Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы .9
1.1. Выращивание контейнерных сеянцев 10
1.1.1. Организация тепличного хозяйства 10
1.1.2. Субстраты для выращивания сеянцев в контейнерах 12
1.1.3. Виды посадочного материала с закрытой корневой системой. 14
1.1.4. Агротехника и технология выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой . 17
1.2. Технологии создания лесных культур сеянцами с закрытой корневой системой 23
Выводы 27
2. Программа, объекты и методика исследований 29
2.1. Программа исследований 29
2.2. Объекты исследований 30
2.3. Методика исследований и объем выполненных работ 36
3. Природно-климатические условия района исследований 43
3.1. Климатические условия Республики Мордовия : 43
3.2. Геологическое строение, рельеф и гидрография территории Республики Мордовия 48
3.3. Лесорастительное, лесокультурное районирование и растительность Республики Мордовия .49
3.4. Почвы и почвообразующие породы Республики Мордовия 51
Выводы 55
4. Производство корнезакрывающих субстратов с использованием органических отходов для выращивания сеянцев в контейнерах 57
4.1. Физико-химическая оценка торфов и субстратов на их основе 58
4.2. Использование гидролизного лигнина при производстве субстратов на основе низинного торфа для выращивания сеянцев в контейнерах ... 60
4.3. Использование органических отходов при производстве субстратов для выращивания сеянцев в контейнерах 69
Выводы 83
5. Рост лесных культур сосны обыкновенной и лиственницы сибирской, созданных контейнерными сеянцами ... 84
5.1. Влияние вида посадочного материала на рост и приживаемость лесных культур 84
5.2. Влияние вида обработки почвы на рост и приживаемость лесных культур 90
5.3. Влияние сроков посадки на рост и приживаемость лесных культур 96
5.4. Рост лесных культур, созданных контейнерными сеянцами в различных типах лесорастительных условий 101
Выводы 107
6. Выращивание сеянцев сосны и лиственницы в контейнерах и создание лесных культур на вырубках в условиях республики мордовия . 109
6.1. Выращивание сеянцев в контейнерах 109
6.2. Создание лесных культур контейнерными сеянцами на вырубках 134
6.3. Экономическая эффективность вымащивания контейнерных сеянцев и создания лесных культур по различным технологиям 139
Выводы 147
Основные выводы 149
Заключение 151
Литература 152
Приложения
- Агротехника и технология выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой
- Технологии создания лесных культур сеянцами с закрытой корневой системой
- Лесорастительное, лесокультурное районирование и растительность Республики Мордовия
- Использование гидролизного лигнина при производстве субстратов на основе низинного торфа для выращивания сеянцев в контейнерах
Введение к работе
Актуальность темы. Широкое внедрение новых технологий искусственного лесовосстановления, которые по эффективности превосходили бы традиционные, прежде всего, обеспечивается наличием качественного посадочного материала. В связи 6 этим производство контейнерных сеянцев для создания лесных культур является перспективным направлением. Однако в •условиях Республики Мордовия, территория которой входит в лесостепную зону при разработке и внедрении данных технологий возникает ряд проблем. В частности, использование в качестве субстрата низинного торфа (НТ) при выращивании сеянцев с открытыми и закрытыми корнями в теплицах не обеспечивает получение высокого эффекта (Романов, 1978; Лихоманов, 1982). Необходимо подобрать или получить на основе местных компонентов субстрат для выращивания сеянцев в контейнерах, который бы не уступал по своим физико-химическим свойствам верховому торфу (ВТ), широко применяемому для этих целей в Скандинавских странах и на северо-западе России. Посадочный материал с закрытыми корнями (ПМЗК) имеет большую приживаемость, обладает усиленными темпами роста в различных условиях произрастания. Но в создаваемых в настоящее время с использованием ПМЗК типах лесных культур это не всегда учитывается. Следовательно, для лесорастительных условий данного региона, необходима разработка новых способов и технологий создания лесных культур с использованием сеянцев с закрытыми корнями. Это позволит существенно повысить качество и эффективность лесовосстановительных мероприятий в лесостепи Среднего Поволжья.
