Интенсивные приемы репродукции кедра сибирского (Pinus sibirica DU Tour) при интродукции вида в зону смешанных лесов европейской части России

Актуальность темы

Кедр сибирский, благодаря совокупности полезных свойств, является одним из старейших интродуцентов в европейской части России. Но интродукция этого ценного вида сдерживается повышенной трудоемкостью выращивания посадочного материала по сравнению с другими хвойными породами ввиду его биологических особенностей.

Работа нацелена на более широкую интродукцию кедра сибирского в европейскую часть России, где имеется высокий спрос на посадочный материал этой древесной породы, потребности в котором можно обеспечить, применяя современные приемы искусственной репродукции с учетом эколого — биологических особенностей вида. Выращивание саженцев с закрытой корневой системой для ускорения их роста — один из путей надежного получения качественного посадочного материала кедра сибирского. Поэтому весьма актуальна разработка интенсивной агротехники выращивания саженцев кедра сибирского с закрытой корневой системой, поскольку к настоящему времени исследований в этом направлении проведено мало.

Цель работы. Разработать научно обоснованный комплекс агро-приемов для ускоренного выращивания саженцев кедра сибирского с закрытой корневой системой с учетом биологических особенностей вида.

Научная новизна. Дополнена информация в банк данных по интродукции кедра сибирского результатами исследований современного состояния ряда интродукционных объектов данной древесной породы.

Исследованы современные приемы семенной репродукции кедра сибирского на эколого-биологической основе: приемы посева, подрезка корней у всходов и формирование корневых систем в дальнейшем, подбор и обоснование агрофона, использование контейнеров разного объема для выращивания саженцев с закрытой корневой системой.

Определены тесные положительные корреляционные связи массы корневых систем и параметров надземных частей саженцев, выращиваемых по интенсивной агротехнике.

Выявлен биологический потенциал кедра сибирского по скорости роста саженцев в имматурном* возрастном периоде.

Практическая значимость. Разработан комплекс агроприемов ускоренного выращивания саженцев кедра сибирского с закрытой корневой системой, сокращающий на 2−3 года срок выращивания стандартных саженцев. Он позволяет обеспечить посадочным материалом создание интродукционных насаждений кедра сибирского разного целевого назначения и создает предпосылки для ранней селекционной диагностики данной древесной породы на быстроту роста и декоративность.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты исследования уникальных и опытных объектов интродукции кедра сибирского.

2. Вегетативное размножение кедра сибирского — как способ целевой репродукции вида при его интродукции.

3. Современные приемы интенсивной агротехники семенного размножения кедра сибирского при интродукции вида с ускоренным формированием корневых систем у всходов и последующим выращиванием саженцев в контейнерах разного объема.

4. Интенсивное формирование развитых корневых систем саженцев кедра сибирского, ускоряющих рост надземных частей саженцев.

5. Выявленные возможности биологического потенциала кедра сибирского по скорости роста саженцев в имматурном возрастном периоде. — см. приложение 1.

Личный вклад автора. Автором определена цель, разработана программа, выбраны и уточнены методы исследований. Все экспериментальные работы по теме диссертации, включая обработку и анализ полученных результатов, выполнены лично автором в период с 2003 по 2008 г.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертационной работы были апробированы в докладах на научно-технических конференциях Московского государственного университета леса в 2007, 2008 гг. и в четырех опубликованных статьях.

6.1. Выводы.

На основании результатов 5-летних экспериментальных исследований кедра сибирского в регионе интродукции и материалов литературных источников можно сделать следующие выводы:

1. Кедр сибирский по совокупности полезных свойств и многосторонности использования является особо ценной древесной породой и потому представляет интерес для интродукции. Он может использоваться в искусственных насаждениях разного целевого назначения в зоне смешанных лесов, лесорастительные условия которой благоприятны для произрастания этого вида, о чем свидетельствуют примеры длительного, успешного выращивания кедра сибирского (кедровые насаждения у г. Плёс и в д. Выпово).

2. Наиболее продуктивные искусственные насаждения кедра сибирского в регионе исследований произрастают на достаточно плодородных (содержание гумуса 6−7%) легкосуглинистых и супесчаных свежих почвах с высоким содержанием калия и фосфора и невысоким содержанием азота.

3. Кедр сибирский в лесных культурах не выдерживает конкуренции со стороны местных древесных пород, поэтому необходимо своевременное удаление нежелательных пород в культурах интродуцента.

