Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние проблемы исследований 14
1.1 Биология и экологические особенности ивы 14
1.2 Продуктивность и санитарное состояние естественных ивовых ценозов 24
1.3 Хозяйственное значение ивы 28
1.4 Плантационное выращивание ивы 40
1.5 Степень изученности ив Центральной лесостепи 49
Выводы по главе 1 52
2 Природно-климатические условия района исследований 54
2.1 Климатические условия региона 54
2.2 Рельеф и почвы 57
2.3 Гидрография и гидрологические условия 58
2.4 Растительность и животный мир 60
Выводы по главе 2 60
3 Программа, методика и объекты исследований 61
3.1 Программа исследований 61
3.2 Методология и методы исследований 62
3.3 Объекты исследований 70
3.3.1 Географическое положение, площадь объектов и перечень исследованных видов ивы 70
3.3.2 Почвенно-гидрологические условия в зоне произрастания естественных ивовых ценозов 76
Выводы по главе 3 86
4 Пространственное распространение, видовой состав, биоморфа и продуктивность естественных ценозов рода Salix в Центральной лесостепи 87
4.1 Зависимость пространственного распространения, видового состава и биоморфы ивовых ценозов от элементов речной поймы и балочной сети 87
4.1.1 Пространственное распространение, видовой состав и биоморфа ивовых ценозов в речных поймах 87
4.1.2 Пространственное распространение, видовой состав и биоморфа ивовых ценозов в балочной сети 96
4.2 Продуктивность ивовых ценозов в поймах рек и балочной сети 97
4.2.1 Продуктивность кустарниковых ивовых ценозов в пойме реки Дон 97
4.2.2 Продуктивность древовидных ценозов ивы корзиночной и ивы пурпурной в пойме реки Дон 108
4.2.3 Влияние возраста и лесорастительных условий на продуктивность древостоев ивы ломкой в пойме реки Дон 109
4.2.4 Влияние возраста и лесорастительных условий на продуктивность древостоев ивы белой в пойме реки Дон 117
4.2.5 Продуктивность ивовых ценозов в поймах средних рек 119
4.2.6 Продуктивность ивовых ценозов в балочной сети 124
4.2.7 Отличительные эколого-биологические характеристики позднорас-пускающейся особи ивы пепельной 130
4.3 Углерододепонирующая функция естественных ивовых ценозов 135
4.3.1 Углерододепонирующая функция ив смешанной биоморфы 135
4.3.2 Углерододепонирующая функция древостоев ивы ломкой и ивы белой 145
Выводы по главе 4 157
5 Cанитарное состояние естественных ивовых ценозов 160
5.1 Санитарное состояние кустарниковых ивовых ценозов в пойме реки Дон 160
5.2 Санитарное состояние древовидных ценозов ивы корзиночной и ивы пурпурной в пойме реки Дон 161
5.3 Влияние возраста и лесорастительных условий на санитарное состояние древостоев ивы ломкой и ивы белой в пойме реки Дон 162
5.4 Санитарное состояние ивовых ценозов в поймах средних рек и балочной сети 166
5.5 Влияние рекреационной дигрессии на ивовые ценозы 170
Выводы по главе 5 174
6 Продуктивность плантационных культур ивы 175
6.1 Влияние таксономической принадлежности культиваров и возраста корневых систем на продуктивность плантаций ивы при однолетнем обороте рубки 175
6.2 Оценка продуктивности ивовых плантаций с однолетним оборотом рубки при выращивании на выщелоченном черноземе 186
6.3 Влияние почвенно-грунтовых условий на продуктивность плантаций ивы при однолетнем обороте рубки 194
6.4 Влияние таксономической принадлежности культиваров на продуктивность плантации ивы с шестилетним оборотом рубки 198
6.5 Сравнительная оценка вегетативного потомства типичной формы и позднораспускающейся особи ивы пепельной 203
6.6 Углерододепонирующая функция плантационных культур ивы 207
Выводы по главе 6 213
7 Обоснование ассортимента культиваров и условий выращивания много целевых плантаций ивы в Центральной лесостепи 216
7.1 Основные направления и преимущества плантационного выращивания ивы в Центральной лесостепи 216