Исследования выполнялись в рамках хоздоговорной темы №245/00 (1999 # 2002 г.г.): «Изучение плотности загрязнения Cs-137 лесных биогеоценозов и разработка рекомендаций по выращиванию сеянцев с закрытой корневой системой для создания лесных культур в условиях Республики Мордовия» с Управлением природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России . .. , _ ,..„.„„,... по Республике Мордовия; в рамках базового проекта Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды- России «Разработка технологии повышения плодородия почв лесных питомников и лесокультурных площадей с использованием экологически безопасных отходов промышленности», и в рамках научно-технической программы Министерства образования России "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" «Природоохранные проблемы и технологии утилизации коммунально-бытовых и промышленных органических отходов при лесовыращивании», где автор выступал в роли исполнителя.
Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в разработке технологий выращивания однолетних сеянцев сосны обыкновенной и лиственницы сибирской в контейнерах для создания лесных культур в условиях Республики Мордовия.
В соответствии с поставленной целью в задачи исследований входило:
- обосновать применение новых видрв субстратов, в том числе на основе,. органических отходов, при выращивании сеянцев в контейнерах; . Т.:".
- обосновать возможность применения гидролизного лигнина для защиты" проростков сосны и лиственницы от полегания;
- изучить формирование корневых систем однолетних сеянцев в зависимости от объема контейнерных ячеек;
- разработать ручное устройство для посадки сеянцев на лесокультурной площади;
- изучить рост и приживаемость лесных культур сосны и лиственницы в зависимости от способов обработки почвы, сроков посадки и вида посадочного материала;
- обосновать и экспериментально доказать целесообразность создания лесных культур сеянцами сосны и лиственницы с закрытой корневой системой в условиях Республики Мордовия.
Научная новизна работы. Впервые для условий Республики Мордовия разработаны теоретические положения и даны практические рекомендации по • ...... выращиванию посадочного материала сосны и лиственницы с закрытыми корнями для создания лесных культур. Теоретически обосновано и практически доказана целесообразность применения ручного устройства для і образования лунок под посадку контейнерных сеянцев (пат. №2202871), предложен новый способ выращивания сеянцев с закрытой корневой системой (пат. №2195813).
Практическая ценность полученных результатов. На основе выполненных автором исследований разработаны рекомендации по производству субстратов на основе органических отходов и их применению при выращивании однолетних сеянцев с закрытой корневой системой. Ручное устройство для образования лунок используется при посадке лесных культур в Ардатовском и Краснослободском лесхозах Республики Мордовия. Созданы опытно-производственные культуры на площади 15,6 га. Новые технологии выращивания ПМЗК и создания лесных культур используются в учебном процессе при подготовке инженеров п$ специальности 260400.
Апробация. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора И.С. Аверкиева (Йошкар-Ола, 2001); научно-практических конференциях по итогам исследовательских работ профессорско-преподавательского состава, аспирантов, сотрудников МарГТУ (Йошкар-Ола, 2002; 2003); научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения профессора И.А. Алексеева «Рациональное лесопользование и защита лесов в Среднем Поволжье» (Йошкар-Ола, 2004).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ, получено 2 патента на изобретения.
Личный вклад автора заключается в определении целей и задач исследований, изучении литературных источников, разработке программы и выборе методик, сборе и анализе экспериментального материала, формулировании выводов и рекомендаций производству.
Научные положения и рекомендации, выносимые на защиту:
1) новые виды субстратов на основе органических отходов для выращивания сеянцев в контейнерах;
2) способ защиты от полегания всходов сосны обыкновенной и лиственницы сибирской, выращиваемых в контейнерах;
3) ручное устройство для образования лунок под посадку контейнерных сеянцев; t .. ! .
4) типы и технологии создания лесных культур с использованием однолетних контейнерных сеянцев сосны и лиственницы в условиях Республики Мордовия.
Обоснованность и достоверность результатов исследований основывается на достаточном объеме экспериментального материала и его обработке методами математической статистики, а также воспроизводимостью результатов. Измерены 32144 растения в культурах, а также биометрические показатели у 6772 сеянцев, в том числе 4820 однолетних контейнерных (сосны - 3950, лиственницы - 870 штук) и 1952 двулетних сеянцев с открытого грунта лесопитомника.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, списка литературы и приложений. Объем работы составляет 175 страниц машинописного текста, в том числе 63 таблицы, 24 рисунка. Список литературы включает 215 наименований, в том числе 41 иностранный источник.