4. При относительно большой густоте чистых культур кедра сибирского (5000 шт/га) к 30 летнему возрасту у деревьев происходит значительное уменьшение относительной протяженности живой части кроны, поэтому для формирования лесосеменных участков наиболее пригодны, молодые культуры до 20 летнего возраста, в которых еще не начались морфологические изменения крон деревьев.

5. Пример 150 летней кедровой рощи в д. Выпово показывает, что полная освещенность способствует формированию широкораскидистой, низкоопущенной кроны у кедра сибирского. Такие деревья более урожайны. При этом они отличаются регулярностью семеношения и большей устойчивостью к неблагоприятным факторам среды. В таких насаждениях созревают семена с высокими посевными качествами. Они могут использоваться для выращивания кедра сибирского в зоне смешанных лесов европейской части страны.

6. Для быстрого создания лесосеменной базы кедра сибирского в регионе интродукции перспективен вегетативный способ размножения вида путем закладки прививочных лесосеменных участков кедра сибирского с использованием хорошо развитых подвоев сосны обыкновенной. У таких прививок наблюдается интенсивный рост привоя, при этом вступление в стадию репродукции отмечается уже через 1 год после выполнения прививок. Несмотря на проявляющееся со временем некоторое перерастание по диаметру привоем подвоя, такие прививки являются достаточно долговечными.

7. Семена кедра сибирского, обладающие длительным семенным покоем, требуют длительной стратификации (выдерживание влажных семян при пониженной температуре около 0 °C и хорошей аэрации). Более экономичным и эффективным является осенний посев семян, при котором они проходят подготовку к прорастанию в естественных условиях. При осеннем посеве грунтовая всхожесть достигает 98%. При весеннем посеве, после выдерживания семян под снегом в течение 4-х месяцев — только 65%. Использование при осеннем посеве семян кедра сибирского защитных коробов с легкой песчаной почвой и дополнительное мульчирование посевов опилками обеспечивает их сохранность и высокую грунтовую всхожесть независимо от погодных условий в осенне — зимний и весенний периоды.

8. Формирование развитой мочковатой корневой системы у однолетних саженцев кедра сибирского можно обеспечить при пикировке всходов в фазе частичного раскрытия семядолей в деревянные короба с песчаным субстратом. При пикировке подрезают корни всходов. Оптимальной является средняя и сильная степень подрезки (от 1/3 до ½).

9. Всходы кедра сибирского после подрезки корней предпочтительнее пикировать в общие короба (большой объем субстрата), по сравнению с пикировкой в контейнеры объемом 2л. По массе корневых систем однолетние саженцы в коробах на 20% превосходят саженцы в контейнерах, по соотношению массы корневой системы к массе надземной части — на 24%.

Следует отметить, что в большом объеме субстрата корни кедров развиваются свободно, а в контейнерах распространение корней ограничено. При этом в коробах, в первый сезон вегетации, еще не проявляется конкуренция между саженцами за свет и почвенное питание, поэтому в них складываются лучшие условия для ускоренного формирования корневых систем.

10. Учитывая специфическую требовательность кедра сибирского к почвенным условиям, его калиефильность и микотрофность, а так же принимая во внимание поверхностное распространение активной части корневой системы и её выраженную аэробность, для выращивания саженцев кедра сибирского предпочтительным является плодородный песчаный субстрат. Он состоит из смеси компоста и песка в соотношении 3:1. Компост — на основе лесной подстилки, собранной в ольховом и липовом древостое. В таком субстрате содержится мицелий грибов — симбионтов, активна деятельность почвенных животных и микроорганизмов.

Он имеет повышенное содержание калия, хорошо аэрирован и не создает значительного механического препятствия для распространения корней кедров. При этом он не отличается излишним плодородием (содержание гумуса около 5,5%), что способствует формированию у саженцев развитой мочковатой корневой системы. Верхний слой субстрата более плодородный (состоит из чистого компоста).

Для сохранения влажности верхнего слоя субстрата эффективно использовать мульчирующие материалы (черную пленку или рубероид).

11. Сравнение эффективности выращивания однолетних саженцев кедра сибирского, после вторичной подрезки корней, в течение 3-х лет с открытой корневой системой (в общих коробах с размещением 12×20 см.) и в контейнерах разного объема показывает, что у саженцев с ОКС наблюдается хороший рост стволиков по диаметру. При выращивании саженцев в контейнерах существенное преимущество по этому параметру перед саженцами, выращиваемыми с ОКС, можно получить только при их длительном выращивании (в течение 3-х — лет) в контейнерах объемом 4 л. В таких контейнерах меньше угнетаются корневые системы кедров.