7.2 Ассортимент культиваров для плантаций различного целевого назначения 217
7.2.1 Ассортимент культиваров для плантаций, создаваемых с целью получения балансов для целлюлозно-бумажной промышленности, производства модифицированной древесины и арболита, а также моторного биотоплива 217
7.2.2 Ассортимент культиваров для плантаций, создаваемых с целью получения материала для лозоплетения 219
7.2.3 Ассортимент культиваров для плантаций, создаваемых с целью получения коры для производства дубильных экстрактов и лекарственных препаратов 222
7.2.4 Ассортимент культиваров для плантаций, создаваемых с целью получения листовой массы для биотехнических целей и производства лекарственных препаратов 224
7.3 Обоснование технологии выращивания плантаций ивы 227
7.3.1. Подбор культиваров и оборота рубки 227
7.3.2 Выбор места под плантацию 229
7.3.3 Подготовка почвы 229
7.3.4 Подготовка посадочного материала 231
7.3.5 Посадка растений 232
7.3.6 Уходы за плантацией, защита растений от вредителей и болезней 234
7.3.7 Эксплуатация плантации 236
Выводы по главе 7 238
Заключение 241
Список литературы 246
- Биология и экологические особенности ивы
- Географическое положение, площадь объектов и перечень исследованных видов ивы
- Углерододепонирующая функция древостоев ивы ломкой и ивы белой
- Углерододепонирующая функция плантационных культур ивы
Биология и экологические особенности ивы
К настоящему времени в роде ива (Salix L.) описано более 500 видов, свыше 100 из которых произрастают в Российской Федерации (Скворцов, 1968, 1981; Анциферов, 1984; Беляева, 1987, 1994, 1998, 2000, 2002, 2006; Афонин, 2006; Пет-рук, 2007; Гашева, 2010; Мазуренко, 2010; Нешатаева В.Ю., Нешатаев В.Ю., 2018; Нешатаева В.Ю., Нешатаев В.Ю. и др, 2018; Plaisance, 1980; Argus, 1997). Ивы широко распространены по земному шару. Их нет лишь в Австралии, Новой Зеландии, Океании, Антарктике, в восточной части Индонезии, Западной тропической части Бразилии. Для растений рода Salix характерна исключительно высокая изменчивость практически всех морфологических признаков, биологических и экологических свойств (Скворцов, 1968; Беляева, 1995, 1998; Афонин, 1996, 1997, 1998, 2002, 2003, 2006, 2006а, 2011, 2013, 2015, 2016, 2016а), что затрудняет как изучение ив, так и их практическое применение, но создает потенциал для селекции на продуктивность, устойчивость к неблагоприятным факторам и содержание в фитомассе хозяйственно ценных компонентов.
В естественных ценозах района наших исследований установлено произрастание 16 видов ивы (Скворцов, 1966, 1968, 1981; Мильков, 1982, 1982а; Курдов, 1983; Горобец, 2004; Стародубцева, Ханина, 2009; Агафонов, 2013, 2016, 2016а, 2016б). Повсеместное распространение имеют 9 видов: древовидные: ива белая (синоним: ветла) (S. alba L.), ива ломкая (S. fragilis L.), ива козья (S. caprea L.); кустарниковая: ива пепельная (S. cinerea L.); смешанной биоморфы (деревья или кустарники): ива трехтычинковая (S. triandra L.), ива корзиночная (S. viminalis L.), ива шерстистопобеговая (S. dasyclados Wimm.), ива остролистная (S. acutifolia Willd.), ива пурпурная (S. purpurea L.). Семь видов ивы встречаются сравнительно редко. Среди них один вид древовидной биоморфы – ива пятитычинковая (S. pentandra L.), пять видов кустарниковой – ива мирзинолистная (синоним: ива чернеющая) (S. myrsinifolia Salisb.), ива ушастая (S. aurita L.), ива розмаринолистная (S. rosmarinifolia L.), ива лопарская (S. lapponum L.), ива Виноградова (S. Vinogradovii A. Skvorts.) и один вид смешанной биоморфы – ива Старке (S. starkeana Willd.). В дополнение к известному таксономическому составу нами впервые описана позднораспускающаяся особь ивы пепельной (Ширнин, Горо-бец, 1992) у которой, в сравнении с типичной (ранораспускающейся) формой этого же вида ивы сроки листораспускания запаздывают на 1,5 месяца.
