CC BY
295
УДК 630*232
К ВОПРОСУ СОЗДАНИЯ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР ПОСАДКОЙ ПМЗК
доктор технических наук, профессор, академик РАЕН, заслуженный лесовод РФ профессор кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин И. М. Бартенев ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
kafedramehaniza@mail. ги
Производство посадочного материала с закрытой корневой системой (ПМЗК), как отдельное направление, широко применяется в течение последних нескольких десятков лет в Скандинавских и ряде других стран северной Европы, Южной Америки, а также в Канаде, США. В конце 60-х годов прошлого столетия были начаты исследования в ЛенНИИЛХе и ЛатНИ-ИЛХе и была разработана технология выращивания саженцев по методу «Брикет».
По данному методу корневая система однолетних хвойных пород, выращенных в теплице, укладывались между двумя спрессованными пластинами из торфа размером каждая 2*5*20 см, т.е. размеры брикета составляют: толщина - 4, ширина -5 и высота 20 см. Объем корнезаделы-вающего брикета или кома 400 см3.
Брикеты обвязываются, укладываются по 50 штук между двумя полиэтиленовыми лентами, свертываются и помещаются в емкости с питательной жидкой средой. После пропитки рулоны отправляются в теплицу, а затем, по истечении определенного времени, на открытую площадку для доращивания в течение одного года. Однако начавшаяся «перестройка» помешала широкому практическому применению и дальнейшему совершенствованию технологии и оборудования производства ПМЗК и создания лесных культур посадкой сеян-
цев и саженцев с закрытой корневой системой в многообразных условиях в Российской Федерации.
В тоже время в зарубежных, особенно в Скандинавских странах, за прошедшие более чем 20 лет производство ПМЗК получило дальнейшее развитие и практика доказала, что получение ПМЗК и его внедрение в лесокультурное производство является перспективным, по сравнению с посадочным материалом с открытой корневой системой, направлением. В Финляндии и Швеции в настоящее время до 90 % культур создают посадкой ПМЗК.
В России, опираясь на зарубежный опыт, во второй половине 90-х годов начали производить сеянцы с закрытой корневой системой. Были построены теплично-лесопитомниковые комплексы в Карелии (Петрозаводский, Костомукшский, Лах-денпохский и Калевальский лесхозы). Особый размах производство ПМЗК получило в Семеновском спецлесхозе Нижегородской области. В данном лесхозе применяемые Скандинавские технологии и оборудование усовершенствованы, что позволило наладить производство определенной части оборудования на заводах г. Нижнего Новгорода.
К преимуществам производства ПМЗК относятся меньший расход семян и трудозатрат, легче контролировать рост,
более быстрое развитие сеянцев, облегчение перевозки и отсутствие отпада при транспортировке, облегчение посадки, продление сроков посадки вплоть, в благоприятных условиях, в течение всего безморозного периода и техническая возможность автоматизации как процесса производства ПМЗК, так и его посадки на лесо-культурной площади. ПМЗК незаменим в сложных лесорастительных условиях; при рекультивации земель, нарушенных горнотехническими работами при добыче полезных ископаемых, песчаных и глиняных карьеров и т.п., а также на землях с радиоактивным загрязнением, где использование ПМЗК позволяет автоматизировать процесс посадки культур.
Это и вызвало интерес агенства лесного хозяйства РФ, что выразилось в выделении средств на возведение теплично-лесопитомнических комплексов в 37 регионах страны, в т.ч. комплекса в Воронежской области, ориентированного на технологию, применяемую в странах Северной Европы и Канады.
Эта технология основана на получении однолетних сеянцев с корнезаделы-вающим комом в контейнерах минимального объема. Выбор контейнера типа «ком» и отдача предпочтения ему из двух других типов «трубка» и «блок» сделана по следующим обстоятельствам.
Контейнеры «трубка» имеют внешнюю оболочку, которую наполняют субстратом. Сеянцы оставляют в контейнере до их высадки на лесокультурную площадь. К контейнерам этого типа относятся «Ontario» (трубка из полиэтиленовой пленки с открытыми концами), «Walter»
(пластиковые капсулы), «РарегроЪ» (бумажные блоки с различными сроками разложения), «ЕсороЪ» (блоки из ламинированной бумаги) и т.п. Основной недостаток контейнеров этого типа - медленное проникновение корней в почву. Оболочки трубок «ЕсороЪ» и «СотЫсеП» необходимо удалять непосредственно перед посадкой, что снижает производительность при посадке, делает практически невозможным механизировать посадку [7, 8].
