Содержание к диссертации
Введение
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 8
Выводы 22
2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА, ОБЪЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 24
2.1. Программа исследований 24
2.2. Методика исследований и объем, выполненных работ 25
2.3. Объекты исследований 36
3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ 44
Выводы 48
4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДУБРАВ НА ВЫРУБКАХ, ВОЗОБНОВЛЯЮЩИХСЯ ОСИНОЙ... 50
4.1. Биоэкологические особенности дуба черешчатого 50
4.2. Теоретические исследования восстановления дубрав на вырубках, возобновляющихся осиной 59
Выводы 67
5. ВОЗОБНОВЛЯЕМОСТЬ КОРНЕВЫХ ОТПРЫСКОВ ОСИНЫ И РОСТ ДУБА ЧЕРЕШЧАТОГО В КУЛЬТУРАХ 69
5.1. Основная обработка почвы с одновременным посевом желудей 69
5.1.1. Количество корневых отпрысков осины на сфрезерованных полосах в зависимости от срока проведения основной обработки почвы с одновременным посевом желудей 70
5.1.2. Рост в высоту и по диаметру дуба черешчатого и приживаемость культур в зависимости от срока посева желудей 76
5.1.3. Влияние направленности сфрезерованных полос и расстояния между полосами на рост в высоту и по диаметру дуба черешчатого 85
5.2. Уходы за культурами дуба черешчатого 100
Выводы 102
6. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ЗАТРАТЫ НА ПРОВЕДЕНИЕ ВОС СТАНОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ НА ВЫРУБКАХ, ВОЗОБНОВ ЛЯЮЩИХСЯ ОСИНОЙ 104
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 107
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 109
ПРИЛОЖЕНИЯ 124
- СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
- Методика исследований и объем, выполненных работ
- ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
- Биоэкологические особенности дуба черешчатого
- Основная обработка почвы с одновременным посевом желудей
Введение к работе
Актуальность темы. В концепции устойчивого управления лесами Российской Федерации (1998 г.) отмечается, что для воспроизводства лесных ресурсов, повышения продуктивности лесов, получения большого количества товарной древесины с каждого гектара лесной площади большое значение имеет своевременное и качественное восстановление леса на вырубках, облесение не покрытых лесом площадей и реконструкция малоценных насаждений.
Растущие потребности в древесине и трудоемкость восстановления ценных пород на вырубках приводит к тому, что много вырубок, где раньше произрастал дуб, зарастают мягколиственными корнеотпрыско-выми молодняками [24].
Осина даже при небольшом ее участии в дубовом насаждении может после рубки быстро захватить территорию. Проф. М. Е. Ткаченко считал, что достаточно 2-3 десятков деревьев осины на 1 га, чтобы после рубки насаждения на вырубке образовался осиновый молодняк [77, 122]. Это явление нежелательное, когда происходит смена коренных древостоев (дубрав) на плодородных почвах производными насаждениями, с более низкими товарными качествами древесины. Поэтому первоочередной лесокультурной задачей в степной зоне является восстановление дуба на свежих вырубках [113].
Лесные культуры дуба черешчатого необходимо стремиться создавать на свежих вырубках, гд& ожидается смена дуба на осину, сразу же, не допуская зарастания вырубок травой и корневыми отпрысками осины, по интенсивной технологии и с последующими лесоводственны-ми уходами [65].
Цель и задачи исследований. Цель диссертационной работы состоит в определении оптимального срока посева желудей с одновременным фрезерованием почвы на вырубках, возобновляющихся осиной, в степных условиях Саратовской области.
Для ее достижения решались следующие задачи: изучение влияния срока фрезерной обработки почвы на корне-отпрысковую возобновляемость осины на полосах; определение влияния срока посева желудей на рост по высоте и диаметру дуба черешчатого и их приживаемость; изучение влияния направленности сфрезерованных полос и расстояния между полосами на рост дуба черешчатого в культурах; разработка технологической системы машин для восстановления дубрав на вырубках, возобновляющихся осиной.