Благодарности. За большую помощь в постановке экспериментов, проведении полевых исследований, обработке материалов, оформлении работы автор благодарен своему научному руководителю, профессору кафедры лесных культур и механизации лесохозяйственных работ МарГТУ, доктору с.-х. наук 4 Е.М. Романову. Автор весьма благодарен старшему преподавателю кафедры экологии, почвоведения и природопользования МарГТУ, кандидату биологических наук И.И. Митяковой, старшему научному сотруднику кафедры лесных культур и механизации лесохозяйственных работ МарГТУ, кандидату с.-х. наук Д.И. Мухортову, доценту кафедры лесных культур и механизации лесохозяйственных работ- МарГТУ, кандидату с.-х. наук Т.В. Нуреевой, за полученные консультации.
Автор благодарен всем коллегам по совместной работе, начальнику Федерального агентства лесного хозяйства России, кандидату с.х. наук Ю.Н. Гагарину, директору ФГУ «Ардатовский лесхоз» B.C. Бухаркину, главному инженеру Семеновской производственной лесосеменоводческой станции Нижегородской области Н.И. Горелову, за оказание существенной помощи в организации и проведении полевых исследований.
Агротехника и технология выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой
Осуществление агротехнологических приемов для производства однолетнего контейнерного посадочного материала практически ничем не отличается от получения однолетних и двулетних сеянцев с открытой корневой системой в условиях теплиц закрытого грунта, но его практическое применение в лесо-культурном производстве дает совершенно другие возможности. Такой посадочный материал можно получать не только в контейнерах. В мировой лесохо-зяйственной практике насчитывается несколько вариантов технологий выращивания сеянцев и саженцев с ЗКС, основными из которых являются: «Paperpot» -Япония-Финляндия, «Nisula» - Финляндия, «Брика» - Латвия, «Брикет» - Россия. Вопросам разработки и анализа работы этих технологий посвящены исследования Я.Я. Брокса (1988), М.Д.Буша (1974), А.В.Жигунова (1993, 1995), ЕЛ.Маслакова (1979), П.И. Мелешина (1990), М.А. Карасевой (1996), Г.И.Козловой (1986), В.В. Копыткова (1990), В.И. Коган (1988), И.Е.Крылова (1991), В.В. Кутубидзе (1987), А.Ф. Лихоманова (1982), Ф.И. Михейцева (1978), А.И.Новосельцевой, Н.А.Смирнова (1983), А.И.Писаренко, М.Д. Мерзленко, А.И.Фурцева (1979), С.А.Родина (1995), Е.М.Романова, (1978), Н.Ф. Харитоно-вича (2000), С.В.Шевчука (1998), A. Gembarzewski (1990), U. Brannen (1986), Y. Bingru (1990) и других. Специфическими различиями применяемых методов выращивания сеянцев в контейнерах являются разнообразные по своей структуре и свойствам изолирующие материалы. К этим методам можно отнести и применяющиеся за рубежом посевные линии «Paperpot», «Finnpot», «Ecopot», «Combicell», а в Poc-сии поточно-механизированную линию по контейнеризации сеянцев ЛКС - 100 (Харитонович, 2000; Жигунов, 1998).
Основной проблемой выращивания ПМЗК по данной технологии является выбор достаточного количества технологичных и экономичных контейнеров. Контейнер должен обеспечивать: соответствие биологическим потребностям вида растений, в том числе возможность достижения ими необходимых параметров; безвредность для растений материала, из которого он изготовлен; оптимальное развитие растений по высоте, диаметру стволика, корневой системы и кроны растений, одревеснение стволика и созревание почки; защиту корней от экстремальных условий среды; возможность многократного использования в ряде циклов производства посадочного материала; минимальную себестои- мость (Цит. по Жигунову А.В., 1998, 2000). Все виды контейнеров по своим конструктивным особенностям были разделены натри группы (Barnett, Brissete, 1986): 1. Трубка - это кассеты типа «Ontario» (трубка из полиэтиленовой пленки с открытыми концами), «Walter» (пластиковые капсулы - пуля Вальтера), «Paperpot» (бумажные блоки с различными сроками разложения), «Ecopot» (блоки из ламинированной бумаги), «Combicell» -блоки из бумаги и пластика (Жигунов, 1995, Barnett, Brissete, 1986); 2. Ком - контейнеры «Styroblock», «Cellpot», «ТА», «TAL», «KF Metsa-Serla», «Тоотси-24, 40, 84, 135», «НАТИ», «ВНИЭКИТУ» изготовлены из вспенивающегося полистирола; «Hiko», «Enso», «Spenser-Lamaire», «Planta-80», # «Сота», «Enso», «Осинки», «Ардатов-40» (Романов, Ушнурцев, Митякова, Му- хортов, Гагарин, 2003), «Whitcome-3500», «Polymos-700» - из полиэтилена низ кого давления (Мелешин, Жигунов, Гомельский, Маслаков, 1990); 3. Блок «Kysree-Starts», «Vapo» - смесь торфа (торфяные пластины) с вермикулитом и целлюлозными волокнами.