Во многих странах ведутся разработки материалов для изготовления трубки с заданным сроком службы и были достигнуты успехи. Установлено, что поликпро-лактоновая оболочка через три месяца после посадки растений в открытый грунт разлагается в достаточной степени и становится проницаемой для корней. Также были разработаны фоторазрушающиеся полиэтиленовые пленки, которые разлагаются через заданные сроки. Но, несмотря на уникальные качества этих материалов, широкому внедрению в производство мешает их высокая стоимость.
Контейнеры типа «блок» являются одновременно и контейнером, и субстратом для выращивания сеянцев. Их конструкция сочетает преимущества контейнеров типов «трубка» и «ком». Контейнеры изготавливают из органического материала, состоящего из смеси сфагнового торфа, вермикулита, целлюлозных волокон и питательных веществ (блок «Kys-Tree-Stars, США), «^аро»(Финляндия). В результате корневая система растений остается внутри корневого куба и после посадки. Основными недостатками данного типа контейнеров являются высокая стоимость и
большие размеры. Контейнеры «блок» востребованы при выращивании ПМЗК декоративных кустарниково-древесных пород [8].
Контейнеры типа «ком» представляют собой формованные кассеты, состоящие из ячеек, заполняемые питательным субстратом, высеянными семенами и мульчей. «Ком» субстрата обеспечивает биологические условия для сеянцев, поскольку быстро укореняются в почве. Однако сеянцы должны расти в контейнере достаточно долго, чтобы корни связали субстрат, т.е. получился достаточно надежный армированный корнями ком и перед посадкой могли перенести выемку из ячейки без ошмыгивания и обрыва стволовой части.
Каждый вид контейнеров типа «Ком» имеет свои особенности. «Styroblock», «Cellpot», TA, TAL, КГ Metsa-Serla изготовлены из вспенивающегося полистирола; «Hiko», «Enso», «Starpot», «Осинки», «Ардатов-40», «Spenser-Lamaire», «Planta-80», «Coma» - из специальных пластиков или полиэтилена. Материал и конструкция контейнера влияют на сохранность в нем сеянцев во время зимнего содержания на открытом воздухе. Однако самые большие различия в поведении сеянцев связаны с густотой стояния при выращивании в теплице, а не с самими контейнерами [Романов, Ушнурцов, Митякова, Мухортов, Гагарин, 2003], [Мелешин, Жигунов, Гомельский, Маспаков, 1990].
Технологические линии производства ПМЗК хвойных пород в создаваемых в настоящее время регионах РФ теплично-питомнических центрах основаны на при-
менении кассет «Р1аП;ек-Р» шведского производства.
Ячейки кассеты имеют конусообразную форму, дренирующие отверстия на дне, прорези и внутренние грани в стенках для воздушной подрезки корней, имеющие внутреннее химическое покрытие СиС03, что позволяет предотвратить первичную деформацию корневых систем.
Вертикальные щели и направляющие ребра ячейки способствуют естественному и правильному развитию корневой системы. Корни широко разветвляются, доходя до щелей в стенках ячейки, подвергаются «воздушной обработке», которая способствует образованию активных корневых кончиков, готовых к росту при высадке сеянцев. Боковые щели также предотвращают образование недостатка кислорода в торфяном комке и одновременно играют роль дренажа при чрезмерном поливе.
Общим для кассет типа «ком» являются небольшие размеры составляющих их ячеек (табл. 1). Высота кома в основном 7.3...10 см и размеры его в верхнем поперечном сечении в пределах 38.5*38.5 .48x29 см.
