Содержание к диссертации
Введение
1. Современое состояние вопроса 7
2. Программа, методика и объекты исследований ... 22
3. Природные условия района исследований
3.1. Климат ; 31
3.2. Почвы питомников 38
3.3. Травянистая растительность в питомниках
4. Сохранность мульчи на поверхности посевов 42
5. Изменение физических свойств почвы в результате фрезерной предпосевной обработки иприкатывания 49
5.1. Плотность почвы 49
5.2. Влажность почвы 52
6. Рост и выход стандарных сеянцев сосны обыкновенной в зависимости от технологии выращивания 55
6.1. Грунтовая всхожесть семян, дружность всходов и сохранность однолетних посевов : 55
6.2. Биометрические показатели сеянцев 70
6.3. Масса сеянцев в абсолютно сухом состоянии и соотношение фракций биомассы 89
6.4. Выход стандартного посадочного материала 94
7. Экономико-энергетическая оценка выращивания сеянцев сосны обыкновенной 100
Выводы и рекомендации для производства. 109
Литература
- Программа, методика и объекты исследований
- Почвы питомников
- Влажность почвы
- Биометрические показатели сеянцев
Программа, методика и объекты исследований
Опыты И.В. Красовской [65] показали, что регулировать проникновение корневой системы в почву можно увеличивая глубину пахотного слоя. Применять глубокую вспашку на питомнике рекомендовали многие исследователи [28, 33, 72 и др.], но лишь отдельные исследователи рассматривали взаимосвязь глубины обработки и степени развития корневых систем сеянцев.
Исследованиями, на основе работ в Бузулукском Бору, установлена зависимость роста корневых систем от глубины обработки почвы; с увеличением пахотного слоя от 18 до 36 и 53 см у сеянцев сосны обыкновенной [163]. Развивались более мощные корневые системы и наблюдался более интенсивный рост по высоте и диаметру.
Утверждения о необходимости формирования глубоко проникающей в почву корневой системы, в целом, не обоснованы, так как при выкопке основная масса корней (мочка) подрезается выкопочной скобой или плугом и остается в почве. В результате наблюдается дисбаланс в соотношении масс надземной и подземной частей сеянцев. Оставшаяся корневая система не в состоянии обеспечить в полной мере необходимых объемов влаги и питательных веществ. В результате наблюдается сброс хвои сеянцем со стволика в первый год после пересадки на лесокультурную площадь, или его гибель. Поэтому не случайно производственники для развития у семян мочковатой поверхностной системы проводят в процессе их выращивания подрезание стержневого корня, хотя эта операция нарушает биологию развития растений [28,159].
Правильно сформированная корневая система сеянцев обеспечивает их в достаточном количестве влагой, т.е. сеянцы имеют нормальный водный режим [119].
В зональном разрезе слабо изучены вопросы о схемах посева и нормах высева семян, хотя от размещения растений, точнее формируемой площади питания, характер сложения корневой системы также зависит.
В литературе для посевов хвойных пород рекомендуют применение трех-, пяти-, и шестистрочного ленточного посева по схемам, когда ширина посевной ленты составляет 70-100 а междурядья 50-80 см и т.д. [35]. Протяженность посевных строк на 1 га посевов составляет 30- 50 тыс. пог. м. К недостаткам этой схемы относят высокую густоту стояния сеянцев на 1 погонный метр посевной строки, а как следствие - значительный отпад в процессе выращивания и высокую дифференциацию сеянцев по размерам. К числу преимуществ следует отнести возможность проведения механизированных уходов в течение всего периода выращивания. Однако доля выхода стандартного посадочного материала при таких схемах невысока, а коэффициент использования семян [149] составляет не более 8-10%. В настоящее время существует положительный опыт по применению десятистрочного поверхностного и разбросного посева сосны в питомниках Ульяновской и Саратовской областей. Применение данных схем позволило резко повысить выход стандартного посадочного материала с единицы площади за счет лучших условий плоскостного расположения семян на ленте и снижения внутривидовой конкуренции за влагу и элементы питания [88,151].