Наиболее полные морфологические описания ив в отечественной литературе принадлежат А.К. Скворцову (1968, 1981), а также Л.Ф. Правдину (1952), И.Р. Морозову (1966), Г.И. Анциферову (1984), И.В. Беляевой (1994), М.Т. Мазуренко (2010). В зависимости от видовой принадлежности ивы представлены в жизненной форме деревьями (например, S. alba L., S. fragilis L., S. caprea L.), кустарниками (S. cinerea L., S. myrsinifolia Salisb., S. aurita L., S. rosmarinifolia L., S. lapponum L.) и карликовыми кустарничками (S. arctica Pall., S. pulchra Cham.). Ряд видов имеет смешанную биоморфу (S. triandra L., S. viminalis L., S. acutifolia Willd., S. purpurea L.): в зависимости от условий произрастания они принимают форму либо дерева, либо куста (Дервиз-Соколова, 1962а, 1962б, 1966, 1968, 1971; 1982; Скворцов, 1968; Гетманец, 1994, 2010; Мазуренко, 2008, 2010).
Виды ивы древовидной биоморфы представлены деревьями от достаточно крупных размеров (например, S. alba достигает 30 м высоты при диаметре ствола до 1 м и более) до низких (высота S. caprea не превышает 15 м). Ивы смешанной биоморфы в древовидной форме достигают высоты 10 м, в кустарниковой – 6 м. Кустарниковые ивы подразделяются на высокорослые (например, высота S. cinerea до 6 м) и низкорослые (например, высота S. rosmarinifolia не превышает 1 м). Стелющиеся арктические кустарнички при общей длине осевых побегов до 50 – 70 см над поверхностью почвы могут выступать всего на 5 – 7 см.
У высокоствольных древовидных видов ивы крона широкая, у ряда видов приближается к шаровидной. Встречаются внутривидовые морфологические формы с пирамидальной кроной, как, например, у S. alba. Скелетные побеги высокоствольных древовидных ив у основания ствола могут достигать 25 – 30 см по диаметру, кора ствола и толстых ветвей груботрещиноватая. У низкорослых древовидных ив и у древовидной формы ивы со смешанной биоморфой крона приближается к овалу, скелетные ветви по толщине не превышают 10 – 15 см, кора ствола и скелетных ветвей шершавая (например, у S. caprea, S. viminalis), гладкая (например, у S. purpurea) или отслаивается тонкими пластинками (например, у S. triandra). У высокорослых кустарниковых ив крона широкая, приближается к шаровидной, скелетные ветви сравнительно толстые (до 5 – 7 см), кора шершавая или гладкая. У низкорослых кустарников крона овальной формы, скелетные ветви тонкие (порядка 1 см), кора у большинства видов гладкая. У арктических кустарничков осевые побеги чаще стелющиеся по поверхности почвы или даже погружены в субстрат, реже прямостоячие, толщиной менее 1 см, боковые побеги по толщине приближаются к осевым, крона не выражена, кора гладкая.
Все представители рода Salix – деревянистые двудольные растения с сим-подиальным типом развития побегов (Скворцов, 1968). Терминальная почка сохраняется лишь у одно-двухлетних сеянцев многих видов ивы, но в дальнейшем отмирает. Настоящие укороченные вегетативные побеги (брахибласты) у ив отсутствуют. Пазушные почки снаружи одеты одной кожистой чешуей, представляющей собой пару сросшихся предлистьев. Прилистники у одних видов ивы хорошо развиты и достигают сравнительно крупных размеров (например, S. caprea L., S. cinerea L.). У других (например, S. alba L.) прилистники довольно узкие, нередко опадающие к концу вегетационного сезона. У некоторых видов (например, S. purpurea L.) прилистники часто редуцированы. Черешок в сечении желобчатый или округлый.
Листорасположение спиральное, но у некоторых видов (например, S. purpurea L.) встречается ложносупротивное положение листьев. Листовая пластинка простая, цельная, у разных видов ивы ее форма (рис. 1.1) изменяется от округлой до узколинейной (Скворцов, 1968).
Форма листьев на побеге у одних видов ивы постоянная (например, у S. caprea L., S. cinerea L.), но у многих видов нижние листья короче, относительно шире и более тупые в сравнении с расположенными выше на побеге. Цвет листьев у каждого вида ивы довольно характерен и постоянен. Поверхность листа может быть от совершенно матовой (например, у S. caprea L., S. cinerea L.) до глянцевой, блестящей (например, у S. pentandra L.).
