CC BY
47
УДК 630*237.4 А.Л. Юрьева
ВЛИЯНИЕ ПОДГОТОВКИ ПОЧВЫ И ВИДА ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА НА РОСТ И РАЗВИТИЕ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР СОСНЫ
Изучена периодичность роста и развития сосны обыкновенной в зависимости от подготовки почвы и вида посадочного материала.
Ключевые слова: лесные культуры, сосна обыкновенная, ритмы роста и развития, сеянцы, саженцы, закрытая и открытая корневые системы.
В 1997 г. при Петрозаводском государственном университете было организовано учебно-опытное лесничество площадью около 2500 га. По данным инвентаризации 1929 г., на его территории произрастали сосновые леса. Обследование 1998 г. показало преобладание лиственных насаждений, сформировавшихся на концентрированных вырубках 1930-х гг. Почвы сравнительно плодородны, более 75 % местообитаний оцениваются 1-111 классами бонитета. Наиболее плодородные участки заняты лиственными породами: в процессе лесовозобновления на вырубках прошлых лет возникали смешанные лиственные древостои, под пологом которых формировался второй ярус из ели. Значительную долю общего запаса составляют приспевающие и спелые еловые древостои, частично сформировавшиеся в результате выборочных рубок в сосняках. Налицо классическая смена сосны елью и малоценными лиственными породами. При проведении хозяйственных мероприятий в таких условиях необходимо в наиболее плодородных типах условий произрастания обеспечить восстановление хвойных пород, желательно сосны. Часто это возможно только при искусственном восстановлении.
Лесные культуры закладывают различными методами, с разными способами подготовки почвы, из различных видов посадочного материала. В Скандинавии накоплен опыт создания лесных культур посадкой сеянцев с закрытой корневой системой (ЗКС) по неподготовленной почве. В нашей стране чаще используется посадочный материал с открытой корневой системой (ОКС) по подготовленной почве, но применяются и контейнеризированные сеянцы. Среди лесных культур, созданных в Карелии посадочным материалом с ЗКС, отмечены как успешные, так и неудачные. Например, в условиях открытых болот и на побережье Ладожского озера в Питкярант-ском и Сортавальском районах они имели слаборазвитую деформированную корневую систему [5]. По-видимому, не все типы условий произрастания подходят для такого посадочного материала. В литературе отмечается, что для успешного укоренения сосны с закрытыми корнями почва должна быть хорошо дренируема, тогда образуется стержневая корневая система, обеспечивающая высокую устойчивость растений [2, 3]. Таким образом, появилась необходимость в изучении особенностей роста контейнеризированных се-
янцев и в разработке рекомендаций по их применению. Нужно сравнить их развитие также с развитием сеянцев с ОКС для выбора наиболее экологически и экономически выгодного посадочного материала.
Объекты и методы исследований. В 1999-2002 гг. проведены исследования особенностей роста лесных культур сосны обыкновенной, созданных на вырубке десятилетней давности в брусничном типе условий местопроизрастания на территории учебно-опытного лесничества ПетрГУ. Изучали культуры, созданные посадкой: однолетних сеянцев с ЗКС и подготовкой почвы; то же без подготовки почвы; двухлетних сеянцев с ОКС и подготовкой почвы; посевом с подготовкой почвы.
Исследования проводили поэтапно [1]:
1) изучение развития и ритмов роста лесных культур сосны в процессе онтогенеза: линейного и радиального роста надземной части и корневой системы; накопления сухого органического вещества различными органами растения; содержания влаги в тканях различных органов растения в течение сезона;
2) выяснение особенностей минерального питания саженцев сосны и накопления элементов минерального питания растений в течение сезона.
Результаты и их обсуждение. Сезонное развитие однолетних сеянцев (посевы) существенно отличается от старших, так как в первый год жизни они проходят несколько этапов органогенеза: семя - проросток -всход - сеянец. В течение 2000-2002 гг. сеянцы отставали в развитии от трех других вариантов, что обусловлено начальными условиями, хотя в 2002 г. по некоторым показателям (длина хвои, диаметр осевого побега) различия между ними и саженцами с ЗКС без подготовки почвы недостоверны.
Рост и развитие саженцев, как и однолетних сеянцев, происходят с определенной периодичностью. Практически по всем измеряемым показателям в 1999-2002 гг. лидировали саженцы с ЗКС и с подготовкой почвы (рис. 1). Приживаемость лесных культур оказалась выше у этого же варианта, без подготовки почвы - самая низкая (рис. 2), поэтому на второй год весной здесь проведено дополнение.