Увеличение количества посевных строк в ленте ведет в первый год к увеличению количества ручных уходов из-за сокращения возможности применения механизированных уходов. На второй год выращивания сеянцы затеняют пространства между посевными строками и для роста сорной растительности складываются неблагоприятные условия. Для ленточного посева с увеличенным, но сравнению с рекомендуемыми схемами, количеством строк промышленность выпускает сеялку СЛУ 5-20, которая хорошо зарекомендовала себя при выращивании сеянцев хвойных пород на легких почвах в Ульяновской области [89].
Однако, как отмечает С.К. Пентелькин [97] использование данной сеялки на тяжелых почвах питомников не оправдано. Поэтому многие лесоводы отдают предпочтение сеялкам сошникового типа.
Другим элементом совершенствования технологии в последнее время следует считать норму высева семян, что особенно важно при использовании семян с улучшенными посевными свойствами. Проводимые в 90-е годы опыты по уменьшению норм высева семян сосны в лесных питомниках показывают, что при снижении нормы высева с 60 до 40 кг/га в условиях Саратовской области сохранность и биометрические показатели сеянцев к концу вегетации первого года оказываются выше, однако при этом не достигаются плановые показатели выхода посадочного материала с единицы площади [67].
Для условий Семилукского лесхоза Воронежской области уменьшение нормы высева семян при широкострочном посеве позволило увеличить выход сеянцев с 85 до 93%, одновременно на вариантах с загущенными посевами выход сеянцев составил 75% от высеянных семян [101].
Для получения посевов более высокого качества и более однородных по биометрическим показателям ряд исследователей предлагают применять разделение семян на фракции. [50,52 и др.], что также ведет к повышению выхода посадочного материала.
В приводимых данных фракции по средней массе семян в них отличаются на 35-50%. Естественно, что при этом необходимо менять норму высева. Предлагается фракции с различной массой 1000 семян высевать в питомнике с различными нормами высева. На наш взгляд осуществление такого подхода является затруднительным, особенно для семян с малой массой.
Проведенный анализ литературы показывает, что до настоящего времени проблема получения достаточного количества посадочного материала сосны при минимизации затрат на его выращивание окончательно не решена. Особенно остро стоит вопрос о технологии посева и нормах высева семян с улучшенными генетическими показателями.
Почвы питомников
Методологическая работа построена на прямом эксперименте. Она включает: определение цели и задачи, характеристику объектов исследований, формулировки научной гипотезы, выявление причин лучшего роста и увеличения выхода стандартных сеянцев сосны обыкновенной при комплексном использовании исследуемых приемов.
Программа исследований предусматривала изучение влияния фрезерной обработки почвы, интенсивности давления при поверхностном прикатывании замульчированных посевов, схем посева семян различных генетико - селекционных категорий на рост и выход стандартного посадочного материала сосны обыкновенной на почвах тяжелого механического состава лесостепной зоны Пензенской области.
Она состояла из исследовательской и внедренческой частей. Внедрение осуществлялось путем использования выводов и рекомендаций на производстве под контролем автора.
Выполнение программы осуществлялось с использованием действующих нормативных документов [17,36,37,92]. Методическим аспектам выполнения программы уделялось особое внимание. Исследования носили агротехнический, биологический и экономический характер. Опыт был поставлен по схеме организованных повторений [27] в качестве вариантов использовались: 1 - предпосевная обработка почвы (культивация с боронованием и фрезерование (рис 2.1.); 2 - норма высева семян (40, 60, 80, 100, 120 кг/га); 3- селекционно - генетическая группа семян (нормальные - НС, с улучшенными наследственными свойствами - УНС); 4- схема посева (5-ти и 10-ти строчная) ; 5 - поверхностное уплотнение замульчированных посевов (без уплотнения, с давлением 15 кПа, 19 к Па, 23 кПа, 27 кПа). Повторносте опыта 3-х кратная.
