CC BY
36
УДК 630. 237.4
РОСТ КУЛЬТУР СОСНЫ В КОНКУРЕНТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ С ЖИВЫМ НАПОЧВЕННЫМ ПОКРОВОМ ВЫРУБОК
В.К. ХЛЮСТОВ, О.И. ГАВРИЛОВА, И.В. МОРОЗОВА
(Кафедра лесоводства)
Рассматриваются закономерности роста и приживаемости лесных культур сосны, созданных посевом семя н и посадкой сеянцев с открытой и закрытой корневой системой на вырубках в черничном типе леса среднетаежной подзоны Карелии в конкурентных отношениях с травянистой растительностью. Выявлены закономерности формирования живого напочвенного покрова по средней высоте и проценту проективного покрытия. Для относительно богатых типов условий местопроизрастани статистически достоверно показаны конкурентные отношения между лесными культурами и основными видами напочвенного покрова, обосновано преимущество культур, созданных путем посадки сеянцев перед культурами, выращиваемыми посевом.
Ключевые слова: живой напочвенный покров, посев леса, посадка леса, лесные культуры, конкурентные отношения, посевное место.
Формирование живого напочвенного покрова на вырубках является одним из факторов, ограничивающих рост и развитие культур сосны в первые годы жизни. Это проявляется как в снижении годичного прироста морфометрических показателей деревьев в результате конкуренции за свет и питание, так и в увеличении отпада при навале травы на сеянцы после схода снега, что, в свою очередь, вызывает неинфекционное вы-превание культур и механическое повреждение осевого побега последнего года или стволика растения. Особенно это проя вля ется на свежих минерализованных почвах, где идет быстрое расселение вейника лесного, иван-чая узколистного, луговика извилистого [1, 2]. Соотношение долевого участия
в процентах проективного покрыти (ППП) этих видов с продолжительностью периода после обработки почвы изменяется. Полное (стопроцентное) покрытие почвы растительностью можно наблюдать уже на 4-й год после обработки почвы. Ослабление воздействи на рост культур напочвенного покрова достигается проведением агротехнических уходов или использованием крупномерного посадочного материала [3]. В настоя щее врем в Карелии провод тс как посев, так и посадка леса с использованием различного посадочного материала, что предопределило необходимость проведени исследований по оценке влия ния живого напочвенного покрова на рост и сохранность культур сосны [4].
Объектом исследования служила вырубка 1995 г. на территории Матросского учебно-опытного лесничества Пряжинского центрального лесничества. До рубки — сосня к черничный III класса бонитета. Тип вырубки — вейниково-луговиковый, рельеф — ровный, степень задернения — средн . Почва — подзол иллювиально-железистый супесчаный на морене. Обработка почвы осуществл лась покровосдирателем ПДН-1; ширина минерализованных полос 0,4 м с расстоя нием между ними 3 м. Посев проводили вручную по 20 шт. в одно посевное место стратифицированными семенами 1 -го класса качества, собранными на территории Прионежского района. Расстоя ние между посевными местами 1 — 1,2 м. Посадку проводили по минерализованным полосам с шагом 1 м двулетними се н-цами с открытой корневой системой под меч Колесова и однолетними брикетированными се нцами посадочной трубой «Поттипутки».
Методикой предусматривалась
ежегодная после подготовки почвы посева и посадки культур закладка на минерализованных полосах по 100 учетных площадок размером 1 м2. Общее число площадок составило 2500 шт. В течение каждого из пя ти вегетационных периодов, в последних числах каждого меся ца с мая по сентябрь, измеряли высоту и определя-ли абсолютно сухую массу надземной и подземной частей растений. Проективное покрытие видов травянистой растительности на каждой площадке определяли глазомерно. Затем на площадках скашивали все растени , разбирали по видам, измеряли, высушивали до воздушно-сухого состо-ни и взвешивали. Модельные растения выкапывали, проводили отмывку корневых систем, после высушива-ни определ ли соотношение массы надземной и подземной частей растений.
Успешность создани лесных
культур сосны посевом сем н св -зана главным образом со способностью се нцев противосто ть угнетению со стороны травянистой растительности. Сукцесси на минерализованной почве свежих типов лесорастительных условий начинаетс с заселени площади вейником лесным, иван-чаем узколистным, луговиком извилистым.
Статистические модели временной динамики процента проективного покрытии (ППП) и средней высоты (Нср) видов напочвенного покрова представлены регрессией:
ППП или Нср = ехр(к0 +
+ к11иБ + к211п2О + к31пГ + к41п2Г),
где О — число дней от начала вегетации (при среднесуточной температуре более 5оС); Г — год после проведения подготовки почвы.