Основной недостаток, отмеченный для контейнеров типа «трубка» - мед- 4, ленное проникновение корней в почву, поскольку непосредственный контакт с почвой осуществляется, прежде всего, через дно контейнера; у "кома" корни должны достаточно долго находиться в контейнере, чтобы они успели связать субстрат и могли перенести выемку из ячейки; переувлажнение приводит к разрушению торфяных кубов у контейнеров системы «блок». Лимитирующим фактором роста корневых систем является объем и форма контейнерной ячейки. Как отмечают R. Sergell, G. Benoit-Marie (1993, 1999), лучшим по форме сегодня является контейнер «25-350А», со сквозными выемками и имеющие внутреннее химическое покрытие СиСОз, который позволяет получать горизонтальные и мочковатые не деформированные корни сосны Банкса. Результаты исследований И.А. Бахаровского, М.Е. Горобченко (1992) выявили оптимум объема ячейки в 225-400 см3 при получении однолетних сеян-цев хвойных пород - интродуцентов с ЗКС, уменьшение объема привело к нарушению линейного роста. При изучении реакции сеянцев березы бородавчатой на объем в 1500 см3 было выявлено значительное преимущество его по всем биометрическим показателям в сравнении с наименьшими объемами (Аб-лаев, 1985). Каждой породе характерен свой объем и форма контейнера. A. Gordgelak (1987) в целях устранения прорастания корней сосны скрученной и ели обыкновенной в контейнерах применил метод «box purning» - установка контейнерных блоков на специальные поддоны от основания теплицы на высоту 10-15см. Корневые системы, растущие вдоль непроницаемой стенки контейнера вниз, выходя через открытое дно, образуют чехлик. При выходе из-субстрата основной корень ветвится, корни следующего порядка также образу- ют корневые чехлики и прекращают дальнейший рост. В результате выращивания таким способом растения приобретают хорошо развитую корневую систему (Parviainen, 1985). Так называемой метод «воздушной подрезки» нашел широкое применение и используется до сегодняшнего дня.
Технологии создания лесных культур сеянцами с закрытой корневой системой
Состояние и продуктивность лесных культур зависит от приживаемости и сохранности высаженных растений, что, прежде всего, определяется их способностью переносить послепосадочную депрессию. Одним из направлений интенсификации роста саженцев в культурах, является снижение отрицательного влияния данного фактора. Такую возможность, как показывает зарубежный и отечественный опыт (Agidius, 1998; Orsanic, Anic, 1996; Chen, Hong, Guangxian, 1999; Jonson, 1994; Jurasek, Martincova, 1996; Regnier-Helenkow, 1995; Sundstrom, 1992; Changxiang, 1993; Yaning, 1993; Helbing, Klude, 1988; Bratic, Markovic, 1986; Lindstrom, 1982; Persson, 1982; Писаренко, Мерзленко, Фурцев, 1979; Огиевский, 1987; Жигунов, 1998, 2000; Незабудкин, 1939; Родин, 1995; Романов, 1984, Калинин, 1983, 1991; Коротаев, Семков, 1992; Лихо-манов, 1986; Маркова, Онацевич, 1986; Матюхина, Шестакова, 1986; Попов, Цинкович, 1992 и многие др.), дает использование в лесокультурном производстве посадочного материала с закрытой корневой системой (ЗКС). Условно все имеющиеся технологии создания лесных культур сеянцами с ЗКС можно разделить на два способа: ручной и механизированный. Пути замены труда людей на работу машин и механизмов особенно интенсивно отмеча- + лось в середине 60-х годов в странах с высокоразвитым лесным хозяйством. Так, например, в Швеции созданы процессоры «Silva nova», «Serlachius», «Hilleshog», «Hiko» осуществляющие удаление порубочных остатков, обработку почвы, двухрядовую, трехрядную точечную посадку контейнерных сеянцев, местное внесение необходимых жидких ядохимикатов или удобрений. Процессоры установлены на базе колесных тракторов (форвардеров). Их рабочими органами являются головки, выполняющие все вышеперечисленные