Содержание к диссертации
Введение
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 8
1.1. Плантационное лесовыращивание 8
1.2. Биология и экология ивы 10
1.3. Хозяйственное значение ивы 16
1.4. История и современное состояние лозоплетения 21
1.5. Использование органических удобрений на основе осадков-сточных вод в лесном хозяйстве
2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.. 32
2.1. Программа исследований 32
2.2. Объекты исследований 33
2.3. Методика выполнения полевых экспериментов 36
2.4. Методика выполнения лабораторных исследований 38
3. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Климат 44
3.2. Геология, геоморфология и гидрография 46
3.3 Почвы 48
3.4. Геоботаническое районирование, растительность 49
4. ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ ПОЧВЕННОЙ ЭКОЛОГИИ ВНЕСЕНИЕМ НЕТРАДИЦИОННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ИВЫ НА ПЛАНТАЦИЯХ
4.1. Влияние нетрадиционных органических удобрений на физико-химические свойства дерного-среднеподзолистых тяжелосуглинистых почв
4.2. Агроэкологическая характеристика нетрадиционных органических удобрений
4.3. Производство НОУ на основе осадков сточных вод и фитомассы, сорной травянистой растительности
4.3.1. Биотехнологические аспекты производства НОУ 62
4.3.2. Исследование интенсивности процесса компостирования 63
4.4. Технология производства нетрадиционного органического удобрения
5. ВЛИЯНИЕ НЕТРАДИЦИОННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА РОСТ ИВЫ
5.1. Влияние дозы внесения нетрадиционного органического удобрения на рост и продуктивность сортов ивы
5.2. Влияние основных элементов питания на технические свойства прута
6. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ ПРИ СОЗДАНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПЛАНТАЦИЙ ИВЫ
6.1. Подбор сортов ивы для создания плантаций в условиях лесного Среднего Заволжья
6.2. Влияние высоты срезки прута на производительность плантации ивы на лозу
6.3. Размещение растений ивы на плантации 93
6.4. Использование опилок хвойных пород для борьбы с сорной растительностью при создании плантационных культур ивы на лозу
6.5. Экономическая эффективность создания плантационных культур ивы на лозу
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112
ЛИТЕРАТУРА 113
ПРИЛОЖЕНИЯ 139
- Плантационное лесовыращивание
- Методика выполнения полевых экспериментов
- Геология, геоморфология и гидрография
- Влияние нетрадиционных органических удобрений на физико-химические свойства дерного-среднеподзолистых тяжелосуглинистых почв
- Влияние дозы внесения нетрадиционного органического удобрения на рост и продуктивность сортов ивы
Введение к работе
Актуальность темы. Актуальность темы в значительной степени обусловлена необходимостью повышения ресурсного потенциала лесов. Данный показатель характеризуется как древесной, так и недревесной продукцией. Возможность получения дополнительного дохода, не только за счет древесины сосны, ели, березы и других лесообразующих пород, вот что должно лежать в основе хозяйственной деятельности лесхозов.
В последнее время наблюдается тенденция к широкому использованию натуральных материалов в отделке и оформлении интерьеров. В частности в мебельном производстве стали пользоваться спросом изделия из ивового прута. Возрождение народных промыслов в нашей стране является не только данью старине, оно может быть средством получения, лесохозяйственными предприятиями, дополнительного дохода. Плетеные изделия характеризуются экологичностью, гигиеничностью и эстетичностью и могут быть конкурентоспособной экспортной продукцией. Главным условием эффективной работы цехов, по производству плетеных изделий, является наличие качественного ивового прута в больших объемах.
Ива - широко распространенный вид, произрастающий почти повсеместно. Однако из-за ГЭС, водохранилищ площади естественных ивняков снизились, находятся в труднодоступных местах и выход качественного прута очень мал. Для удовлетворения возрастающих потребностей в данном виде сырья высокого качества необходимо расширение деятельности по созданию плантаций ивы. Причем этот процесс должен быть активизирован за счет применения минеральных и органических удобрений, в том числе и нетрадиционных. Большое г разнообразие существующих видов и сортов, применение современных технологий, позволяет получать качественный прут различной толщины, цвета и текстуры. Поэтому созданию и выращиванию плантаций ивы на прут, в лесхозах должно уделяться большее внимание.