Четырехлетние саженцы, выращиваемые в контейнерах объемом от 2-х до 4-х литров, превосходят по высоте саженцы с ОКС. Лучшим является вариант, в котором саженцы выращивались в течение 3-х лет в 4-х л. контейнерах. Они превышают по высоте саженцы, выращенные с ОКС на 64% (на 0,1% уровне), а по диаметру-на 12% (на уровне 1%), при этом 76% саженцев являются стандартными. Среди 4-х летних саженцев, выращенных с ОКС, стандартных — только 4%.

12. Интенсивное формирование развитых корневых систем саженцев кедра сибирского ускоряет рост их надземных частей. Исследование трехлетних саженцев, выращенных с закрытой корневой системой по интенсивной агротехнике, показало наличие прямой достоверной корреляционной связи параметров корневых систем (массы мелких корней, массы корневой системы) с параметрами надземных частей (высота, диаметр корневой шейки, масса надземной части). Отмечена сильная степень корреляции во всех случаях между признаками у саженцев. При этом более тесная связь наблюдается между массой корневой системы и массой надземной части (г =0,93 ±0,11), а также между массой мелких корней диаметром менее 1,5 мм (активная, всасывающая часть корневой системы) и массой надземной части (г =0,9 ±0,13).

13. Результаты проведенных исследований говорят о высоком биологическом потенциале кедра сибирского по скорости роста в имматурном возрастном периоде. При интенсивной агротехнике выращивания, в 4-х летнем возрасте, наиболее развитые саженцы имеют высоту 53,6 см, годовой прирост достигает 34 см, максимальный диаметр стволика в зоне корневой шейки у саженцев — 13,9 мм. Среди 4-х летних саженцев, выращенных в 4-х л. контейнерах, стандартных 76%, среди пятилетних саженцев — 93%. Для сравнения, среди саженцев, выращиваемых по принятой агротехнике в простой школе, 52% являются стандартными только в 6 летнем биологическом возрасте (2+4). При этом максимально развитые 6 летние саженцы имеют высоту 58 см и диаметр стволика 13 мм. В 8 летнем биологическом возрасте (3+5) количество стандартных саженцев составляет только 87% (Янгутов, 1983).

Данные исследований свидетельствуют о перспективности применения приведенных агротехнических приемов ускоренного выращивания саженцев кедра сибирского с ЗКС, позволяющих сократить на 2−3 года срок выращивания стандартных саженцев. При этом они позволяют пересмотреть мнение о кедре сибирском, как о древесной породе, медленно растущей в первые годы.

6.2. Практические рекомендации.

Результаты проведенных исследований и анализ данных литературных источников позволяют предложить комплекс агроприемов для ускоренного выращивания стандартных саженцев кедра сибирского с закрытой корневой системой в зоне смешанных лесов европейской части страны.

1. Предпочтительным является осенний посев семян (срок посевапервая декада октября).

2. До посева свежесобранные семена высушивают в естественных условиях (не допуская их нагрева) и хранят в сухом, темном, прохладном помещении.

3. Перед посевом семена предварительно 2 часа замачивают в 0,5% растворе марганцовокислого калия и затем в течение 3-х сутокв воде комнатной температуры. Воду меняют ежедневно. В конце замачивания удаляют плавающие на поверхности пустые и недоразвитые семена.

4. Семена, обсушенные до состояния сыпучести, высевают в ящики высотой 20 см, заполненные песчаной почвой. Посевные ящики располагают на освещенном, хорошо дренированном месте, Ящики заглубляют в почву на 17−18 см. Снизу ящиков предварительно закрепляют металлическую сетку для защиты семян от повреждения кротами (кроты, в поисках дождевых червей, повреждают посевы и корни сеянцев). Вместо сетки можно использовать еловый лапник. Сверху ящики накрывают рамками высотой 8 см с металлической сеткой для защиты посевов от мышей и птиц. Для стерилизации почву предварительно пропаривают.

5. Семена высевают по шаблону с размещением не менее чем 4×4 см. (глубина заделки семян — 1,5 см). Посев мульчируют свежими сосновыми опилками слоем 3 см. и проводят обильный полив.

6. Всходы, в фазе частичного раскрытия семядолей, пикируют в деревянные короба с песчаным субстратом (такие же, как и посевные ящики), предварительно подрезая корни всходов на 1/3.

7. В коробах используют легкий песчаный субстрат. Он состоит из смеси компоста и песка в соотношении 3:1. Компост готовят из лесной подстилки, собранной в липовом либо ольховом древостоях. Верхний 2 см. слой субстрата состоит из чистого компоста.