Нижняя поверхность листа по окраске может почти не отличаться от верхней (например, у S. pentandra L.), либо отличаться довольно резко. Данные различия связаны с наличием на нижней поверхности листа воскового налета или опушения, сверху отсутствующего или слабо развитого. У большинства ив край листа более или менее зубчатый, с сидячими на зубчиках мелкими железками (например, у S. alba L., S. triandra L.), у некоторых видов (например, у S. viminalis L.) листовая пластинка цельнокрайняя, с завернутыми краями. Нижняя поверхность листьев всегда усеяна многочисленными устьицами, однако на верхней стороне развитых листьев у большинства ив устьица отсутствуют. В этой связи наличие устьиц на верхней стороне развитых листьев (например, у S. purpurea L.) является устойчивым таксономическим признаком (Скворцов, 1968).
Географическое положение, площадь объектов и перечень исследованных видов ивы
В ходе изучения ивовых ценозов объекты исследований классифицировались по основным типам условий их произрастания. В целом, нами изучено три категории объектов:
1) Ивовые ценозы в поймах рек;
2) Ивовые ценозы в балочной сети;
3) Плантационные культуры ивы.
Рекогносцировочное исследование производилось на маршрутных участках. Естественные ивовые ценозы в поймах рек изучались на маршрутных участках № 1-6. Маршрутный участок № 1 расположен в прирусловой и центральной пойме реки Дон от села Семилуки Семилукского района Воронежской области до устья реки Воронеж, на Семилукском отрезке долины Верхнего Дона. Протяженность участка 33,6 км по течению реки, ширина обследованной поймы - до 100 м на правом берегу Дона и до 300 м на левом. Общая площадь 1344 га. Пойма более выражена на левом, пологом берегу. Наибольшие площади занимают ценозы ивы ломкой и ивы белой, ивы трехтычинковой и ивы корзиночной – в прирусловой части центральной поймы. Полоса кустарниковых ив на правом берегу не превышает 100 м, на левом - 300 м. Преобладающие почвы пойменные аллювиально-луговые слоистые.
Маршрутный участок № 2 расположен на Белогорском отрезке долины Среднего Дона от с. 1-е Сторожевое Острогожского района до с. Новая Калитва Россошанского района Воронежской области. Протяженность 125 км, ширина обследованной поймы соответствует участку № 1, площадь 5000 га. Условия произрастания и типы ивовых ценозов близки к участку 1.
Маршрутный участок № 3 (нижнее течение реки Ведуга, площадью 50 га), № 4 (пойма реки Воронеж от плотины Воронежского водохранилища до впадения Воронежа в Дон, площадь 20 га), № 5 (пойма реки Хворостань от с. Дракино Лис-кинского района до впадения Хворостани в Дон, площадь 20 га) и № 6 (пойма реки Щигор в Щигровском районе Курской области, площадь 50 га) отличаются меньшей шириной рек и поймы. Значительно меньше и прибрежная полоса кустарниковых ив (не более 10 м на каждом берегу). Древовидные ивы максимальные площади занимают в меандрах. Условия произрастания и типы ивовых ценозов близки к условиям произрастания и типам ценозов соответствующих участков поймы реки Дон.
Ивовые ценозы балочной сети изучались на примере маршрутных участков № 7 и № 8. Маршрутный участок № 7 расположен по дну пологой балки, впадающей в реку Ведуга. Балка находится в окрестностях остановочной площадки "226 км" Юго-Восточной железной дороги. Протяженность участка 1,5 км, ширина до 50 м, площадь около 4 га. По дну балки протекает ручей и сложились гид-роморфные условия, характерные для произрастания ивовых ценозов. Анализ характера распространения видов показал, что основными факторами, определяющими местоположение каждого вида, являются влажность почвы и степень про-точности грунтовых вод. В обследованной полосе наибольшую площадь занимают избыточно увлажненные малопроточные участки, на которых произрастает ива пепельная. Почвы под ценозами ивы пепельной относятся к овражно-балочному комплексу. Летний уровень грунтовых вод не ниже 20 см, в весенние месяцы имеет место выход грунтовых вод на дневную поверхность. В непосредственной близости от ручья на мезоповышениях отмечены куртины совместного произрастания ив трехтычинковой, корзиночной и пурпурной. Маршрутный участок № 8 расположен в балке на территории Щигровского района Курской области (протяженность 5 км, площадь 10 га).