Цель и задачи исследований. Цель исследований заключается в разработке технологии создания и выращивания плантационных культур ивы на лозу в условиях лесного Среднего Заволжья с использованием нетрадиционного органического удобрения (НОУ) и максимальной механизацией технологического процесса.
В соответствии с поставленной целью в задачи исследований входило: S изучить биотехнологические аспекты производства нетрадиционных органических удобрений на основе осадков сточных вод (ОСВ), опилок и сорной травянистой растительности, использованных при создании плантаций ивы; ^ изучить влияние новых видов нетрадиционных органических удобрений на агрохимические свойства дерново-среднеподзолистых тяжелосуглинистых почв, а также на приживаемость и рост кустарниковых ив; ^ обосновать возможность выращивания ив (уральской селекции) в условиях лесного Среднего Заволжья; ^ оценить влияние внесения минеральных удобрений в почву на свойства получаемого прута; / обосновать возможность применения опилок, в качестве мульчирующего материала, для борьбы с сорной растительностью при создании плантаций ивы на лозу; S разработать новую технологию создания и эксплуатации плантаций ивы на лозу в условиях лесного Среднего Заволжья.
Научная новизна работы. Применительно к условиям лесного
Среднего Заволжья разработаны теоретические положения и даны г практические рекомендации по созданию и эксплуатации плантаций ивы на
6 лозу. Изучен вопрос о возможности использования компоста из органических отходов на основе осадков сточных вод при создании плантаций ивы на лозу.
Практическая ценность полученных результатов. Применительно к условиям лесного Среднего Заволжья предложена технология плантационного выращивания ивы на лозу с использованием нетрадиционного органического удобрения на основе осадков сточных вод.
Изучено влияние полученных удобрений на приживаемость черенков различных кустарниковых ив. На основании проведенных исследований предложен ассортимент ив (уральскойселекции) способных давать в условиях лесного Среднего Заволжья большое количество прута.
Результаты исследований могут служить основой при проектировании подобных объектов в сходных лесорастительных и природных условиях.
Апробация. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены на научно-практической конференции «Рациональное лесопользование и защита лесов в Среднем Поволжье» (Йошкар-Ола, 2004), всероссийской конференции «Вавиловские чтения» (Йошкар-Ола, 2005), на научных чтениях, посвященных 70-летию заслуженного лесовода, доктора сельскохозяйственных наук профессора Ф.В. Аглиуллина (Казань, 2006), научно-практических конференциях по итогам исследовательских работ профессорско-преподавательского состава, аспирантов, сотрудников МарГТУ (Йошкар-Ола, 2004; 2005, 2006), на Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы почвоведения и экологии» (Йошкар-Ола, 2006).
Личный вклад автора заключается в разработке программы и методики исследований, в формировании их целей и задач, постановке экспериментов в полевых условиях, обработке и анализе литературных и экспериментальных данных, Полевые и лабораторные эксперименты, внедрение результатов исследований выполнены при непосредственном участии автора.
Основные положения, выносимые на защиту:
Агролесоэкологическое обоснование возможности использования НОУ при выращивании ивовых плантаций;
Результаты испытания кустарниковых ив (уральской селекции) на почвах разного агрофона в условиях лесного Среднего Заволжья;
3. Обоснование возможности регулирования качественных характеристик прута ивы путем внесения удобрений;
4. Новая технология создания и выращивания ивовых плантаций на базе комплексной механизации.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе одна статья в журнале «Лесное хозяйство», рекомендованная в списке ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций производству, заключения, списка литературы и приложений. Диссертационная работа изложена на 140 страницах машинописного текста, в том числе 20 таблиц, 27 рисунков и 12 приложений. Список литературы включает 279 наименования, в том числе 24 из них принадлежат зарубежным авторам.
