WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

МОЧАЛОВ Борис Александрович

Научное обоснование и разработка интенсивной технологии выращивания посадочного материала хвойных пород для лесовосстановления

на Европейском севере России

06. 03. 01. – Лесные культуры, селекция, семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Архангельск - 2009

Работа выполнена в ФГУ «Северный научно-исследовательский институт лесного хозяйства» и ГОУ ВПО «Архангельский государственный технический университет».

Официальные оппоненты:  доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Беляев Владимир Васильевич

доктор сельскохозяйственных наук

Брынцев Владимир Альбертович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Касимов Абдулбар Касимович 

Ведущая организация:  Департамент лесного комплекса Архангельской области.

Защита состоится __16__ декабря 2009 г в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.008.03 при ГОУ ВПО  «Архангельский государственный технический университет»  по адресу 163002, г. Архангельск, Набережная Северной Двины, 17, главный корпус, ауд. 1228;

е-mail: les@agtu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Архангельского государственного технического университета

Автореферат разослан «______» ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета  Тутыгин Г.С.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Одним из направлений своевременного и успешного лесовосстановления и создания высокопродуктивных насаждений является  создание лесных культур посадкой сеянцев и саженцев. При этом посадочный материал должен быть высококачественным в генетическом отношении, разнообразным по морфо-биологическим показателям и соответствовать лесорастительным условиям конкретной лесокультурной площади.

Для решения данной задачи необходимо постоянное совершенствование технологий выращивания посадочного материала с учетом конкретных почвенно-климатических условий. Исследования и разработка региональных технологий проведены в южных и центральных районах страны, в северо-западном регионе, Карелии и Сибири (Стратонович и др., 1974; Яковлев и др., 1974; Наставления..., 1979; Смирнов, 1981; Мордась и др., 1974; Буторова, 1996; Романов, 2000; Матвеева и др., 2001 и др.). Исследований по технологии выращивания сеянцев и саженцев в открытом грунте лесных питомников севера практически не проводилось.

Лесные питомники на севере Европейской части России заложены на бесструктурных слабоокультуренных землях, что в сочетании с суровыми климатическими условиями не обеспечивало достаточный выход и  качество посадочного материала (Бобнев, Мочалов, 1968, Цветков и др., 1977; Мочалов и др., 2000б). Поэтому необходима разработка эффективных технологий выращивания различных видов посадочного материала высокого качества, с учетом почвенно-климатических условий региона. Они должны включать в первую очередь систему научно-обоснованных агротехнических приемов, выполняемых в определенной последовательности и позволяющих создавать условия роста растений, отвечающие их биологии.

Другим направлением повышения выхода и качества посадочного материала на севере является совершенствование технологии выращивания сеянцев в  теплицах с полиэтиленовым покрытием. В них возможна наиболее полная реализация биологического потенциала растений на основании закономерностей ритмичности линейного роста и развития сеянцев (Зепалов,1946; Щербаков, 1960; Юркевич, 1961; Санников, 1963;  Кальной, 1973; Мочалов и др.1978; Наквасина, 1979; Редько и др., 1983; Дроздов и др. 2000; Брынцев, 2002  и др.). Однако, очень слабо изучен вопрос зависимости ритмов развития сеянцев от микроклимата, так как в условиях закрытого грунта она проявляется наиболее сильно и может регулироваться.

Исследования в указанных направлениях и разработка эффективных технологий выращивания посадочного материала для лесовосстановления в регионе актуальны и имеют большое практическое значение.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлась разработка научно-обоснованной региональной интенсивной технологии выращивания сеянцев и саженцев основных лесообразующих хвойных пород (сосны и ели)  в питомниках и теплицах, обеспечивающей высокий выход качественного посадочного материала, имеющего высокую жизнестойкость в культурах в различных лесорастительных условиях.

В задачу исследований входило:

- установить факторы, лимитирующие рост и развитие сеянцев и саженцев в питомниках и определить оптимальные параметры водно-физических и агрохимических характеристик пахотного слоя почвы, обеспечивающие повышение выхода и качества посадочного материала;

- разработать агротехнические и технологические приемы обработки почвы и уходов за сеянцами и саженцами, обеспечивающие создание оптимально-возможных условий роста и сведение до минимума отрицательного действия негативных факторов в открытом и закрытом грунте;

-испытать и обосновать использование удобрений, гербицидов, фунгицидов и стимуляторов для повышения плодородия почвы и при уходах за сеянцами и саженцами;

-определить перспективность направленного отбора сеянцев и использования посадочного материала с закрытой корневой системой (ПМЗК)  при выращивании саженцев;

-определить параметры микроклимата по фазам роста сеянцев хвойных пород, установить виды субстратов и сроки их использования при выращивании сеянцев в теплицах, усовершенствовать технологию производства ПМЗК в соответствии с региональными условиями;

-установить приживаемость и рост посадочного материала, выращенного по разработанным технологиям,  в культурах.

Предмет защиты. На защиту выносятся следующие основные положения:

-научное обоснование и практические решения интенсификации выращивания сеянцев в посевных и саженцев в школьных отделениях питомников;

-эколого-биологические основы интенсивного выращивания сеянцев в закрытом грунте, в том числе посадочного материала с закрытой корневой системой;

- изучение влияния факторов среды на рост сеянцев и саженцев и определение нормативных требований к технологии;

-приживаемость и рост сеянцев и саженцев, выращенных по разработанным технологиям, в культурах;

Научная новизна.  По результатам многолетних исследований установлены закономерности изменения водно-физических и агрохимических свойств пахотного слоя почвы и влияния их на рост и развитие сеянцев и саженцев в лесных питомниках севера. Определены лимитирующие факторы климатических и почвенных условий и определены их оптимальные, или близкие к ним, значения. Разработаны агротехнические приемы по окультуриванию почвы в питомниках региона.

Установлена высокая эффективность действия и последействия на агрофизические и агрохимические свойства почвы и рост сеянцев больших норм  внесения торфа и использования нетрадиционных органических удобрений, приготовляемых из отходов лесопильного, химического и сельскохозяйственного производств.  Введен дополнительный нормативный показатель состояния физических свойств пахотного слоя почвы (содержание органического вещества) при первичном окультуривании почв питомников.

Экспериментально обоснованы агротехнические приемы снижения интенсивности выжимания сеянцев при пучении почвы и повышения грунтовой всхожести семян.

Установлены биологическая закономерность саморегуляции соотношения массы частей саженцев в школьном отделении питомника и возможность формирования их корневой системы изменением физико-химических параметров пахотного слоя почвы. У саженцев в школе сохраняется ранговое распределение сеянцев на группы размеров, что подтверждает перспективность направленного отбора посадочного материала для лесовосстановления.

Определены динамика содержания основных элементов питания (N, P, K) и их предельно допустимые концентрации в тепличных субстратах,  испытаны и рекомендованы нетрадиционные субстраты на основе лигнина и древесной коры. Выявлена зависимость продолжительности и интенсивности фаз органогенеза однолетних сеянцев сосны, ели и лиственницы от размеров и объема теплиц и определены параметры микроклимата по фазам роста и развития сеянцев.

В опытных культурах подтверждено высокое качество сеянцев и саженцев, выращенных по разработанным технологиям (по приживаемости и росту). За культурами  из крупномерных саженцев сокращается количество агротехнических и лесоводственных уходов.

Практическое значение и реализация результатов исследований. Результаты комплексных исследований явились основой для разработки нормативных документов и рекомендаций по выращиванию посадочного материала в открытом и закрытом грунте, созданию лесных культур, разработки требований ГОСТа на сеянцы и саженцы для северной и средней подзон тайги. Разработанные технологии включают новые и усовершенствованные агротехнические приемы и операции, обосновывающие:

-окультуривание почвы питомников с использованием торфа, органических удобрений (в том числе ТМУ, коро- и лигнопометных компостов) с учетом содержания в почве гумуса или органики и подвижных элементов питания;

-снижение выжимания сеянцев морозом, рациональные схемы посева и нормы высева семян в питомниках;

-использование перспективных гербицидов и фунгицидов;

-подготовку и продолжительность использования субстратов, регламент  микроклимата по фазам роста сеянцев в теплицах;

- использование технологии производства ПМЗК в тепличных комплексах, в том числе зарубежных, с учетом местных условий;

- использование разных видов посадочного материала для создания лесных  культур с учетом лесокультурных условий вырубок.

Применение разработанных технологий позволяет: увеличить выход стандартных сеянцев в посевных отделениях питомников без расширения их площади; выращивать укрупненный и крупномерный посадочный материал, имеющий оптимальное соотношение надземной части и тонких корней для создания высокопродуктивных лесных культур; сократить сроки выращивания сеянцев на 1-2 года, увеличить их выход с единицы площади в 4-5 раз, снизить расход семян, в том числе и улучшенного качества, при использовании теплиц с полиэтиленовым покрытием; использовать субстраты из местных торфов при производстве ПМЗК в тепличных комплексах; увеличить приживаемость лесных культур и их конкурентноспособность с травянистым покровом и естественным возобновлением лиственных пород.

Личный вклад автора. Автором выполнен аналитический обзор литературы, разработаны программа и методика исследований; он принимал непосредственное участие во всех полевых и камеральных работах, анализе полученных результатов исследований, написании научных отчетов, нормативных документов и публикаций.

Апробация работы. Основной объем работ выполнен в Архангельском институте леса и лесохимии (АИЛиЛХ, с 1998 г.-СевНИИЛХ) в период с 1973 по 2007 г.г. при проработке НИР: по тематическим планам Государственного комитета СССР по лесному хозяйству, Федеральной службы лесного хозяйства России, Министерства природных ресурсов России (темы 053029а-1, II-19, III.1.2.1. –где автор был ответственным исполнителем, III.1.3., 1.3.1.2., IХ.4.06., II.5.1.(6.14.2.), 3.96.2.(12.96.1.)- где автор был руководителем (номера государственной регистрации 81065456, 01.88.0086991,  01.88.0086992,  01.9.40007012,  01.9.80000129); по договорным темам с Министерством лесного хозяйства РСФСР, ЛенНИИЛХ, Архангельским управлением лесного хозяйства, рядом лесхозов Архангельской и Вологодской областей (темы 235, 203– где автор был ответственным исполнителем, 209 (228), III-8-шифр ”Химсредства”, 48-88 (248),  100-91,  122-92,  136-94.6,  141-97 (143-99-4 ОПП) – где автор был руководителем). В 3-х Российско-Финляндских проектах автор был научным руководителем и координатором компонентов по производству посадочного материала с закрытыми корнями и по лесовосстановлению.

Основные положения работы были представлены на Международном симпозиуме «Северные леса, состояние, динамика, антропогенное воздействие» (Архангельск, 1990), на Всесоюзных и Всероссийских совещаниях, симпозиумах, семинарах, конференциях (Петрозаводск, 1976; Архангельск, 1980, 1982, 1983,1991; Сыктывкар, 1981; Волгоград, 1988; Пермь, 1989; Пушкино, 1989; Йошкар-Ола, 1996; Нижний Новгород, 2005), на Финляндско-Pоссийском семинаре в Вуокатти, 1998; на совещаниях, семинарах и школах передового опыта Архангельской области (Архангельск, 1981-1985, 2001; Вельск, 1980, 1981, 1989, 1993; Онега, 1984), Вологодской области (Кадников, 2001) и Республики Коми (Сыктывкар, 1984, 1987, 2000; Ухта, 1986; Визинга, 1986), на Российско-Финляндских семинарах в Архангельской (Архангельск, 1999, 2000, 2004; Вельск, 1999; Каргополь, 2000, 2001, 2004; Котлас, 2000;) и Мурманской (Мурманск, 1999; Зеленоборск, 2001) областях, в Финляндии (Suonenjoki, 2003, 2005). Основные результаты исследований и технологические решения ежегодно (начиная с 1989г.) излагались автором на курсах повышения квалификации инженерных и технических работников лесного комплекса региона. Разработанные технологии экспонировались на ВДНХ, автором получены авторское свидетельство и 2  медали.

Внедрение в производство. Лесотехнические требования к теплицам, рекомендации, нормативы и технологические карты по выращиванию сеянцев в теплицах, разработанные группой институтов с участием автора, прошли опытно-производственную проверку и внедрение (акты прилагаются), утверждены Государственным комитетом СССР по лесному хозяйству,  используются в производстве. Рекомендации и технологические карты по выращиванию сеянцев и саженцев сосны и ели в открытом грунте питомников прошли опытно-производственную проверку (акты прилагаются), рассмотрены и рекомендованы для производства на НТС Главных управлений природных ресурсов и охраны окружающей среды  МПР России по Архангельской (13.03.2004) и Вологодской 23.04.2004) областям и используются (внедряются) в питомниках севера.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 105 работ, в том числе  монография, словарь-справочник (4 издания), 9 статей в изданиях рекомендованных ВАК , 12 нормативно-технических документов (рекомендации, нормативы, технологические карты, ГОСТ 3317-90 (для условий тайги Европейской части). Подготовлены к изданию и находятся на согласовании «Технические условия. ТУ 9781-002-00969511-00. Технология выращивания сеянцев хвойных пород в питомниках северной и средней подзон тайги», «Рекомендации по выращиванию посадочного материала в условиях северной и средней тайги Европейского севера (производство ПМЗК сосны в тепличных комплексах)», «Дополнения к ОСТу «Лесные культуры. Оценка качества» для культур из ПМЗК и саженцев», «Рекомендации по созданию лесных культур ели и сосны  обыкновенной  перспективными видами посадочного материала для средней и северной подзон тайги  Европейского Севера». Материалы исследований использованы при составлении ряда нормативных документов, учебных пособий, в лесоустроительных проектах и регламентах ряда лесничеств Архангельской области.

Структура и объем диссертации.  Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы и приложений. Изложена на 310 страницах, включает 99 таблиц, 16 рисунков, библиографию из 326 наименований, в том числе 25 на иностранных языках, общий объем диссертации 340 сраниц. В организации полевых исследований, сборе материала большую помощь оказали руководители и сотрудники СевНИИЛХ (А.С.Синников, Г.А. Чибисов, В.Ф. Цветков, Ф.Т. Пигарев, Л.А. Варфоломеев, Г.А. Мочалова, В.П. Кресцова, В.А. Дранникова, Т.И. Новосельцева, Т.А. Чечуева,  и многие другие), руководители, инженерно-технические работники и лесничие региональных управлений и лесхозов (А.Ф. Заволожин, Б.А. Ковалев, Д.В. Трубин, В.А. Круглецкий, Л.Г. Усачев, В.Н. Морозов, С.В. Тырышкина, Н.К. Суханова, М.А. Никонов и др.), при оформлении работы автор пользовался консультациями и помощью профессоров Г.И. Редько, Н.А. Бабича, Е.Н. Наквасиной: Всем им выражаем искреннюю благодарность. 

Содержание работы

Глава 1. Краткий обзор состояния проблемы

Развитие питомнического дела имеет в России большую историю (Редько,1983), а основы промышленного питомнического хозяйства были заложены учеными лесоводами В.Д. Огиевским, М.К. Турским, Г.Ф. Морозовым, А.П. Тольским, Н.И. Сусс и др.

