных управлений природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Архангельской (13.03.2004) и Вологодской 23.04.2004) областям и используются (внедряются) в питомниках севера.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 105 работ, в том числе монография, словарь-справочник (4 издания), 9 статей в изданиях рекомендованных ВАК , 12 нормативно-технических документов (рекомендации, нормативы, технологические карты, ГОСТ 3317-90 (для условий тайги Европейской части). Подготовлены к изданию и находятся на согласовании «Технические условия. ТУ 9781-002-00969511-00. Технология выращивания сеянцев хвойных пород в питомниках северной и средней подзон тайги», «Рекомендации по выращиванию посадочного материала в условиях северной и средней тайги Европейского севера (производство ПМЗК сосны в тепличных комплексах)», «Дополнения к ОСТу «Лесные культуры. Оценка качества» для культур из ПМЗК и саженцев», «Рекомендации по созданию лесных культур ели и сосны обыкновенной перспективными видами посадочного материала для средней и северной подзон тайги Европейского Севера». Материалы исследований использованы при составлении ряда нормативных документов, учебных пособий, в лесоустроительных проектах и регламентах ряда лесничеств Архангельской области.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы и приложений. Изложена на 310 страницах, включает 99 таблиц, 16 рисунков, библиографию из 326 наименований, в том числе 25 на иностранных языках, общий объем диссертации 340 сраниц. В организации полевых исследований, сборе материала большую помощь оказали руководители и сотрудники СевНИИЛХ (А.С.Синников, Г.А. Чибисов, В.Ф. Цветков, Ф.Т. Пигарев, Л.А. Варфоломеев, Г.А. Мочалова, В.П. Кресцова, В.А. Дранникова, Т.И. Новосельцева, Т.А. Чечуева, и многие другие), руководители, инженерно-технические работники и лесничие региональных управлений и лесхозов (А.Ф. Заволожин, Б.А. Ковалев, Д.В. Трубин, В.А. Круглецкий, Л.Г. Усачев, В.Н. Морозов, С.В. Тырышкина, Н.К. Суханова, М.А. Никонов и др.), при оформлении работы автор пользовался консультациями и помощью профессоров Г.И. Редько, Н.А. Бабича, Е.Н. Наквасиной: Всем им выражаем искреннюю благодарность.
Выращивание сеянцев и саженцев в открытых питомниках
Качество и эффективность создания лесных культур определяется знанием и устранением или резким ослаблением экологических факторов, лимитирующих их устойчивость и рост. К таким факторам в условиях тайги на площадях с относительно богатыми почвами относятся переувлажнение верхнего слоя почвы и слабое ее прогревание, низкая биологическая активность и недостаточное актуальное плодородие, высокая конкуренция нежелательной растительности. Создание благоприятных условий для роста культур достигается агротехническими, мелиоративными и лесоводственными приемами. Наряду с этим, в ряде случаев, эффективность лесных культур зависит в большей мере от качества посадочного материала, чем от мероприятий по улучшению среды (Пигарев и др., 1968, 1979; Беляев, 1979а, 1990, 1997; Маркова, 1999, 2000; Редько и др., 1994 и др.).
Поэтому важной задачей искусственного лесовосстановления является разработка технологических приемов выращивания в питомниках и использование в культурах посадочного материала, обеспечивающего высокую приживаемость и конкурентноспособность с травянистой растительностью и лиственными породами на лесокультурной площади.
Работы многих исследователей показывают, что разработка и выбор перспективных технологий и посадочного материала при производстве лесных культур, являются одним из условий создания высокопродуктивных насаждений (Пигарев и др., 1968, 1979, 1988; Платов, 1974, 1999; Родин, 1972, 1977; Миронов, 1977; Смирнов, 1983, 1988; Шубин, 1983; Вячкилев и др.,1986; Рёдько и др.,1994; Буторова, 1988, 1996; Касимов, 1999; Маркова, 2000; Соколов и др., 2001, 2008; Бабич и др., 2000, 2004; Чижов, 2004; Варак-син, 2004 и др.). Посадочный материал должен быть высококачественным в морфо-биологическом отношении, разнообразным по биометрическим показателям и отвечать требованиям определенных лесорастительных условий. Известно, что рост и развитие культур, наряду с условиями агротехники их создания, зависит от биометрических и объемных показателей сеянцев и саженцев, от соотношения массы надземной части к массе тонких (мелких) физиологически активных корней (Картелев 1966; Тутыгин и др., 1971; Родин и др., 1972, 1974; Миронов и др., 1975; Смирнов, 1981,1983; Пигарев и др., 1979, 1981, 1988; Беляев и др., 1979а; Беляев, 1990, 1997; Маслаков и др., 1986; Соколов и др., 2001; Матюхина и др., 1986; Мойко и др., 1988; Долголиков, 1986, 1988; Орлова, 1988; Маркова, 1999, Мерзленко и др., 2002 и др.). Выращивание посадочного материала, имеющего оптимальные параметры размеров и пропорционального соотношения надземной части и корней для различных лесорастительных условий возможно лишь при использовании научно-обоснованных технологии и агротехники, учитывающих почвенно-климатические условия региона и биологические особенности выращиваемых пород.
