Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшей проблемой современного почвоведения является сохранение и повышение плодородия почв. Особенно актуальна она в новых экономических условиях, при использовании природных ресурсов негосударственными структурами. Отсутствие необходимых научных знаний, стремление получить максимальную прибыль приводит к развитию многих негативных явлений. Наибольший ущерб состоянию почвенного покрова наносят эрозия, агрогенная деградация, потери почв в процессе добычи полезных ископаемых открытым способом, загрязнение и захламление почв отходами производства, радионуклидами, подкисление, экстенсивное, нерациональное земледелие и т.п.
Многие негативные процессы обусловлены слабой облесенностью пашни и в целом территорий в основных земледельческих районах страны. Это ухудшает экологические условия существования не только культурных растений, но и человека. Увеличение площади лесных насаждений, их качественного состава, повышение продуктивности и устойчивости можно добиться методами лесной генетики, селекции и особенно интродукции.
Введение новых высокопродуктивных, устойчивых интродуцентов способствовало бы решению многих вопросов возрождения лесного хозяйства России. К настоящему времени разработаны основные принципы и методы массового введения экзотов в лесную культуру, определены искусственные ареалы перспективных видов [Болотов, 1992]. При этом особо важной, на наш взгляд, является проблема взаимосвязи и взаимовлияния интродуцированных (и местных) древесных пород со средой произрастания, где на первый план выступают почвенные и климатические условия. Эти вопросы приобрели теоретический и практический интерес с момента постановки этой проблемы В. В. Докучаевым, С. И. Коржинским и ее развития в трудах многих исследователей. Особую актуальность эта проблема представляет для малолесных лесостепных и степных регионов.
Необходимо выяснить, какое влияние интродуцированные древесные породы оказывают на свойства почв, их плодородие и эволюцию. Как экологические, главным образом почвенные и климатические, условия влияют на их продуктивность? Какие интродуцированные древесные породы окажутся наиболее устойчивыми, долговечными и продуктивными в тех или иных условиях среды? На решение этих и других вопросов была направлена наша работа.
Цель исследований. Изучить лесорастительные свойства почв различных природных зон европейской части России и сопредельных государств и разработать почвенно-кли-матические модели оптимального роста и продуктивности лесообразующих интродуцированных (и местных) древесных пород при выращивании их в новых условиях местообитания.
Задачи исследований:
1. Изучить особенности почвообразования и почвенный покров территорий первич-ной интродукции лесообразующих древесных пород европейской части России и сопредельных государств;
2. Провести детальные исследования морфологии, морфометрии, физических, химических, физико-химических и агрохимических свойств почв изучаемых районов;
3. Bыявить влияние различных интродуцированных и местных древесных пород на морфологию, состав, свойства и плодородие почв;
4. Дать дифференцированную количественную оценку относительного плодородия
исследуемых почв по генетическим горизонтам, корнеобитаемому слою (КОС) и почвенному профилю в целом;
5. Исследовать характер и направленность многолетней динамики состава и свойств почв под древесными насаждениями разного состава и возраста;
6. Выявить влияние состава, свойств почв и основных климатических показателей на продуктивность интродуцированных и местных древесных пород;
7. Применительно к интродуцированным древесным породам усовершенствовать метод листового анализа с установлением оптимального видового «генотипического отношения» элементов и на его основе определить уровни продуктивности различных древесных пород;
8. Разработать и верифицировать почвенно-климатические модели оптимального роста и продуктивности интродуцированных древесных пород как основы широкого внедрения их в лесное хозяйство и полезащитное лесоразведение;
9. Разработать современную агротехнику и технологию размножения экзотов для создания плантационных культур интродуцированных древесных пород.
Научная новизна.
1. Впервые на европейской части России и сопредельных государств по единой методике проведено детальное комплексное исследование почвенного покрова территорий произрастания интродуцированных и местных древесных пород и выявлено их влияние на состав, свойства и плодородие почв.
2. На основе комплекса показателей: физических, химических и физико-химических впервые дана дифференцированная количественная оценка относительного плодородия почв по генетическим горизонтам, корнеобитаемому слою и почвенному профилю в целом.