Модель справедлива при значениях Г от 1 до 5 лет и продолжительности вегетационного периода (О) от 10 до 140 дней. Продолжительность сезона вегетации в южной части Карелии в среднем насчитывает от 135 до 145 дней. Параметры статистических моделей дл отдельных представителей напочвенного покрова представлены в таблице 1.
Значимость численных коэффициентов уравнений ^>^05=2,0) и коэффициенты детерминации, близкие к единице, свидетельствуют о достаточно высокой степени достоверности полученных моделей.
Общее изменение ППП оценивалось на конец вегетационного периода по годам учета. Нар ду с проективным покрытием напочвенного покрова существенна роль в формировании травостоя принадлежит его высоте. Чем выше травостой и проективное покрытие к концу вегетационного периода по годам после обработки почвы, тем хуже условия для произрас-тани культур.
Т а б л и ц а 1
Параметры статистических моделей процента проективного покрытия и средней высоты представителей напочвенного покрова
Показатель М !пй !п2Р !пГ !п2Г Р2
Вейник лесной
П -0,997670 - 0,0289 4,4972 1,3103 0,995
8,6 - 6,4 30,2 14,9
Нср -1,864 1,0795 -0,077400 2,8159 0,8714 0,995
3,9 4,3 2,5 34,5 19,5
Луговик извилистый
ППП -3,578 - 0,0238 9,5321 -3,504 0,995
20 - 2,9 39,6 24,5
Нср -0,098 - 0,0103 2,6699 -0,806 0,994
0,9 - 2,5 22,3 11,6
Иван-чай узколистный
ППП -12,3 4,9908 0,4022 1,037 -0,344 0,995
2,9 2,9 2,2 10,9 3,9
Нср -4,013 2,0645 -0,179 2,3205 0,5075 0,996
2,9 2,8 2,2 3,6 3,3
П р и м е ч а н и е. Числитель — численные коэффициенты при аргументах; знаменатель — значимость коэффициентов по ^критерию.
Культуры сосны, созданные посевом
При рассмотрении отдельных элементов формирования травостоя и роста культур невозможно получить целостного представлени о конкурентных отношениях между ними. Поэтому нар ду с возрастной динамикой напочвенного покрова получены модели роста культур по высоте в первые 4$5 лет. Именно этот период формировани культур вл етс самым критическим. Размах варьирова-ни культур по высоте про вл етс уже на стадии сея нцев и увеличива-етс с возрастом (рис. 1).
Целостную картину фитоценоти-ческой конкуренции по годам после обработки почвы можно представить при сопоставлении линий регрессии, полученных по модел м динамики роста культур и травостоя . Так, воз-растна динамика средней высоты
культур сосны (Н ), созданных посевом, была описана экспоненциальной кривой вида:
Нср = 20,51е0’6484А В.2=0,975
где А — возраст культур (1 — 5 лет).
С ростом се нцев варьирование значений высот и диаметров возрастает. При этом наибольший интерес представл ет изменение максимальных высот и диаметров, поскольку будущие культуры формируютс в основном из сея нцев-лидеров, имеющих лучшие потенциальные возможности и наибольший прирост.
Даже самые крупные экземпляры культур в 4-летнем возрасте не в со-сто нии превысить высоту доминирующих в травостое представителей вейника лесного и иван-ча узколистного (кипрея). Линии регрессии изменени с возрастом высоты основных видов травянистой растительности и культур позвол ют проследить закономерности в конкурентных отношениях между ними (см. рис. 1). Так, продолжительное превышение высоты травосто над стволиками сосны при быстром (в течение 3—4 лет)
Рис. 1. Изменение высоты и проективного покрытия культур сосны, созданных посевом, и представителей напочвенного покрова по годам после обработки почвы
увеличении проективного покрыти создает неблагопри тные услови дл культур как в зимний период, так и в период вегетации растений.
Зимой, в условиях попадания культур под сухую траву при навале снега, возможны существенные механические повреждения как прироста последнего года, так и самого стволика растений. В летний период конкурентные отношени со стороны травостоя усиливаются, при этом снижается освещенность и ухудша-етс водно-минеральное питани сенцев.
Для исследования темпов роста культур сосны, созданных посевом, растени по годам роста были распределены по высотам. В конце первого сезона вегетации распределение числа растений по высотам подчин лось кривой нормального распределени , котора приобретала незначительную левостороннюю асимметрию к четвертому году роста.