Научная новизна. Впервые для степных условий Саратовской области научно обоснован оптимальный срок посева желудей с одновременным фрезерованием почвы при восстановлении дубрав на вырубках, возобновляющихся осиной.
Выявлено, что фрезерование почвы снижает возобновляемость осины на обработанных полосах.
Установлено влияние срока фрезерования с одновременным посевом желудей на рост дуба черешчатого в высоту и по диаметру, а также на возобновляемость корневых отпрысков осины на полосах.
Практическая значимость. Определен оптимальный срок посева желудей с одновременным фрезерованием почвы. Рекомендована и внедрена разработанная технологическая система машин для восстановления дубрав на вырубках, возобновляющихся осиной, в степных условиях Саратовской области.
Обоснованность и достоверность выводов подтверждается большим объемом экспериментального материала, полученного на трех опытных участках, статистически обработанного на ПЭВМ с помощью программы Statistica 5.0.
Личный вклад. На всех этапах диссертационной работы: определение цели, научной гипотезы, программы, методов исследований, закладке полевых экспериментов, в сборе, обработке и анализе материалов исследований, формулирование выводов и рекомендаций автор принимал личное участие.
Апробация. Основные положения работы докладывались на: - научно - практической конференции «Лесное хозяйство Саратов ской области: проблемы и пути решения» (1998 г.); - научных конференциях СГАУ имени Н.И. Вавилова (1999, 2000 г. г.); - объединенном заседании кафедр «Ландшафтное строительство и механизация лесного хозяйства», «Лесоводство и лесная таксация» и «Лесомелиорация» СГАУ имени Н.И. Вавилова (2000 г.); - объединенном заседании кафедр «Лесные культуры и механизация лесохозяйственных работ», «Лесная таксация и лесоустройство», «Лесная селекция, недревесные ресурсы и биотехнология», «Экология и почвове дение» и «Лесоводство» МарГТУ (2000 г.).
По материалам диссертации опубликовано 4 научные работы.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Фрезерование почвы с измельчением корней осины при высокой температуре воздуха снижает корнеотпрысковую возобновляемость осины на обработанных полосах;
2. Оптимальный срок посева желудей с одновременной фрезерной обработкой почвы на вырубках, возобновляющихся осиной, в степных условиях Саратовской области.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 170 источников, в том числе 3 на иностранном языке и приложений на 27 страницах. Общий объем - 150 страниц. Текст иллюстрирован 26 таблицами и 25 рисунками.
Современное состояние вопроса
Стихийные природные явления (сильные морозы, засухи, ураганы, наводнения, нападения вредителей, пожары) и хозяйственная деятельность человека (рубка леса, сенокошение, пастьба скота, распашка, выжигание) являются непосредственными причинами изменения качественной структуры лесного фонда и смены породного состава лесов [26]. Причем вторая причина приобретает все большее значение в условиях интенсивного роста потребностей народного хозяйства в древесине и трудности закультивирования лесосек после рубки без специализированных машин и орудий [24].
В результате, во многих районах европейской части Российской Федерации происходит смена коренных дубрав на производные поросле-во-отпрысковые мягколиственные породы, особенно осину.
Осина, одна из быстрорастущих пород, обладает целым рядом положительных качеств, но при этом имеет крупный биологический недостаток: она с раннего возраста подвержена заражению сердцевинной гнилью, что значительно снижает ее товарность [78].
По исследованиям Ю. Л. Кирюкова [50], до 2/3 осины повреждается сердцевинной гнилью уже в возрасте 8-12 лет. Поэтому нельзя допускать смену дуба осиной на плодородных участках, а также необходимо полностью заменить осиновые молодняки в порядке реконструкции.
Особенно остра эта проблема для Поволжских регионов, например Саратовской, Волгоградской областей [92].
К. Б. Лосицкий [65] считает нецелесообразной смену пород, дающих дефицитную древесину; например, в ценностном выражении дуб III бонитета превышает все остальные породы, в том числе сосну и ель I бонитета.