За контроль принималась базовая технология предпосевной обработки почвы и посева, принятая к использованию в Кузнецком лесхозе. Она включала в себя проведение следующих агротехнических операций: весеннего боронования зубовыми боронами агрегатом МТЗ-80+СБ-9+9 шт. БЗСС-1, затем предпосевной культивации МТЗ-8О+КПС-4 на глубину 8-10 см, и посева усовершенствованной сеялкой сошникового типа конструкции А.П. Шадрина (рис. 2.2) (в дальнейшем по тексту «сеялка Шадрина») с нормой высева семян 1 класса качества 60 кг/га и последующего мульчирования опилками Т-25ч-МСН-0,75 слоем до 1 см (рис. 2.4).
Опытная технология включала следующие агротехнические операции: весеннее боронование зубовыми боронами агрегатом МТЗ-80+СБ-9+9 шт. БЗСС-1, фрезерование почвы агрегатом МТЗ-80+ФГШ1-1,3, посева семян: - усовершенствованной сеялкой сошникового типа конструкции А.П. Шадрина; сеялкой СЛУ-5-20 (рис. 2.3.); мульчирование опилками- Т-25+МНС-0,75 слоем 1 см и последующего прикатывания агрегатом МТЗ-80+ЗКВГ-1,3 с различной массой дополнительного груза на раме. Все операции проводились комплексно, т.е. следом друг за другом.
Предпосевная подготовка семян заключалась в снеговании и последующем протравливании ТМТД.
Глубина заделки семян составляла 1-1,5 см. В течение первого года проводилось до 3-4 культивации междурядий посевных лент и в технологических колеях с постепенным увеличением глубины обработки Рис.2.1. Фрезерная предпосевная обработка почвы (МТЗ-80 + ФГГШ-1,3) Рис. 2.2. Посев семян сосны обыкновенной усовершенствованной сеялкой конструкции А.П. Шадрина в агрегате с трактором МТЗ-82 Рис. 2.3. Посев семян сосны обыкновенной (МТЗ-82 + СЛУ-5-20) Рис. 2.4. Мульчирование посевов (Т-25 + МСН-0,75) с 3-4 см до 8-10 см. Одновременно проводилась ручная прополка сорняков в строчках и защитных зонах. Изучение программных вопросов осуществлялось с использованием следующих методик: 1) экспериментальные опыты были заложены по схеме организованных повторений в 4-х кратной повторности [27]; 2) определение механического состава почвы по методу Н.А. Качинского [43]; 3) определение плотности почвы - плотномером Ревякина 4) влажность почвы определялась термовесовым методом в слое до 30 см через каждые 10 см ежемесячно [27]; 5) химический анализ почвы проводился в Лаборатории радиационного контроля и почвенно - химического анализа при Ахунском лесхозе ГУПР и охраны окружающей среды МПР России по Пенской области в 1999 году гумус определялся по И.В. Тюрину [144]; гидролизуемый азот по И.В. Тюрину и М.М. Кононовой [148]; подвижный фосфор и калий находились совместно по А.П. Кирсанову [45]; 6) учет покрытия поверхности посевов мульчей (рис. 2.5.) проводился в трехкратной повторности с помощью рамки размерами 1,25x0,8м с сеткой 12,5x8 см. через два дня на третий; 7) учет появления всходов и сохранности посевов на учетных рядках проводился в трехкратной повторности (на отрезках 1м.). Учет появления всходов осуществлялся через два дня на третий, учет сохранности сеянцев и выхода стандартного посадочного материала - во время инвентаризации посевов на питомниках в конце вегетационного периода; 8) корневые системы изучались по методике В.А. Колесникова [46]; 9) измерение высоты и диаметра у сеянцев осуществлялось металличе Рис. 2.5. Замульчированные посевные ленты после прикатывания Однолетние сеянцы сосны обыкновенной из семян УНС (5 строчная схема посева) скими измерительными инструментами (линейкой, штангенциркулем) во время вегетации с точностью соответственно 0,1 см и 0,1 мм один раз в месяц по 50 растений в каждой повторности [65]. В конце вегетации в лабораторных условиях биометрические показатели определялись на специальном приспособлении с использованием индикатора часового типа ИЧ [65] (рис 2.10); 10) планирование экспериментов, обработку и анализ полученных результатов осуществляли с использованием статистических методов [27,129]. 11) статистическая обработка данных и их визуализация проводилась с использованием прикладных программ для ЮМ PC - Statistica -6.0 и Excel-97[4]. Объектами исследований служили почвы питомников, посевные технологические операции, посевы и сеянцы сосны обыкновенной в Комаровском лесном питомнике Кузнецкого лесхоза Пензенской области (рис.2.1-2.9.)