В дальнейшем наиболее интенсивное развитие технологии выращивания посадочного материала было в южных, центральных и западных регионах страны. Разрабатывались направления по совершенствованию агротехники и механизации, по режимам питания и системам применения минеральных удобрений, гербицидов и фунгицидов.  Позднее разрабатывались и внедрялись методы выращивания сеянцев в закрытом грунте, применение агроприемов по фазам органогенеза сеянцев, выращивание саженцев и производство посадочного материала с закрытой корневой системой (Сабинин, 1940, 1957; Зепалов, 1946; Щербаков, 1950, 1960; Слухай, 1965; Дудорев, 1968; Смирнов и др., 1969, 1981; Яковлев и др., 1969,  1981; Кальной, 1973, 1982; Игаунис, 1974; Климов и др., 1974;  Стратанович и др., 1974, 1980;  Победов и др., 1973; Мордась и др.,1974; Маттис,1976, 1978; Редько, 1976; Мочалов, 1978; Наквасина, 1979; Маслаков и др., 1979, 1982;  Редько и др., 1983; Синников и др., 1986; Дроздов и др. 2000; Романов, 2000; Матвеева и др., 2001; Брынцев, 2002 и др.).

На севере до середины 60-х годов посадочный материал выращивали в небольших временных питомниках (Орлов и др., 1959; Фрейдин, 1950; Бабич, Мочалов, 1995;  Редько и др., 1996; Мочалов и др., 1997 и др.). В 1965 – 1968 г.г. начали закладывать постоянные питомники, число которых к 1988 году составило 66 на площади 963 га. Питомники закладывали на землях Гослесфонда, на почвах от песчаных до суглинистых с низким содержанием гумуса и элементов питания (Бобнев, Мочалов, 1968б; Мочалов, 1999). Сеянцы в основной массе имели небольшие размеры и выход их был невелик (Цветков и др., 1977). С конца 60-х годов в регионе начинают использовать теплицы с полиэтиленовым покрытием (Анурьев,1972; Синников и др., 1977 Беляев, 1981; Ковалев, 1981; Заволожин и др., 1981). В связи с этим возникла необходимость разработки научно-обоснованной технологии выращивания посадочного материала в открытом и закрытом грунте с учетом региональных почвенно-климатических условий.

Технология выращивания сеянцев в открытом грунте разработана довольно полно, освещена в литературе и регламентировалась рядом нормативных документов (Щербаков, 1960; Шубин и др., 1961,1962; Смирнов и др., 1964; Наставления …, 1964; Слухай, 1965; Смирнов, 1967, 1981; Синкевич, 1972; Новосельцева и др., 1983; Четвериков, 1986; 1988; Копытков, 1989 и др.). Обследование питомников региона показало, что при внесении торфа и органических удобрений по нормам, рекомендуемым наставлениями и технической литературой, плодородие почвы в них практически не повышается, а на отдельных питомниках отмечалось его снижение (Мочалов, 1988).  Причинами значительного отпада всходов и сеянцев, снижения их выхода и качества являются также факторы абиотического характера (пересыхание верхнего слоя почвы в период прорастания семян, вымокание и выжимание растений морозом в осеннее - весенние периоды), сильное зарастание посевов сорняками, поражение сеянцев болезнями.

Технология выращивания саженцев в школьных отделениях питомников довольно полно разработана для питомников средней полосы и Северо-Запада, причем основные исследования проведены по ели и в меньшей степени по сосне (Шумаков и др., 1972; Цинкович и др., 1973; Родин и др., 1974, 1976; Никитина и др., 1976;  Шахова и др., 1977; Смирнов, 1981, 1988; Шапкин, 1983; Вячкилев и др., 1986; Долголиков и др., 1986 и др.). В питомниках Севера она практически не разрабатывалась. В качестве саженцев использовали в основном 5-6-ти летние сеянцы ели с подрезкой корней без соответствующих уходов.

Поэтому было необходимо определить и обосновать параметры почвенного плодородия и агротехнические приемы их формирования, обеспечивающие минимальный отпад сеянцев и саженцев, их интенсивный рост и пропорциональность развития.

Исследования и разработка технологии по выращиванию сеянцев в теплицах с полиэтиленовым покрытием в регионе шли практически одновременно с использованием их в производстве. В те же годы имелись сведения по зарубежному и небольшие данные по отечественному опыту использования теплиц (Букштынов и др., 1965, 1969; Игаунис и др., 1966, 1969, 1974; Смирнов, 1968; Кондратович, 1969, 1970; Огиевский и др., 1969; Смирнов и др., 1969 Юшка и др., 1970; Синников и др., 1970; Мордась, 1973; Мочалов и др. 1974; Leskinen, 1966; Barber, 1972; Lizna, 1972; Peikert, 1972 и др.). Необходимо было разработать агротехнические приемы для условий региона с использованием местных, в том числе нетрадиционных субстратов, определить сроки выращивания и режимы микроклимата, в том числе по фазам органогенеза сеянцев, установить продолжительность использования субстратов.

  Использование ПМЗК является одним из перспективных направлений искусственного лесовосстановления. По вопросам производства и использования ПМЗК в культурах имеется большой научный и производственный опыт за рубежом, особенно в скандинавских странах, и в некоторых регионах нашей страны  (Буш и др., 1974; Маслаков, 1975; Маслаков и др., 1978; Родин, 1978, 1985; Матюхина и др., 1986; Бирцева и др., 1988; Мойко и др., 1988; Майсеенок , 1993; Жигунов, 2000; AIm, 1975; Philipson и др., 1977; Mauer, 1987; Ryyppo и др., 1990). 

  Сеянцы с закрытой корневой системой в Архангельской области выращиваются в Вельском лесхозе (средняя подзона тайги), где с 1997 года функционирует тепличный комплекс, закупленный в Финляндии. Практические работы в комплексах выявили ряд проблем технологического и технического порядка, для решения которых необходимы исследования.

По использованию пестицидов в открытых питомниках имеется достаточно много разработок (Гуляев, 1950, 1952; Журавлев, 1953; Яковлев, 1959; Бельков,  1963; Мосин, 1964; Ведерников, 1968, 1988; Козлова и др., 1969; Ведерников и др., 1972; Николин, 1972; Маттис, 1976; Драчков, 1977;  Косников, 1977; Мирославова и др., 1977; Самгин и др., 1977; Драчков и др., 1979;  Бахтин, 1985; Иванова, 1987; Кузьмин, 1987; Егоров, 1988; и др.) и значительно меньше по использованию их в теплицах (Драчков и др., 1980,1983; Миронов, 1984; Степина и др., 1988 и др.). Однако эффективность их использования в питомниках региона низка. Поэтому возникла необходимость проверки разрешенных препаратов и испытания новых.

Исследования в разных регионах страны показали, что при искусственном лесовосстановлении наиболее эффективным является создание лесных культур посадкой, а их рост и развитие в значительной мере от биометрических и объемных показателей сеянцев и саженцев и, от соотношения массы надземной части к массе мелких корней. (Родин и др., 1972; Ипатов, 1974; Родин, 1975, 1977; Прокофьев, 1976;  Миронов, 1977; Смирнов, 1977, 1988; Огиевский и др., 1978; Пигарев, 1979; Маслаков, 1980, 1986; Ларин и др., 1983; Шубин, 1983; Пигарев и др., 1986,1988;  Суворов, 1988; Беляев, 1990, 1997; Касимов, 1999; Редько и др., 1991, 2005; Бабич, 1993; Маркова, 1998, 2000; Соколов и др., 1999,  2002; Мерзленко и др., 2002;  Вараксин, 2004; Чижов, 2004  и др.). Для боле полного решения данного направления необходимы дополнительные исследования в разных регионах, в различных лесорастительных условиях и с различным посадочным материалом.

Глава 2.  Краткая характеристика района

исследований

Климат региона исследований (Архангельская, Вологодская области и Республика Коми) суровый, лето короткое и прохладное, зима длинная и холодная. В северной части территории отрицательные температуры могут быть в любой месяц летнего периода, в южной части заморозков не бывает только в июле. Продолжительность активной вегетации растений составляет 87-116 дней. Сумма осадков в теплый период составляет 300-420 мм, но в отдельные годы и месяцы их количество может сильно колебаться, вызывая дефицит влаги в верхних слоях почвы. Так, в питомнике Архангельского лесхоза, по нашим данным, с 1 по 20 июня 1983 и 1987 г.г. выпало соответственно 9 и 49 мм (Мочалов, 1988).

Почвообразовательные процессы в регионе протекают по двум основным направлениям – подзолообразование и заболачивание, создав три основных типа почв: подзолистых, болотно-подзолистых и болотных (Скляров и др., 1970; Варфоломеев и др., 1972). Подзолистые почвы, на которых заложено большинство питомников, характеризуются, в основном, кислой реакцией среды верхних горизонтов, слабой насыщенностью основаниями, низким (< 1-2%) содержанием гумуса, бедностью элементов питания. В целом почвы холодные, отличаются низким плодородием, особенно сказывается на росте леса недостаток азота.

Территория региона охватывает предтундровую зону и все подзоны тайги – северную, среднюю и южную (Мелехов, 1966; Чертовской, 1978). Основные лесообразующие породы ель, сосна, береза, средний класс бонитета от III,9 в Вологодской области до V и IV в Архангельской области и республике Коми.

Короткое и прохладное лето, возвраты холодов и заморозки, низкое плодородие почв и слабое их прогревание создают комплекс почвенных и гидротермических факторов, усложняющих выращивание посадочного материала в питомниках региона.

Глава 3. Программа, методика, объекты

исследований и объем выполненных работ

В основу программно–методической концепции диссертационной работы положены анализ причин и определение лимитирующих факторов низкого выхода и качества посадочного материала в питомниках севера,  разработка оптимальных условий роста и технологии выращивания посадочного материала (рис. 1).

Проблема, причины, анализ

Низкие показатели выхода и качества посадочного матери-

ала, низкая приживаемость и устойчивость в культурах

Слабая окультуренность почв питомников, суровый климат

Отсутствие региональной  технологии

   

Задача

Разработка эффективной региональной технологии выращи-

вания качественного посадочного материала для лесовосста-новления

   

Объекты

Питомники открытого  грунта


Теплицы с полиэтиленовым

покрытием

 

Посадочный материал

Сеянцы

Сажен-цы

Сеянцы

с ОК

Сеянцы с

ЗК (ПМЗК)


     

Исследова-ния

Изучение влияния почвенных, микроклиматических и др. факторов  на рост и качество сеянцев и саженцев

Определение лимитирующих факторов и оптимальных

параметров определяющих условий роста и развития

 

Технические

решения

Экспериментальная разработка технических и технологи-

ческих приемов создания оптимальных условий роста

   

Паровое

поле

Собственно

агротехника

Теплицы: микроклимат, субстраты

Испытания

Опытно– производственная проверка разработанных агро-

приемов и технологий по выращиванию посадочного материала

Испытательные культуры из сеянцев и саженцев,

выращенных по разработанным технологиям

Результат

Региональные эффективные технологии

Нормативы, рекомендации, технологические карты

Внедрение в производство, оказание научно-методической

помощи

Рисунок 1 -  Постановка и содержание задачи по обоснованию и разработке технологии выращивания посадочного материла в условиях севера

Для решения поставленных задач были выдвинуты следующие программные вопросы:

1. Изучить состояние лесопитомнического дела в регионе, в том числе определить почвенное плодородие и качество посадочного материала.

2. Экспериментально установить оптимальные  или близкие к ним параметры плодородия почв и субстратов и разработать агротехнические и технологические приемы их создания в открытом и закрытом грунте для выращивания высококачественного посадочного материала;

3. Провести исследования по совершенствованию технологических приемов выращивания сеянцев и саженцев с учетом региональных почвенно-климатических условий.

4. Испытать выращенный по разработанным технологиям посадочный материал в лесных культурах.

Предпосылками проведения исследований в данном направлении были высказанные в различных работах положения о:

-необходимости исследований по выращиванию посадочного материала в питомниках с учетом региональных почвенно-климатических условий (Тольский, 1931; Морозов, 1949; Редько и др., 1985 и др.);

-минеральной теории питания растений, закона минимума и положения о совокупности влияния факторов среды на рост и развитие растений (Либих, 1936; Тюрин, 1965; Минеев, 1990; Пигарев, 1986 и др.);

-ритмичности роста сеянцев в ювенильный период и различной потребности их к факторам среды на различных фазах роста; пластичности корневой системы растений в молодом возрасте (Зепалов, 1946; Кальной, 1973; Наквасина, 1979; Редько и др., 1983 и др.);

-наличие парникового эффекта в теплицах и возможность повышения биоклиматического потенциала и биологической продуктивности растений (Букштынов, 1969; Игаунис, 1974; Мочалов, Синников, 1976 и др.)

-перспективности и проблемах производства и использования для лесовосстановления посадочного материала с закрытой корневой системой (Буш и др., 1974;  Маслаков и др., 1985; Огиевский и др., 1987;  Жигунов, 1995, 2000 и др.);

-зависимости приживаемости и роста растений после пересадки от размера, вида, возраста посадочного материала и соотношения биомассы (Миронов,1977; Родин,1975; Смирнов,1981; Пигарев и др.,1983, 1988; Беляев, 1990; 1997 и др.).

Объекты и методика работ. В работе обобщены материалы, полученные при проведении стационарных исследований в питомниках и теплицах Архангельского (северная подзона тайги), Вельского (средняя подзона тайги) и Череповецкого (южная подзона тайги) лесхозов, а также при обследовании (более 40 лесхозов региона), проведении опытно-производственных проверок (ОПП), внедрении рекомендаций и оказании научно-методической помощи по выращиванию посадочного материала в питомниках и теплицах региона. Исследования по выращиванию ПМЗК и в опытно-производственных культурах, заложенных из различных видов посадочного материала, проведены в Вельском и Каргопольском лесхозах (средняя подзона тайги).

Основные исследования проведены по сосне обыкновенной и ели европейской (обыкновенной), а по фазам роста в теплицах дополнительно с лиственницей сибирской и Сукачева.

В основу методологии исследований  положены сопряженные исследования намеченных программных вопросов. При этом главное внимание уделялось количественной оценке характеристик изучаемых явлений, их взаимосвязи и взаимообусловленности, количественному выражению зависимости, состояния и роста сеянцев, саженцев и лесных культур от комплекса факторов, а также от показателей отдельных условий среды.

При исследованиях за основу были приняты методы эксперимента, сравнения и анализа, а при закладке опытов и при изучении отдельных характеристик – общепринятые методики,  методические положения и приборы, применяемые при: - исследованиях в питомниках, теплицах и лесных культурах (Тольский,1931; Огиевский, Хиров,1967; Смирнов, 1969, 1977; Кобранов, 1973; Маслаков и др., 1978,1983; Родин и др., 1983; Игаунис, 1975; Мочалов, 1978 и др.),  -почвенных и физиологических исследованиях в сельском и лесном хозяйстве (Качинский, 1965; Аринушкина, 1961; Агрохимические методы…, 1966; Вальтер и др., 1957; Вознесенский и др., 1965; Заленский и др., 1955; Гавриленко и др.,1 975; Вадюнина и др., 1986 и др.),  -в опытах с удобрениями, гербицидами и фунгицидами в лесном и сельском хозяйстве (Щерба, 1967; Старосельский, 1967 Соколов, 1967; Доспехов, 1979; Синельников и др., 1991; Ведерников и др., 1972, 1981; Шутов и др., 1989; Бельков и др., 1990 и др.),  - изучении качественных показателей сеянцев и саженцев, их развития по фазам роста, формированию корневой системы (Зепалов, 1946, Сабинин, 1957; Санников, 1963; Кальной , 1963; Смирнов, 1981;  Редько и др., 1983, Пигарев, 1986 и др.) и изучении микроклиматических характеристик воздуха и почвы (Скляров, 1960; Стернзат, 1968; Руднев, 1973 и др.);  -при обработке полученных данных методами математической статистики (Гусев, 1980; Зайцев, 1990; Митропольский, 1969 и др.)