Развитие питомнического дела имеет в России большую историю (Редько, 1983), а основы промышленного питомнического хозяйства были заложены учеными лесоводами В.Д. Огиевским, М.К. Турским, Г.Ф. Морозовым, А..П. Тольским, Н.И. Сусс и др.
В дальнейшем наиболее интенсивное развитие технологии выращивания посадочного материала было в южных, центральных и западных регионах страны. Разрабатывались направления по совершенствованию агротехники и механизации, по режимам питания и системам применения минеральных удобрений, гербицидов и фунгицидов. Позднее разрабатывались и внедрялись методы выращивания сеянцев в закрытом грунте, применение агро-приемов по фазам органогенеза сеянцев, выращивание саженцев и производство посадочного материала с закрытой корневой системой (Щербаков, 1955, 1960; Игаунис и др., 1966; Смирнов и др., 1981, 1983; Букштынов, 1969; Яковлев и др., 1969, 1981; Ершов и др., 1969; Степанов, 1971; Кальной, 1973; Юшка и др., 1971; Буш и др, 1974; Игаунис, 1974, 1975; Стратанович и др., 1974, 1980; Победов., 1972; Эрик, 1971, 1972; Мочалов, 1972, 1976, 1978; Синников Мочалов, 1973, 1977, 1980, 19836, 1985; Редько, 1976; Мочалов и др., 1976а, 1977а, 1979; Романов, 1978, 1997; Брутанс и др., 1979; Маслаков и др., 1979, 1985; Редько и др., 1983; Мордась, 1983; Жигунов и др., 1986; Синников Мочалов и др., 1986; Бирцева и др, 1988; Вакулин, 1989; Перевер-тайло и др., 1990; Брынцев, 1994,2002; Чибисов, Мочалов и др., 1995; Жигунов, 1995, 2000; Матвеева и др., 1996 и др.).
На севере до середины 60-х годов посадочный материал выращивали в небольших временных питомниках (Бабич, Мочалов, 1995; Мочалов и др. 1997; Мочалов, 1999). В 1965-1968г.г. начали закладывать постоянные питомники, количество которых к 1988 году составило 66 шт. на площади 963 га. Питомники закладывали на землях Гослесфонда, на почвах от песчаных до суглинистых с низким содержанием гумуса и элементов питания (Бобнев, Мочалов, 19686; Мочалов и др., 20006). Использовалась технология других регионов, без серьезного учета региональных почвенно-климатических условий, поэтому сеянцы, в основной массе, имели небольшие размеры и выход их был невелик (Цветков и др.,1977). С конца 60-х годов в регионе начинают использовать теплицы с полиэтиленовым покрытием (Синников и др., 1970а, 19706; Мочалов, 1972, 1979; 1986д, 19886; Синников Мочалов, 1973, 1977; Мочалов и др.,1975, 19776; Беляев, 1981; Ковалев,1981; Заволожин,1981 и др.). В связи с этим возникла необходимость разработки научно-обоснованной технологии выращивания посадочного материала в открытом и закрытом грунте с учетом региональных почвенно-климатических условий.
Программа и методика исследований, объекты и объем работ
Посадочный материал с закрытой корневой системой (ПМЗК). При исследованиях по производству посадочного материала с закрытыми корнями (ЗК) в зависимости от целей и задач использовали различные методики и методические положения. При подготовке субстрата использовали местный торф переходного или низинного типа, простые и комплексные удобрения с различными нормами внесения в основную заправку и при подкормках. Контролем служили финский субстрат из верхового торфа и финские удобрения при подкормках. Каждый вариант опытов закладывали в 10 кассетах (в кассете 81 ячейка размером 4x4x7 см). Кассеты всех вариантов располагались поперек теплицы с одной стороны от центрального прохода. Испытывали также три вида кассет: пант, плантек и экопот.
Для определения химических характеристик субстратов отбирали смешанные (для партии или варианта) и индивидуальные (для одной ячейки) образцы на химические анализы при закладке опытов, в течение сезона (для изучения динамики, режимов питания) и в конце сезона. В образцах определяли зольность, кислотность, содержание подвижных форм азота, калия и фосфора по общепринятым методикам.