Влажность почвы
По годам исследований погодные условия 1999-2002 гг (по данным метеостанции Радищевская) резко отличались друг от друга. За эти годы наблюдались как экстремальные 2001,2002, так и относительно благоприятные 1999,2000 вегетационные периоды.
В 1999 году переход температур через 0;+5; +10 С в целом произошел на неделю раньше обычного. В апреле была сухая и теплая погода. Средняя температура месяца составила +7,5С, что на 1,5С выше средне-многолетней (табл.3.5 ). Осадки выпали в середине месяца слоем 7,5 мм (20%) от нормы.
В мае преобладала аномально - холодная погода с частыми заморозками на почве и воздухе. Среднемесячная температура составила всего +9,1С, что на 5 С ниже нормы. Осадков выпало 60,1 мм (105% нормы). Такая погода повлияла на появление всходов на питомнике и привела к запозданию появления всходов на 5-Ю дней.
В летние месяцы преобладала солнечная жаркая погода. Превышение над среднемноголетними значениями составило 1,5-2С.
В отдельные дни отмечалась дневная температура до +42С. Осадков за лето выпало 115% от нормы. Достаточно влажное лето обеспечило хороший рост сеянцев. Осень была теплая, сухая.
Зима 1999-2000 гг. характеризуется как теплая (на 2,1 С выше сред-немноголетней температуры) и влажная (123% от нормы) (табл. 3.5 -3.6. ).
В течение зимы наблюдались затяжные оттепели с температурой до +4С, однако схода снегового покрова не наблюдалось. Таблица 3.5. Весна 2000 г может быть охарактеризована как прохладная. Средняя температура марта была близка к среднемноголетней, апреля- была выше среднемноголетней на 3 градуса, а мая - ниже на 5 градусов. Условия увлажнения были хорошими. Осадки выпадали достаточно равномерно по декадам, а их количество составило 141,5% от нормы. Такие погодные условия создали благоприятную обстановку для прорастания семян и роста сеянцев.
Лето было теплым. Температуры июня - августа были близки к сред-немноголетним. Условия увлажнения так же были близки к среднемного-летним - 106,6% от нормы. Однако распределение по месяцам показывает достаточное кол-во осадков в июне и июле - 75 и 66 мм соответственно, и недостаток в августе - 63,7% от нормы.
Температурный режим осени 2000 года был холоднее среднемного-летних значений во все месяцы. Заморозки были отмечены на 2 недели раньше, чем обычно. Однако повреждений сеянцев не наблюдалось. Все они заложили верхушечную почку. Осадков выпало 110мм (83,2% нормы). Незначительное количество осадков в ноябре -8,3 мм (18,3% номы) не позволило сформировать снежный покров. Он установился только в декабре.
Декабрь характеризуется повышенной температурой (-4,9С) и большим количеством осадков - 76 мм (210% нормы).
В целом за год температура воздуха и количество осадков были больше, чем среднемноголетние значения (+5,3 С и 556 мм соответственно).
Январь и февраль 2001 г. были так же теплыми (табл.3.7.) Осадков выпало боле 200%) от нормы, однако затяжные оттепели не позволили сформировать мощный снежный покров. Температурный режим весны был выше обычного. Количество осадков , выпавших за весну так же превышало среднемноголетние показатели (190,4% от нормы). Однако равномерности выпадения осадков по декадам не наблюдалось. Так, со второй декады мая осадков не было. Совокупность этих условий создала благоприятную обстановку для прорастания семян.