Следовательно, целесообразность восстановления дубрав, а также исправление состава и структуры малоценных насаждений на начальном этапе их формирования признается необходимой мерой в районах с интенсивным ведением лесного хозяйства [24].
Перед лесоводами поставлены следующие задачи: прекращение процесса смены дубрав малоценными насаждениями порослевого происхождения и восстановление дубрав на вырубках, где такая смена в интенсивно осваиваемых лесах за последние годы произошла.
Лесокультурные и лесохозяйственные мероприятия, направленные на восстановление ценных пород и коренное изменение основных элементов структуры возникших молодняков, принято называть реконструкцией насаждений [24, 26].
Реконструкция малоценных молодняков - это особый вид лесовос-становительных работ. В ГОСТе 17559-82 «Лесные культуры и лесонасаждения. Термины и определения» при расшифровке понятия «реконструкция малоценных лесных молодняков» указывается, что это «... замена малоценных насаждений хозяйственно ценными путем создания лесных культур или проведения рубок ухода» [60].
Методика исследований и объем, выполненных работ
Методическим аспектам выполнения программы уделялось особое внимание. Исследования носили технологический, биологический и экономический характер.
Разработанная технологическая система машин для восстановления дубрав на вырубках, возобновляющихся осиной (рис. 2.1), представляет собой выполнение следующих операций: разбивка и провешивание маршрутов движения машинно-тракторного агрегата (МТА), понижение пней и очистка маршрутов от порубочных остатков, обработка почвы с одновременным посевом желудей, культивация посевов и осветление [137, 155, 158].
Провешивание осуществлялось с базисной линии (с квартальной просеки при помощи гониометра) по румбам с расстоянием 4 - 6 м между осями полос. Затем по осям полос устанавливали вешки (рис. 2.2).
Понижение пней на полосах до 10 см проводили с помощью бензопилы «Дружба - 4» (рис. 2.5, 2.6). Высота пней до понижения составляла 25 см и более (рис. 2.4). Уборку порубочных остатков осуществляли в межполосные пространства для дальнейшего их перегнивання на вырубке (рис. 2.3).
Характеристика природно-климатических условий района исследований
Учебно-опытное лесное хозяйство «Вязовское» Саратовского государственного аграрного университета имени Н. И. Вавилова, Министерства сельского хозяйства Российской Федерации расположено в центральной части Саратовской области на территории Татищевского, Петровского и Новобурасовского административных районов.
По физико-географическому районированию территория лесхоза относится к Волго-Медведицкому району Приволжской провинции степной зоны. Вся территория лесхоза находится на правом берегу реки Волги и занимает водораздел между рекой Волга и рекой Медведица Приволжской возвышенности. В климатическом отношении этот район характеризуется умеренно-континентальным климатом и отличается жарким летом и холодной зимой. В холодный период года территория лесхоза находится под влиянием сибирского антициклона, который создает сухую и морозную зиму. Летний период характеризуется высокими температурами и низкой относительной влажностью воздуха.
Территория лесхоза характеризуется равнинным рельефом, сюда свободно проникают северные холодные и южные теплые воздушные массы. Это вызывает частую резкую смену теплой и холодной погоды. Следующие за оттепелью морозы нередко вызывают глубокое промерзание почвы, что повреждают осенние посадки и неблагоприятно сказываются на лесной растительности.
Биоэкологические особенности дуба черешчатого
Quercus - древнелатинское название дуба. Дуб имеет широкий ареал распространения [30, 31, 32, 33, 87]. Наибольшее распространение имеют несколько видов. В европейской части СССР широко распространены дуб черешчатый (Quercus robur L.) и дуб скальный (Q. Petraea Liebl.).
Северная граница ареала дуба черешчатого начинается от побережья Финского залива, проходит через г. Тосно, идет к истокам р. Сухоны, опускается до Костромы, далее через г. Киров и г. Оханск, проходит до верхнего течения р. Уфы, оттуда по р. Сакмара доходит до р. Урал, по правому берегу р. Урал спускается на юг, затем против р. Илек поднимается вдоль Общего Сырта и по р. Иргиз доходит до р. Волги, по Волге спускается до г. Красноармейска, далее идет в Астраханскую область, поворачивает на запад к р. Дон, доходит до устья р. Северный Донец и далее на Новочеркасск, потом через степь доходит до р. Днепр и по Украине выходит в Молдавию [167].