Плантационное лесовыращивание
Плантационные лесные культуры создаются и выращиваются индустриальным методом с целью ускоренного получения заданных сортиментов древесины и другой продукции леса по проектам, которые разрабатывают специализированные проектные организации в соответствии с утвержденными для плантационного лесовыращивания документами.
В практике лесного хозяйства существует много направлений плантационного лесовыращивния в зависимости от того, какой вид продукции планируется получать. Это могут быть плантации «новогодних елок», лесосеменные и плодово-ягодные плантации, плантации с целью получения древесной зелени, лекарственного сырья, таннидов, а также плантации ив для получения прута для плетения.
Актуальность организации лесных плантационных культур обусловлена в основном существующим и прогнозируемым дисбалансом между имеющимися лесосырьевыми ресурсами в европейской части страны и потребностями расположенных здесь предприятий перерабатывающей промышленности в древесине. Для этого существуют различные пути. Плантационное лесовыращивание - один из них. У нас в России есть немалый опыт создания лесных культур, но обычные культуры и лесосырьевые плантации это совсем не одно и то же (Шишов, 1998).
Плантационное лесовыращивание можно рассматривать как специализированное высокоинтенсивное лесохозяйственное производство, направленное на создание и выращивание высокопродуктивных культур плантаций для получения заданного вида (видов) древесного сырья, обязательно в большем количестве и в сокращенные сроки по сравнению с традиционным ведением лесного хозяйства. Плантационное лесовыращивание обусловлено изменившимися (возросшими) требованиями общества к лесу, как источнику сырья и иных благ. Та же причина, о которой писал еще известный немецкий лесовод Г. Кота (лесоводство-дитя нужды), сыграла роль генератора идей лесов будущего (Атрохин 1967, 1980), лесов максимальной продуктивности (Кайрюкштис, 1969, 1976) и эталонных лесов (Лосицкий, 1955; Лосицкий, Чуенков, 1980).
Создание и выращивание лесных плантационных культур, должно отвечать приведенному выше определению, с осуществлением в определенных условиях обязательной системы мероприятий. Важными элементами этой системы являются: территориальная приуроченность закладываемых плантаций к регионам и участкам с благоприятными условиями климата и почвы; концентрация прироста по запасу; особенно тщательная и соответствующая лесным условиям агротехника обработки почвы; закладка культур специальным посадочным материалом; интенсивная защита лесных культур от конкурирующих растений, вредителей и болезней; поддерживание в культурах определенных режимов густоты, соответствующих специальной цели их выращивания, и др.
Перечисленные условия в значительной мере определяют: внешний облик плантационных культур; размещение их на специально организованной территории (с сетью дорог и мелиоративных канав); широкие междурядья, используемые для прохода техники, при сближенном размещении деревьев в рядах; строгую параллельность и прямолинейность рядов деревьев; однопородный состав; исходную густоту культур.
Методика выполнения полевых экспериментов
В полевые эксперименты входило: закладка буртов нетрадиционного органического удобрения (НОУ), отработка технологии его получения в производственных условиях. Создание опытно-производственных плантаций ивы.
Отработка технологии производства НОУ проводилась на базе имеющихся на предприятии машин и механизмов. При производстве НОУ качество перемешивания компонентов компостирования после прохода агрегатов определялось визуально по раскопкам перемешиваемой массы. При определении качества смешения компонентов компостируемой массы, кроме кислотности (рНС0Л) определяли содержание общего углерода (С0бш) и общего азота (No6ui).
Исследование процесса компостирования заключалось в измерении температуры компостируемой смеси в шести точках бурта термометром на глубине 0,8 - 1,0 м от поверхности один раз в 2-3 дня на протяжении всего процесса компостирования.
Отбор образцов для изучения агрохимических показателей НОУ и его ингредиентов проводилось в трехкратной повторности. Влажность всех компонентов предназначенных для компостирования, их смеси, как и влажность НОУ измерялась термовесовым методом.