При изучении ряда вопросов возникала необходимость в совершенствовании методики исследования и приборов для их проведения. Опыты с удобрениями, гербицидами, фунгицидами закладывали в 3-5-ти кратной повторности в паровых полях питомников размером 5х10 или 3х5м, в посевных и школьных отделениях 5х1 или 3х1м, в теплицах 2х1 или 1х1м. Опыты по нормам высева семян, способам и глубине заделки, схемам посева закладывали в 4-5-ти кратной повторности размером 1х1 или 1х0,5м. Для измерения величины пучения почвы при промерзании был изготовлен прибор, условно названный нами «пучемер». Он готовился на базе недельных термографа и гигрографа и фиксировал на ленте поднятие и опускание почвы при ее промерзании и оттаивании. Определение освещенности, температуры и влажности воздуха и почвы (субстратов), содержание углекислого газа в воздушной и почвенной средах проводили стандартными приборами и оборудованием.

Объемы работ. За время работы заложено более  5 тыс. вариантов опытов, отобрано и детально проанализировано более 5 тыс. образцов сеянцев (по 100-150 шт. в каждом) и саженцев (по 25-45 шт.), в том числе с определением массы тонких (диаметром меньше 1 мм) корней, более 8 тыс. образцов почвы на химические анализы, проведено более 10 тыс. определений водно-физических свойств почвы и субстратов, более 3 тыс. определений фотосинтеза и гистохимических анализов. Заложены и обследованы опытно-производственные культуры с различными видами посадочного материала (33 варианта, более 20 тыс. сеянцев и саженцев) на 15 га. Измерение температуры воздуха и почвы, влажности воздуха и количества осадков 10 лет проводили ежедневно с третьей декады мая до конца августа в теплицах и на открытом питомнике в 3-6 точках.

Глава 4.  Научное обоснование интенсификации

выращивания сеянцев  и саженцев в открытом

грунте питомников

Успешность выращивания посадочного материала обуславливается условиями среды и комплексом агротехнических и технологических приемов (Мочалов и др. 1978; Мочалов, 1988). В открытом грунте базовым фактором, в равных климатических условиях, является состояние почвенного плодородия. Его формирование, и при первичном освоении площади и в уже действующих питомниках, возможно лишь в паровых полях. Поэтому, по нашему мнению, необходимо решить две задачи – 1) разработать технологию обработки парового поля и 2) совершенствовать собственно агротехнику выращивания сеянцев и саженцев.

4.1. Особенности почвенно-климатических факторов

в питомниках региона

Как известно, основными факторами среды, влияющими на рост и развитие растений, являются свет, тепло, влага и условия минерального питания. Продолжительный световой день в июне-июле обеспечивает большую продолжительность фотосинтеза, хотя и относительно низкой интенсивности, из-за недостатка тепла и высокой облачности (Мочалов. 1976а; Чечуева, Мочалов, 1978). 

Одним из лимитирующих факторов, не поддающемуся кардинальному изменению в открытых питомниках, является температурный режим. На питомнике Архангельского лесхоза (северная подзона тайги) общая сумма тепла с 20.05. по 31.09. 1981 г. составила 34660 градусо-часов. Из 104 дней наблюдений  период активной вегетации составил 85 дней, а наиболее активной - лишь 47 дней. Наиболее показательными элементами суровости климата региона являются абсолютные минимальные температуры воздуха. Из 11 лет наблюдений заморозки разной силы были в июне 10 лет, в июле 7 лет, в августе 9 лет. Повреждение сеянцев и саженцев ели заморозками составляло от 20 до 90% растений в разные годы и на различных участках посевных и школьных отделений питомников на севере и на юге области. В годы с похолоданиями и заморозками в весенне-летний период снижаются грунтовая всхожесть и прирост саженцев и сеянцев (в 1,5-3 раза), а в целом прирост саженцев в северной тайге в 1,5-2 раза меньше, чем в средней. (Мочалов, 2000а).

При относительно большом количестве осадков за период активной вегетации растений (114- 250 мм) отмечено, что практически ежегодно в одном или двух месяцах бывает по две недели, когда осадков выпадает по 3-11 мм. Влажность верхнего слоя почвы в питомниках снижается до критического предела для всхожести семян и нормального обеспечения сеянцев влагой (Мочалов, 1990, 2000б).

Почвы постоянных лесных питомников от песчаных до суглинистых, с содержанием гумуса в пахотном слое менее 1-2 %. Преобладают средне- и сильнокислые разности с очень низкой и низкой степенями обеспеченности подвижными формами азота, фосфора и калия. Водно-физические свойства таких почв, в основном, неблагоприятные (Мочалов, 1990; Мочалов и др., 1989а; 1996; Mochalov, 2000).

4.2  Технология парового поля

4.2.1 Требования к плодородию почв питомников

Считается, что почва имеет благоприятные водно-физические свойства, если объемная масса или плотность ее составляют менее 1,2-1,3 г/см3, общая пористость 50-70%, а скважность аэрации равна примерно половине общей пористости (Астапов и др., 1959). Почвы лесных питомников считаются хорошо обеспеченными гумусом при его содержании более 3-4% (Стратанович и др.,1980). Сеянцы в лесных питомниках Севера в зависимости от породы и подзоны выращивают 3-4 года, а саженцы в школьных отделениях 2-3 года. Следовательно, в течение данного периода почвы полей должны отвечать необходимым требованиям по показателям плотности, пористости, аэрации, по содержанию гумуса и подвижных элементов питания. Исходя из данного положения проводилась оценка влияния агротехнических приемов на свойства почвы и на рост сеянцев.

4.2.2  Влияние физических свойств почвы на рост и развитие сеянцев

и саженцев и определение их оптимальных значений

Опыты с внесением в почву различных доз торфа и обследование производственных посевов в питомниках региона показали, что с уменьшением объемной массы почвы с 1,38 до 0,98 г/см3 и увеличением ее общей пористости с 47 до 63% (при относительно близком содержании элементов питания) размеры сеянцев и саженцев увеличиваются в 1,2-6,1 раза, а по массе различия доходят до 10 и более раз. В годы с летними похолоданиями и заморозками у сеянцев и саженцев ели эти различия снижаются, но остаются стабильными. Кроме замедленного роста у 4-5-летних сеянцев, выращенных на участках с высокой плотностью почвы (1,4-1,5 г/ см3), слабее развита корневая система, и соотношение массы надземной части к массе мелких корней у них бывает, как правило, выше оптимального, что приводит к снижению приживаемости их в культурах.

В опытных посевах на вариантах с разными нормами внесения торфа и разной объемной массой почвы установлена высокая полиноминальная связь второй степени высоты  и диаметра сеянцев с объемной массой почвы (рис. 2). Достоверность аппроксимации очень высокая для обеих пород по высоте (R2 = 0,965 и 0,899) и несколько меньше по диаметру (R2 = 0,684 и 0,726). Как видно из рисунка наиболее высокие показатели высоты сеянцев находятся в пределах объемной массы 1,0-1,2 г/см3. 

Рисунок  2 - Связь высоты 3-х летних сеянцев

сосны и ели с объемной массы почвы

При  объемной массе почвы менее 1,0 г/см3 наблюдается снижение размеров сеянцев (табл. 1). Это вызвано, в основном, недостаточной влажностью почвы. В то же время в данных условиях у растений более сильно развивается корневая система, с образованием большого количества тонких физиологически активных корней.

Результаты исследований показали, что оптимальными физическими свойствами почвы для роста и развития сеянцев являются объемная масса (плотность сложения) пахотного слоя почвы в последний год их выращивания не более 1,2 г/см3 (для саженцев 1,16 г/см3), а общая пористость 50% и более (Мочалова, Мочалов, 1984; 1996; Мочалов и др., 1986в, 1996).

Для улучшения водно-физических свойств пахотного слоя необходимо внесение каких-либо мелиорантов, с условием исключения отрицательного воздействия на химические характеристики почвы. Наиболее приемлемым и доступным является низинный хорошо разложившийся торф.

Таблица 1 - Размеры сеянцев и саженцев сосны и ели

в опытных посевах при различной плотности почвы

Свойства почвы

Характеристика сеянцев и саженцев

объемная масса, г/см3

пористость, %

высота, см

диаметр ш.к. мм

приро-ст, см

масса 1

раст., г

Стандар

тные, %

М

± м

М

± м





Сеянцы сосны 3-х лет

1,38

46,7

11,9

0,44

2,4

0,07

7,5

1,33

54

1,26

50,9

16,9

0,63

2,6

0,09

11,3

2,03

74

1,17

55,4

19,6

0,53

3,1

0,09

12,8

2,48

95

1,14

55,9

18,3

0,73

3,6

0,13

12,0

3,61

98

0,98

62,9

17,3

0,64

3,0

0,13

11,3

2,69

89

Саженцы ели  5–ти  лет  (2 +3)

1,36

47

25,8

0,99

7,2

0,29

5,8

8,2

94

1,07

59

36,0

1,31

9,2

0,29

13,0

20,5

100

0,88

66

46,8

1,00

11,4

0,23

14,2

35,3

100

4.2.3 Изменение водно-физических свойств почвы

агротехническими приемами

. Наши исследования показали, что с увеличением нормы внесения торфа от 100 до 500 т/га объемная масса суглинистой почвы уменьшается на 2-26%, а супесчаной на 9-29%. Одновременно в почве повышаются показатели общей пористости, аэрации и полной влагоемкости. За период выращивания сеянцев почва уплотняется, показатели объемной массы увеличиваются, а пористости и полной влагоемкости снижаются (табл.2).

Таблица 2 - Показатели физических и агрохимических свойств

почвы  при внесении различного количества торфа.

Внесено торфа, т/га

Физические свойства

Химические свойства

объемная 

масса,

г/см3

общая пористость,

%

объем пор занятых воз духом, %

содержа- ние углерода, %

содежание гумуса, %

потеря при прокаливании (ППП), %

1год

2год

1год

2год

1год

2год

1год

2год

1год

2год

100

1,09

1,23

57

52

27

9

3,8

6,8

6,8

7,5

300

0,91

1,02

63

60

34

13

4,5

7,1

8,0

8,7

500

0,69

0,75

71

69

39

25

7,1

11,4

19,8

14,0

Анализ показателей объемной массы супесчаной и суглинистой почвы на вариантах с внесением низинного торфа от 100 до 500 т/га показывает ее высокую полиноминальную связь с нормой внесения торфа (рис. 3) при  очень высокой достоверности аппроксимации (R2 = 0,98 – 0,99).

Исследования в посевных и школьных отделениях питомников показали, что для создания оптимальных условий водно-физических свойств на весь период выращивания сеянцев или саженцев (объемная масса не более 1,2 г/см3, пористость не менее 50%, аэрация не менее 50% от общей пористости) достигается при внесении торфа на суглинистых почвах от 300 до 500 т/га, на супесчаных от 200 до 400 т/га в зависимости от содержания в ней гумуса (; Мочалов и др., 1986в, 1996; Мочалов, 1988, 1990, 2000а).

Рисунок  3  - Зависимость объемной массы супесчаной

и суглинистой  почвы от нормы внесения торфа

Наряду с физическими свойствами при внесении торфа в почве изменяется гидрологический режим. Показатели влажности завядания и диапазона продуктивной влаги, рассчитанные по показателям предельной полевой влагоемкости с использованием установленных коэффициентов (Александрова и др., 1967; Рыжов, 1948), увеличиваются в 1,1 – 2,0 раза, водопроницаемость в 2 – 2,5 раза. При этом несколько повышается дефицит влаги, а поливная норма увеличивается на 13 – 32% или на 2 – 6 мм (20-60 м3/га) (Мочалова, Мочалов, 1984, 1990; Мочалов, 1988, 1990) 

Анализ пространственного распределения физических характеристик почвы и содержания в ней органики по площади поля и по профилю пахотного слоя показал, что наименьшие колебания всех показателей достигаются при внесении торфа торфо- или навозоразбрасывателями с заделкой его в почву дисковыми орудиями в 2-3 прохода. Это способствует, также, более лучшему прогреванию почвы, активизации микробиологических процессов, увеличению интенсивности дыхания почвы (Мочалов и др. 1986в;  Мочалов, 1988, 2000а).

При использовании в качестве мелиорантов опилок и дробленой коры в дозах 200 т/га физические свойства почвы за весь период выращивания сеянцев были на уровне внесения торфа в дозах 300 т/га, а содержание подвижных элементов (NPK) в пахотном слое снизилось на одну – две категории, за счет расходования их на процессы гумификации. В результате трехлетние сеянцы сосны и ели при внесении опилок и коры имели размеры в 2,5-3,0 раза меньше, чем при внесении торфа (Мочалова, Мочалов, 1990). Поэтому данные мелиоранты в чистом (некомпостированном) виде на бедных почвах питомников севера вносить не рекомендуется.

      1. Изменение агрохимических свойств почвы при внесении

органических и минеральных удобрений

При внесении торфа в пахотном слое почвы  наблюдается заметное улучшение агрохимических свойств. Увеличивается содержание гумуса и углерода, возрастает процент потери от прокаливания, отмечаются большие изменения в динамике содержания подвижных форм азота, фосфора и калия. Так, содержание азота за период ротации (3 года) на участках без торфа и с торфом в дозе 100 т/га снизилось на 2-9%, а при дозах торфа 300-500 т/га - увеличилось на 8-26%. Содержание фосфора и калия составило на всех участках 3-50% от исходных показателей, но при дозах торфа 200-500 т/га уменьшение протекает менее интенсивно, чем на неудобренном участке (с разницей до 40%). Действие торфа на рост сеянцев наиболее сильно проявляется на второй-третий годы выращивания – прирост их увеличивается на 20-50%, выход стандартных (по ОСТу) на 10-40%, у растений увеличивается относительная масса тонких корней (Мочалов и др., 1986в, 1993; Мочалов, 1988, 1990).

При внесении больших доз торфа, что по нашему мнению следует обозначить как первичное или начальное окультуривание почвы, и при определении содержания гумуса в почве по принятой методике (по методу Тюрина) показатель его содержания бывает очень большой (до 5-10%), а физические свойства не отвечают  необходимым требованиям (см. табл. 2). Внесенный торф в первые годы представляет инертное органическое вещество, которому необходимы длительные биохимические и микробиологические процессы, а также процессы разложения и синтеза, снижение содержания фульвокислот и увеличения гуминовых кислот. В данном случае торф играет наиболее важную роль как мелиорант почвы и как носитель потенциального плодородия. Нами установлено, что дополнительным показателем, довольно полно отражающим физические и агрохимические свойства пахотного слоя почвы на 2-3-й годы после внесения торфа, когда плотность, пористость и аэрация почвы остаются благоприятными, может быть принят показатель потери при прокаливании, который в первый год должен быть не менее 8%. Данный показатель предложен в качестве одного из критериев для характеристики водно-физических и агрохимических характеристик почвы питомников (Мочалов и др., 1996, 2000б).