Рис. 1. Изменение высоты стволиков: а - 1999 г.; б - 2000 г.; в - 2001 г.; г - 2002 г.; 1 - ОКС; 2, 3 - ЗКС с подготовкой почвы и без нее
Рис. 2. Сохранность лесных культур. Обозначения см. на рис. 1
Анализ достоверности различий в 1999-2000 гг. показал, что: - саженцы с ОКС и ЗКС с подготовкой почвы развивались практически одинаково;
- у саженцев с ЗКС без подготовки почвы развитие в первый год после посадки шло медленнее, чем у остальных вариантов. К концу второго сезона роста достоверными остались различия по четырем показателям (высота, диаметр корневой шейки и осевого побега, число хвоинок), т. е. саженцы с ЗКС без подготовки почвы постепенно начали догонять в росте два других варианта.
Анализ различий в 2001-2002 гг. показал их достоверность:
- между саженцами с ЗКС с подготовкой почвы и без нее по всем, кроме двух показателей (длина и ширина хвои);
- между саженцами с ОКС и ЗКС без подготовки почвы практически по всем показателям на конец сезона вегетации в 2001 г. и в течение всего сезона вегетации в 2002 г.;
- по некоторым показателям между саженцами с ОКС и ЗКС с подготовкой почвы на конец сезона вегетации в 2001 г.;
- по высоте и диаметрам корневой шейки и осевого побега между саженцами с ОКС и ЗКС с подготовкой почвы в течение всего вегетационного периода в 2002 г., а по остальным показателям на конец сезона.
Во всех вариантах наблюдались два максимума накопления сухой массы ассимиляционным аппаратом: в конце июля - начале августа и в конце сентября. Накопление биомассы стволиков и корней шло постепенно, увеличиваясь к концу сезона (рис. 3). Более активно сухое вещество накапливалось у саженцев с ОКС и ЗКС с подготовкой почвы.
Итак, к концу 2000 г. саженцы с ЗКС без подготовки почвы постепенно догоняли в росте два других варианта. Но наметившаяся тенденция не подтвердилась в 2001-2002 гг., саженцы без подготовки почвы намного отставали в развитии практически по всем показателям в течение сезона роста. К концу вегетации в 2002 г. различия между саженцами с ЗКС без подготовки почвы и двумя другими вариантами достоверны по всем показателям кроме длины и ширины хвои. Полученные данные свидетельствуют о сильном влиянии подготовки почвы на рост и приживаемость культур. В нашем случае оно стало более заметным на четвертый год после посадки, т. е. усиливалось со временем.
В 1999-2001 гг. саженцы с ОКС и ЗКС с подготовкой почвы развивались практически одинаково, но в 2002 г. различия по высоте и диаметрам корневой шейки и осевого побега были достоверны в течение всего сезона, по остальным показателям - к концу сезона вегетации.
Сосна в отличие от ели не образует придаточных корней, поэтому любые повреждения корневой системы приводят к сильному ослаблению
Рис. 3. Изменение сухой массы саженцев с ОКС в 1999 г.: 1 - хвоя; 2 - стволики; 3 - корни
сеянцев, а иногда их гибели [3]. У растений с ЗКС риск повреждения корней ниже, чем у сеянцев с ОКС. Наличие кома питательного субстрата обеспечивает также лучший рост саженцев с ЗКС [2, 4]. Возможно, эти факторы и сказались на лучшем развитии на четвертый год саженцев с ЗКС по сравнению с ОКС.
Минеральное питание сосны анализировали в 1999 г. на примере саженцев с ОКС [6, 7]. Определяли содержание азота, фосфора, калия, углерода и золы в отдельных частях растений (корни, стволики, хвоя). Для всех органов саженцев характерно максимальное накопление элементов питания к концу вегетационного периода (с 02.09.99). Калий и фосфор накапливались более равномерно, чем азот.
У хвои наблюдались два максимума в накоплении элементов минерального питания. Первый приходился на середину сезона вегетации (24.0626.07.99), хотя для калия и фосфора он менее выражен. В этот период активно увеличивались линейные размеры саженцев и масса ассимиляционного аппарата. К концу сезона прекращался рост растений, и азот не нужен им в больших концентрациях, поэтому в августе снижалось содержание азота в хвое и стволиках. В сентябре - октябре концентрация азота в хвое и стволиках снова повышалась, что связано с подготовкой растений к зиме (рис. 4).
Содержание фосфора в хвое возрастало в июле, когда шло максимальное накопление биомассы, однако при ее увеличении в августе фосфора в хвое становилось несколько меньше,
Рис. 4. Содержание азота в различных к концу сезона органах (1 - хвоя, 2 - стволики, 3 - корни) вегетации его и в растении в целом (4) содержание
вновь повышалось. Накопление калия в хвое аналогично, во второй декаде июня происходило его небольшое снижение.