С целью установления влияния НОУ на агрохимические показатели почв, приживаемость черенков и рост побегов ивы, экспериментальные участки были заложены по методике Б.А. Доспехова (1979) с последовательным и рендомизированным их размещением, в трехкратной повторности. Нетрадиционное органическое удобрение вносилось в дозах 100, 200, 300 и 400 т/га, контрольными служили участки, куда удобрения не вносились. Между делянками были оставлены защитные зоны.
Для определения влияния гранулометрического состава на рост побегов ивы опыты были заложены на почвах различного гранулометрического состава, от песчаных до тяжелосуглинистых с содержанием физической глины от 9,9 до 47,1%.
При заготовке черенков прут ивы делился на три части. Черенки, взятые с нижней трети прута были отнесены к комлевым, со второй трети - к срединным, верхняя часть прутьев отбрасывалась. Черенки были высажены на почвах с различным агрофоном, вносились разные дозы нетрадиционного органического удобрения (100, 200, 300, 400 т/га и контроль). Опыт был заложен в трех повторностях.
Полевые исследования почв проводились согласно ОСТ 56-81-84. Основные физические и химические свойства почв и субстратов определялись в смешанных образцах по общепринятым в почвоведении методикам (Астапов, Долгов,1959; Аринушкина,1970; Вадюнина, Корчагина, 1986). Образцы почвы отбирались из пахотного горизонта (0-25см).
Геология, геоморфология и гидрография
Коренными породами на изучаемой территории являются пермскотриасовые пласты, представленные красно-бурыми глинами, мергелями, зеленовато- серыми песками и песчаниками. Флювиогляциальные отложения состоят из моренных кварцевых песков с прослойками суглинков и глин, гальки и гравия. Мощность последних достигает 3 и более метров. Аллювиальные отложения рек представлены кварцевыми хорошо отсортированными песками, нередко прослаиваемыми суглинками.
Району исследований свойственен ландшафт зандровых (песчаных) равнин, образование которых произошло в основном во времена предпоследнего днепровско-донского оледенения. Граница последнего, Валдайского оледенения отстояла от северной части района исследований на 350...450 км (Аверкиев, 1954). Водные потоки тающего ледника сформировали здесь на обширных пространствах мощный (толщиной до 60 м) песчаный пласт. Перевеянный в последствии ветром, этот пласт принял черты слабовсхолмленного рельефа, где небольшие дюны, бугры, гряды чередуются с обширными, часто заболоченными низинами. Закрепленный затем растительностью этот облик рельефа сохранился до наших дней.
Ф.Н. Мильков (1977) относит эту территорию к геоморфологической провинции песчаных приледниковых низменных равнин Среднего Поволжья. Геоморфология региона отражена ландшафтной картой и физико-географическими исследованиями (Станкова, 1928; Васильева, 1979). На территории Нижегородской области выделены следующие ландшафтные районы: Полеский с озерно-древнеаллювиальными отложениями песчаных равнин рек, Удало- средне-Керженский возвышенный зандровый, Моренно-эрозионный и долинно-зандровый Правобережной Ветлуги и Унжи. На территории Марийского Заволжья выделено пять ландшафтов: Полесский долинно-террасовый озерный, Килемарский флювиогляциональной равнины, Йошкар-Олинский водораздельно-равнинный, Илетский возвышенно-равнинный с развитием современного карста и Волго-Вятский водораздельно-возвышенноравнинный с эрозионным расчленением.
Абсолютные высоты местности лежат в пределах 50...70 м. Поверхность лесного Среднего Заволжья довольно сильно расчленена реками, наиболее крупными из которых являются левые притоки Волги: Керженец, Ветлуга, Рутка, Большая и Малая Кокшаги, Илеть. Поймы этих рек хорошо выраженные, двухсторонние, широкие, во многих местах заболоченные. Водоразделы между реками выражены неясно. Многочисленные мелкие реки имеют слабо выраженные долины. Средняя густота речной сети составляет в лесном Среднем Заволжье 0,47 км на квадратный километр. Кроме того, в районе исследований имеются многочисленные озера ледникового происхождения.