Для детального обследования естественных ивовых ценозов в пределах маршрутных участков заложено 49 пробных площадей (рис. 3.1, табл. 3.2).
С целью исследования плантационных культур ивы заложено 5 пробных площадей (рис. 3.1, табл. 3.3).
В естественных ценозах нами исследованы следующие виды ивы. Древовидные: ива белая (Salix. alba L.), ива ломкая (S. fragilis L.), ива козья (S. caprea L.). Кустарниковая: ива пепельная (S. cinerea L.). Смешанной биоморфы (в зависимости от условий произрастания деревья или кустарники): ива трехтычинковая (S. triandra L.), ива корзиночная (S. viminalis L.), ива шерстистопобеговая (S. dasyclados Wimm.), ива остролистная (S. acutifolia Willd.), ива пурпурная (S. purpurea L.). Пять таксонов исследованы только в плантационных культурах. Из них один таксон древовидной биомофы - ива болотная (S. х palustris Host.) и четыре таксона смешанной биоморфы - ива каспийская (S. caspica Pall.), ива Шверина (S. schwerinii E. Wolf.), ива заостренная (S. х acuminata S.), ива американская (S. x americana Hort.).
Углерододепонирующая функция древостоев ивы ломкой и ивы белой
Древовидные ивы за период жизнедеятельности накапливают значительную фитомассу, однако энергия их роста уступает энергии роста ив смешанной биоморфы. Рассчитанная через запас древостоев, представленных выше в табл. 4.8 и 4.9 их масса приведена в табл. 4.26.
На примере древостоев ивы ломкой, произрастающей в условиях в сырых условиях прирусловой части центральной поймы, представляется возможность проследить накопление фитомассы за период с 15- до 65-летнего возраста (рис. 4.9).
Активное накопление фитомассы наблюдается до 50-летнего возраста дре-востоев, после чего величина естественного отпада превышает прирос, имеет место снижение запаса фитомассы. С возрастом увеличивается доля сухостоя, что, как будет показано ниже, накладывает свой отпечаток на баланс углекислого газа. При одинаковом возрасте (например, 30 лет) ива ломкая более продуктивна в свежих лесорастительных условиях прирусловой части центральной поймы (пробная площадь № 26) древостои ивы белой. В сравнении с ивой ломкой при равных условиях более продуктивны. Отмеченные закономерности отражаются в проявлении углерододепонирующей функции (таблицы 4.27 – 4.29).
В соответствии с закономерностями накопления фитомассы, ива ломкая более эффективно проявляет углерододепонирующую функцию в свежих лесорасти-тельных условиях прирусловой части центральной поймы, но при равных условиях уступает в этом отношении иве белой.
Величина прироста фитомассы и накопления сухостоя изменяется с возрастом древостоев (табл. 4.30).
У обоих видов ивы максимальный прирост фитомассы отмечается в 30-летних древостоях, после чего интенсивность роста снижается. Данное обстоятельство сказывается на углерододепонирующей функции (табл. 4.31- 4.33).
Существенное влияние на баланс углекислого газа оказывает его эмиссия в результате почвенного дыхания, разложения древесного детрита и лесной подстилки. Древостои ивы белой и ивы ломкой произрастают на богатых почвах, почвенное дыхание которых достигает 5 т/га в год. Величина эмиссии углекислого газа с учетом всех ее составляющих приведена в табл. 4.34.
Максимальную долю эмиссии составляет почвенное дыхание. С увеличением возраста накапливается сухостойная древесина, при разложении которой выделяется весомая доля углекислого газа. Эмиссия при разложении листовой массы пропорциональна суммарной фитомассе древостоя. Расчет баланса углекислого газа как разницы между его эмиссией и поглощением приведен в табл. 4.35.
Для всех обследованных на пробных площадях №№ 15 – 32 древостоев величина эмиссии превышает поглощение углекислого газа при образовании фито-массы. Разница между этими величинами возрастает с возрастом древостоев, что, главным образом, связано с накоплением сухостойной древесины. Данное обстоятельство указывает на необходимость своевременного изъятия сухостоя в процессе санитарно-оздоровительных мероприятий.