В период выращивания сеянцев определяли грунтовую всхожесть семян, наблюдали за состоянием и ростом сеянцев, в начале сентября на всех вариантах проводили сплошной учет сеянцев и на каждом варианте у 100-120 растений (в каждой 6-7-ой ячейке) измеряли высоту и диаметр корневой шейки. Результаты замеров по высоте распределили по группам и в соответствии с представленностью групп отбирали образцы для анализа корневых систем (по 10-15 сеянцев с комом субстрата с варианта).
В лабораторных условиях в отобранных образцах у каждого сеянца измеряли высоту, диаметр, определяли количество корней первого и второго порядка, длину каждого корня и суммарную длину корней, массу всех частей сеянца в абсолютно-сухом состоянии. Данные по замерам сеянцев обработаны методом математической статистики.
Определение устойчивости кома субстрата при выемке сеянцев из кассет проводили взвешиванием сеянца с комом после выемки и оставшегося субстрата в ячейке кассеты. Устойчивость кома субстрата при перевозке сеянцев в ящиках на лесокультурную площадь определяли путем падения сеянца с комом с высоты 70 см и последующим взвешивания. В конце субстрат и сеянцы отбирали на анализы.
Качество и равномерность полива определяли с использованием химических стаканчиков с определенной площадью дна, устанавливаемых на время полива поперек теплицы в 20 точках. Расчеты нормы и сроков полива проводили по весу кассет и влажности субстрата.
В опытных культурах каждый вариант закладывали в двух-трех по-вторностях, с количеством растений не менее 300 шт. для получения статистически достоверных данных при учетах и замерах. Шаг посадки (посева) определяли исходя из густоты культур и расстояния между рядами!
Учеты и замеры проводили во второй половине сезона. У 150-200 растений на варианте измеряли высоту, прирост за последние 2 года и диаметр корневой шейки или на высоте 1,3 м. При замерах выделяли растения больные, поврежденные, заглушённые травянистой или кустарничковой растительностью. Для определения развития травянистой растительности на пластах и в межбороздном пространстве закладывали учетные площадки размером 1x1 м или 1x0,5 м. На них определяли видовой состав, представленность, количество и высоту травостоя. На части площадок траву срезали и в лабораторных условиях определяли количество видов и массу с разделением на злаки и двудольные. После срезания травы в 20 точках на каждой площадке почвенной тростью отбирали почву на химические анализы.
Почвенные исследования. Для общей характеристики почвы на питомниках и в культурах закладывали почвенные разрезы и прикопки, в которых проводили описание по генетическим горизонтам, отбирали образцы на анализы и при необходимости определяли водно-физические свойства. На опытных вариантах повторность определения водно-физических свойств почвы и субстратов Зх-5 кратная, а смешанные образцы на химические анализы отбирали почвенной тростью в 20-25 точках на каждой повторности.
Методика определения водно-физических и химических характеристик общепринятая в почвоведении. Водно-физические свойства: объемная масса (плотность сложения) - по Качинскому, масса твердой фазы почвы - пикно-метрически, полевая влажность — термически-весовым методом, полная и капиллярная влагоемкость - методом насыщения, общая пористость и пористость аэрации - расчетным путем. Химические свойства: рН солевой суспензии - потенциометрически, зольность торфа - методом прокаливания, валовой азот - методом Къельдаля, азот щелочногидролизуемый - по Корнфилду, минеральные формы азота - по Макарову, Геращенко, гумус - по Тюрину, доступные фосфор и калий - в 0,2н НС1 из одной навески по Кирсанову в модификации ЦИНАО, гидролитическая кислотность и емкость поглощения -по Каппену; азот и углерод в торфах - из одной навески по Анстену; азот, фосфор и калий в органических удобрениях - по методическим указаниям органических удобрений; азот, фосфор и калий в хвое - из одной навески по Гинзбург, Щегловой.
Требования к плодородию почв питомников
На суглинистых почвах посевного отделения питомника Архангельского лесхоза верхние горизонты, образующие пахотный слой, в результате обработки имеют сравнительно рыхлое сложение с объемной массой 1,16-1,30 г/см (табл. 4.5). На глубине 33-35 см они подстилаются плотным тяжелым суглинком с объемной массой 1,4-1,7 г/см . Мощность данного горизонта на полях колеблется от 7-10 до 70 см. С глубины 55-105 см залегают средне- и тяжелосуглинистые, плотные, бесструктурные горизонты. Таблица 4.5 - Водно-физические свойства суглинистой почвы на питомнике Архангельского лесхоза (поле №1).