Условия лета 2001 г. можно считать неблагоприятными для роста сеянцев, поскольку температурный режим вначале был холоднее 16,3 С в июне (норма 18,4С) а затем теплее-21,8С в июле (норма 20,7С). Одновременно наблюдалась длительная засуха (52 дня). Дождей не выпадало с начала июля по конец августа. Такие погодные условия привели к изрежи-ванию посевов.
Осень была теплее обычной. Количество осадков по месяцам составило в сентябре 44%, октябре - 107% и ноябре - 89% от нормы. Поздние осенние заморозки не сказались на состоянии сеянцев. Все они были готовы к зиме.
Начало зимы 2001-2002 г было холодным. В декабре отмечались ночные температуры до -26,3С. Однако сформировавшийся снежный покров предохранил сеянцы от вымерзания. Январь и февраль 2002 года (табл. 3.8) были аномально теплыми. Снеговой покров несколько раз полностью исчезал и вновь формировался. Количество выпавших осадков было близко к норме. Начало весны (март-апрель) было так же теплым, а мае наблюдались значения температур воз 37 духа ночью до -5С и днем ниже 0С на протяжении 3-4дней. Это сказалось на длительности появления входов.
Условия увлажнения весной были неравномерными. В марте выпало 26,4мм (102% от нормы) осадков. В апреле выпало 69,9 мм (260% нормы) в виде ливней. Май был засушливым - 18,6 мм. Осадки выпали в первой декаде.
Лето 2002 г. было теплее обычного, особенно в июле, когда температура в дневные часы достигала +37 С. Август был прохладнее обычного. Распределение летних осадков оказалось крайне неравномерным. За июнь выпало 123,4мм (216% нормы), а в июле только 3,4 мм (6,5%). Это вместе с температурным режимом оказало решающее влияние на рост и сохранность сеянцев, увеличив их отпад. Окончание вегетации проходило в условиях, близких к среднемноголетним.
Таким образом период исследований охватывает как благоприятные для роста сеянцев условия, так и неблагоприятные.. Рост и развитие сеянцев сосны обыкновенной посева 1999 г. проходил в благоприятные годы, посева 2001 г. - в неблагоприятные, а посева 2000 г. - сначала в благоприятный, за затем неблагоприятный.-2001 г. 3.2. Почва питомника
На территории Комаровского лесного питомника почвенное обследование проводилось в 1998 году. В результате установлено, что практически всю территорию питомника занимает чернозем слабовыщелоченный глинистый и тяжелосуглинистый. Площадь таких почв в районе составляет 28,3%.
Биометрические показатели сеянцев
Анализ сохранности посевов показал, что величина отпада зависит от погодных условий конкретных лет и от нормы высева семян. Во влажные годы (период 1999-2000 гг.) сохранность сеянцев на контроле после первого года выращивания составила для семян НС 58% и 61% для семян УНС. Увеличение сохранности можно объяснить более ровными всходами из семян с УНС, а следовательно снижением внутривидовой конкуренции. Наибольшая сохранность отмечена на посевах с нормой высева 40 кг/га (табл. П.6.4.). Даже на вариантах без прикатывания замульчированных лент она была выше, чем на контроле (на 13% для НС и 7% для УНС). При данной норме высева применение прикатывания с различным давлением способствовало возрастанию сохранности посевов. Так максимальная сохранность наблюдалась на варианте с прикатыванием посевов УНС давлением 19 кПа-91%., для НС-81%. Увеличение нормы высева снижало показатель сохранности семян к концу вегетации первого года выращивания. Например, для семян с УНС с давлением прикатывания 23кПа сохранность снижалась с 87%- при норме высева 40 кг/га до 53% - при норме высева 120 кг/га. Аналогичная картина отмечена и для семян НС, однако снижение сохранности здесь более значительное с 84 до 42% соответственно. Сравнение показателей сохранности при норме высева 60 кг/га и различном давлении прикатывания показывает рост сохранности по мере увеличения давления. Максимум сохранности приходится на вариант опытов с давлением 23 кПа семян НС и 19 кПа для семян с УНС (74 и 77% соответственно).
