В практике лесовосстановления Забайкальского края при создании лесных культур традиционно используется механический способ обработки почвы с устройством микропонижений для повышения влажности в посадочном месте, формирования благоприятного водного и воздушного режимов почвы.
В последнее время в крае до 50 % лесных культур ежегодно списывается из-за низкой приживаемости. Одной из причин этого является несоблюдение сроков обработки почвы и посадки лесных культур [1]. Другими словами, обработка почвы проводится не сразу после ее оттаивания, когда в почве содержится максимальный запас продуктивной влаги, а в течение двух месяцев (мая ‒ июня), т.е. в самый засушливый период года, что ускоряет иссушение верхнего слоя почвы. Посадочные работы проводятся не по свежеобработанной почве, а с большим разрывом между обработкой почвы и посадкой сеянцев.
Чтобы сократить материальные и трудовые затраты, ускорить воспроизводство леса на непокрытых лесом землях в зоне «сухого лесоводства» были проведены исследования по выращиванию лесных культур, созданных на обработанной и необработанной почве. Тем более что в последние годы появились сторонники способа создания лесных культур по необработанной почве [4, 5, 6].
Материалы и методы исследований
Объектом исследований явились лесные культуры сосны, расположенные вокруг Ингодинского лесного стационара ИПРЭК СО РАН в нижнем течении бассейна р. Какова (40 км от г. Читы). По лесорастительному районированию Забайкальского края эта территория относится к Забайкальскому горному лесному району с жесткими природно-климатическими условиями: неравномерным распределением осадков в годичном цикле (годовое количество осадков составляет 310–340 мм, из которых в мае ‒ июне выпадает всего 20–40 мм, в августе – сентябре – до 230 мм); большими колебаниями температуры в течение года и вегетационного периода (среднегодовая температура воздуха – отрицательная (–2,7 °С), в марте – апреле температура воздуха в течение суток колеблется от –15–20 °С до + 10–15 °С, в сентябре – октябре – так же наблюдаются большие перепады температур в течение суток от –10–15 °С до + 15–20 °С); наличием поздневесенних (май – июнь) и раннеосенних (август – сентябрь) заморозков (продолжительность безморозного периода –65–75 дней) и низкой относительной влажностью воздуха весной (в апреле – июне 15–25 %) [2].
Посадку лесных культур проводили в 2010 г., во второй декаде мая, на гарях 2000 и 2008 гг. на месте соснового древостоя III–IV классов бонитета на песчаных и супесчаных почвах.
Контрольным вариантом служили производственные посадки, созданные по обработанной почве (в дно борозд). Нарезка борозд осуществлялась через 3 м с помощью плуга ПКЛ-70. Шаг посадки – 0,7 м. Одновременно с производственными посадками были проведены посадки испытательных культур по необработанной почве между бороздами. Испытательный вариант закладывался в трехкратной повторности, по 300 штук в каждой повторности. Для посадки использовались трехлетние сеянцы, высотой 15–20 см, выращенные на питомнике Сивяковского лесничества, расположенного рядом с Ингодинским лесным стационаром ИПРЭК СО РАН. Посадка лесных культур проводилась вручную под меч Колесова.
Изучение приживаемости (сохранности) и измерение показателей роста в высоту для оценки и сравнения вариантов закладки осуществляли в 2012–2015 гг., т.е. на 2–5-й год после посадки. Учет сохранности вариантов проводили с учетом длины посадки испытательных культур. Измерение роста побегов в высоту проводили на 3–4-й год после посадки – в конце вегетационного периода, а на 5-й год после посадки – ежедекадно.
Изучение динамики суточных и сезонных колебаний основных метеопараметров (температуры и влажности воздуха, количества осадков) проводили с использованием миниметеостанции Davis Vantage Pro 2, установленной на территории стационара. Эти параметры измерялись и записывались во встроенную память прибора с периодичностью в 2 часа. Кроме того, для изучения температуры почвы в борозде и на необработанной почве устанавливали термометры-щупы АМ-6 на глубину 10 см. Изучение температуры почвы в течение вегетации проводилось эпизодически.
Результаты исследований и их обсуждение
Основными показателями стандартности лесных культур в момент перевода их в покрытую лесом площадь традиционно являются приживаемость (сохранность) культур и высота.
Учет сохранности, проведенный осенью, на 2–5-й год после посадки, показал, что на фоне одинаковых экологических условий и неблагоприятных погодных факторов у вариантов наблюдались существенные различия данного показателя. Сохранность культур по годам оставалась стабильно одинаковой, на необработанной почве она оказалась выше на 2,4–7,3 % посадок на обработанной почве. Очевидно, в год посадки и на следующий год после нее процесс элиминации происходил наиболее интенсивно из-за нехватки доступной влаги в корнеобитаемом слое почвы. Ни один из вариантов не имел сохранность ниже 70 % (для Забайкальского края приживаемость лесных культур 60 % считается нормальной и культуры не дополняются).
Изменчивость роста культур в высоту по учетным годам не была стабильной по вариантам (табл. 1).
Анализ годичного роста культур в высоту на третий год после посадки показал на незначительное (на 6 %) преобладание испытательных культур (культур на необработанной почве) над контрольными посадками (культур на обработанной почве). Тестирование полученных данных методом дисперсионного анализа на уровне значимости α = 0,05 показало, что различия по данному показателю были статистически достоверными (Fфакт 12,6 > Fтеор 3,91).