Динамика накопления элементов минерального питания в стволиках и корнях сходна на протяжении всего сезона вегетации. У стволиков максимальное содержание азота наблюдалось в весенний период, когда их интенсивный рост еще не начался. Далее оно постепенно снижалось за счет усиленного роста стволиков, а также перераспределения питательных веществ внутри растения, их оттока на формирование хвои (июль). После прекращения роста хвои количество азота в стволиках стабилизировалось. Максимум углерода в стволиках приходился примерно на то же время, что и у хвои (04.07-03.08.99), а также на конец сезона вегетации. В корнях он накапливался равномерно в течение периода вегетации.
Максимум содержания азота в корнях приходился на сентябрь, когда значительно увеличиваются размеры корневой системы, а минимум на конец июня - начало июля. В августе, когда наблюдается активный рост новых корневых окончаний и корневой системы в целом, содержание азота в хвое существенно уменьшалось за счет оттока пластических веществ в корневые окончания. После одревеснения корней и стволиков, как уже говорилось, количество азота в хвое в сентябре увеличивалось.
Содержание фосфора в стволиках и корнях возрастало к 23.08.99 и оставалось стабильным до конца сезона, не копируя накопления биомассы, а изменяясь в соответствии с биологическими потребностями растения. Калий в стволиках и корнях накапливался постепенно в течение сезона, с 24.06.99 в стволиках его было немного больше, чем в корнях, к концу сезона (с 23.08.99) наблюдалась обратная картина. Общее содержание калия в растении к зиме существенно увеличивалось.
Содержание элементов минерального питания положительно коррелирует с накоплением сухого органического вещества. Так, между накоплением сухой массы саженцами сосны и содержанием в них фосфора и углерода выявлена прямая линейная связь. Высокий коэффициент корреляции позволяет использовать эту зависимость для прикладных целей. На определенном этапе органогенеза по изменению массы саженцев можно рассчитать их потребность в элементах минерального питания.
Подводя итоги исследований, проведенных в 1999 - 2002 гг., можно говорить о трех наиболее напряженных периодах в сезонном росте саженцев и сеянцев: усиленного роста побегов, формирования ассимиляционного аппарата и накопления сухой массы, осеннего накопления органического вещества, связанного с перезимовкой растений, а также о значительной роли подготовки почвы в первые годы после посадки.
Из двух представляющих практический интерес способов создания лесных культур посадкой - с ОКС по обработанной почве и с ЗКС без обработки почвы - на данном этапе по всем показателям лидировал первый. В то же время лесные культуры, созданные сеянцами с ЗКС и подготовкой почвы, имели лучшие показатели роста и приживаемость по сравнению с ОКС. На основании четырехлетних исследований рано делать окончательные выводы о необходимости подготовки почвы при использовании посадочного материала с ЗКС, но если в последующие годы эти саженцы будут по-прежнему первенствовать, то можно говорить о целесообразности этого варианта создания культур на супесчаных почвах в условиях брусничного типа леса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бейдеман, И.К. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ [Текст] / И.К. Бейдеман. - Новосибирск: Наука, 1974. - 155 с.
2. Жигунов, А.В. Теория и практика выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой [Текст] / А.В. Жигунов. - СПб.: СПбНИИЛХ, 2000. -293 с.
3. Изверкова, И.М. О развитии корневой системы контейнеризированных сеянцев сосны и ели в культурах [Текст] / И.М. Изверкова // Восстановление и мелиорация лесов Карелии: сб науч. тр. - 1983. - С. 55-60.
4. Козлова, Т. И. Влияние последствий деформаций корней ПМЗК сосны на их регенерацию и последующий рост в культурах [Текст] / Т.И. Козлова // Сосновые леса России в системе многоцелевого лесопользования: тез. Всерос. конф. ВЛТИ. -Воронеж, 1993. - С. 90-92.
5. Маркова, И.А. Основные факторы успешного роста лесных культур на Северо-Западе России [Текст] / И.А. Маркова // Лесовосстановление на Европейском Севере: материалы финляндско-рос. семинара по лесовосстановлению, 28 сентября - 2 октября 1998, НЦ ВАНТАА. - 2000. - С. 183-193.
6. Наквасина, Е.Н. О ритмах питания однолетних сеянцев ели в лесном питомнике [Текст] / Е.Н. Наквасина // Лесн. журн. - 1979. - № 2. - С. 12-16. - (Изв. высш. учеб. заведений).
7. Щербаков, А.П. Ритмы роста и питания древесных растений [Текст] / А.П. Щербаков // Физиологические основы роста древесных растений: сб. ст. - М., 1960. - С. 91-108.
Петрозаводский государственный университет
Поступила 17.05.03
A.L. Yurjeva
Influence of Soil Preparation and Planting Material Type on Growth and Development of Pine Forest Cultures
Growth periodicity and development of Scots pine depending on soil preparation and type of planting material is studied.