Влияние нетрадиционных органических удобрений на физико-химические свойства дерного-среднеподзолистых тяжелосуглинистых почв
Оптимизация почвенной экологии при плантационном лесовыращива-нии и в лесокультурном производстве в целом, является одной из важнейших задач. Ее решение невозможно без пополнения запасов органического вещества в почве, в том числе и за счет применения местных органических удобрений. Это могут быть как традиционные органические удобрения (навоз, торф и т.д.), так и нетрадиционные органические удобрения (НОУ). К ним можно отнести нетрадиционные органические удобрения для лесных питомников на основе гидролизного лигнина и иловых осадков (Романов, 1995), ОСВ в чистом виде (Николаев, 1965; Репшас и др., 1999), другие виды ком-постов из отходов.
В процессе длительной эксплуатации площадей происходит ухудшение водно-физических, химических и биологических свойств суглинистых почв. Эти явления надо рассматривать как следствие снижения содержания гумуса, уплотнения пахотного и подпахотного горизонтов и снижения ее острукту-ренности. Поэтому одним из основных условий ведения плантационного хозяйства является поднятие плодородия почв и поддержание его на достаточно высоком уровне, чего нельзя добиться без применения органических удобрений, в том числе и нетрадиционных.
В ходе исследований было установлено, что с увеличением дозы внесения НОУ, возрастает водоудерживающая способность почвы и прямо пропорционально снижается плотность сложения пахотного горизонта. При внесении удобрения, значения влажности верхнего 10-ти сантиметрового слоя почвы в критические для растений засушливые периоды на 14-54% выше, чем на контрольных участках, а на глубине 10-20 см - на 12-37% (табл. 4.1).
Это создает лучшие условия для приживаемости и роста черенков. Высокая сорбционная способность удобрения позволила получить достоверное на 5% уровне значимости увеличение влажности при внесении НОУ в дозе 200 т/га.
По мнению В.Н. Кураєва, Л.И. Барковой (1994) наиболее оптимальной является плотность сложения пахотного горизонта почвы в пределах 1,00-1,15 г/см3. А.Х. Газизуллин (1989), считает, что оптимальная плотность для суглинистых и глинистых почв находится в интервале от 1,0-1,3 г/см ; И.В. Кузнецова (1979) отмечает, что для почв тяжелого гранулометрического состава благоприятные условия для большинства культурных растений созда-ются при плотности сложения 1,0-1,2 г/см .
Влияние дозы внесения нетрадиционного органического удобрения на рост и продуктивность сортов ивы
При заготовке прута ивы из почвы ежегодно выносится большое количество питательных элементов, для восстановления плодородия почвы необходимо внесение удобрений.
При определении сроков внесения удобрений необходимо учитывать, что основная масса минеральных веществ поглощается в первую половину вегетационного периода, а калий - равномерно в течение всего периода. Потребность ивы в минеральных веществах с первого до пятого года выращивания все время возрастает, а затем остается примерно на одном уровне. Это связано с тем, что в этот период происходит увеличение побегопроизводительности куста, а затем продуктивность плантации ивы может изменяться незначительно (Максименко, 2002, 2005).
Одной из основных задач при выполнении исследовательской работы, было определение влияния полученного удобрения на приживаемость и рост сортов ивы при ее плантационном выращивании.
Нетрадиционное органическое удобрение, приготовленное путем компостирования смеси из ОСВ, опилок и измельченной фитомассы сорной травянистой растительности, было внесено в почву при создании плантации. Удобрение вносилось дозами 100, 200,300, 400 т/га, полосами шириной 2,2 метра, в которые затем производилась посадка черенков ивы. Для всестороннего анализа сортов и доз был введен совокупный показатель урожайности с единицы площади, который рассчитывается по формуле: доля прижившихся черенков. На основании полученных данных были построены математические модели. Они описывают зависимость совокупного показателя урожайности различных сортов от дозы внесения НОУ (рис. 5.1). Значения оптимальных доз, по графикам математических моделей, определены у трех сортов, для остальных сортов ивы точки перегиба на графиках не получены.