Произведенные нами расчеты позволяют сделать вывод, что при произрастании на богатых почвах (с почвенным дыханием 5 т/га в год) благоприятно влияют на баланс углекислого газа кустарниковые ивовые ценозы с годичным приростом фитомассы осевых побегов (в пересчете на абсолютно сухое вещество) более 3,11 т/га год (что равноценно 7,78 м3/га год) и древовидные с годичным приростом фитомассы осевых побегов более 3,45 т/га год (8,62 м3/га год). При произрастании на бедных почвах (с почвенным дыханием 1,5 т/га в год) благоприятно влияют на баланс углекислого газа кустарниковые ивовые ценозы с годичным приростом фитомассы осевых побегов более 0,93 т/га год (2,32 м3/га год) и древовидные с годичным приростом фитомассы осевых побегов более 1,03 т/га год (2,57 м3/га год). При произрастании на заболоченных почвах (с почвенным дыханием 4 т/га в год) благоприятно влияют на баланс углекислого газа кустарниковые ивовые ценозы с годичным приростом фитомассы осевых побегов более 2,48 т/га год (6,20 м3/га год) и древовидные с годичным приростом фито-массы осевых побегов более 2,76 т/га год (6,90 м3/га год). В Центральной лесостепи благоприятно влияют на баланс углекислого газа ценозы ивы корзиночной, ивы трехтычинковой и ивы пепельной. В остальных обследованных ценозах эмиссия углекислого газа превышает его поглощение.
Следует отметить, что исследования, произведенные нами совместно с В.И. Таранковым и В.Н. Сизых (Горобец, Таранков, Сизых, 2009) за пределами региона, очерченного в данной работе, показали, что в низовьях Дона (Волгоградская область) запас стволовой древесины 25 – 30-летних древостоев ивы белой достигает 230 – 340 м3/га и текущий прирост, соответственно, 16 - 22 м3/га год. Связано это с более благоприятными для ивы белой условиями произрастания в низовьях Дона. В этих условиях с 15 до 30-летнего возраста поглощение углекислого газа ветляниками превышает его эмиссию.
Оценка углерододепонирующей функции позволяет выявить параметры ивовых ценозов, выполняющих ее более эффективно. При произрастании на богатых почвах (с почвенным дыханием около 5 т/га в год) благоприятно влияют на баланс углекислого газа кустарниковые ивовые ценозы с годичным приростом фитомассы осевых побегов (в пересчете на абсолютно сухое вещество) более 3,11 т/га год (что равноценно 7,78 м3/га год) и древовидные с годичным приростом фитомассы осевых побегов более 3,45 т/га год (8,62 м3/га год). При произрастании на бедных почвах (с почвенным дыханием около 1,5 т/га в год) благоприятно влияют на баланс углекислого газа кустарниковые ивовые ценозы с годичным приростом фитомассы осевых побегов более 0,93 т/га год (2,32 м3/га год) и древовидные с годичным приростом фитомассы осевых побегов более 1,03 т/га год (2,57 м3/га год). При произрастании на заболоченных почвах (с почвенным дыханием около 4 т/га в год) благоприятно влияют на баланс углекислого газа кустарниковые ивовые ценозы с годичным приростом фитомассы осевых побегов более 2,48 т/га год (6,20 м3/га год) и древовидные с годичным приростом фитомассы осевых побегов более 2,76 т/га год (6,90 м3/га в год).
Углерододепонирующая функция плантационных культур ивы
В главе 4 нами показано проявление углерододепонирующей функции естественных ивовых ценозов. Наибольшая эффективность этой функции отмечена в кустарниковых ценозах ив смешанной биоморфы, отличающихся высокой энергией роста. На примере древостоев ивы белой и ивы ломкой также показано, что их продуктивность находится в зависимости от условий произрастания. В плантационных культурах представляется возможным управления продуктивностью фи-томассы путем выращивания от селектированных генотипов в оптимальных условиях.
Данные, приведенные в пункте 6.1, доказывают, что при выращивании в одинаковых почвенно-гидрологических условиях на продуктивность плантации ивы влияют как таксономическая принадлежность культивара, так и возраст корневых систем. В частности, при однолетнем обороте рубки плантационных культур, выращиваемых на серой лесной суглинистой почве в ряду исследуемых куль-тиваров за шестилетний период наблюдений надземная фитомасса побегов ивы корзиночной существенно превышала фитомассу сравниваемых с ней видов ивы, а в пределах биологического вида отмечено превышение фитомассы побегов клона 1485. Максимальная продуктивность обусловила большую эффективность уг-лерододепонирующей функции данного культивара (табл. 6.19).