8. Почвенный субстрат в коробах, перед пикировкой всходов, накрывают черной мульч — пленкой толщиной 200 мкм. Всходы высаживают в отверстия диаметром 2 см, предварительно сделанные в пленке с размещением 5,5×10 см.

9. Защитные рамки с металлическими сетками снимают только после полного освобождения семядолей от скорлупы семян.

10. Уход за саженцами в период вегетации состоит в поливе в засушливые периоды и трехкратной подкормке раствором сульфата калия (20г/10л. воды). Подкормки проводятся: в период активного роста (вторая декада мая), после начала вторичного прироста (первая декада июля), в первой декаде августа.

11. Перед выкопкой саженцев снимают мульчпленку. Пленка может использоваться несколько сезонов, выполняя роль шаблона при пикировке всходов.

12. В первой декаде сентября саженцы выкапывают вилами, соблюдая осторожность, чтобы не повредить корни. Затем у них подрезают корни до длины 15 см. и высаживают в пластмассовые контейнеры с размерами 14×15×20 см, объемом 4 л, в дне которых предварительно делают дренажные отверстия диаметром 2 см. В контейнерах используют такой же почвенный субстрат, как и при выращивании однолетних саженцев.

13. При посадке саженцев кедра сибирского в контейнеры их корни расправляют по конусам почвы, предварительно сформированным в контейнерах. После этого контейнеры окончательно заполняют почвенным субстратом. Верхний 2 см. слой субстрата состоит из чистого компоста. Необходимо недосыпать почвенный субстрат в контейнеры на 1 см. до верхних краев. Корневые шейки саженцев должны находиться на 1 см ниже краев контейнеров.

14. Контейнеры размещают на освещенном дренированном месте. При выращивании саженцев до 4-х летнего возраста размещение контейнеров 25×25 см. При 5 летнем сроке выращивания саженцев — 30×30 см.

15. Контейнеры заглубляют в почву с таким расчетом, чтобы их края на 2 см. выступали над поверхностью почвы. Под контейнерами необходимо предварительно насыпать 2−3 см. слой почвенного субстрата, использующегося в контейнерах.

16. Поверхность субстрата в контейнерах и почва между контейнерами укрывается пластинами рубероида.

17. За саженцами кедра сибирского, выращиваемыми в контейнерах, проводят такие же ежегодные уходы, как и за однолетними саженцами в общих коробах.

18. Контейнеры извлекают из почвы после достижения саженцами стандартных размеров в 4−5 летнем возрасте. При этом на уровне дна контейнеров обрезают корни, вышедшие через дренажные отверстия.

19. К месту посадки саженцы можно доставлять либо в контейнерах, либо без них. При этом саженцы извлекают из контейнеров, корневые системы освобождают от субстрата, увлажняют и упаковывают в мешки из полиэтиленовой пленки. Освобождение корневых систем саженцев от песчаного субстрата не вызывает повреждения корней.

6.3. Хозяйственная эффективность рекомендуемых мероприятий.

Хозяйственная эффективность предлагаемого нами комплекса агро-приемов для ускоренного выращивания саженцев кедра сибирского заключается в следующем.

1. Осенний посев семян кедра сибирского в защитные короба отличается меньшей трудоемкостью, большей эффективностью и надежностью по сравнению с весенним посевом семян после стратификации.

2. На 2−3 года сокращается срок выращивания стандартных саженцев (до 4—5 лет), при этом выход саженцев достигает 43 -54 тыс. шт./га.

3. Повышается качество выращиваемого посадочного материала, поскольку саженцы размещаются не загущено и имеют развитые кроны.

4. Создаются предпосылки для ранней селекционной диагностики кедра сибирского на быстроту роста и декоративность кроны.

5. Снижаются затраты на уходы за саженцами, так как отпадает необходимость в прополках и рыхлении почвы, реже требуются поливы.

6. Использование в контейнерах легкого песчаного субстрата снижает затраты на выращивание саженцев поскольку он дешевле по сравнению с торфяным субстратом. Корневые системы саженцев легко освобождаются от песчаного субстрата без повреждения корней. Это позволяет перевозить саженцы к месту посадки без почвенного субстрата, с корнями, упакованными в мешки из полиэтиленовой пленки, что уменьшает затраты на их перевозку. Субстрат остается на питомнике и может повторно использоваться для выращивания саженцев.

7. Предлагаемый комплекс агроприемов отличается высокой экологической чистотой (не используются гербициды, минеральные удобрения применяют в ограниченных дозах в виде внекорневых подкормок).