Чистый торф, как правило, содержит мало подвижных элементов питания и не обеспечивает потребность сеянцев и саженцев в них. Поэтому были установлены нормы внесения минеральных удобрений в основную заправку и при подкормках. Они дифференцированы в зависимости от механического состава почвы, содержания в пахотном слое гумуса и подвижных форм фосфора и калия, выращиваемой породы (Мочалов и др., 1986а, 1990, 1995;  Мочалов, 1988). Исследования показали, что эти нормы должны корректироваться периодическими агрохимическими обследованиями, в связи с изменением агрофона питомников и использованием новых  видов и форм удобрений. 

Высокую эффективность в повышении плодородия почвы и поддержании его на необходимом уровне показали торфо-минеральные удобрения (ТМУ) и компосты, приготовленные из торфа или дробленой коры хвойных пород с куриным пометом (торфо- и коропометные удобрения – ТПУ и КПУ). При внесении их в дозах от 25 до 100 т/га физические свойства почвы изменяются незначительно, а обеспеченность элементами питания увеличивается на одну - три категории, причем более высокое их содержание сохраняется и в конце третьего года выращивания сеянцев. Показатели размеров сеянцев увеличиваются в 1,1 – 1,5 раза, массы в 1,3 – 2,3 раза, выход стандартных на 22 – 35%. Наиболее приемлемы нормы внесения ТМУ до 100 т/га, а ТПУ и КПУ до 50 т/га (Варфоломеев, Мочалов, 1986;  Мочалов, 1988, 1996; Мочалова, Мочалов, 1990).

В вегетационных опытах было установлено наличие повышенной чувствительности всходов и сеянцев хвойных пород к содержанию нитратного и аммиачного азота. Отпад сеянцев резко возрастал там, где концентрация нитрат иона превышала 8 мг/100 г почвы (Варфоломеев, Мочалов, 1986). Поэтому ТПУ и КПУ рекомендуется вносить в паровое поле в год, предшествующий году посева семян.

После достижения необходимого агрофона плодородие почвы и оптимальное состояние физических характеристик почвы можно поддерживать внесением торфа (100 т/га) с минеральными удобрениями, или внесением одного из видов органических удобрений: ТМУ (50-100 т/га), ТПУ или КПУ (25-50 т/га).

    1. Агротехника выращивания сеянцев

и саженцев в открытом грунте питомников

На вновь закладываемых и на действующих  постоянных питомниках региона с низким плодородием почв одним из серьезных отрицательных моментов является выжимание растений морозом. (Мочалов и др., 1986б). Поэтому при совершенствовании агротехники ставилась задача разработки комплекса агротехнических приемов, снижающих интенсивность их выжимания.

4.3.1 Технологические приемы снижения выжимания сеянцев

Процесс выжимания растений морозом в питомниках и культурах является сложным физическим явлением и обусловлен большим количеством и различным сочетанием факторов: микрорельефом, механическим составом, плодородием и влажностью почвы, погодными условиями сезона, способами подготовки почвы и густотой стояния растений, видами и сроками уходов и т.д. (Совершаев, 1961; Орлов и др., 1962; Пигарев и др., 1968; Мочалов и др., 1986б и др.).

Планировка площади. Установлено, что количество выжатых сеянцев на суглинистой почве без дополнительных мер защиты может составлять в отдельные годы до 50-95 %, а в микропонижениях могут быть выжатыми все сеянцы, которые в течение вегетации полностью погибают (табл. 3). По нашим наблюдениям сильновыжатые сеянцы сосны и ели (с длиной выжатой части корня более 2 см) в большом количестве погибают, а слабовыжатые отстают в 3х-летнем возрасте от невыжатых по высоте и диаметру на 21-80%, а по массе в 2,0-4,1 раза.  Поэтому одним из первых приемов должна быть хорошая планировка полей с устранением микропонижений, западин и создание системы дренажа, обеспечивающего отток излишней влаги (Мочалов, 1988, 1990, 2000б; Рекомендации по .., 1991).

Таблица  3 -  Выжимание и сохранность сеянцев ели

на суглинистой почве в зависимости от микрорельефа участка

Микро-рельеф

Всхо-дов, шт/м2

Выжимание сеянцев весной

второго года после посева, %

Отпад сеянцев, %

Сохран

ность на 3-й год, %

невы-жатые

слабовыжатые

сильновыжатые

на 2-й год

на 3-й год

живые

сухие

Ровное место

1023

48,2

  16,5

  21,9

  13,4

48,8

12,7

  38,1

Микропонижение

704

  0,4

0,6

  49,7

  49,3

98,8

  1,2

  0,0

Интенсивность выжимания сеянцев так же снижается на 5-15 % при внесении на слабоокультуренных почвах торфа в дозах 200-500 т/га. Это обусловлено лучшим развитием корневой системы сеянцев и улучшением гидрологического режима пахотного слоя почвы. В осенний период запас влаги в нем при внесении торфа бывает значительно (на 3-7 мм) меньше, за счет увеличения некапиллярной влагоемкости и стекания воды в междугрядья (Мочалова, Мочалов, 1984; Мочалов и др. 1986б).

Схемы посева и нормы высева семян. В питомниках региона применяется в основном шести строчная схема посева с попарно-сближенными строчками. Установлено, что грунтовая всхожесть семян практически не зависит от схемы посева. На слабоокультуренной суглинистой почве при одной норме высева с увеличением количества посевных строк увеличивается интенсивность выжимания и снижаются сохранность и выход сеянцев. Такая же закономерность получена и в 5-6-ти строчных посевах при уменьшении нормы высева семян на 17-26% (Мочалов и др., 1986б;  Мочалов, 1988). С улучшением агрофона почвы у сеянцев сосны в многострочных посевах существенно увеличиваются показатели диаметра, массы и выхода стандартного посадочного материала. (Мочалов, 1990).

Мульчирование посевов. Установлено, что при мульчировании посевов температура почвы под мульчой снижается на 0,1-3,00С.. В сухие периоды вегетации под мульчой на 4,5-7,5% увеличивается влажность почвы. Грунтовая всхожесть семян при мульчировании была выше в годы с периодическим выпадением осадков на 3-15%, а в годы с засушливыми периодами – на 18-40% (Мочалов и др., 1985, 1986в).

Существенное влияние мульчирование оказывает на выжимание сеянцев морозом. При мульчировании посевов только весной количество невыжатых сеянцев увеличивается на 10-28%, при мульчировании весной и осенью – на 34-67%, а выход стандартных сеянцев повышается на 10-20%. По степени убывания положительного эффекта мульчирующие материалы (для осеннего мульчирования) располагаются в следующем порядке: дробленая кора опилки смесь опилок с торфокрошкой в соотношении 1:1, а при весеннем - наряду с перечисленными эффективны торфокрошка и компостированный лигнин (Мочалов и др., 1985; Мочалов, 1988, 1990).

По нашим наблюдениям, осенью при снижении температуры воздуха до отрицательных значений начинается промерзание и подъем (пучение) минеральной почвы. Образующиеся в почве кристаллы льда плотно охватывают стволик сеянца и вытягивают его из почвы с обрывом тонких корней. После оттаивания почва опускается, а выдернутая часть корня остается оголенной над поверхностью почвы. При периодическом многократном промерзании и оттаивании выдернутая из почвы часть корня может достигать 5-7 см. Мульчирующий материал, особенно нанесенный осенью, служит своеобразным буфером в системе воздух-почва. Он промерзает медленнее и позднее (примерно на 8-12 часов), чем незамульчированная минеральная почва. Благодаря своему рыхлому сложению и меньшему содержанию свободной воды в порах, кристаллы льда, которые образуются в нем, не так плотно охватывают стволик сеянца и не выдергивают его из почвы при поднятии (пучении) мульчи.

4.3.2 Обоснование необходимости и норм полива и

подкормки сеянцев минеральными удобрениями

Установлено, что почти ежегодно в период появления всходов осадков выпадает от 3 до 11 мм, влажность верхнего слоя почвы снижается до критического предела.  В опытах с поливом в засушливые периоды энергия прорастания семян и их грунтовая всхожесть увеличиваются в 2-3 раза, а размеры и масса двухлетних сеянцев сосны и ели - на 12-30%.

Эффективность подкормок сеянцев (и саженцев) зависит от погодных условий (в годы с похолоданиями и заморозками она снижается), степени окультуренности почвы, способов и очередности внесения удобрений. Установлено, что при подкормках интенсивность фотосинтеза сеянцев увеличивается на 8-35%, размеры и масса в 1,1-2,3 раза, выход стандартных на 11-32%. Исследованиями определено, что для роста сеянцев наиболее эффективны подкормки в жидком виде с расходом раствора 3-5 л/м2 (30-50м3/га) и концентрацией раствора по азоту 0,3-0,5% через поливные установки. В сухом виде подкормки рациональны внесением удобрений в почву между строчками сеянцев на глубину 2-4 см. (Мочалова, Мочалов, 1984, 1990; Чечуева, Мочалов, 1985; Мочалов и др., 1990).

4.3.4  Использование гербицидов для борьбы с сорняками и

фунгицидов  для профилактики болезней сеянцев и саженцев

Борьба с сорняками является одной из трудоемких и сложных операций в общем технологическом про­цессе выращивания посадочного материала. Она должна сочетать хими­ческие и механические методы с учетом породы и возраста сеянцев, видового состава сорняков, охраны окружающей среды и других факто­ров. В паровых полях испытывали 8 препаратов с разыми нормами внесения. Практически у всех препаратов отмечена избирательность подавления злаковых и двудольных сорня­ков, но ряд из них приводят почти к полному уничтожению трудноискореняемых и на­иболее распространенных многолетников - пырея, осота, щавелька, отпад которых составлял от 50 до 100%. Это гербициды лэндмастер, раундап, арсенал, фосулен и баста. Данные препараты не оказали отрицательного влияния на всхожесть семян и выжи­ваемость всходов в посевах следующего года.

Для борьбы с сорняками в посевах хвойных испытывали 10 препаратов. По эффективности подавления сорняков и минимальному отрицательному воздействию на всходы и сеянцы были выделены гербициды гоал, примэкстра, про­пазин, велпар и стомп. Обработки гербицидами в паровых по­лях и посевах сокращают количество прополок за сезон и снижают на 1-2 категории степень засоренности посевов, которая классифицируется как слабая, тогда как, на участках без обработки она бывает сильная и, реже, средняя. Затраты на прополки при слабой засоренности сокращают­ся в 6 раз в трудовом и в 3 раза в денежном выражении (Бобнев, Мочалов, 1968а; Мочалов и др., 1982; Синников, Мочалов, 1983а; Мочалов, 1990, 1991).

Для предупреждения поражения сеянцев сосны шютте обыкновенным и снежным и побеговым раком проводили испытание ряда фунгицидов в посе­вах разных лет (Драчков, Мочалов и др., 1982). Препараты байлетон, дерозал, топсин М, фундазол, даконил и цинеб рекомендованы к использованию для обработки сосны с условием чередования препаратов в течение вегетации и за весь период выращивания сеянцев и саженцев с целью избе­жания резистентности инфекции.

4.4.  Выращивание саженцев в школьных отделениях питомников

Успешность приживаемости и роста саженцев в культурах, при соответствующей агротехнике, определяется их размерами, степенью развития корневой системы, и соотношением массы надземной части к массе мелких (диаметром менее 1,0 мм) корней  (Миронов, 1977; Родин, 1977; Пигарев и др., 1979; Смирнов, 1981, 1983; Беляев, 1990, 1997; Маркова, 2000 и др.). В свою очередь, рост и развитие саженцев в школьных отделениях питомников обуславливается климатом региона, почвенными условиями, качеством и размерами сеянцев, системой агротехнических приемов, позволяющих получать необходимый посадочный материал (Смирнов, 1981; Мочалов и др., 1987, 1993, 1994, 2000б). 

Исследования показали, что весьма сильное лимитирующее влияние на рост и развитие саженцев оказывают неудовлетворительные физико-химические свойства почвы. Зависимость роста у них примерно такая же, как у сеянцев. Установлено, что благоприятными для роста саженцев являются плотность сложения пахотного слоя почвы менее 1,16 г/см3, общая пористость более 50%, содержание гумуса 3-4% и более, степень обеспеченности подвижными элементами питания (N, Р, К) высокая и повышенная.

На приживаемость и рост саженцев в школе оказывают влияние размеры и качество сеянцев. Установлено, что при разделении сеянцев перед посадкой в школу на группы размеров (крупные, средние, мелкие), у них сохраняются различия в размерах между группами, а абсолютные показатели разницы по массе и Д2Н увеличиваются в 2,5 – 10 раз.. В средней подзоне за 3 года выращивания в школьном отделении из сеянцев различных групп размеров можно получить саженцы сосны высотой (средней для партии) от 35 см (стандартные) до 65 см (крупномерные), ели – от 25 до 40 см и более (табл. 4).  Для получения крупномерных саженцев в питомнике северной подзоны необходимо их выращивать 3-4 года (Мочалов, 2000а).

Саженцы из группы крупных лидируют по размерам и имеют наиболее высокий выход стандартного посадочного материала. Как показали дальнейшие исследования ранговое положение размеров саженцев, выращенных из сеянцев, разделенных по категориям крупности, сохраняется и в культурах (Мочалов, 2005). Можно сказать, что создание культур из такого посадочного материала это один из этапов в массовой селекции посадочного материала и повышении производительности культур.

Одним из важных показателей качества саженцев является отношение массы надземной части к массе мелких физиологически активных корней. По данным Н.А. Смирнова (1985) для посадочного материала с такой массой надземной части приживаемость на 90%-ном уровне обеспечивается при отношении массы надземной части к массе мелких корней у сосны 30, у ели 26, а интенсивный рост в культурах, наступает у сосны на второй год, у ели на 4-й год. В опытно-производственных культурах приживаемость саженцев, указанных в таблице 4, составляла в первые три года 95-99%, а начало интенсивного роста отмечено на 2-3-й годы после посадки в культуры.

Все выше приведенные материалы показывают, что саженцы, в условиях относительно оптимального обеспечения ведущими факторами среды, формируют пропорционально–необходимое соотношение различных частей растения, то есть они представляют собой саморегулирующиеся организмы. Саженцы, лидирующие по размерам, при хороших почвенных условиях, развивают более мощную корневую систему с большим количеством мелких корней, обеспечивая тем самым высокую жизнестокость. 

Таблица 4 - Средние размеры саженцев сосны и ели, выращенных из

сеянцев разных размеров в школьном отделении питомника

Сеянцы

Саженцы

возра-ст, лет

высота, см

диам.,

мм*

высота, см

диаметр, мм

прирост, см

масса, г*

м.н.ч*

м.т.к

М

+ m

М

+ m

М

+ m

Сосна

3

21,5

4,5

63,3

1,31

13,9

0,32

26,7

0,68

55,1

12,7

3

14,0

2,0

51,3

0,82

11,7

0,19

23,1

0,50

35,5

16,1

2

7,1

1,6

35,4

0,78

8,9

0,17

16,0

0,46

-

-

Ель

3

19,9

2,8

36,5

0,52

7,9

0,1

11,6

0,31

16,2

11,3

3

14,9

2,1

29,8

0,47

7,1

0,12

10,0

0,25

10,4

11,7

3

9,4

1,2

24,9

0,44

5,8

0,11

8,9

0,22

-

-

*Примечания: - диам.,  мм* - диаметр шейки корня, мм; - масса, г* - масса одного растения (хвоя, стволик, корни) в абсолютно-сухом состоянии, г; - м.н.ч*/ м.т.к- показатель отношения массы надземной части к массе мелких (диаметром менее 1,0 мм) корней.