функции. Производительность этих машин - 800-1200 штук сеянцев в час (Огиевский, 1987). В Канаде на подготовленных вырубках при создании лесных культур сосны Банкса (pinus Banksiana) применялись посадочные машины «Ройнолс» и «Тейлор» с ручной подачей контейнерных сеянцев в сошники (Калуцкий, Смирнов, 1982), а также машина «Онтарио», посадочный агрегат, включающий крестовину с захватами для приема сеянцев. Недостаток агрегатов - это их использование на всех видах почв, кроме болотных и каменистых, большие затраты на демонтаж и транспортировку на другой участок, экономически выгоднее было бы применять такие агрегаты на больших по площади концентрированных вырубках.
В местах, где проход лесохозяйственной техники был затруднен, использовались методы аэросева и аэропосадки (метод - Seedlings away) контейнерными морозоустойчивыми сеянцами ели черной (Picea nigrum) и сосны Банкса (Калуцкий, Смирнов, 1982). Однако несмотря на их эффективность, исключение ручного труда, высокую производительность, они не нашли широкого применения в лесном хозяйстве зарубежных стран, даже не выйдя в серийное производство. Это объясняется экономическими условиями: лесовладельцы могут нанять за высокую плату рабочих для посадки леса вручную и эта плата не перекрывает затрат на использование полностью автоматизированной техники (Тищенко, 1987; Крылов, 1991). В нашей стране для посадки ПМЗК, как отмечает Д.В.Огиевский (1987), используются лесопосадочные машины: ЯК-1, ЛМБ-1, САБ-1, СБН-1А, ЛМД, ОРМ-1,5, КЛМ-1, СЛ- 2 А, ЯЛ-1,3. Каждый из этих механизмов при агрегатировании, исходя из своих конструктивных особенностей, с различными тракторами предназначены для высадки неодинакового по возрасту и виду ПМЗК (Маслаков и др., 1981), в многооб- разных типах лесорастительных условий, с различной густотой и операционно-стью выполняемых действий. Несмотря на все свои преимущества у этих машин имеются и недостатки. Одними, из которых являются низкая производительность, слабое гидрооборудование, ненадежная обработка почвы из-за серьезных препятствий на вырубках при работе почвообрабатывающих орудий (Терехов, Кораблев и др., 1989). В зарубежной научной практике на сегодняшний день отмечается тенденция к переходу на ручные способы создания лесных культур посадочным материалом с закрытыми корнями (Жигунов, 2000). Практически во всех странах, где налажено производство контейнерных сеянцев, применяют финское ручное устройство «Pottiputki» - посадочное ружье, представляющее полую трубу с заостренным наконечником, которую заглубляют в почву усилием ноги. На нижнем конце имеются 2 желобчатые лопасти из высокопрочной стали. При заглублении в почву они сомкнуты.
Требуемая глубина регулируется с помощью рукоятки. При нажатии на педаль ногой, лопасти раскрываются, и сеянец в стаканчике через донное отверстие опускается в продавленную в почве лунку. Затем трубу извлекают, а почву вокруг сеянца уплотняют ногой. Подпружиненные лопасти вновь смыкаются при оттягивании защелки в верхнем конце посадочной трубки. Данный метод посадки сеянцев с закрытой корневой системой исключает необходимость нагибаться при выполнении посадки (рис. 6.10.). Производительность труда рабочего при посадке сеянцев с ЗКС составляет 1000 до 1500 шт. за одну рабочую смену (Проворная, 1972). В России и бывших республиках Советского Союза также имеется ряд технических решений для производства культур различных пород вручную. Известны такие орудия, как цилиндрическая лопата (меч-лопата), «лилипут», разработанные в ЛатНИИЛХе, которые применяются на песчаных и реже на глинистых почвах, не содержащих твердых включений. Посадка под цилиндрическую лопату более трудоемка, но зато улучшается качество посадочных лунок (Незабудкин, 1939). Производительность обоих орудий значительно уступает зарубежным аналогам.