В первый год выращивания в плантационных культурах на образование фи-томассы расходуется минимальное количество углекислого газа, которое значительно меньше величины его эмиссии от почвенного дыхания и разложения опавших листьев. Благоприятное влияние плантационных культур ивы корзиночной, трехтычинковой и пурпурной на баланс углекислого газа начинает сказываться со второго года. С возрастом корневых систем количество углекислого газа, расходуемого на образование фитомассы, увеличивается и достигает максимума на четырехлетних корнях. В этом возрасте на образование фитомассы расходуется больше углекислого газа в сравнении с величиной его эмиссии в культурах клона 1485 ивы корзиночной на 15,27 т/га год, что почти в пять раз эффективнее в сравнении с остальными культиварами.
Плантационные культуры ивы пепельной накапливают минимальную фи-томассу (в год наибольшей продуктивности 1,69 т/га год у позднораспускающегося клона 4585 и 1,44 т/га год у смеси клонов типичная формы). Расход углекислого газа на образование этой фитомассы меньше величины его эмиссии. Как отмечено выше, выращивание клона 4585 в сравнении с типичной формой более предпочтительно на танидных и лесосырьевых плантациях в связи с повышенным содержанием танина в коре, целлюлозы в древесине и более высокой плотностью древесины.
При выращивании на более плодородной почве (выщелоченный чернозем) один и тот же культивар способен продуцировать большую фитомассу, тем самым более эффективно выполнять углерододепонирующую функцию. Сравнение продуктивности плантационных культур с однолетним оборотом рубки, заложенных на территории Семилукского лесного питомника (Воронежская область) научными сотрудниками НИИ лесной генетики и селекции В.В. Чумаковым и Э.В. Бердниковой (пробная площадь № 51) позволило выявить максимальную продуктивность (в пересчете на абсолютно сухое вещество 18,84 т/га суммарной фито-массы) в культуре ивы шерстистопобеговой, минимальную (6,84 т/га) – в культуре ивы болотной (таблица 6.20). Высокая продуктивность (от 9,72 до 15,24 т/га) характерна также для плантационных культур ив корзиночной, заостренной, трех-тычинковой, пурпурной, каспийской, американской и Шверина.
Сравнение плантационных культур производилось на шестилетних корнях. Для всех видов ивы, произрастающих на плантации, заложенной на серой лесной почве и на черноземе, большая продуктивность фитомассы отмечена на более богатой почве. В этих условиях все выращиваемые на плантации клоны ивы благоприятно влияют на баланс углекислого газа при наибольшей эффективности ивы у ивы шерстистопобеговой.
Плантационные культуры, выращиваемые с оборотом рубки более одного года, накапливают и более значительную фитомассу. Так, при нашем обследовании плантации ивы с шестилетним оборотом рубки, заложенной на выщелоченном черноземе Семилукского лесного питомника научными сотрудниками НИИ лесной генетики и селекции В.В. Чумаковым и Э.В. Бердниковой (пробная площадь № 54) отмечена наибольшая продуктивность суммарной фитомассы шестилетних растений ивы болотной (в пересчете на абсолютно сухое состояние 103,68 т/га), наименьшая – ивы пурпурной (58,2 т/га).
Соответственно, за период жизнедеятельности растениями ивы болотной выделено в атмосферу 145,15 т/га кислорода, поглощено 186,62 т/га углекислого газа. За этот период на плантации ивы болотной баланс углекислого газа привел к уменьшению, в сравнении с его эмиссией на 131,75 т/га (табл. 6.21). К этой величине приближается баланс углекислого газа на плантации ивы шерстистопобего-вой.
Среднегодовая величина годичного прироста фитомассы шестилетних плантационных культур ивы (табл. 6.22) незначительно отличается от фитомассы растений в плантационных культурах с однолетним оборотом рубки, приведенной в табл. 6.20. Соответственно, среднегодовое количество выделенного кислорода, поглощенного углекислого газа, а также баланс углекислого газа в плантационных культурах с однолетним и шестилетним оборотом рубки различаются несущественно.
В общей сложности, плантационные культуры ивы, при правильном подборе культиваров и условий их выращивания способны выполнять углерододепони-рующую функцию более эффективно в сравнении с естественными ценозами. Подобные выводы получены и при наших исследованиях, произведенных совместно с В.И. Таранковым и Л.А. Логиновой (Горобец, Логинова 2004; Таранков, Горо-бец, Логинова, 2007).