Глава 5. Эколого-биологические основы интенсивного выращивания сеянцев в закрытом грунте

Теоретическими предпосылками эффективности использования закрытого грунта являются наличие парникового эффекта, заключающегося в трансформации солнечной энергии в тепловую и накоплении ее в замкнутом пространстве теплицы, повышенное содержание углекислого газа и активизация физиологических и биохимических процессов в растениях в результате изменения факторов среды.

5.1 Требования к теплицам и технологические основы выращивания

в них сеянцев на зональной основе

При исследованиях в теплицах установлены следующие положения:

Освещенность. Чистая полиэтиленовая пленка пропускает 75-90% света, а при загрязнении и наличии конденсата пропускная способность ее может снижаться до 50%. В течение светового дня пленка достаточно прозрачна для физиологически активных лучей. Элементы каркаса  снижают освещенность на 15-45%, в результате чего фотосинтез сеянцев сосны и ели снижается на 6-24%. Поэтому площадь элементов каркаса, затеняющих посевы, должна быть не более 10% от площади теплицы (Мочалов и др.,1976а, 1978; Синников, Мочалов, 1982; Мочалов, 1987)).

Температура. Температура воздуха (на 10 см от почвы) в среднем за период вегетации в теплицах выше, чем на открытом участке в северных районах на 3,8-8,4оС, в южных - на 3,4-5,3оС. Количество тепла под пленкой за период вегетации увеличивается на 5-11 тысяч градусо-часов, что равно количеству тепла за один летний месяц на открытом участке. Сумма активных температур в пределах 10-30оС, обуславливающих наиболее продуктивный фотосинтез сеянцев, в теплицах увеличивается на 3,5-6 тысяч градусо-часов или на 30-50%, причем с увеличением объема теплиц с 2,3 до 3,5 м3/м2  она возрастает почти на 20% (Мочалов и др., 1975; Синников Мочалов и др., 1986). Особенно важно повышение в теплицах минимальных температур в период похолоданий и при летних заморозках (рис. 4).

Установлены общие положительные связи температуры воздуха и поверхности почвы в теплицах с температурой воздуха на открытом участке, которые выражаются уравнениями прямой с высокими коэффициентами корреляции (r = 0,90-0,93), позволяющие рассчитывать частные уравнения. В условиях севера наиболее благоприятный температурный режим формируется в теплицах с объемом воздуха от 2,5 до 3,5 м3/м2.

Рисунок 4 – Минимальные температуры воздуха на высоте 1,5 м на

питомнике и в теплице при ночных заморозках в летний период 1986 года

Содержание углекислого газа в воздухе и субстрате. В замкнутом пространстве теплиц создается своеобразный углекислотный режим. Рыхлое сложение субстратов обеспечивает хороший воздухообмен в среде воздух-почва, а повышенные режимы температуры и влажности активизируют микробиологические процессы в них. В почвенном воздухе теплиц отмечено высокое содержание кислорода (18,5-21,5%) и более высокое, в сравнении с открытыми грядами, содержание углекислого газа (0,14-0,60%). Содержание углекислого газа в воздухе в естественных условиях составляет 0,02-0,03% или 0,39-0,59 мг/л. В теплицах, благодаря более высокой биологической активности субстратов и отсутствию турбулентного обмена воздуха, содержание его может составлять от 1,5 до 3,9 мг/л, т.е. в 2-7 раз выше. При проветривании теплиц концентрация СО2 в воздухе снижается почти до уровня открытого участка, а в кронах двухлетних сеянцев, ввиду интенсивного потребления его на фотосинтез, она уменьшается до 0,2-0,3 мг/л (Мочалов, 1976; Мочалов и др., 1976б).

Удобрение сеянцев углекислым газом. Установлено, что только за счет повышенного содержания углекислого газа интенсивность фотосинтеза сеянцев в теплицах увеличивается на 20-50%. Однако, создающиеся условия углекислотного режима в теплицах не являются оптимальными, и довольно часто, особенно при проветривании теплиц, данный фактор находится в минимуме и является лимитирующим. В опытах с удобрением сеянцев пищевой углекислотой определено, что при повышении содержания СО2 в 3-10 раз фотосинтез сеянцев увеличивается в 2-3 раза.

При удобрении углекислым газом через воздух и через почву (полив водой, насыщенной углекислотой) высота и масса сеянцев увеличиваются на 4-47%, тогда как только при внесении минеральных удобрений – на 6-19%. Наиболее существенное увеличение размеров и массы сеянцев (на 25-85%) отмечено при удобрении СО2 по фону минеральных удобрений. Вариабельность сеянцев по высоте на вариантах с удобрением СО2 ниже, чем на вариантах только с минеральными удобрениями (Мочалов, 1976, 1978; Мочалов и др., 1976б; Синников, Мочалов и др., 1986).

Микроклимат и физиология сеянцев. В целом интенсивность фотосинтеза сеянцев сосны и ели в теплицах в 1,2-2,5 раза выше, чем в открытом грунте. Постоянное воздействие более высоких значений температуры, влажности, СО2 и наличие в организме растений сложных механизмов саморегуляции приводит к приспособлению сеянцев к новым условиям среды. Определение видимого фотосинтеза показало, что у тепличных сеянцев световое насыщение наступает при более низкой освещенности, а температурный оптимум его смещен в сторону высоких температур (24-28оС), подавление фотосинтеза наблюдается при температуре 32оС у ели и 35оС у сосны, тогда как в открытом грунте (в северной подзоне тайги) фотосинтез начинает снижаться при 20-24оС (Мочалов и др., 1976а, 1978; Чечуева, Мочалов, 1978, 1980).

По накоплению и динамике запасных пластичных веществ, а так же по одревеснению стволика подготовка сеянцев в теплицах к зиме проходит не менее интенсивно, чем на открытом участке. У однолетних сеянцев сосны и ели в теплицах и на открытом участке установлены общие и довольно идентичные закономерности по содержанию и динамике крахмала и жиров: уменьшение от основания к верхней части стволика, постоянное увеличение жиров от августа к ноябрю, увеличение крахмала к сентябрю и снижение в ноябре (Мочалов и др., 1981, 1989б).

Влияние микроклимата теплиц на рост сеянцев. В зависимости от погодных условий сезона, режимов микроклимата и используемых субстратов средняя высота однолетних сеянцев в теплицах северной подзоны тайги за период исследований с 1969 по 1990 г.г. составляла у сосны 5-10 см, у ели 4-6 см, что в 1,5-3 раза больше, чем на открытых грядах с идентичным субстратом. В средней подзоне тайги однолетние сеянцы достигают высоты 10-15 см у сосны и 6-8 см у ели. При доращивании под пленкой на второй год рост в высоту у сеянцев сосны продолжается 25-30 дней после начала роста и в конце июля – начале августа они закладывают верхушечную почку. В это время необходимо снимать пленку, чтобы избежать второго прироста и повреждения его осенними заморозками. Сеянцы ели в теплице на второй год растут до конца августа – начала сентября. Выход стандартных двухлетних сеянцев в теплицах составляет 85-100%. По высоте и диаметру они превосходят сеянцы с открытых гряд в 1,5-2,5 раза, по массе в 2-4 раза, причем более крупные сеянцы получаются в теплицах большего объема.  На выращивание 1000 шт. стандартных сеянцев в теплицах расходуется в 2-2,5 раза меньше семян, чем на открытых грядах (Синников, Мочалов, 1973а, 1986; Мочалов и др., 1977а).

5.2  Выращивание сеянцев с открытой корневой системой (ПМОК)

5.2.1  Влияние микроклимата на ритмы роста сеянцев

Важным направлением в повышении реализации потенциала растений является изучение биологических ритмов развития за период вегетации на ювенильном этапе. На основании этого уже ведутся разработки системы минерального питания и поливов сеянцев древесных пород с учетом потребности их на каждой фазе развития. Однако динамическая система агротехнических приемов не решена полностью, поскольку процессы роста и развития сеянцев имеют сложные функциональные связи со многими факторами среды, в том числе и с потребностью определенных режимов микроклимата на каждой фазе развития.

Наши исследования по влиянию микроклимата на ритмику роста сеянцев сосны, ели, и лиственницы проводились в теплицах разного объема (с различными режимами микроклимата) и на открытых грядах по методу мелкоделяночных опытов. Наблюдения выполнены по фенофазам, что были показаны в работах Е.Н. Наквасиной (1979),  Г.И. Редько и др. (1983)  для условий Северо-Запада.

Прорастание семян. На энергию прорастания и грунтовую всхожесть отрицательно действуют как более низкие (ниже 13-14оС ), так и более высокие (выше 19-20оС) средние температуры. Установлено, что критерием температурного режима для прорастания семян является определенное или необходимое количество часов с определенными пределами температуры воздуха за период прорастания и допустимое количество часов с температурами более 30 и 35оС. Наиболее благоприятной для прорастания семян при посеве является температура субстрата на глубине 5 см выше 10оС в утренние (9-10) и выше 15оС в дневные (13-14) часы. Такая температура должна устойчиво удерживаться 2-3 дня.

Биометрические характеристики сеянцев по фазам роста и развития. У  сосны после появления всходов быстро вырастает гипокотиль, развертываются семядоли, формируется почка зачаточного побега и через 20-30 дней после посева начинается рост стволика. Общий период роста стволика в высоту составляет в теплицах 85-100 дней, на открытом участке 34 дня и высота их в 1,5-2 раза меньше.

Накопление массы стволика, хвои и корней протекает замедленно в начальный период (30-35 дней после посева), затем отмечается период (30-40 дней)  интенсивного нарастания массы всех органов с последующим постепенным снижением. Для корневой системы характерно наибольшее увеличение массы с момента новообразования корней первого (через 30-35 дней) и, особенно, второго порядка (через 40-50 дней после посева).

Ход роста стволика у сеянцев ели примерно одинаков с сосной, но с большей выраженностью периода временного торможения роста на 30-й день после посева. У лиственницы нарастание длины стволика протекает более равномерно, чем у сосны и ели. Ход роста корня в длину, а так же нарастание массы органов у ели и лиственницы имеют примерно такой же характер как у сосны.

Микроклимат и ритмы роста сеянцев. На этапе появления всходов некоторое превышение длины и массы гипокотиля, корня и семядолей у ели было в теплице с большим накоплением тепла, более высокими показателями среднесуточной температуры и влажности воздуха и почвы. У сосны такая зависимость отмечена при меньшей относительной влажности воздуха, а у лиственницы – при меньшей влажности воздуха и верхнего слоя субстрата.

В период линейного роста сосны на первом этапе для более сильного развития надземной части предпочтительны среднесуточные температуры воздуха от 14 до 25оС при сумме 200-220оС и влажности почвы 75-80% (от ПВ), а для большего роста корней необходима более высокая сумма среднесуточных температур (240оС) при такой же продолжительности этапа.

Рост 2-х летних сеянцев. В годичном цикле развития сеянцев второго года выращивания нами выделено 5 фаз и этапов роста. Под пленкой время вступления сеянцев в очередную фазу было, как правило, на 4-16 дней раньше, чем у сеянцев без пленки. У сосны интенсивный рост ограничивается определенным периодом, в той или иной мере связанным с температурным режимом. У ели и лиственницы линейный рост продолжался 92-96 дней и протекал более равномерно, чем у сосны. Вероятнее всего окончание роста у них ограничивается в большей мере снижением температур в конце вегетационного периода, чем определенным периодом.

5.2.2  Использование субстратов  и минеральных удобрений

Виды субстратов. В качестве субстратов для выращивания сеянцев хвойных пород в теплицах используют в основном разные виды торфа – в зарубежных странах чаще верхового и переходного типа, в России – переходного и низинного (Смирнов, 1969; Юшка и др., 1970; Игаунис, 1974; Маслаков и др., 1976; Новосельцева и др., 1983; Синников и др., 1986; Жигунов, 1998 и др.). Наши многолетние исследования показали, что субстраты из торфа обладают благоприятными водно-физическими, микробиологическими и агрохимическими свойствами.  Кроме торфа высокий эффект дает использование в качестве субстрата компоста из гидролизного лигнина, смеси торфа с коропометным компостом в соотношении 1:1 (по объему) или с коровым компостом. У 2-х летних сеянцев на данных субстратах при высоких биометрических показателях обеспечивается пропорциональное соотношение массы надземной части к массе тонких корней обуславливающее их высокую приживаемость в культурах (Мочалов, 1976, 1983;  Мочалов и др., 1977а, 1979; Синников, Мочалов и др., 1981, 1986).

Продолжительность использования субстратов. В общем технологическом процессе выращивания сеянцев в теплицах подготовка и закладка субстрата составляют 25-30% денежных и 10-13% трудозатрат. Установлено, что при обработке субстрата после выкопки сеянцев фунгицидами и добавлении свежего торфа (или других компонентов) субстрат без замены можно использовать 14 и более лет. Затраты на выращивание 1 тысячи сеянцев при этом снижаются на 14-18% без потери качества посадочного материала. Добавки свежего торфа необходимы потому, что субстрат в процессе эксплуатации уплотняется (на 5-9%), а с корнями сеянцев выносится от 10 до 36 т/га торфа. После 4-6-ти лет использования водно-физические свойства в субстратах стабилизируются, оставаясь в пределах оптимальных значений. Полная замена субстрата необходима при уплотнении его более 0,6 г/см3 и повышении зольности более 60-70%, при сильном разрастании сорняков и при слишком высоком содержании подвижных форм азота и фосфора (Мочалов, 1983, 1991; Мочалов и др., 1991).

Использование минеральных удобрений. В опытах с внесением различных доз (от 0,1 до 1,0-1,5 кг/м3 по д.в.) азотных (Nаа), калийных (Кх) и фосфорных (Рс.д.) удобрений установлено, что содержание подвижных элементов в субстрате после закладки резко возрастает, примерно через месяц оно достигает максимума, после чего наблюдается быстрое снижение содержания подвижных форм азота и калия и более медленное – фосфора. Тем не менее, в конце первого года вегетации содержание в субстрате всех элементов в подвижной форме и их валовое содержание было выше, чем до внесения удобрений. В хвое сеянцев сосны и ели заметно увеличилось содержание азота и фосфора и очень незначительно изменилось содержание калия.

Установлено, что предельно допустимым содержанием, выше которого снижается грунтовая всхожесть семян и увеличивается отпад всходов, являются: азот щелочногидролизуемый для сосны 700, для ели 800 мг/кг, подвижный калий для сосны 300, для ели 250 мг/100 г почвы. Содержание подвижного фосфора практически допустимо для сосны до 1800, для ели до 1300 мг/100 г почвы (испытывали Nаа, Кх, Рс.д.). При содержании в субстрате подвижного калия в пределах 500-800 мг/100 г с целью детоксикации его необходимо выдержать не менее года, а при содержании азота от 1500 до 3000 мг/кг период детоксикации должен быть больше года (Мочалов и др., 1992).