Лесорастительное, лесокультурное районирование и растительность Республики Мордовия
Существенный вклад в изучение растительного покрова Мордовии внесли (Алехин, 1971, Щетинина, 1984, Курнаев, 1973), отметившие своеобразную пестроту и смешение растительных ассоциаций на этой территории, что нашло отражение и на карте растительности европейской части Российской Федерации.
В соответствии с ботанико-географическим районированием территория Мордовии входит в состав восточно-европейской провинции европейской широколиственной области, где зональными типами растительного покрова являются широколиственные леса (северные с небольшим участием ели, южные -без ели) и луговые степи (Курнаев, 1973).
Лесные ландшафты на территории нынешней Мордовии в период докем брия распространялись с севера несколькими крупными массивами. Один из них (большой Мокшанский лес) располагался преимущественно по правобережью Мокши до смыкания с большим Сурским лесом, расположенным в приво дораздельной части бассейна Суры. Другой крупный лесной массив проходил на западе вдоль Выши, Вада и Парцы. Большие непроходимые леса занимали северо-восточную часть Мордовии, долины Алатыря и его притоков.
В настоящее время лесистость республики составляет 21%. Здесь произрастают сосновые, еловые, дубовые, березовые, осиновые, ольховые, липовые леса. На песчаных, супесчаных почвах господствующее положение занимают сосновые боры, на суглинистых серых лесных почвах - широколиственные леса из дуба с примесью липы, вяза и ясеня, а в поймах рек на иловато-перегнойных пойменных почвах - ольшаники. В качестве примеси произрастают береза и осина. Территория, занятая лесом, на 30,8% представлена хвойными породами (сосна, ель, лиственница). Твердолиственные породы (дуб высокоствольный, дуб низкоствольный, ясень, клен, ильмовые) занимают 23,5%, мягколиственные (береза, ольха черная, осина, липа, тополь) - 45,5%, тальники — 0,2%. Из хвойных пород наиболее распространена сосна обыкновенная (Pinus silvestris L.), образуя чистые и смешанные с другими породами насаждения. Она занимает все надпойменные террасы долин Мокши, Суры, Алатыря, Вада, Парцы и произрастает единично или группами на хорошо дренированных почвах. Сосновые леса занимают около 30% всей залесенной территории Мордовии. Значительные массивы сосновых лесов расположены в междуречье Мокши и Сатиса на территории Мордовского государственного заповедника.
По характеру растительного покрова степи Мордовии относятся к северным разнотравным с преобладанием злаковых - тимофеевки (Phteum prat-ens е L.), ковы л ей (Stipa Jeannis Cel.\ тонконога {Kocletia gracilis Pers.), многих сложноцветных (Cempostae). Большим разнообразием по составу растительности и продуктивности отличаются от степей естественные луга, свыше 50% из которых находятся в поймах рек. На исследуемой территории выделяются пойменные, суходольные и низинные (внепойменные) луга. Пойменные луга сосредоточены в поймах Мокши, Алатыря, Суры, Вада, Инсара. Их флористиче7 ский состав и продуктивность обусловлены степенью увлажнения, агрохимическими свойствами почв в прирусловой, центральной и притеррасных частях пойм. Суходольные луга приурочены хорошо дренированным сухим и возвышенным формам рельефа. Низинные луга занимают пониженные части рельефа и приурочены к нижним частям склонам и днищам балок. В большинстве они избыточно увлажнены, нередко заболочены.
Основная часть территории республики входит в два лесокультурных района Лесостепной лесокультурной провинции Среднего Поволжья (Романов, 2000). Северо-восточная и северо-западная Мордовия в шестой лесокультурный район Северной части Приволжской возвышенности. Южная часть в седьмой лесокультурный район Юго-Западных склонов Приволжской возвышенности. Мозаичность в распределении на территории республики лесных, степных и луговых растительных формаций и ассоциаций внутри этих таксонов обусловлено характером почвообразующих пород, степью дреннированности территории, рельефом и микроклиматом.