В 2000 году, не смотря на схожие погодные условия первого года выращивания сохранность сеянцев оказалась ниже. На контроле она составляла 42% для семян НС и 43% для УНС (табл. П.6.5.). Применение прикатывания замульчированных лент так же, как и в 1999 г. спосбствовало увеличению сохранности, особенно при низких нормах высева. Для варианта нормой 40 кг/га семян НС она возрастала с 54% (без прикатывания) до 87% при давлении 23 кПа; для семян УНС - с 58% до 90% (давлении 19 кПа). Тенденция к снижению сохранности по мере увеличения нормы высева так же четко прослеживается. Следует отметить, что посевы с одинаковой нормой высева из семян с УНС имели несколько более высокую сохранность. Это объясняется их большей разреженностью при посеве, за счет большей массы семян, а следовательно снижением конкуренции в посевных строках.
Самые низкие значения сохранности практически на всех вариантах опыта отмечены нами в 2001 г. Погодные условия, а именно продолжительная засуха привели к большому отпаду растений. На контроле сохранность была выше на варианте с использованием семян УНС- 52% , а для семян НС этот показатель составил только 44.1% (табл. П.6.6.).
Применение предпосевного фрезерования без прикатывания посевов увеличило сохранность посевов на 3,3% для семян НС и 2% для семян НС%, что статистически не достоверно, поэтому говорить о положительном влиянии данного приема нельзя.
Так же, как и в предыдущие годы наблюдений нами отмечалась тенденция к снижению сохранности при увеличении норм высева как для посевов из НС , так и для УНС. Наименьшие значения сохранности отмечены на вариантах с нормой высева 100 кг/га и давлением 19 кПа для семян с НС и 120 кг/га и давлением 27 кПа для УНС.
Сравнение значений сохранности посевов при использовании сеялки конструкции Шадрина (сошниковый тип) и СЛУ-5-20 (ребордовый тип) показывает, что лучшие результаты с использованием пятистрочной схемы высева отмечены на посевах с использованием сеялки сошникового типа. Так, при норме высева 80 кг/га семян НС сохранность посевов на варианте с применением сеялки Шадрина составляла 32% без прикатывания; 37% с давлением 15 кПа; 41% при 19 кПА; 47,5 - при 23 кПа и 37,5% при давлении 27 кПа., а для посевов сеялкой СЛУ-5-20 соответственно: 19,1; 20,7; 23,2 и 20,1%%. Однако, изменения схемы высева семян с пятистрочной на десятистрочную увеличила сохранность посевов соответственно до 43,5; 43,3; 46,3 и 45%%. Анало гичная картина отмечается и на вариантах с использованием семян УНС. Для нормы высева 100 кг/га сохранность на посевах сеялкой конструкции Шадрина изменяется от 36% на вариантах без прикатывания, до 40-45% с прикаты-ванием 15-23 кПа и 28% с прикатыванием 27 кПа. Посевы сеялкой СЛУ 5-20 имеют показатели соответственно 28; 26; 29 36 и 32%%.
Анализ усредненных величин сохранности за весь период наблюдений за 1999-2001 гг. (табл. П.6.7.) показывает, что в среднем посевы из семян УНС на контроле имели на 4% большую сохранность, чем из НС. Наибольшая сохранность отмечается на посевах с нормой высева 40 кг/га и прикатыванием замульчированных посевных лент с давлением 23 кПа. как для семян НС так и для УНС (80,4% и 82,2%).
Таким образом отмечается снижение сохранности при увеличении норм высева и ее увеличение от прикатывания замульчированных посевных лент с давлением 19-23 кПа. Оптимальное влияние этих факторов наблюдается на вариантах с нормой высева семян НС 80 кг/га и уплотнением замульчированных посевных лент давлением 23 кПа для семян УНС 100 кг/га и 23 кПа.