На следующий год после посадки значительно, по сравнению с предыдущим годом, увеличился годичный рост культур в высоту по вариантам (на 26,0–40,0 %). В этот учетный год лидирующие позиции занимали контрольные посадки, которые превышали испытательные культуры на 15 %. Различия между вариантами были достоверно значимыми (Fфакт 6,02 > Fтеор 3,88). Хотя общий рост лесных культур в высоту у контрольных посадок был ниже испытательных культур на 12 % (Fфакт 6,31 > Fтеор 3,90).
Таблица 1
Статистические показатели роста 5-летних культур сосны за 2013–2015 гг.
|
Варианты опыта |
Годичный рост культур в высоту |
|||
|
Хср |
± mх |
V, % |
Р, % |
|
|
2013 год |
||||
|
испытательные культуры |
0,17 |
0,002 |
11,7 |
1,17 |
|
производственные посадки (контроль) |
0,16 |
0,002 |
12,5 |
1,25 |
|
2014 год |
||||
|
испытательные культуры |
0,23 |
0,009 |
47,8 |
3,9 |
|
производственные посадки (контроль) |
0,27 |
0,01 |
40,7 |
3,7 |
|
2015 год |
||||
|
испытательные культуры |
0,22 |
0,01 |
63,6 |
4,5 |
|
производственные посадки (контроль) |
0,25 |
0,01 |
56,0 |
4,0 |
Последний учетный год показал на снижение, по сравнению с предыдущим годом, годичного роста культур в высоту на 4–7 % во всех изучаемых вариантах. У контрольных посадок годичный прирост снизился больше (на 3 %), чем у испытательных культур. В результате различий между вариантами по годичному росту культур установить не удалось (Fфакт 3,30 < Fтеор 3,86). Точно так же, как их не удалось установить и при изучении общего роста лесных культур в высоту (Fфакт 3,83 < Fтеор 3,87). Таким образом, различия в общем росте культур в высоту между вариантами со временем сокращаются.
Важным показателем изменчивости линейного роста лесных культур является сезонная продолжительность, которая меняется в зависимости от влияния внешних факторов (температуры и влажности воздуха, количества осадков, температуры почвы). Изучение данного показателя в 2015 г. по вариантам показало, что рост лесных культур отмечался в период с третьей декады апреля по вторую декаду июля и обуславливался внутренними регуляторными механизмами. В этот год, в сравнении с наблюдениями предыдущих лет, рост лесных культур протекал в более сжатые сроки (рис. 1). Кульминация сезонного линейного роста лесных культур, независимо от варианта, отмечалась в третьей декаде июня, после завершения которой началось устойчивое резкое снижение роста на 80–86 %.
Рис. 1. Влияние температуры воздуха и количества выпавших осадков на сезонный линейный рост лесных культур сосны обыкновенной
В целом, рассматривая динамику сезонного линейного роста лесных культур по вариантам, можно выделить контрольные посадки, у которых изменчивость данного показателя до момента кульминации не была стабильной, несмотря на то, что условия для произрастания лесных культур были хуже в испытательных культурах из-за межвидовой конкуренции, выраженной в борьбе за свет и влагу. В первой декаде июня у производственных посадок отмечался хороший сезонный линейный рост, после которого наблюдалось снижение данного показателя на 60 %. Затем вновь линейный рост увеличился на 72,5 %. Производственные посадки, до завершения кульминационного периода, имели лучший сезонный рост в высоту, чем испытательные культуры (на 22–37 %).
Установление зависимости между метеорологическими данными и сезонным линейным ростом лесных культур позволило выявить положительную корреляцию. Связь между сезонным линейным ростом лесных культур и факторным признаком, отражающим влагообеспеченность (количество выпавших осадков), была средней в вариантах: с контрольными посадками r = 0,43, с испытательными культурами r = 0,59. Связь между сезонным линейным ростом лесных культур и средней температурой воздуха характеризовалась коэффициентами корреляции в диапазоне r = 0,001–0,06 (рис. 2). Судя по величине коэффициента корреляции, сезонный линейный рост культур сосны зависел от осадков, выпадающих в период протекания в нем ростовых процессов.
а
б
Рис. 2. Зависимость сезонного линейного роста лесных культур на обработанной почве (а) и необработанной почве (б) от количества выпавших осадков и средней температуры воздуха
Важным показателем сохранности и роста культур по вариантам оказалась температура почвы, которая в год посадки была выше на +4 °С в борозде, чем на необработанной почве. Эта разница по температуре почвы в вариантах сохранялась в течение вегетационного периода до 2014 г., постепенно снижаясь до +1–2 °С. В последнем учетном году она осталась прежней, правда, стала выше на необработанной почве, а к середине сентября сравнялась по вариантам.
Таким образом, подводя итог, можно сделать следующие выводы:
1. Интенсивный процесс элиминации сеянцев в культурах из-за нехватки доступной влаги в корнеобитаемом слое почвы происходил в контрольных посадках.
2. Рост лесных культур в высоту не был стабильным по вариантам: в первые 3 года после посадки лидирующие позиции занимали испытательные культуры, на четвертый год – выбились контрольные посадки, а в последнем учетном году оба варианта сравнялись.
3. Сохранность и рост лесных культур по вариантам зависели от влияния внешних факторов, а именно осадков, выпадающих в период протекания в нем ростовых процессов, и температуры почвы.
4. При создании лесных культур в Забайкальском крае необходимо стремиться к максимально возможному использованию естественной влагообеспеченности и плодородия почвы. Наиболее полно таким требованиям отвечает необработанная почва. Интенсивный рост лесных культур на необработанной почве, в первые годы, после посадки явился залогом хорошей сохранности. Это позволило им быстрее выйти из под межвидового влияния и снизить затраты на проведение трудоемких и дорогостоящих работ, связанных с дополнением культур и проведением уходных работ за культурами, не говоря уже об обработке почвы.