3. В различных почвенно-климатических зонах страны впервые установлено влияние различных интродуцированных древесных пород на морфологию, строение, состав, свойства и плодородие зональных типов почв.
4. Модифицирован и адаптирован применительно к лесному хозяйству метод оценки биологической продуктивности древесных пород по листовой диагностике с расчетом соотношения основных элементов питания в хвое (листьях).
5. Впервые разработаны и верифицированы почвенно-климатические модели оптимального роста и максимальной продуктивности различных древесных пород, являющиеся основой интродукции различных видов экзотов и лесоразведения в целом.
Практическая значимость.
1. Результаты исследований вошли составной частью в отраслевую методику интродукции лесообразующих пород и рекомендации для массового внедрения в лесные культуры европейской части страны высокопродуктивных и устойчивых интродуцированных хвойных и лиственных древесных пород.
2. Разработана агротехника и технология выращивания посадочного материала интродуцированных древесных пород с закрытой корневой системой, ускоряющая сроки выращивания на 1-1,5 года и позволяющая проводить лесокультурные работы в любое время вегетационного периода.
3. По разработанной технологии заложены авторские семенные и прививочные плантации из интродуцентов, которые используются для создания плантаций первого и второго поколений.
4. Основные теоретические положения и выводы используются при чтении лекций по курсу «Почвоведение», «Мелиорация почв», спецкурсу «Основы лесомелиорации»,
при проведении лабораторных занятий, учебных и производственных практик, при выполнении курсовых и дипломных работ на биолого-почвенном факультете Воронежского госуниверситета.
Защищаемые положения. На защиту выносятся следующие положения:
1. Характер и степень влияния различных интродуцированных древесных пород на состав и свойства почв определяются их биологическими особенностями и зональными условиями почвообразования.
2. Интродуцированные и местные древесные породы в возрасте от 25 до 160 лет в большинстве своем оказывают благоприятное воздействие на физические, химические и физико-химические свойства почв, являются важным фактором сохранения почвенного покрова и повышения плодородия почв особенно в условиях сильнорасчлененного рельефа, не меняя направления почвообразовательного процесса.
3. Оптимальный рост, развитие и максимальная продуктивность на уровне I-Ia класса бонитета перспективных лесообразующих интродуцированных древесных пород определяются комплексом почвенно-климатических факторов, количественно описываемых информационно-логическими моделями.
4. Технология и агротехника выращивания стандартного посадочного материала интродуцированных древесных пород с закрытой корневой системой ускоряет сроки выращивания на 1-1,5 года и позволяет проводить лесокультурные работы в любое время вегетационного периода.
Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации были доложены на V cъезде Всесоюзного общества почвоведов (Минск, 1977), представлены на Всесоюзной научно-практической конференции «Средоулучшающая роль леса» (Новосибирск, 1984), на Всесоюзном научно-практическом совещании «Защитное лесоразведение и повышение плодородия почвы» (Новосибирск-Красноярск, 1986), на научно-практических конференциях в г.г. Воронеж (1980, 1996), Киров (1993), Орел (1994), Курск (2004), на II cъезде общества почвоведов (Санкт-Петербург, 1996), на Международных конференциях «Проблемы антропогенного почвообразования» (Москва, 1997), на II съезде белорусского общества почвоведов (Минск, 2001), на Международной конференции «Черноземы Центральной России: генезис, география, эволюция» (Воронеж, 2004), на Всероссийской конференции «Черноземы России: экологическое состояние и современные почвенные процессы» (Воронеж, 2006), ежегодных научных конференциях Воронежского госуниверситета.
Публикации. Всего опубликовано 129 работ. По теме диссертации опубликовано 63 работы, в том числе 1 коллективная монография, 9 работ опубликовано в изданиях, соответствующих списку ВАК.
Автору принадлежит постановка проблемы, разработка программы и методики исследований, проведение экспедиционных и аналитических работ, обработка данных с применением статистического и информационно-логического методов анализа, а также интерпретация полученных результатов, их теоретическое обобщение, формулировка выводов и теоретических положений.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав и выводов, изложена на 317 страницах текста, содержит 67 таблиц, 23 рисунка, 13 приложений. Список литературных источников включает 265 наименований, в том числе 33 зарубежных.