Опыты по испытанию влияния определенного количества элементов питания в субстрате и различном соотношении N:Р:К (23:13:64-по Пуустярви, 75:15:10-по Митчерлиху, 20:38:42-по данным ВНИИЛМ, 50:25:25-по данным АИЛиЛХ) показали, что размеры, масса и выход стандартных 2-х летних сеянцев, выращенных без подкормок, не имели очень больших различий. При анализе опытных и производственных посевов установлено, что посадочный материал можно получить при широком диапазоне суммы элементов питания в субстрате (от 180 до 800 мг/100 г почвы) и их соотношении. Однако более высокие показатели его размеров и выхода отмечаются при сумме элементов более 600 мг/100 г почвы (субстрата). Высокий агрофон в теплицах дает возможность эффективного использования стимуляторов роста при выращивании сеянцев ели (Пентелькина, Мочалов, 2006).

    1. Совершенствование технологии выращивания

сеянцев с закрытой корневой системой (ПМЗК)

(на примере финского тепличного комплекса)

Исследования проводили в Вельском лесхозе Архангельской области (средняя подзона тайги), где функционирует тепличный комплекс, закупленный в Финляндии. В него входят две арочные теплицы (12х60м каждая) с автоматическим поливом и регулированием температуры, оборудование по измельчению торфа и смешиванию его с удобрениями, линия по автоматической забивке кассет субстратом и посеву семян. Технология производства ПМЗК разработана под использование финского субстрата с внесением быстрорастворимых финских комплексных удобрений. Выращивание сеянцев в этом комплексе выявило ряд проблем и вопросов. В частности необходимо было найти равноценную замену финскому субстрату местным торфом и отечественными удобрениями; установить качество создаваемых автоматикой режимов температуры, влажности и минерального питания и др. Исследования по решению этих и ряда других вопросов были проведены в 1999-2004 г.г. (Мочалов и др., 2002;  Motshalov, 2004).

Режимы температуры и полива.  Наблюдения показали, что в теплицах суточные температуры воздуха характеризуются высокими колебаниями. Минимальные температуры воздуха в период прорастания семян были в основном относительно низкие (от 3 до 9,5оС), что увеличило срок появления массовых всходов до 2-2,5 недель. В период интенсивного роста сеянцев (в июне, июле) в теплицах было значительное количество дней с температурой воздуха выше 32-350С, при которой снижается фотосинтез сеянцев, и выше 400С,  которая тормозит их рост и развитие. Поливная установка в теплице не обеспечивает равномерности увлажнения субстрата в кассетах и ячейках, что влияет на размеры сеянцев. Определения показали, что количество осадков, попадающих в ячейки, отличалось в 2,5-3,5 раза, а различия влажности субстрата между ячейками одной кассеты в конце августа доходили до 200-300 %. Это влияет на концентрацию питательного раствора в ячейках, сказывается на режиме минерального питания и росте растений и является одним из факторов значительной дифференциации сеянцев по высоте.

Использование субстратов при производстве ПМЗК.  Субстраты «Финнпит», используемые для производства ПМЗК по финской технологии, готовят из фрезерованного верхового неразложившегося торфа с использованием специальной техники, которой в лесхозах региона нет. Поэтому для приготовления местного субстрата более подходит (по техническим возможностям) разложившийся торф переходного или низинного типа. По нашим данным, субстрат из переходного и низинного торфов отличается от субстрата из верхового торфа более высокой объемной массой, более низкой полной влагоемкостью и более узким отношением С:N (20-30 и 40-50). Однако в конце сезона показатели общей пористости и объема пор занятых воздухом отличаются незначительно и имеют хорошие параметры аэрации. При перевозке и перевалке торфа зольность (содержание минеральной части) субстрата повышается с 2-4% до 30-50%, что обуславливает изменение, чаще ухудшение, режима влажности и минерального питания сеянцев, снижает устойчивость кома субстрата при выемке сеянцев из кассет.

Химические свойства субстратов. Химический состав почвенного раствора определяется нормами, видами и сроками внесения удобрений. Финские удобрения, вносимые в торф и применяемые при подкормках, являются комплексными, содержат большое количество микроэлементов и характеризуются высокой и хорошей растворимостью. Отечественные удобрения (простые и комплексные) отличаются более слабой растворимостью (кроме азотных), а гранулированные – более крупными гранулами. Опытами установлено, что  динамика подвижных форм элементов питания в местном субстрате из переходного торфа и финском из верхового торфа за период вегетации имеет общую закономерность. В тоже время наблюдаются отличия по концентрации почвенного раствора в разные периоды вегетации и в отдельных ячейках кассет, что обусловлено свойствами удобрений, способами внесения их в торф и качеством перемешивания субстрата. Крупные гранулы удобрений не всегда обеспечивают равномерное распределение их по субстрату, а, следовательно, и по кассетам и ячейкам. Различия по содержанию подвижных форм фосфора и калия в отдельных ячейках одной кассеты достигали 60-120% при использовании отечественных удобрений и 20-70% в финском субстрате.

Рост и развитие сеянцев.  Из многочисленных опытов с различными нормами и видами удобрений наиболее оптимальные результаты были получены на субстрате из переходного торфа с внесением 0,8 и 1,0 кг/м3 азофоски. По данным 4-х лет наблюдений 1-летние сеянцы сосны на нем имели среднюю высоту от 6,5 до 9,4 см, на финском субстрате от 7,3 до 8,1 см. На местном субстрате отмечены более высокие различия средней высоты сеянцев между кассетами (от 30 до 120%) и очень большие между сеянцами одной кассеты (до 4-5 раз). Основную долю влияния на различие размеров, кроме генетических свойств, оказывают технологические факторы – равномерность внесения удобрений и условия полива. Большая дифференциация сеянцев по высоте снижает выход посадочного материала при его строгой стандартизации. Ячейки кассет имеют прорези, через них прорастает довольно много корней сеянцев, которые обрезаются перед выемкой сеянцев из кассет.

Данные по развитию корней 1-летних сеянцев сосны на финском и местном субстратах (табл. 5)  показывают, что на местном субстрате из переходного торфа среднее количество корней, приходящееся на один сеянец, в основном больше, а их общая длина несколько меньше, чем на финском. Опытами так же установлено, что высокие дозы удобрений при внесении в основную заправку, а, следовательно, и высокая концентрация солей в почвенном растворе, оказывают отрицательное действие на развитие корневых систем сеянцев (Мочалов и др., 2000а; 2005а; Motshalov, 2004).

Таблица 5 -        Развитие корней 1–летних сеянцев сосны*        

Субстрат

Корни 1+2 порядка

В том числе корни 2-го порядка

Масса 100 сеянцев, г

количест-

во,  шт.

длина,

см

количество

длина

шт.

%*

см

%*

Финский

193

477

175

90,7

357

78,4

60,1

Местный

259

391

241

93,1

285

72,9

62,4

*По количеству и длине корней средние показатели на 1 растение, сеянцы выащивались в кассетах пант; % количества и длины корней 2-го порядка – от показателей корни 1+2 порядка

Глава 6. Основные положения эффективной технологии выращивания сеянцев и саженцев

Комплексные исследования в открытом грунте питомников и в теплицах позволили установить определенные  закономерности зависимости роста и развития сеянцев и саженцев от почвенных и климатических условий и на основании их разработать нормативные требования региональной технологии в питомниках и теплицах (табл. 6-10).

По результатам исследований и с учетом нормативных требований разработаны и проверены при опытно-производственных проверках технологические приемы создания благоприятных водно-физических, агрохимических и микроклиматических условий  для интенсивного выращивания посадочного материала в питомниках и теплицах. Они по ряду позиций отличаются от приемов, используемых в прежней технологии.

Таблица 6 - Нормативные показатели физико-химических свойств

почвы в посевных и школьных отделениях питомников

Наименование

Единицы

Показатель

Физические свойства

1.Объемная масса:  - в год посадки

г/см3

0,7-1,1

- в конце второго и третьего

  годов  выращивания

для сеянцев

г/см3

1,0-1,2

для саженцев

г/см3

0,9-1,16

2.Общая пористость:  – в год посадки

%

55-70

- в конце второго и  третьего годов выращивания

%

50-60

Химические свойства

1. рН солевой суспензии

4,7-5,0

2. Содержание гумуса

%

3-4 и более

3. Потеря при прокаливании (при первичном окультуривании)

%

8 и более

4. Содержание подвижного фосфора (Р2О5)

мг/100г почвы

10-20

5 Содержание подвижного калия (К2О)

мг/100г почвы

10-25

6. Содержание щелочногидролизуемого азота (N)

мг/кг почвы

90 и более

Условия вспашки:

1. Глубина пахотного слоя (вспашка с оборотом пласта)

см

18-20

2. Глубина рыхления подпахотного слоя на суглинисты почвах (без оборота пласта)

см

до 35

3. Глубина заделки торфа, органических и минеральных удобрений в почву дисковыми (фрезерными) орудиями

см

15-18

Таблица 7  - Нормы внесения торфа  и органических удобрений

  на паровых полях питомников

Категории почв по степени  обеспеченности гумусом

Содержа-ние гумуса, %

Нормы внесения, т/га

торфа

навоза

ТМУ,

ТМАУ*

КПУ,

ТПУ*

Очень бедные и бедные

до 2,0

400-500

50

50

50

Недостаточно обеспеченные

2,01-3,0

200-300

50

50

50

Средне обеспеченные

3,01-4,0

100-200

50

50-70

50-100

Хорошо обеспеченные

4,01 и более

50

25-50

До 50

До 50

* ТМУ- торфоминеральные, ТМАУ– торфоминеральноаммиачные, КПУ– коропометные, ТПУ- торфопометные компостированные органические удобрения.

Таблица 8 – Нормативные показатели температурного режима

воздуха (на 10 см от почвы) в теплицах в период прорастания семян

Порода

Число дней

периода

Средняя

темпера-тура,

оС

Необходимое количество часов с пределами температур

Допустимое количество часов с температурой выше,

пределы тем ператур, оС

количест- во часов

30 оС

35 оС

От посева до появления первых всходов

Сосна

7-8

17-18

15-30

87-92

9

3

Ель

7-8

16-18

15-30

85-102

12

3

Лиственница

7-8

16-18

15-30

80-87

9

3

От появления первых всходов до массовых всходов

Сосна

5-7

16-22

20-30

44-58

6

0

Ель

6-7

16-22

18-25

37-50

6

0

Лиственница

5-6

16-22

20-30

43-47

6

0

Таблица 9 - Нормативные показатели микроклимата в теплицах

по фазам роста 1-летних сеянцев

Порода

Продолжи тельость периода, дни*

Средняя температура за пе-

риод, оСх

Среднесуточные температуры воздуха, оСх

Средняя от

носительная влажность воздуха, %

Влажность суб страта,

% от ПВ

сумма

колебания

Развертывание хвои

Сосна

10

20,4

205

15-26

83

65-70

Ель

12

20,0

240

15-26

85

60-70

Лиственница

8

20,0

160

17-23

93

85-90

Линейный рост, I этап

Сосна

18

18,8

340

12-22

87

65-70

Ель

21

18,9

400

12-26

86

60-70

Лиственница

18

17,8

320

12-22

87

65-70

Линейный рост, II этап

Сосна

35

17,9

630

10-26

83

65-75

Ель

35

17,1

600

10-23

82

70-80

Лиственница

39

15,8

620

7-24

86

70-80

х – продолжительность периода – оптимальная; - температура воздуха на 10см от почвы

Основные положения интенсивных технологий изложены в разработанных и используемых на производстве рекомендациях и нормативных документах (№ 12-20 в списке публикаций автора). Все приемы и операции технологий разработаны с учетом комплексной механизации, с использованием отечественных машин и механизмов, химических средств и местных материалов. Нормативные требования и новые данные по совершенствованию технологии, полученные позднее будут использованы при подготовке для переиздания имеющихся нормативных документов.

Таблица 10 - Нормативные показатели физико-химических свойств

субстратов при выращивании сеянцев в теплицах

Показатели

Единицы измере-ния

Свежий торф

Торф по-вторного использо-

вания*

Компостированный лигнин

Коровой компост

верховой

низин-

ный

Физические свойства субстратов

Объемная масса

г/см3

0,11-0,21

0,19-0,26

0,21-0,60

0,17-0,21

0,17-0,22

Пористость

%

84-93

86-88

80-86

85-90

85-90

Зольность

%

< 25

< 25

< 60

-

-

Степень разложния

%

20-40

25-40


-

-

Химические свойства субстратов

рН

водное

3,0-5,0

5,5-6,5

5,0-6,5

6,5-7,5

6,5-7,7

солевое

2,5-4,5

4,5-5,5

4,0-5,0

6,4-7,2

6,1-6,7

Подви-жные

Р2О5

мг/100 г почвы

5-10

11-15

60-100

1-5

7-25

К2О

10-20

25-40

20-70

12-50

20-60

Азот**

мг/кг

400-830

400-880

500-780

Предельно допустимое содержание элементов в субстрате*

Азот**

мг/кг

700 в посевах сосны

800 в посевах ели

Подви-жные

К2О

мг/100 г почвы

300 в посевах сосны

250 в посевах ели

Р2О5

1800 в посевах сосны

1300 в посевах ели

*Торф повторного использования - продолжительность использования без замены до 14 лет.  Азот** - щелочногидролизуемый азот по Корнфилду.

Глава 7.  Приживаемость и рост сеянцев и саженцев,

выращенных по разработанным технологиям,

в культурах

Первые исследования по апробации сеянцев, выращенных в теплицах,  были испытаны в культурах в 1972 - 1974 годах. В целом было установлено, что в условиях Севера при промывном типе водного режима посадку культур следует проводить в пласты (в микроповышения) с высоким качеством подготовки. Сеянцы сосны и ели, выращенные в теплицах, имеют такие же показатели приживаемости и роста, что и сеянцы из открытого грунта (Синников, Мочалов и др., 1973б; Мочалов и др., 1976в; Бабич, Мочалов, 1982; Бабич, Мочалов и др., 1987). Дальнейшие исследования в культурах были направлены, в основном, на изучение приживаемости и роста сеянцев и саженцев, выращенных по разработанным технологиям, влияния на них почвенных условий и травянистой растительности и необходимости проведения агротехнических уходов.

Опытные культуры в 2000 году (5,2 га) заложены на вырубке 1989 г. с дренированными почвами из-под сосняка кисличного, а в 2001году (2,3 га) - на вырубке (1994 г.) с периодически переувлажняемыми почвами из-под ельника черничного. Подготовка почвы проведена в конце сезона предшествующего года нарезкой пластов плугом ПЛП-135 на обоих участках и созданием микроповышений орудием ПЛД-1,2 в культурах 2000 года. На вырубке с периодическим переувлажнением при подготовке почвы обеспечили сток поверхностной воды.

В культурах сосны проведены посев семян и посадка. Испытывали: - сеянцы 1-летние с закрытыми корням (ПМЗК), выращенные на субстратах из верхового (финский) и переходного (местный) торфов, 2- летние с открытыми корнями (ОК) из теплиц и 3-летние из открытого питомника; саженцы: 4(2т+2)-, 4(2+2)-, и 3(1т ПМЗК+2) – летние. В культурах ели были высажены сеянцы 4-лет (из двух питомников с разной окультуренностью почв) и саженцы 5(3+2) лет. Посев и посадка проведены по пластам и микроповышениям. 