Использование гидролизного лигнина при производстве субстратов на основе низинного торфа для выращивания сеянцев в контейнерах
Первый подход был основан на исследованиях других ученых, которые предлагали для обеспечения увеличения рыхлости субстратов на основе низинного торфа добавлять в них опилки, дробленую кору, компосты на их основе (Мальцев, Сударкина, 1986; Синников, Молчанов, Драчков, 1982). По нашим исследованиям в качестве добавки в низинный торф при производстве субстратов можно использовать отход гидролизно-дрожжевого производства - гидролизный лигнин (ГЛ). Он представляет собой сыпучую массу с относительно постоянным гранулометрическим составом, не уплотняется, является хорошим адсорбентом, характеризуется большой емкостью поглощения и влагоемкостью. Возможность его использования подтверждена и другими исследователями. Как отмечали Пилюгина и др. (1981), субстраты, приготовленные из торфа и лигнина в тепличных грунтах, уменьшают плотность сложения почвы, увеличивают влажность, влагоемкость, содержание гумуса увеличивается в 1,5 раза, повышается содержание подвижных соединений фосфора и калия. В процессе производства субстратов лигнин выступает с одной стороны как наиболее трудноразрушаемый компонент, а с другой стороны как хороший поглотитель для фракций торфа. Нами обследован гидролизный лигнин из отвалов Кададинского гидролизно-дрожжевого завода. Он характеризуется высоким содержанием органического вещества, и очень низким основных элементов питания растений, широким соотношением углерода к азоту (табл. 4.5). Наличие в нем остатков серной кислоты (до 2%) обуславливает его кислую реакцию, поэтому применение не модифицированного ГЛ возможно, но должно сопровождаться нейтрализацией его кислотности.
В силу того, что гидролизный лигнин не содержит в достаточном количестве элементов минерального питания и хорошо поглощает фракции низинного торфа, его было решено использовать в качестве разрыхлителя и структурообразователя субстрата. В 2001 году был заложен эксперимент по производству субстратов на основе низинного торфа с введением в его состав и нейтрализованного ГЛ. При закладке опыта был использован низинный торф Ардатовского месторождения, и нейтрализованный известью (доза 10 кг извести на 1 тонну ГЛ) гидролизный лигнин Сосновоборского ГДЗ. Нейтрализованный гидролизный лигнин смешивался с низинным торфом в соотношении 10, 20, 30, 40, 50% по объему. В полученные смеси вносилось 0,16 кг/м3 двойного гранулированного суперфосфата (43% по д.в.), 0,035 кг/м — сернокислого калия (9,5 % по д.в.). Увеличение доли ГЛ в субстрате приводит к снижению содержания элементов минерального питания, увеличению кислотности и органического вещества (табл. 4.6). Однако, благодаря своим свойствам это же позволило существенно улучшить физические свойства субстрата - отмечена тенденция снижения плотности сложения. Таким образом, введение 20-30% (по объему) нейтрализованного гидролизного лигнина в состав субстрата на основе низинного торфа в качестве разрыхляющего материала позволяет оптимизировать физические показатели субстрата для выращивания сеянцев древесных растений в контейнерах. Важным свойством, позволяющим использовать гидролизный лигнин в качестве субстрата является отсутствие в нем семян сорной растительности (Перевертайло, 1987). Реакция сеянцев на изменение условий выращивания выражается, прежде всего, в изменении их размеров и массы. Полученные субстраты испытывались 2 года. У выращенных на данных субстратах сеянцев сосны и лиственницы измерялись линейные и весовые показатели: высота стволика, диаметр корневой шейки, длина корня, масса стволиков, хвои и подземной части. Кроме того определялась грунтовая всхожесть, отпад от полегания и сохранность сеянцев. При повышении доли ГЛ в субстрате от 25% до 39% в экспериментах с сосной увеличиваются практически все биометрические показатели сеянцев (табл. 4.7). У лиственницы сибирской это происходит при доле ГЛ в субстрате 13-36% (табл. 4.8). Однако установлено, что после достижения определенного соотношения наблюдается их снижение.