Горизонт Глубина,см Удельнаямасса,г/см3 Объемная масса, г/см3 Общая пористость, % Полевая влажность, % Полная влаго-ем-кость,% Объем пор, занятых водой, % воздухом%
Наличие плотного подпахотного слоя обуславливает водоупор и сла-бовыраженное контактное оглеение, что неблагоприятно сказывается на водно-воздушных свойствах почвы. Так, при очень хорошей водопроницаемости пахотного слоя (174-186 мм/мин), водопроницаемость подпахотного слоя (плужной подошвы) составила всего лишь 20 мм за 3 часа, что является крайне неудовлетворительным. Такой водоупорный горизонт обуславливает застой и скопление влаги в пахотном слое в осенне-весенние периоды, пучение почвы при промерзании и выжимание сеянцев и саженцев.
На питомнике Вельского лесхоза исходная (целинная) почва — подзол маломощный песчаный на песке, имеет равномерную плотность по всему профилю разреза (от 1,43 г/см на глубине 3-8 см до 1,55 г/см на 75-85 см) и высокую пористость (51-42 %). В верхних горизонтах почвы 45-46 % пор заняты воздухом, полевая влажность в летний период составляла 3,5-4,6 %. Дифференциация почвы по механическому составу слабая.
Приведенные данные показывают, что водно-физические свойства почвы питомников отличаются очень сильно и в целом не отвечают установленным показателям окультуренности почв. Для них характерно отсутствие структуры, слабоокультуренные суглинистые почвы имеют высокую плотность сложения, заплывают осенью, пересыхают в летние периоды, песчаные почвы имеют неудовлетворительный режим влажности. Вносимые минеральные удобрения не закрепляются в пахотном слое из-за низкого содержания гумуса. Сеянцы и саженцы вынуждены затрачивать энергию на развитие корневой системы с большим количеством проводящих толстых корней. При выкопке посадочного материала, с учетом посевных строк сеянцев и рядов саженцев, большая часть мелких корней растений обрезается и остается в почве. У посадочного материала нарушается соотношение массы надземной части и массы мелких корней. В результате при посадке в культуры у него снижается приживаемость и довольно долго не, восстанавливается высокая интенсивность роста, т. е. растения долго переносят послепосадочный шок, затрачивая энергию на восстановление и развитие физиологически активных корней.
Для выяснения влияния физических свойств почвы на рост и развитие сеянцев и саженцев, определения их оптимальных показателей и разработки технологических приемов их формирования были заложены многочисленные опыты по внесению в почву различных норм торфа и проведены обследования сеянцев в производственных посевах питомников (Разработать перспективную технологию и средства..,1985; Разработка технологических условий по выращиванию.., 1985, 1987; Усовершенствовать технологию и разрабо 70 тать..,1994, 1995; Состояние лесных питомников.., 1996; Разработать технические условия ..,1997, 1999; Мочалова, Мочал ов, 1984, 1990, 1996 Мочал ов и др., 1986а, 1989а, 1995,1996).
Так, на двух грядах одного из полей (почва суглинистая) Архангельского питомника с 5-ти летними сеянцами ели были выделены три площадки с визуально различимыми размерами сеянцев. Площадка № 1 расположена в начале гряды, отличается наименьшими размерами сеянцев. Почва на ней сильно уплотнена техникой при подкормках сеянцев. Две другие площадки расположены в середине гряды. В конце сезона были проведены замеры сеянцев, почвенные исследования пахотного слоя и отобраны образцы почвы и сеянцев на анализы, результаты которых приведены в таблице 4.6 и приложении В-4.
Нормативные требования эффективной технологии выращивания сеянцев и саженцев
Влияние торфа на агрохимические свойства почвы. Хороший рост и пропорциональность развития сеянцев и саженцев обеспечиваются при высокой окультуренности почвы. Одним из показателей окультуренности почвы по принятым положениям в сельско- и лесохозяйственной литературе является содержание гумуса (Тюрин, 1966; Ковда,1973; Справочник агрохимика, 1980; Смирнов, 1983, Минеев, 1990 и др.). В почвах лесных питомников его содержание должно быть не менее 3 %.