Столь небольшие размеры «кома» и концентрация корней в таких малых объемах вызвано тем, что в условиях стран Северной Европы температура, влажность почвы и воздуха в течение всего вегетационного периода обеспечивают высокую приживаемость и сохранность высаженных сеянцев с комом на глубину всего лишь 10.12 см (с учетом глубины заделки корневой шейки растений). Этому так же способствует крайне низкая конкуренция или вообще ее отсутствие со стороны
Таблица 1
Параметры кассет и ячеек типа «Ком»
Параметры Модели кассет
Рк^ек 36F Рк^ек 49F Рк^ек 64F Рк^ек 8№ Рк^ек 100F Рк^ек 121Г Ешо 77 Осинки 49
Внешние габариты кассеты, см 38,5* 38,5*9 38,5* 38,5*10 38,4* 38,4*7,3 38,4* 38,4*7,3 38,5* 38,5*9,0 38,4* 38,4*7,3 48* 29*9,5 30*27,5* 10
Размер ячейки, см 6,4*6,4* 9 4,9*4,9 *10 4,6*4,6* 7,3 4,1*4,1* 7,3 3,7*3,7 *9,0 3,3*3,3 *7,3
Объем ячейки, см3 230 155 115 85 85 50 90 110
Количество ячеек 36 (6*6) 49 (7*7) 64 (8*8) 81 (9*9) 100 (10*10) 121 (11*11)
Масса кассеты, г 710 930 960 970 980 1065 266 794
травянистой и второстепенной древесно-кустарниковой растительности. Как показывают исследования и лесокультурная практика посадочный материал дает хорошие результаты после посадки при слабой конкуренции травянистой растительности, когда ее масса в сухом состоянии составляет 2...6 г/м2. Считается, что 200 грамм сухой травы на 1 м2 - это уже сильное зарастание травой, вызывающее до 60 % отпад посадок [5].
Перемещаясь с севера на юг, условия лесососстановления усложняются. С одной стороны, снижаются запасы влаги в почве и возрастают сухость воздуха; с другой стороны, возрастают плодородие почвы, продолжительность вегетационного периода, сумма положительных температур и буйное развитие травянистой растительности (250.500 г сухой травы на 1 м2) [9, 2], а также опережающими темпами рост лиственных пород по сравнению с хвойными в первые 10 лет.
Следовательно, осуществляемое в настоящее время механическое перенесение технологии создания культур сеянцами типа «Ком» (табл. 1) с севера Европы в южную часть таёжной зоны и тем более в зону смешанных и широколиственных лесов может дискредитировать саму идею использования ПМЗК.
Имеющиеся исследования биологического потенциала различных видов посадочного материала показали, что чем жестче условия роста на лесокультурной площади, тем отчетливее проявляются преимущества крупного посадочного материала. Это объясняется тем, что, с одной стороны, корневая система оказывается в более нижних слоях почвы, где влаги значительно больше, чем в верхнем слое; с другой стороны, большие размеры надземной части делают культуры более конкурентоспособными к травяному покрову и поросли второстепенных лиственных пород.
В силу этих обстоятельств, срок вы-
ращивания контейниризированных сеянцев, как показали исследования в СПбНИ-ИЛХе, необходимо, применительно к условиям Северо-Запада России увеличить до 2-х лет и объем «кома» до 400 см3 и более [Бирцева, Извекова, 1988; Жигунов, Гомельский, Маслаков и др., 1990]. Аналогичные результаты при закладке культур на богатых почвах получены многими зарубежными исследователями [Dusek, 1981; Sicheres, 1982; Tinus, 1982]. При увеличении объема контейнера или ячейки до 800.1000 см масса сеянцев, по сравнению с контейнерами 400 см , возрастает в 2 раза, что существенно улучшает рост культур [6].
Технологии ПМЗК, применяемые в странах Северной Европы и Канаде, ориентированы на получение однолетних сеянцев с корнезакрывающим комом минимального объема. Малый объем кома (50.230 см3) приводит к увеличению густоты стояния растений и улучшению технико-экономических показателей производства [4].
Это имеет место в условиях, характерных для стран Северной Европы, вдоль берегов которых проходит СевероАтлантическое течение - продолжение Гольфстрима. Финляндия, хотя дальше находится от Гольфстрима, но испытывает отепляющее воздействие Атлантики. В течение года преобладают Западные ветры с частыми циклонами. Зима мягкая, лето прохладное. Влажные ветры приносят пасмурную погоду и много дождей. Годовое количество осадков составляет 700.1000 мм.
Отечественная практика применения
Скандинавской технологии ПМЗК и выращивания культур посадкой сеянцев с закрытой корневой системой также относится к условиям Северо-Запада и Севера европейской части Российской Федерации, где температурный режим и количество осадков достаточно благоприятны для их развития. Например, количество осадков в Ленинградской, Архангельской, Кировской областях, Карелии составляет 600.700 мм в год. Летом выпадают частые дожди и преобладают западные ветры.