Точность определени средних высот, диаметров, текущих приростов, количества хвои в первый год роста культур составила от 2 до 4%, на пя -тый год — от 4 до 7%. Изменчивость признаков при этом колебалась от 1 3 до 18%.
Точность определени средних величин показателей подземной части культур (длина главного корня, число боковых корней первого и последующих поря дков, их протяженность) в первый год составила 3,2—8,1%, на второй год — 2,6$9,4%. Изменчивость указанных признаков была достаточно высокой — от 30 до 60%.
Устойчивый рост культур сосны, созданных посевом, по высоте и диаметру начинается с третьего года жизни, когда среди растений наблю-даетс увеличение числа относительно высоких экземпл ров.
Основными показател ми состо -ния культур я вля ется их приживаемость и сохранность. Максимально
высокую приживаемость по всем годам роста имели культуры, созданные посевом. Она составля ла 100% в первый и второй год и снижалась до 90% — на пятый и шестой годы после посева. Отпад се нцев наблюдалс только по микропонижениям вследствие вымокания и выжимания корней.
Учет всхожести культур первого года жизни по площадкам колебался от 10 до 80%. Усредненные значения приживаемости по площадкам не могут быть использованы дл получени достоверных результатов по прогнозу численности культур с возрастом. Приживаемость, учтенная в первый год жизни культур, свя зана главным образом с экологическими услови ми посевного места и поэтому может служить основой для прогнозирования её динамики в течение длительного периода времени. Таким образом, сохранность культур в течение шести лет после посева была определена отдельно по п ти классам сохранности, отмеченным в первый год учета: 70—65%, 64—55, 54—40, 39—25, 24—10%.
Дл разных классов исходной приживаемости прослеживаются различные темпы её снижения с возрастом. Так, сохранность первого и второго классов с 70—65 и 64—55% в первый год уменьшилась до 50—40% к четвертому году и до 24—20% на шестой год. Дл классов сохранности в первый год 39—25, 24—10% она уменьшилась до 10—12% уже к третьему-четвертому году и незначительно, до 8—12%, к шестому.
Следовательно, для посевных мест с большим количеством всходов в первые годы жизни их число уменьшалось прежде всего вследствие внутривидовой конкуренции и состав-ля л о не более 5—7 шт. на шестой год. Дл этих классов сохранности не отмечено полной гибели се нцев в одном посевном месте. Дл классов с низким процентом сохранности (39—25 и 24—
10%) на первый год число растений к шестому году составило не более 1—2 шт. в одном посевном месте.
Культуры сосны , созданные посадкой
Посадка культур имеет перед посевом ряд преимуществ. Это прежде всего их более высока конкурентоспособность в отношении живого напочвенного покрова. При посадке осу-ществл етс экономи сем н и в этом случае легче проводить уходы. Такие культуры меньше страдают от выжимания корневых систем, чем посевы.
Стандартный посадочный материал (ОКС) в среднетаежной подзоне Карелии примен етс в насто -щее время на 70% площади посадок культур сосны. Его высота определена ГОСТом и должна быть не менее 12 см. Посадочный материал в питомниках не всегда достигает стандартных размеров и зачастую в х озя йствах высаживаются растения, не достигшие положенных размеров. Тем не менее, его применение при соблюдении правил транспортировки и посадки может дать хорошие результаты. На опытных площадях приживаемость таких культур была не меньше приживаемости контейнеризированных се нцев. При закладке культур из сенцев с открытой корневой системой по обработанной покровосдирателем ПДН-1 почве выя влен значительный размах варьировани значений высот (рис. 2).
При сравнении кривых роста культур сосны (Нср = 81,103е0’42в1А, Я2 = = 0,973) с ростом по высоте видов напочвенного покрова отмечено, что максимальные по высоте культуры сосны начинают достигать средней высоты иван-ча узколистного и вей-ника лесного к т ретьему году, а средние по размерам культуры — только к п тому.
Таким образом, при проективном покрытии от 50 до 90% растения-лидеры сосны в течение 5 лет выхо-
Рис. 2. Изменение высоты и проективного покрытия культур сосны, созданных посадкой сеянцев с открытой корневой системой, и представителей напочвенного покрова по годам после обработки почвы
дят из-под полога травянистой растительности, что свидетельствует о хороших перспективах роста этой светолюбивой породы в будущем.
Культуры, созданные посадкой сенцев ОКС по обработанной почве к третьему-пятому году роста, не подвергаются угнетению со стороны живого напочвенного покрова.