У дуба черешчатого корневая система мощная, широко и глубоко уходящая в почву, с сильно развитым стержневым корнем. С 6 - 8 лет он начинает сильно ветвиться, и развивается мощная корневая система, дающая возможность не только хорошо использовать почву на большую глубину, но и придает устойчивость дубу против ветра [30].
Корень имеет три хорошо различимые зоны - растущую, всасывающую и проводящую. Растущая зона (зона роста) длиной 2 - 10 мм находится на самом кончике корня и непосредственно соприкасается с корневым чехликом. Корневые волоски у дуба длиной в среднем 2,5 -3 мм, их образуется 300 - 400 шт. на 1 мм2, благодаря чему всасывающая (поглощающая) поверхность корня увеличивается в 15 - 20 раз и больше. Третья зона корня - проводящая. По ней идет ток влаги и растворов. Она занимает наибольшую часть корня по длине от всасывающей зоны до места перехода корня в стебель - до корневой шейки. Поверхность проводящей зоны покрыта в нижней части тонким слоем омертвевших клеток, а у более старых корней корой [87].
В молодом возрасте дуб растет медленно. Медленный рост надземной части компенсируется хорошим развитием корневой системы [65].
При прорастании желудей в первую очередь начинает расти корень зародыша, который значительно углубляется в почву (до 15-25 см), прежде чем тронется в рост стеблевая часть. Удлинение корня продолжается в течение лета. На глубоко проницаемых почвах дуб в первый год развития нередко образует вертикально идущий корень длиной до 1,5 - 2 м, давая небольшие боковые корешки (мочки) лишь в верховой своей части. В то же время стебель обычно не превышает 12 - 15 см. Во второй год развития дуба наблюдается такой же характер роста: очень сильный рост у корня и слабый у надземной части. Глубина стержневого корня на второй год развития сеянца дуба, иногда доходит до 3 и даже до 4 м, но и в этот год ветвление корня обычно очень небольшое; надземная часть достигает 30 - 50 см [54].
Основная обработка почвы с одновременным посевом желудей
В разработанной технологической системе машин для восстановления дубрав на вырубках, возобновляющихся осиной, главной операцией является основная обработка почвы с одновременным посевом желудей. Основную обработку почвы путем фрезерования на глубину 12 - 15 см с одновременным посевом желудей производили, как указано в «Методике исследований», в три срока: I срок - 12 мая, II срок - 11 июня и III срок - 12 июля. При посеве использовались желуди III класса качества, собранные в Вязовском лесхозе, хранившиеся в снежной базе. Вес 1000 штук желудей составлял 2940 г. Шаг посева - 8 - 10 см. Первоначальная густота дуба черешчатого в культурах составляла 5-6 штук на 1 пог. м полосы. Средняя норма высева составляла 65 кг на 1 га. Температура воздуха у поверхности почвы на 12 часов дня составляла при майском сроке посева +11 С в 1998 году и +12 С в 1999, при июньском сроке +30 С (1998) и +32 С (1999), при июльском +34 С (1998) и +32 С (1999). Естественная влажность почвы на глубине 10 см при I сроке посева составляла 20,1 % в 1998 году и 22,7 % в 1999 году, при II - 15,3% (1998) и 17,1% (1999), при III - 11,8% (1998) и 13,4 % (1999). Направленность сфрезерованных полос была предусмотрена различная: с севера на юг и с запада на восток. Расстояние между полосами варьировалось и составляло 4; 5 и 6 метров. Это было сделано с целью изучения влияния этих факторов на количество корневых отпрысков осины на обработанных полосах, на рост по высоте и диаметру дуба черешчатого и приживаемость дуба в культурах.
