Необходимыми условиями жизни растений являются питательные вещества, влага, газовый состав и влажность воздуха, свет и тепло. Для сеянцев древесных пород, выращиваемых в лесных питомниках, наукой и практикой [1, 3, 4, 5] установлены оптимальные параметры большинства этих факторов, которые удовлетворяются за счет местных естественных климатических ресурсов и применения специальной агротехники.
В современных орошаемых питомниках в любых географических пунктах питательный, водный и газовый режимы являются относительно легко регулируемыми земными факторами, ни одно из этих условий жизни сеянцев не может объективно лимитировать продуктивность лесных питомников в разных географических пунктах выращивания.
Труднее поддаются регулированию космические условия роста растений — свет, тепло и относительная влажность приземистого слоя. К.А. Тимирязев [7] указывал: «...предел плодородия данной площади земли определяется не количеством удобрения, которое мы могли бы ей доставить, не количеством влаги, которою мы ее оросим, а количеством световой энергии, которую посылает на данную поверхность Солнце».
От количества световой энергии, как известно, зависят теплообеспеченность и в большой степени относительная влажность воздуха приземного слоя почвы, которые определяют возможный предел продуктивности питомников в географическом аспекте.
Рассмотрим влияние этих факторов на продуктивность лесных питомников в степной зоне, в которой сосредоточен основной объем агролесомелиоративных работ в нашей стране.
Степная зона России простирается длинной, сравнительно узкой полосой от западной границы до предгорий Алтая на востоке, в связи с этим изменения основных составляющих климата: радиационный баланс, сумма активных температур, длина вегетационного периода – более контрастно выражены в направлении с запада на восток, чем с севера на юг. Фотосинтетически активной радиации в пределах степи достаточно для развития полевых культур. Таким образом, основными лимитирующими факторами для роста растений в степной зоне являются сумма радиации, тепло и относительная влажность воздуха.
Имеющиеся литературные данные [1, 3, 5] показали, что сеянцам каждой породы, независимо от мест выращивания для прохождения биологических циклов роста и развития за вегетационный период, нужна определенная, биологически потребная сумма температур, складывающаяся из среднесуточных температур больше +10 °С за период от начала появления всходов до закладки верхушечной почки. Для однолетних сеянцев сосны она ориентировочно равна 3000–3100°, вяза обыкновенного – 2900–3000°, березы – 2600–2700°, ясеня зеленого – 1600–1700° и т.д. Из этого следует, что биологические возможности сеянцев древесных пород могут быть полностью использованы с получением максимальной массы в географических районах, достаточно обеспеченных тепловыми ресурсами. Там же, где теплообеспеченность местности ниже биологической потребности, однолетние сеянцы древесных пород преждевременно закладывают верхушечные почки и заканчивают рост, не достигая биологически возможной величины. В таких районах обосновано применение теплиц с полиэтиленовым покрытием для искусственного удлинения вегетационного периода.
В задачу исследований входило изучение зависимости роста сеянцев от теплообеспеченности мест выращивания.
Для этой цели был проведен посев семян сосны обыкновенной в двух географических пунктах степной зоны – в Шахматовском опытно-производственном лесопитомнике Оренбургской области и питомнике ВНИАЛМИ (г. Камышин).
Обыкновенные черноземы Шахматовского питомника имеют легкий механический состав, содержат 4–5 % гумуса. Средняя многолетняя температура воздуха составляет 5 °С, среднемноголетнее количество осадков в год – 315 мм, относительная влажность воздуха за вегетационный период (май – октябрь) – 61 %, сумма температур выше 10 °С – около 2500°, радиационный баланс – 43,7 ккал/см2 в год.
Опытный питомник ВНИАЛМИ представляет собой искусственно построенный участок для выращивания сеянцев в бетонированных грядках, заполненных плодородным растительным грунтом светло-каштанового типа легкого механического состава, содержащим около 3 % гумуса. Среднемноголетняя температура воздуха составляет +7,6 °С, количество осадков 318 мм, относительная влажность воздуха за период вегетации (май – октябрь) – 52 %, сумма температур выше +10 °С – около 3300°, радиационный баланс – 50,1 ккал/см2 в год.