Перенос Скандинавской технологии в чистом виде в условия зоны смешанных и широколиственных лесов, где количество годовых осадков значительно меньше (400.500 мм в год), чем в странах Северной Европы, и они большей частью выпадают в осенне-зимнее время; весной часто дуют суховеи и осадки выпадают нерегулярно и в недостаточном количестве. Центрально-Черноземный регион - это регион рискованного земледелия, недостаточного и неустойчивого увлажнения. Поэтому мелкая посадка сеянцев с комом корней высотой до 10 см в этой зоне не даст положительных результатов: директивное внедрение Скандинавской технологии в совершенно иные условия приведет к дискредитации нового направления в производстве посадочного материала.
Чтобы избежать этого, необходимы глубокие исследования, направленные на обоснование параметров почвенного-корневого кома, достаточных для их размещения при посадке на лесокультурной площади в более глубокие влажные слои почвы. Это может быть гарантией приживаемости и хорошего роста ПМЗК. При этом
следует исключить закручивание и изгиб вверх центрального корня сеянцев.
Обеспечение отмеченных выше требований возможно, если производить укрупненный ПМЗК, т.е. саженцы, рассчитанные для посадки на глубину до 20.25 см. Однако увеличение объема корнеза-крывающего кома ведет к снижению густоты растений, вследствие чего площадь теплиц будет использоваться менее эффективно.
Для снижения стоимости ПМЗК известны предложения двухротационного способа выращивания саженцев в течение двух лет. Вначале в теплицах выращивают сеянцы в ячейках малого объема, а затем производят пересадку в ячейки большего объема с последующим размещением их на специальном открытом полигоне, оборудованном системой полива [Жигунов, Козлова, 1988]. Этот способ практически идентичен двухстадийному выращиванию укрупненного посадочного материала с открытой корневой системой - сеянцев в посевном отделении лесных питомников, затем пересадка и доращивание в школьном отделении, получая 4-5-летние саженцы.
Как видно, при применении ПМЗК сроки выращивания саженцев снижаются не менее чем в два раза. И это достоинство может быть реализовано в получении высокой приживаемости и интенсивного роста, обеспечении жизнеспособности в конкурентной борьбе с травянистой растительностью, не только благодаря глубокой посадке и помещении корнезакрывающего кома в нижние влажные почвенные слои, но и в не меньшей степени зависит от технологических приемов подготовки почвы.
В настоящее время подготовка почвы на раскорчеванных и нераскорчеванных вырубках с дренированными почвами состоит в нарезке двухотвальных борозд с расстоянием между центрами борозд, равным ширине междурядий. Глубина борозд - 10.12 см, ширина 70 см. При такой глубине снимается напочвенный покров, выполняющий роль мульчирующего слоя, хорошо пропускающего осадки, препятствующего испарению влаги и поддерживающего почву во влажном состоянии. Удаление его обнажает нижние бесструктурные горизонты, влага под действием солнечной энергии интенсивно испаряется, выпадающие в летнее время осадки быстро испаряются, не проникая до корневой системы культур. Температура открытого дна борозды на песках в лесостепной зоне достигает +40 °С, на глубине 5 см - 26°С, в то время как в междурядьях, где подстилка сохранена, соответственно 27 и 19,5 °С [5].
Исследования показывают, что факторы высокой температуры в зоне дна борозды и невысокой относительной влажности почвы являются причинами низкой приживаемости сеянцев сосны обыкновенной в год посадки. Спустя 3 года сохранность составляет около 34 %. А сохранность рядом расположенного самосева сосны на заброшенных сельскохозяйственных полях превышает 80 %. При этом отмечается, что на площадях, интенсивно зарастающих травой, уже не 3-й год накопление сосны самосевом практически прекращается, но на бедных почвах, где нет густого травяного покрова и не проявляется его конкурентное влияние на сосну; накопление подроста происходит на протяжении 7 лет [5].
Все это позволяет сделать вывод, что аналогичные результаты могут иметь место и в случае применения ПМЗК. Посадка сеянцев с корнезакрывающим комом высотой 9.10 см на глубину до 12 см в дно открытой борозды вряд ли приведёт к желаемому результату.
Чтобы быть убежденным, необходимы специальные исследования, основанные на создании культур посадкой саженцев с ЗКС на почвах, подготовленных таким образом, чтобы верхний напочвенный покров в стерелизованном химическими препаратами виде оставался на месте. Следовательно, существует проблема, и ее решение требует комплексного подхода.