Почвенные условия. В культурах 2000 г. почва дерново-слабоподзолистая среднесуглинистая на тяжелом карбонатном моренном суглинке. В культурах 2001г. почва представлена двумя типами – подзол маломощный среднесуглинистый на карбонатной глине на повышенной части и перегнойно-глеевая среднесуглинистая в пониженной части. При обработке плугом формируется пласт с минеральной почвой толщиной 6-18 см в верхней части и погребенной под ней подстилкой. В результате получается сдвоенный слой (до 9 см) подстилки, ограниченный с двух сторон тонкими гумусированными горизонтами А0А1 (2-3 см) и бедными по содержанию гумуса и подвижных элементов питания горизонтами А2 и В1. В год закладки культур и на 3-4-й годы содержание гумуса, щелочногидролизуемого азота и подвижных форм фосфора и калия в слое сдвоенной подстилки и гумусово-минеральных горизонтах в 1,5-8 раз выше, чем в минеральных слоях верхней части пласта и под пластом. В целом в пластах и микроповышениях формируются благоприятные физико-химические свойства почвы в зоне расположения корней культивируемых растений.

Напочвенный покров. В культурах 2000 г. на третий и четвертый годы после посадки масса травы составляла в среднем 280 …450 г/м2. По количеству стеблей и массе в среднем 75% и 41% приходится на злаки, а из двудольных - 44% по массе – на иван-чай. На 89% учетных площадок масса травы в 1,2–5,8 раза выше предела, при котором, согласно исследований И.А. Марковой (1999), отмечается торможение роста культур. Средняя высота преобладающего вида травостоя 0,3..0,6м, а максимальная 0,4…1,5м. Мощное развитие напочвенного покрова на пластах обуславливает сильную конкурентность культивируемым растениям за свет, почвенное питание и обеспечение влагой, представляет опасность завала растений ветошью (Мочалов и др., 2004,2005б, 2007).

Приживаемость и рост сеянцев и саженцев. В культурах обоих лет приживаемость (на пластах) в первые два года после посадки у ПМЗК и саженцев сосны и ели составляла 93,3…99,8%, у сеянцев сосны с ОК 88,0…99,5%.  В посевах сосны всхожесть (и приживаемость) были 44,6% и 17,4% (Мочалов, 2005).  Слагающими высокой приживаемости были хорошее соотношение массы надземной части и массы тонких корней сеянцев и саженцев, обучение исполнителей технике работ. У саженцев сосны и ели при средней массе одного растения в воздушно-сухом состоянии 10…50 г отношение массы надземной части к массе мелких корней составляло 10…26, что, согласно исследований Н.А. Смирнова (1981), обеспечивает приживаемость в культурах на 90%-м уровне.

При посадке в культуры сеянцы сосны имели высоту на 40-50% (10-15 см) меньше саженцев, у ели эти различия составляли около 14% и 2-3 см. Данные замеров за 5 лет показали, что у саженцев, по сравнению с сеянцами прослеживается более высокая интенсивность роста. При этом она отмечается уже на второй год роста в культурах, и в абсолютных показателях продолжает увеличиваться ежегодно. У саженцев, выращенных из сеянцев разделенных на группы размеров, в культурах лидируют растения из группы крупных.

В пятилетнем возрасте на участке с подготовкой почвы плугом ПЛП-135 (культуры 2000 г.)  лидирующее положение по всем показателям также занимают саженцы сосны, средняя высота которых составляет 140…158 см (табл. 11). По высоте и диаметру они превосходят сеянцы с ЗК и ОК на 28…52%, по приросту в высоту на 19…39%, с высоким уровнем достоверности. По мере убывания размеров культур, а, следовательно, и перспективности, саженцы расположились в следующем порядке: 3-летние, выращенные из сеянцев с ЗК 4-5-летние из отборных крупных 2-3-летних сеянцев с ОК   4-5-летние из несортированных стандартных сеянцев с ОК. У сеянцев с ЗК и ОК различия по высоте и приросту находятся в пределах 5…10%. Наименьшие размеры имеют посевы сосны.

Таблица 11 – Характеристика 5-ти летних культур сосны и ели 

из различного посадочного материала.

Поро

да

Посадочный материал*

Культуры

Приро

ст по Н**, см


возраст,

высота (Н), см

диаметр, мм

вид

лет

M

+m

M

+m

Сосна

Сеянцы с ОК

109,1

1,28

25,2

0,38

31,9

Сосна

ПМЗК

107,9

1,61

24,3

0,51

34,4

Сосна

Саженцы, гр. КР

4(2т+2)

146,6

1,69

34,3

0,50

38,9

Сосна

Саженцы, гр. НС

4(2т+2)

140,4

1,57

32,1

0,51

38,0

Сосна

Саженцы

3(1тЗК+2)

158,1

1,76

37,8

0,59

43,2

Сосна

Посев семян

47,0

1,42

8,8

0,31

16,6

Ель

Сеянцы с ОК

4

58,8

1,43

11,3

0,25

16,7

Ель

Саженцы

5(3+2)

69,1

1,18

15,5

0,26

21,2

  *-  Саженцы, гр. КР и гр. НС – саженцы, выращены из группы крупных и группы несортированных стандартных сеянцев; возраст - 4(2т+2), 3(1тЗК+2), 5(3п+2) = первая цифра – возраст саженцев; первое обозначение в скобках – возраст, место выращивания и вид сеянцев (т – выращены в теплице, без обозначения – сеянцы из питомника); вторая цифра в скобках – срок выращивания сеянцев в школьном отделении питомника. ** Прирост по Н, см – прирост в высоту за последний год.

На участках с подготовкой почвы орудием ПЛД-1,2 и в культурах 2001 года распределение культур по размерам, в зависимости от вида посадочного материала, примерно такое же, но с более низкими (на 5-55%) показателями высоты, диаметра и прироста.

Высокая интенсивность роста культур в первые годы после их создания является важнейшим условием успешного их сохранения. При быстром выходе культур из-под влияния травостоя исключается или снижается до минимума необходимость в трудоемких и затратных агротехнических уходах. Это особенно важно в условиях севера, где рубки леса проводятся, в основном, на удаленных от населенных пунктов участках.

Одним из путей решения данной проблемы является использование крупномерного посадочного материала с высокой интенсивностью роста. В наших опытных культурах в возрасте 3 года при средней высоте доминирующего вида травостоя 0,5 м у сеянцев с открытой и закрытой корневой системой только 29-46% растений (рис. 5), имеющих высоту больше 0,5 м, вышли из-под влияния травостоя по световому режиму и опасности завала опадом (ветошью). За остальными растениями этих групп сеянцев, а также за  сеянцами ели и посевами сосны необходимы уходы по удалению травы. У саженцев количество растений с высотой больше 0,5 м составляло 92-94% и за ними агротехнические уходы уже не требуются. 

Рисунок 5 – Средняя высота трехлетних культур сосны и

количество растений с высотой больше 50 см у различных

видов посадочного материала

Выводы и предложения

Проведенные исследования позволили разработать интенсивную региональную технологию выращивания сеянцев и саженцев в открытом грунте питомников Севера, сеянцев с открытыми корнями в телицах с полиэтиленовым покрытием и усовершенствовать технологию выращивания сеянцев с закрытыми корнями в тепличных комплексах. Исследования в опытно-производственных культурах показали,  что посадочный материал, выращенный по разработанным технологиям, весьма эффективен для искусственного лесовосстановления. По результатам исследований и опытно-производственных проверок установлены и решены следующие направления и положения.

1. Установлены зависимость роста и развития сеянцев и саженцев сосны и ели от водно–физических и агрохимических свойств пахотного слоя почвы и их оптимальные показатели (см. табл. 6), которые должны поддерживаться в течение всего периода выращивания. Определяющими составляющими их являются плотность (1,0-1,2 г/см3 для сеянцев, 0,9-1,16 г/см3 для саженцев), общая пористость (50-70%) и пористость аэрации (половина общей пористости), содержание гумуса (3-4% и более) и подвижных форм азота, фосфора и калия (степень обеспеченности повышенная и высокая). При создании данных условий размеры сеянцев и саженцев увеличиваются в 1,2 - 6,1 раза, а по массе различия доходят до 10 и более раз.  Для питомников с первичным окультуриванием почв и внесением больших доз торфа (более 100 т/га) введен дополнительный нормативный показатель - потеря при прокаливании, который отражает оптимальные параметры физических свойств пахотного слоя почвы.

2. Экспериментально установлено, что создание требуемых условий достигается  внесением низинного хорошо разложившегося торфа, органических и минеральных удобрений в основную заправку в паровом поле. Нормы внесения торфа, в зависимости от содержания гумуса, составляют от 100 до 500 т/га. Полученные сведения вносят определенный вклад в теорию земледелия. Использование больших доз торфа, как «органического удобрения», позволяет относительно быстро «окультурить» пахотный слой бедных подзолистых почв, создать оптимальные для роста растений режимы водно-физических показателей и обеспечивает потенциальное плодородие почвы.

3. Сохранение и поддержание достигнутого плодородия на необходимом уровне осуществляется севооборотами, внесением в последующие ротации органических и минеральных удобрений в основную заправку. Среди органических удобрений, наряду с компостами из торфа и минеральных удобрений (ТМУ, ТМАУ), установлена высокая удобрительная ценность нетрадиционных  компостов из  торфа, лигнина, или дробленой коры хвойных пород с куриным пометом (ТПУ - торфопометное, ЛПУ – лигнопометное, КПУ - коропометное удобрения) в дозах 25-50 т/га, вносимых в основную заправку.

Эти условия составляют основу технологии парового поля и являются основополагающими интенсивной технологии выращивания высококачественного посадочного материала для лесовосстановления, обладающего высокой приживаемостью и интенсивным ростом в культурах.

4. Экспериментально установлены технологические приемы, нормы и сроки их выполнения,  снижающие до минимума негативное влияние ряда климатических факторов        на всхожесть семян, вымокание и выжимание сеянцев и саженцев, на интенсивность их роста и развития. К ним относятся, планировка полей и выравнивание поверхности гряд, соответствующие схемы посева семян, мульчирование посевов весной и осенью в год посева, поливы и подкормки минеральными удобрениями. Определены наиболее эффективные мульчирующие материалы.

5. Важной составляющей интенсивной технологии выращивания посадочного материала является борьба с сорняками и защита от болезней. В питомниках региона испытаны используемые и новые гербициды и фунгициды с разными сроками и нормами их применения. Установлены их действие и последействие на сорняки, сеянцы и  саженцы. Наиболее эффективные препараты рекомендованы для использования в питомниках региона, при условии включения их в список разрешенных на момент обработки.

6. Установлено, что разработанные нормативные показатели плодородия пахотного слоя почвы обеспечивают выращивание стандартных и крупномерных саженцев сосны и ели с оптимальным соотношением массы надземной части и мелких физиологически активных корней. При разделении сеянцев перед посадкой в школьное отделение по группам размеров (по высоте и диаметру) ранговое различие групп сохраняется весь период их выращивания в школьном отделении

Разработанная технология подготовки парового поля и выращивания сеянцев и саженцев прошла опытно-производственную проверку и явилась основой составления рекомендаций и технологических карт, которые приняты лесным комплексом для использования в питомниках региона. Эффективность ее применения в северной и средней подзонах тайги при выращивании 3-х летних сеянцев сосны и ели составила (по ценам 1989 года) от 2,63 до 20,2 тыс. руб./га.

7. Установлено, что для роста сеянцев наиболее благоприятными являются условия в теплицах с меньшей амплитудой колебания температур и с увеличением количества часов с активными температурами воздуха в пределах 10-15 и 24-35С. В необогреваемых теплицах сезонного действия такие режимы лучше формируются и поддерживаются при объеме воздуха от 2,5 до 3,5 м3/м2. В северотаежных условиях в теплицах снижается опасность повреждения сеянцев поздними весенними и летниими заморозками.. Создается повышенное содержание СО2 в почве и воздухе, улучшается углекислотное питание сеянцев. Освещенность в теплицах снижается на 10-50%, но полиэтиленовая пленка имеет наибольшую пропускную способность в физиологически активных спектрах. При одинаковых напряженностях света, температуры и влажности воздуха суточный фотосинтез в июне-июле у тепличных сеянцев в 1,2 – 2,4 раза выше, чем у сеянцев с открытого питомника. Это ведет к более быстрому росту сеянцев сосны и ели в теплицах.

Для повышения интенсивности прорастания семян и роста однолетних сеянцев сосны, ели и лиственницы установлены близкие к оптимальным параметры микроклимата по основным фазам развития. По величине прироста второго года, необходимому количеству тепла и многолетним данным температур региона рассчитаны способы доращивания сеянцев на второй год в северной, средней и южной подзонах тайги для получения целевого посадочного материала.

8. Основным субстратом для выращивания сеянцев в теплицах рекомендуется фрезерный торф, но могут также использоваться компосты из гидролизного лигнина и дробленой коры хвойных пород с  установленными показателями физико-химических характеристик. Определено, что субстраты в теплицах при соответствующей подготовке (обработка фунгицидами, добавление свежего торфа или других компонентов) можно использовать без замены 14 лет и более. Замена субстрата необходима при его уплотнении более 0,5 г/см3, увеличении зольности более 50%, сильной засоренности семенами сорняков и патогенами. Расчетный экономический эффект использования субстрата без замены  составляет около 3,5 тыс. руб. и 340 ч/дней на 1 га. теплицы.

Определены верхние пределы содержания подвижных элементов в субстратах для посева сосны и ели (щелочно-гидролизуемого азота 700 и 800, калия 300 и 250, фосфора 1800 и 1300 мг на 100 г субстрата), обеспечивающие высокую всхожесть семян и низкий отпад сеянцев. Определены так же сроки выдерживания субстрата для детоксикации высоких концентраций азота, калия и фосфора. Установлены динамика основных элементов (N, Р, К) в субстрате из низинного торфа, нижний уровень минерального питания по сумме элементов (600-800 мг/100 г) и их соотношению.

Технология выращивания сеянцев в теплицах прошла опытно-производственную проверку и широко используется в производстве. Авторский надзор ее внедрения,  проведенный в 1977, 1978 и 1981 годах в Архангельской, Вологодской областях и республике Коми, показал что  за три года в теплицах региона по данной технологии было выращено 63,4 млн. шт. сеянцев сосны, ели, лиственницы. Эффективность технологии заключалась в сокращении сроков выращивания посадочного материала на 1-2 года и экономии денежных средств (в ценах тех лет) в сумме 60,34 тыс. руб. (подтверждено актами).

9. Установлено, что в тепличном комплексе по выращиванию сеянцев с закрытыми корнями относительно низкие температуры в ночные часы обусловлены, в значительной мере, объемом теплиц, а экстремальные  в дневное время - недостаточным проветриванием и инерцией автоматики. Поливная установка, со стационарно закрепленными распылителями не обеспечивает равномерность полива в кассетах и ячейках в течение сезона. Для улучшения микроклиматического режима в теплицах желательно весной проводить дополнительный обогрев, а в летний период снижать максимальные температуры умеренными поливами в утренние часы, кратковременными поливами в дневные часы и использовать принудительную вентиляцию. Для обеспечения большей равномерности полива и подкормок необходимо переоборудовать крепление трубы с распылителями с возможностью регулярного перемещения ее вдоль продольной оси.