Как было показано выше, постоянные лесные питомники в регионе заложены, в основном, на землях гослесфонда. Почвы - от песчаных до суглинистых, с низким содержанием гумуса и подвижных форм азота, фосфора и калия. Внесение небольших норм торфа (до 100 т/га) один раз в 3-5 лет мало изменяют водно-физические и агрохимические свойства неоструктуренных бедных лесных почв. Используемые минеральные удобрения на таких почвах слабо закрепляются и в основной массе вымываются из пахотного слоя. Обследование питомников и анализ материалов почвенно-химических лабораторий показал, что почвы большинства питомников региона характеризуются низким плодородием (Бобнев, Мочалов, 1968а; Состояние лесных питомников .., 1994).
Общую характеристику агрохимического состояния почв питомников отражают почвы Архангельского и Вельского лесхозов, где проводились основные исследования. На Архангельском питомнике, где удобрения и торф вносились по нормам для питомников средней полосы (Новосельцева и др., 1983), они имеют довольно большую неоднородность по химическим свойствам. На обследованных паровых полях большая часть их представлена сильно-, средне- и слабо кислыми разностями, содержание гумуса в основном недостаточное (до 3%), хотя на отдельных выделах полей содержание его составляет до 4-5%. По содержанию подвижного фосфора преобладают участки со средней и повышенной, а калия с низкой и средней- степенями обеспеченности.
На Вельском питомнике целинная песчаная почва имеет низкое потенциальное плодородие - высокая кислотность (рН солев. 3,2-4,7), низкое содержание гумуса (0,65-0,77 %) и подвижных соединений фосфора и калия (1,0-9,7 и 2,5-5,2 мг на 100 г почвы). В результате внесения различных доз торфа и минеральных удобрений показатели свойств почвы на питомнике изменились и заметно улучшились. Содержание гумуса в пахотном слое почвы, повысилось до 3-4 %, подвижных форм фосфора и-калия до 7-13 и 3-10 мг на 100 г почвы соответственно.
Неоднородность химических свойств почвы по полям очевидно обусловлена неоднородностью механического состава почвы, невыравненностью полей питомников, когда в микропонижениях создается отличительный водный режим, влияющий на химические процессы почвы, неравномерностью внесения извести, органических и минеральных удобрений при подготовке почвы и при подкормках сеянцев.
Внесение в почву хорошо разложившегося низинного торфа наряду с улучшением водно-физических показателей оказывает значительное влияние на агрохимические свойства пахотного слоя. Так, в 1982 году на поле № 4а Архангельского питомника с тяжелосуглинистой почвой была заложена большая серия опытов, в том числе с внесение различных доз торфа под посевы хвойных. Показатели содержания в пахотном слое почвы гумуса, ще-лочногидролизуемого азота и подвижных форм фосфора и калия на опытных вариантах до внесения торфа и на 2-3-й годы после внесения приведены в таблицах 4.13 и 4.14. Содержание общего азота до внесения торфа составляло от 0,65 % на контроле до 0,49-0,58 % на вариантах с торфом.
Таблица 4.13 - Изменение плотности и агрохимических показателей в пахотном слое суглинистой почвы при внесении торфа.
Внесено торфа,т/га. Объемная масса,г/см3 Гумус по Тюрину, % Углерод, % Азот общий Органическое вещество - Объемная масса определена летом 1983 года. ; в 1982г - образцы почвы ото браны перед внесением в почву торфа (20.05.), в 1984 г образцы отобраны 31.08.
На второй год (1983) были выполнены анализы с расчетом данных в объемных единицах (в мг/л). Расчеты показали, что с увеличением нормы вносимого торфа, в пахотном слое увеличивается в 1,5-2,0 раза содержание гумуса, органического вещества, валового азота и его минеральных форм, подвижного калия. Данное превышение сохраняется и на третий год после внесения торфа. Наиболее существенные изменения в содержании углерода и азота отмечены при внесении 300 и 500 т/га торфа Наблюдаются также большие изменения в содержании и динамике подвижных форм азота, фосфора и калия (табл. 4.14). В конце третьего года после внесения торфа содержание щелочногидролизуемого азота в почве на контрольном варианте и при внесении 100 т/га торфа снизилось на 5-7%, в сравнении с исходными показателями, а при дозах торфа 300 и 500 т/га - увеличилось на 17-20%. Содержание подвижных форм фосфора и калия, на всех опытных участках уменьшается. Но в сравнении с контролем на вариантах с внесением торфа снижение их содержания протекает менее интенсивно, причем разница уменьшается с увеличением нормы торфа.
Аналогичные результаты по изменению агрохимических свойств пахотного слоя суглинистой и супесчаной почвы получены и на других полях Архангельского питомника. На песчаной почве Вельского питомника при внесении торфа также было отмечено увеличение содержания подвижного азота в пахотном слое почвы и незначительные изменения в динамике подвижных форм фосфора и калия (Мочалов, 1988, 1990).