Практический интерес представляет технология подготовки почвы на вырубках, основанная на понижении пней, как минимум, до поверхности почвы и ниже, многократное рыхление почвы дисковыми орудиями на глубину до 15.17 см в течение летнего сезона под посадку культур с открытой или закрытой корневой системой весной следующего года. Подобная подготовка почвы полностью подавляет корне-отпрысковое развитие осины, обеспечивает высокую степень крошения верхнего слоя с оставлением его на месте. Это является гарантией предотвращения повышения температуры песка и супеси в зоне корней и интенсивного снижения влажности почвы [1, 2].
При сплошном удалении надземной части пней, сплошной обработке почвы обеспечивается прямолинейность рядов культур с заданными междурядьями, создаются условия для машинизации и автоматизации комплекса технологических
операций, использования тракторов как специального, так и общего назначения, повышения рабочих скоростей и производительности агрегатов.
Заключение. Опыта производства посадочного материала с ЗКС в условиях лесостепной зоны крайне недостаточно, да и его практически нет. Применение Скандинавской технологии в южных регионах не даст ожидаемых результатов. Необходимы для условий юга и, в частности Центрально-Черноземного региона, специальные исследования по подготовке почвы, исключающей её перегрев в летнее время и лишнее испарение почвенной влаги в атмосферу; по производству саженцев, обладающих достаточной конкурентной способностью в противостоянии с травянистой и древесно-кустарниковой растительностью, имеющих высокую приживаемость и сохранность.
Посадка саженцев может производиться техническими средствами дискретного действия, а также специальными лесопосадочными машинами, обеспечивающими глубокую посадку ПМЗК - 18.22 см. Существующие устройства посадки ПМЗК - ручного типа и высаживают только сеянцы типа «Ком» на глубину до 12 см. К таким устройствам относятся «РоЬ-риЫ» (Финляндия), «Меч Колесова» и «Рудол». Они не пригодны для глубокой посадки саженцев.
Кроме ПМЗК и ПМОК заслуживает внимание то, что нам преподносит природа, а именно облесение путем подсева в образовавшихся открытых полянах, посев семян сосны на заброшенных сельскохозяйственных полях в зоне рискованного
земледелия, на вырубках и гарях совместно с семенами трав с обязательным предварительным рыхлением верхнего слоя почвы. Возможны другие варианты.
Библиографический список
1. Бартенев И.М., Родин С.А. Экологизация технологий и машин лесного комплекса. Пушкино: ВНИИЛМ, 2001. 88 с.
2. Бартенев И.М., Сухов И.В., Вершинин В.И. Технология сплошной обработки почвы под культуры дуба на вырубках // Лесное хоз-во. 1995. № 4. С. 42-43.
3. Белостоцкий Н.Н. О производстве культур саженцами с закрытой корневой системой // Лесное хоз-во и лесная пром-сть. 1979. № 3. С. 30-32.
4. Бирцева А.А. Густота посевов и качество посадочного материала с закры-
той корневой системой. Л., ЛенНИИЛХ, 1986. С.34-38.
5. Денисов С.А. Лесоведение. Естественное возобновление леса. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. 67 с.
6. Жигунов А.В. Теория и практика выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой. С.-Петер-бург: СПбНИИЛХ, 2000. 293 с.
7. Маркова И.А. Современные проблемы лесовыращивания. С.-Петербург. СПбГЛТА, 2008. 156 с.
8. Лесные культуры. Ускоренное выращивание / Е.М. Романов, Н.В. Еремин, Д.И. Мухортов [и др.]. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2001. 156 с.
9. Сухов И.В., Кострыкин В.А., Казаков В.И. Технологии лесокультурных работ на вырубках. М., 2004. 150 с.
UDC 630.367
MACHINES FOR STUMPS EXTRACTION
post-graduate student of Forestry mechanization Department E. V. Pozdnyakov FSBEI HPE «Voronezh State Academy of Forestry and Technologies»
The working conditions of tractors and other forestry machinery, when planting forestry crops on the cutting plots, are much worse in comparison with those on the treeless areas, due to the presence of stumps, root systems and cutting remains. Moreover, in many regions it is necessary to process the soil as well as to fight against the fast-growing, uncontrolled vegetation for 10.20 years to make the culture growing successful. Therefore the technology of forestry crops
creation on the cutting plots should guarantee possibility of machinery application for the total vegetation period.
Creation of highly productive plantations on the cutting plots includes several basic technological operations common to different working conditions. The foresters combine these preparations into one group, defining them as preparatory activities on the cutting plot, stumps and trees extraction being the most labor-consuming among them [1].