Местный субстрат из переходного или низинного торфа и комплексные отечественные удобрения в основную заправку и при подкормках могут быть равноценной заменой финского субстрата для получения сеянцев таких же или более высоких размеров. Однако, гранулированные труднорастворимые удобрения не обеспечивают равномерного распределения элементов питания в ячейках, что негативно влияет на рост сеянцев. Для более равномерного распределения удобрений в ячейках кассет необходимо использовать удобрения с мелкими гранулами или порошкообразные с более равномерным перемешиванием их при подготовке субстрата.

10. Посадочный материал, выращенный по разработанным региональным технологиям, при условии соблюдения требований при выкопке, хранении и перевозке, обеспечивает высокую приживаемость в культурах и начало интенсивного роста на 2–3-й годы после посадки. Саженцы сосны и ели имеют в культурах высокую приживаемость (>90%) и со 2-го года после посадки стабильно отличаются более интенсивным ростом, чем сеянцы. В 5-летнем возрасте высота и диаметр у них больше в 1,3–1,9 раза. Культуры сосны, созданные из саженцев, уже на 3-й год практически выходят из-под влияния травы по световому режиму и опасности завала опадом и за ними не нужны агротехнические уходы. Для культур из сеянцев уходы необходимы в течение 3-х лет после посадки. Культуры из сеянцев с ЗК и  ОК на 3–5-й годы после посадки имеют довольно близкие показатели роста.

Саженцы сосны, выращенные из отборных сеянцев (группа крупные), в культурах имеют более высокие показатели размеров по сравнению с саженцами, выращенными из несортированных сеянцев. Пятилетние наблюдения в культурах с такими саженцами показали, что группы лидеров (наиболее крупных сеянцев – саженцев) продолжали сохранять свое превосходство по всем параметрам роста (высоте, диаметру, объему стволика).  По мере убывания размеров культур, а, следовательно, и перспективности посадочного материала в лесоводственном плане, саженцы располагаются в следующем порядке: 3-х летние, выращенные из однолетних сеянцев с ЗК 4-х–5-ти летние, выращенные из отборных 2-3-летних сеянцев 4-х–5-ти летние, выращенные из стандартных несортированных 2-3-летних сеянцев.

11. Исследования и анализ нормативных документов по лесовосстановлению (Мочалов, 2008а) показали, что в некоторые из них необходимо внести коррективы по ряду показателей. В частности, необходимо ввести норматив по густоте культур из ПМЗК, изменить норматив по оценке качества культур в отношении количества главной породы для перевода в покрытые лесом земли культур, созданных из саженцев с густотой 2,5 – 2,8 тыс. шт./га. Проектные предложения по данным вопросам были подготовлены рядом НИИ с участием соискателя и находятся на рассмотрении.

Список публикаций автора

Монографии

1. Синников, А.С. Выращивание сеянцев хвойных пород в полиэтиленовых теплицах [Текст] / А.С. Синников, Б.А. Мочалов, В.Н. Драчков // - М. Агропромиздат. -1986. -126 с.

2. Словарь - справочник таежного лесокультурника [Текст] / Н.А. Бабич, А.И. Барабин, Н.П.Гаевский, Э.А. Иванова, В.Е. Кизенков, Б.А.Мочалов, В.В. Петрик, В. Я. Попов, Г.С. Тутыгин, Г.И. Травникова; под ред. Н.А. Бабича // Четыре издания. –Архангельск: АГТУ, СевНИИЛХ. - 2001-2005. -249 с.

Публикации в журналах по списку ВАК

3. Бобнев, А.М. Применение симазина в лесных питомниках Архангельской области [Текст] / А.М. Бобнев, Б.А. Мочалов // Лесное хозяйство. –1968а, -№6 . –С. 80-81.

4. Мочалов, Б.А. Выращивание сеянцев сосны и ели в полиэтиленовых теплицах [Текст] / Б.А. Мочалов, А.С. Синников // Лесное хозяйство. –1977а, -№2. –С. 48-49.

5. Синников, А.С. Лесотехнические требования к полиэтиленовым теплицам в условиях Европейского Севера [Текст] / А.С. Синников, Б.А.  Мочалов // Лесное хозяйство. -1982, -№4. -С. 22-23.

6. Бабич, Н.А. Новая книга: рецензия на кн. Биологические основы выращивания сеянцев сосны и ели в питомниках, авт. Г.И. Редько, Д.В.Огиевский, Е.М.Романов и др. [Текст] / Н.А. Бабич, Б.А. Мочалов // Лесное хозяйство. -1983. № 12. С.62.

7. Бабич, Н.А. Первые лесокультурные центры Европейского Севера [Текст] / Н.А. Бабич, Б.А. Мочалов // Лесной журнал, -1995. -№ 1. –С. 128-131. (Изв. высш. учеб. заведений).

8. Чибисов, Г.А.. Анатолию Сергеевичу Синникову - 80 лет [Текст] / Г.А. Чибисов, Б.А. Мочалов, П.М. Малаховец и др.// Лесной журнал. -1995, -№ 2-3. -С. 208. (Изв. высш. учеб. заведений).

8. Мочалов Б.А. Развитие питомнического дела на Европейском Севере [Текст] / Б.А. Мочалов, Н.А. Бабич, Г.С. Тутыгин // - Лесное хозяйство. – 1997.  - № 1. – С. 27-28.

9. Пентелькина, Н.В. Выращивание сеянцев ели с использованием крезацина в условиях закрытого грунта [Текст] / Н.В. Пентелькина, Б.А. Мочалов, А.Н. Буторин // Лесное хозяйство. -2006. - № 6. С. 45-47.

10. Мочалов, Б.А.. Рост сеянцев сосны с закрытыми и открытыми корнями в культурах таежной зоны [Текст] / Б.А. Мочалов, А. О. Сеньков // Лесной журнал. – 2007. -№4. С. 144-146. (Изв. высш. учеб. заведений).

11. Мочалов, Б.А. О нормативных положениях по лесовосстановлению на севере Европейской России и в Финляндии [Текст] /  Б.А. Мочалов // Лесное хозяйство,  -2008а. -№ 2. -С. 17-20.

Нормативные документы

12. Технологические карты на производство лесных культур на дренированных и временно переувлажненных почвах вырубок (для условий Архангельской области и Коми АССР) [Текст] / А.С. Синников, Б.А. Мочалов, Ю.П. Кушников: Госкомлес СССР. АИЛиЛХ. - Архангельск, 1975. –30 с.

13. Рекомендации по  выращиванию посадочного материала хвойных пород в полиэтиленовых теплицах [Текст] /А.С. Синников, Б.А. Мочалов: Госкомлес СССР. АИЛиЛХ. –Архангельск. 1977. –12 с.

14. Технологические карты на производство лесных культур на дренированных и временно переувлажненных почвах вырубок [Текст] / А.С. Синников, Б.А. Мочалов, Ю.П. Кушников: Госкомлес СССР. АИЛиЛХ. – Архангельск, 1978. –43 с.

15. Нормативы по выращиванию посадочного материала хвойных пород в условиях контролируемой среды в зональном разрезе [Текст]  / А.С. Синников, Б.А. Мочалов, В.Н. Драчков и др.: Госкомлес СССР. АИЛиЛХ. - Архангельск,  1982. –24с.

16. Технологически карты по выращиванию посадочного материала хвойных пород в условиях контролируемой среды в зональном разрезе [Текст] / А.С. Синников, Б.А. Мочалов, Н.А. Смирнов и др.: Госкомлес СССР. АИЛиЛХ. – Архангельск, 1982. –68с.

17. Лесотехнические требования на полиэтиленовые теплицы для выращивания лесного посадочного материала [Текст] / А.С. Синников, Б.А. Мочалов, Н.А. Смирнови др.: Госкомлес СССР.  – М. -1983. –6 с.

18. Рекомендации по выращиванию сеянцев хвойных пород в теплицах с полиэтиленовым покрытием [Текст] / Б.А. Мочалов: Минлеспром СССР. – М, 1990. -36 с.

19. ГОСТ 3317-90. Сеянцы деревьев и кустарников. Технические условия [Текст] / Н.А. Смирнов, А.Б. Калякин, Б.А. Мочалов и др.: Госкомлес СССР  –М. -1990. -

20. Рекомендации по выращиванию посадочного материала хвойных пород в лесных питомниках северной и средней подзон тайги Европейского Севера [Текст] / Б.А Мочалов, Г.А. Мочалова, Т.И. Новосельцева: Госкомлес СССР. АИЛиЛХ. –Архангельск, 1991. –80 с.

21. Рекомендации и технологические карты по выращиванию саженцев сосны и ели в питомниках северной и средней подзон тайги Европейской части России [Текст] / Б.А. Мочалов: СевНИИЛХ, Архангельск. - 2005. -35с.

22. Методические рекомендации по отбору черенков и выращиванию черенковых саженцев ели [Текст] / Б.А. Мочалов:  СевНИИЛХ, Архангельск. - 2005. -12с.

Статьи из периодических изданий и сборников

23.  Мочалов, Б.А. О микроклимате в теплицах с полиэтиленовым покрытием при выращивании сеянцев сосны и ели  [Текст] / Б.А. Мочалов, А.С. Синников  // Вопросы лесовосстановления на Европейском Севере. –Архангельск: АИЛиЛХ. - 1976а. –С. 104-115.

24. Мочалов, Б.А. Содержание углекислого газа в полиэтиленовых теплицах и влияние его на рост сеянцев сосны и ели [Текст] / Б.А. Мочалов // Вопросы лесовосстановления на Европейском Севере. –Архангельск: АИЛиЛХ, 1976. –С. 116-126.

25. Синников, А.С. Использование коровых компостов для выращивания сеянцев в питомниках [Текст] / А.С. Синников, Б.А. Мочалов // Использование древесных отходов и побочных продуктов леса. –Архангельск: АИЛиЛХ.  -1977. –С. 61-66.

26. Мочалов, Б.А. Влияние искусственно изменяемых условий среды на рост сосны и ели [Текст] / Б.А. Мочалов, А.С. Синников // Экология таежных лесов. Архангельск: АИлиЛХ. -1978. –С. 102-110.

27. Мочалов, Б.А. Выращивание посадочного материала хвойных пород в полиэтиленовых теплицах в условиях европейского севера [Текст] / Б.А. Мочалов, А.С. Синников // Искусственное восстановление леса на севере. –Архангельск: АИЛиЛХ, 1979. –С. 43-57.

28. Синников, А.С. Использование гербицидов для борьбы с сорняками в питомниках [Текст] / А.С. Синников, Б.А. Мочалов // Экспресс информация. ЦБНТИ Гослесхоза СССР. –1983а, вып. 13. –С.13-15.

29. Мочалов, Б.А. Некоторые приемы снижения выжимания сеянцев хвойных пород на суглинистых почвах в питомниках севера [Текст] / Б.А. Мочалов, А.С. Синников // Вопросы искусственного лесовосстановления на Европейском Севере. –Архангельск: АИЛиЛХ. -1986б. -С. 31-39.

30. Мочалов, Б.А. Использование торфа при выращивании сеянцев хвойных пород [Текст] / Б.А. Мочалов, Г.А. Мочалова, А.С. Синников. // Научно-исследовательские работы за 1981-1985г.г. –М., Лесная промышленность. -1986в. С. 87-90.

31. Мочалов, Б.А. Совершенствование агротехники выращивания посадочного материала в лесных питомниках [Текст] Б.А. Мочалов. // Леса и лесное хозяйство Архангельской области. –Архангельск: АИЛиЛХ. -1988. -С. 39-50.

32. Мочалова, Г.А. Влияние органических материалов-мелиорантов на почвы лесных питомников [Текст] / Г.А. Мочалова, Б.А. Мочалов  // Исследование почв на Европейском Севере: -IV Сибирцевские чтения. –Архангельск. -1990. –С. 143-144.

33. Мочалов, Б.А. Проблемы производства посадочного материала на Европейском Севере [Текст] / Б.А. Мочалов // Материалы международного симпозиума “Северные леса: состояние, динамика, антропогенное воздействие”, Архангельск, 15-26 июля 1990г. Часть II. –М. -1990. –С. 121-130.

34. Мочалов, Б.А. Окультуривание почв в лесных питомниках севера [Текст] / Б.А. Мочалов, Г.А. Мочалова // Почвенные исследования на Европейском Севере. –Архангельск. -1996. –С. 149-154.

35. Мочалов, Б.А. Развитие лесопитомнического дела на севере России [Текст] / Б.А. Мочалов // Наука лесному хозяйству Севера. –Архангельск: СевНИИЛХ. -1999. -С. 56-60.

36. Мочалов, Б.А. Эколого-биологические и агротехнические основы выращивания саженцев в питомниках севера [Текст] / Б.А. Мочалов // Лесоводственно-экономические вопросы воспроизводства лесных ресурсов Европейского Севера. –Архангельск: СевНИИЛХ. -2000а. –С. 115-125.

37. Мочалов, Б.А. Производство посадочного материала и повышение продуктивности лесов на севере России [Текст] / Б.А. Мочалов // Лесовосстановление на Европейском Севере: материалы финляндско-российского семинара по лесовосстановлению в Вуокатти в Финляндии28.9-2.10.1998. –Вантаа, Финляндия. -2000б. –С 147-154.

38. B. A. Mochalov.  Planting stock production and increasing forest yield in the North European Russia [Текст] /Б.А. Мочалов // Forest regeneration in the Northern Parts of Europe. Proceedings of the Finnish-Russian Forest Regeneration Seminar in Vuokatti, Finland, Sept. 29 – Oct. 2, 1998. –Helsinki. 2000. –P. 141-146.

39. Мочалов, Б.А.  Развитие производства семян и посадочного материала и лесовосстановления в Архангельской области [Текст] / Б.А. Мочалов, Маркку Туртиайнен, // Устойчивое лесопользование в Каргопольском районе Архангельской области 1999-2001. Российско-Финляндская программа развития устойчивого лесного хозяйства и сохранения биоразнообразия на Северо-западе России. -АО Хювятуули (Hyvatuuli Oy) г. Йоэнсуу, Финляндия. -2002. –С. 11-13.

40. Boris Motshalov. Tuloksia Arkangelin alueen metsanuudistamismenetelmien kehittamisprojektista [Текст] /Б.А. Мочалов //Taimi, uutiset, suonenjoen tutkimusasema. Metla. -2004 № . 4. -s. 11- 16.

41. Мочалов, Б.А.  Использование разных видов посадочного материала для лесовосстановления в зоне тайги Европейской части России [Текст] /Б.А. Мочалов //Вопросы таежного лесоводства на Европейском Севере: сб. науч. тр. -Архангельск, СевНИИЛХ. -2005. –С. 123-136.

42. Мочалов, Б.А. К характеристике субстратов и влиянию их на рост сеянцев сосны с закрытыми корнями [Текст] /Б.А. Мочалов, Г.А. Мочалова // Почва как природный ресурс севера: материалы VII Сибирцевских чтений . – Архангельск, 2005а. –С. 101-103.. 

43.  Мочалов, Б.А. К характеристике условий среды на вейниковых вырубках в средней подзоне тайги и влияние их на рост культур сосны и ели [Текст] / Б.А. Мочалов, А.О. Сеньков // Проблемы лесоведения и лесоводства: материалы третьих Мелеховских чтений посвященных 100-летию со дня рождения И.С. Мелехова. (15-16 сентября 2005г.). –Архангельск. -2005б. -С. 47-51.






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.