В настоя щее время на площадях лесокультурного фонда примен -
ют контейнеризированные се нцы. В целом при правильном подборе лесокультурных площадей результат, полученный по этому варианту создания культур, достаточно хороший. Приживаемость при этом на территории Карелии достигает 96—100%. Дифференциаци по высоте растений на опытных площад х вырубок про-явля ется уже с первого года роста (рис. 3).
По представленным лини м регрессии видно, что рост культур, выращиваемых из брикетированных се-
я нцев, существенно превышает высоту всех представителей напочвенного покрова в первые годы роста. Это указывает на то, что культуры сосны не испытывают существенного угне-тени со стороны трав нистой растительности и поэтому имеют хорошие показатели роста. Это позволяет уже в 5-летнем возрасте переводить их в покрытую лесом площадь.
При рассмотрении полученных моделей сезонного роста проективного покрытия травянистой растительностью с показател ми роста культур сосны по средней высоте следует отметить закономерные изменени в конкурентных отношения х. Так, при создании культур посевом конку-ренци со стороны вейника лесного и иван-ча узколистного вл етс существенной не только для средней, но и для максимальной высоты культур включительно до шестого года возраста. Сохранившиес се нцы имели низкую степень охвоённости
Рис. 3. Изменение высоты и проективного покрытия культур сосны, созданных брикетированными сеянцами, и представителей напочвенного покрова по годам после обработки почвы
стволика и боковых ветвей, что указывает на их низкую устойчивость в услови х конкуренции с трав нистой растительностью.
Значительно лучшие результаты показали варианты выращивани лесных культур стандартными се нцами с открытой корневой системой. В конкурентном отношении с травя нистой растительностью они имели значительное преимущество перед культурами, созданными посевом. Согласно модельным построени м следует отметить угнетение травостоем в большей степени средних и более низких по высоте экземпл ров.
Наиболее перспективными с точки зрени конкурентной способности с трав нистыми растени ми вырубок я вля ются культуры, созданные сея н-цами с закрытой корневой системой. При этом отмечено, что даже самые низкие при посадке экземпл ры выходят из-под влия ния живого напочвенного покрова уже к четвертому году роста.
Выводы
1. Культуры сосны, созданные посевом без агротехнических уходов не в со-сто нии противосто ть представител м напочвенного покрова и иметь успешный рост и развитие с возрастом.
2. Повышенна себестоимость выра-щивани лесных культур посевом за счет затрат на приобретение семенного материала и необходимости проведени агротехнических уходов не обеспечивает эффективного лесовосстановления на свежих вырубках с плодородными почвами.
3. Применение культур сосны методом посадки стандартного посадочного материала (с открытой корневой системой) на вырубке зеленомошной группы типов леса позволяет к третьему-п ятому году избежать негативного влияния живого напочвенного покрова и гибели культур.
4. Контейнеризированный посадочный материал с первого года после посадки преобладает по высоте над представителями живого напочвенно-
го покрова и имеет высокие показатели казатьс от агротехнических уходов и
приживаемости, что позволяет при его производить перевод культур в покры-
использовании уменьшить густоту, от- тую лесом площадь в возрасте 5 лет.
Библиографический список
1. Ипатов B.C. Кирикова Л.А. Классификация отношений между растениями в сообществах // Бот. журнал. 2000. Т. 85. С. 92-100.
2. Крышень А.М. Динамика растительности на свежих вырубках в ельниках черничных // Лесоведение. 1998. № 6. С.55-62.
3. Соколов А.И., Туртиайнен М. Улучшение системы лесовосстановления // Рубки и восстановление лесов. Петрозаводск, 1999. С. 84-117.
4. Хлюстов В.К., Гаврилова О.И., Морозова И.В. Лесные культуры Карелии (Этапы раннего возраста). М.: МСХА, 2007.
Рецензент — к. с.-х. н. А.Н. Поляков
SUMMARY
The regularity of both growth and establishment of pine forest plantings, sown and planted by seedlings of both open and closed root system, in cutover patches of bilberry forest type in middle taiga subzone of Karelia, in competitive relations with grassy vegetation, are considered in the article. The regularity of living soil cover formation, according to both average height and percentage of supposed coverage, has been revealed. Competitive relations between sylvulas and main soil cover types are shown statistically correct. The advantage of planting seedlings over sowing sylvulas has been substantiated in this article.
Key words: living soil cover, sowing sylvulas, planting sylvulas, competitive
relations, place of seeding.
Хлюстов Виталий Константинович — д. с.-х. н., РГАУ — МСХА имени К.А. Тимирязева.
Гаврилова Ольга Ивановна — к. с.-х. н., Петрозаводский государственный университет.
Морозова Инна Владимировна — Петрозаводский государственный университет.