Агротехника выращивания сеянцев в обоих пунктах не имела отличий. Она включала посев одной партией семян с одинаковой нормой, схемой и нагрузкой сеянцев на единицу площади, подкормку и полив в объеме рекомендуемого оптимума.
На опытных участках ежемесячно определяли сухую массу и высоту сеянцев. Биометрические исследования сопровождались анализом температур за период выращивания (таблица).
В результате обработки опытных данных известными методами математической статистики [2, 6] установлено, что зависимость прироста сухой массы сосны от теплообеспеченности мест выращивания лучше всего (с достоверностью аппроксимации R > 0,99) описывается уравнением экспоненциального типа (рис. 1):
у = A∙ekT, (1)
где у – масса сеянцев; А – свободный член; k – коэффициент; Т – сумма температур больше +10 °С за период выращивания.
Зависимость же высоты сеянцев сосны от теплообеспеченности мест выращивания достаточно хорошо (с достоверностью аппроксимации R > 0,97) описывается уравнением логарифмического типа (рис. 2):
y = klnT + b, (2)
где у – высота сеянцев; b – свободный член; k – коэффициент; Т – сумма температур больше +10 °С за период выращивания.
Для каждого варианта опыта коэффициенты для уравнений зависимости массы и высоты сеянцев от фактической теплообеспеченности вычислили методом наименьших квадратов [2, 6].
Сухая масса и высота сеянцев сосны в сезонном цикле в зависимости от теплообеспеченности пунктов выращивания
|
Месяц |
Шахматовка |
Камышин |
||||
|
Сумма температур выше 10 °С |
Сухая масса 10 сеянцев, г |
Высота, см |
Сумма температур выше 10 °С |
Сухая масса 10 сеянцев, г |
Высота, см |
|
|
V |
390 |
0,15 |
1,9 |
446 |
0,22 |
3,75 |
|
VI |
853 |
0,34 |
3,5 |
953 |
0,44 |
4,92 |
|
VII |
1450 |
0,62 |
4,2 |
1625 |
1,34 |
8,41 |
|
VIII |
1991 |
2,11 |
5,6 |
2282 |
3,23 |
9,31 |
|
IX |
2310 |
3,15 |
6,3 |
2757 |
6,78 |
10,16 |
|
Среднее |
1399 |
1,27 |
1612,6 |
2,4 |
||
Рис. 1. Диаграмма рассеяния и уравнение регрессии (с коэффициентом детерминации R2), описывающее зависимость сухой массы сеянцев сосны от теплообеспеченности: 1 – г. Камышин; 2 – с. Шахматовка
Рис. 2. Диаграмма рассеяния и уравнение регрессии (с коэффициентом детерминации R2), описывающее зависимость роста сеянцев сосны от теплообеспеченности: 1 – г. Камышин; 2 – с. Шахматовка
Расчеты подтверждают тесную корреляционную связь роста сухой массы и высоты сеянцев сосны от температуры (корреляционное отношение 0,97–1,0).
Исследованиями установлено, что выход стандартных сеянцев при одной и той же массе их на единице площади находится в большой зависимости от густоты растений, т.е. величины площади питания. Для сосны, например, 75 % стандартного посадочного материала можно получить при густоте 2 млн шт. на 1 га питомника. При такой густоте посадки построенные уравнения регрессии должны быть справедливы для орошаемых лесных питомников.
Выводы
При высокой агротехнике выращивания сеянцев в открытом грунте одним из основных факторов, лимитирующих продуктивность питомников в различных географических районах, является сумма активных температур.
Установленные математические связи прироста органической массы сеянцев сосны от теплообеспеченности позволили построить уравнения выхода посадочного материала в зависимости от суммы активных температур.
Полученные результаты могут служить основой для научного обоснования выхода посадочного материала в питомниках в зависимости от географического положения мест выращивания.
Рецензенты:
Васильев Ю.И., д.с.-х.н., профессор, главный научный сотрудник Всероссийского НИИ агролесомелиорации Российской академии наук, г. Волгоград;
Рулев А.С., д.с.-х.н., заместитель директора по науке Всероссийского НИИ агролесомелиорации Российской академии наук, г. Волгоград.
Работа поступила в редакцию 06.11.2014.