СОРНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКОВ СРЕДНЕЙ ПОДЗОНЫ ТАЙГИ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

На правах рукописи
НЕЧАЕВА Ирина Сергеевна
СОРНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ ЛЕСНЫХ
ПИТОМНИКОВ СРЕДНЕЙ ПОДЗОНЫ ТАЙГИ
АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
06.03.01 – Лесные культуры, селекция, семеноводство
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Архангельск – 2009
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Архангельский государственный технический университет»
Научный руководитель:
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Бабич Николай Алексеевич
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Беляев Владимир Васильевич
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Мочалов Борис Александрович
Ведущая организация: Департамент лесного комплекса Архангельской области
Защита диссертации состоится 26 июня 2009 г. в 1400 часов на заседании
диссертационного совета Д 212.008.03 при ГОУ ВПО «Архангельский государственный технический университет» по адресу: 163002, г. Архангельск, Набережная Северной Двины, 17, главный корпус, ауд. 1228;
е-mail: les@agtu.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Архангельского государственного технического университета
Автореферат разослан «
» мая 2009 г.
Учёный секретарь
диссертационного совета
Тутыгин Г.С.
2
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Значительным препятствием при выращивании посадочного материала является сорная растительность, которая при
разрастании сдерживает рост сеянцев хвойных пород, снижает качество и
выход получаемой продукции.
Особые условия агротехники в питомниках, поля которых в течение
нескольких лет заняты одной культурой, способствуют формированию в
них сложных травяных сообществ. Поэтому каждый питомник находится
под постоянной угрозой массового распространения сорной растительности, борьба с которой усложняется из-за сильной биологической приспособленности травянистых растений к внешней среде, выражающейся в
чрезмерной плодовитости, быстром распространении семян и плодов, особых биологических свойствах семян, позволяющих создавать их запасы в
почве, а также в больших потенциальных возможностях вегетативного
размножения. В связи с этим актуальными признаются исследования биологии сорняков и их влияние на сеянцы.
Цель исследований - комплексное изучение сорно-полевого компонента агрофитоценоза лесных питомников для последующей разработки
мер борьбы. Для решения поставленной цели разрабатывались следующие
программные вопросы:
1) обзор литературы по теме исследований;
2) выявление видового состава сорной растительности постоянных
лесных питомников и определение наиболее распространенных видов;
3) исследование сезонного роста, фенологии трехлетних сеянцев ели
европейской (Picea abies (L.) Karst.) и основных видов сорных растений;
4) репродуктивная способность сорных видов;
5) испытание и оценка эффективности препаратов с предполагаемыми гербицидными свойствами.
Научная новизна. Проведен подробный таксономический анализ
сорной растительности в питомниках средней подзоны тайги Архангельской области и изучено ее влияние на развитие сеянцев ели европейской.
Получены новые для региона сведения по биологии (семеношение, фенология, сезонный рост) наиболее распространенных сорняков. Исследовалось влияние препаратов Нэтли, Нитли 10, Нитли 25, ЛСТ, Мэлин на
всхожесть семян и рост сорняков и сеянцев ели европейской.
Практическая значимость. Результаты исследований могут быть
использованы при разработке и планировании мероприятий по контролю
развития сорной растительности, совершенствовании технологий выращивания посадочного материала в лесных питомниках средней подзоны тайги.
Обоснованность и достоверность результатов исследований базируется на обширном экспериментальном материале, обеспечивается
3
применением общепризнанных методик проведения исследований и обработки исходных данных с применением вариационной статистики, методов
корреляционного, дисперсионного и регрессионного анализов с использованием современных информационных технологий.
Апробация работы и научные публикации. Основные положения
и результаты исследований доложены и получили положительную оценку
на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава
Архангельского государственного технического университета (2006-2009);
III Всероссийской научно-технической конференции (Екатеринбург, 2007);
XI Перфильевских научных чтениях, посвященных 125-летию со дня рождения И. А. Перфильева (Архангельск, 2007). По результатам работы
опубликовано 4 статьи, в том числе одна в рецензируемом журнале из
списка утвержденного ВАК.
Личное участие автора. Автором выполнен аналитический обзор
литературы; сформулированы цель и программные вопросы диссертационной работы; выбран и уточнен методический подход к их решению; собран, обработан и проанализирован экспериментальный материал, сформулированы выводы и практические рекомендации.
Структура диссертации. Диссертация изложена на 201 странице,
состоит из введения, 6 глав, заключения, приложения. Список используемых источников содержит 253 наименования. Текст иллюстрирован 56
таблицами и 25 рисунками.
Работа выполнена на кафедре лесных культур и ландшафтного строительства Архангельского государственного технического университета в
процессе обучения соискателя в аспирантуре очной формы (2006-2009).
Исследования поддержаны стипендией главы Администрации Архангельской области.
Глава 1. ЕСТЕСТВЕННО-ИСТОРИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования проведены на территории средней подзоны тайги Архангельской области. Для всей таёжной зоны европейской части России
характерен умеренно континентальный климат. Типичная (средняя) тайга
характеризуется теплым летом, со средней температурой июля 16-18 °С.
Годовой радиационный баланс равен 15-25 ккал/см2 (Мильков, 1977). Продолжительность вегетационного периода от 130 до 158 дней. За год выпадает около 580 мм осадков, за вегетационный период – около 55 % годового количества. Величина осадков по сравнению с их испаряющейся частью
в среднем выше в 1,33 раза. Среднегодовая относительная влажность воздуха в 13 ч – 70 %, среднемесячная минимальная – 53 %. Характерны для
данного региона поздневесенние и раннеосенние заморозки (Чертовской,
1978).
4
Почвы лесных питомников – от песчаных до суглинистых, с низким
содержанием гумуса и подвижных форм азота, фосфора и калия. Основным типом севооборота принят 3-5-польный в посевном и 3-4-польный в
школьном отделении, с чистым (ранним) или сидеральным паром.
Главными агротехническими мероприятиями в лесных питомниках
области являются: известкование в целях уменьшения кислотности почв,
вспашка с оборотом пласта на глубину 30-35 см с припахиванием иллювиального горизонта, внесение органических и минеральных удобрений,
применение системы гербицидов (Бобнев, Мочалов, 1968; Мочалов, 1988;
Мочалов, Мочалова, Новосельцева, 1991).
В главе приводится история развития питомнического дела в Архангельской области.
Глава 2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
В настоящее время существует несколько определений понятия
«сорняк». По нашему мнению, правильно будет подразумевать под термином «сорное растение», согласно определения Н. Ф. Реймерса и
А.В.Яблокова (1982), тот вид дикого или культурного растения, не культивируемый, но растущий на обрабатываемых полях вместе с выращиваемыми растениями и конкурирующий с ними за свет, влагу и минеральное
питание, произрастание которого на определенных участках нежелательно.
Полное избавление посевов от сорняков является весьма сложной задачей.
Изучению различных аспектов биологии и экологии сорных растений посвящены работы многих авторов (Корсмо, 1933; Антипин, 1939;
Perttula, 1941; Бельков, 1957; Персикова, 1959; Левина, 1960; Работнов,
1960; Котт, 1961; Мальцев, 1962; Рысин, Рысина, 1965; Шутов и др., 1967;
Бирюков и др., 1982; Бешанов и др., 1983; Никитин, 1983; Крышень, 1993,
1994, 1995, 1996; Баздырев, 1993; Стрижев, 1995; Тихонова, 2000; Егоров и
др., 2005; Кислова, 2006 и др.). Эти исследования выполнены на территории нечерноземной зоны, центрально-черноземной зоны, юго-востока европейской части России и других регионах. В средней подзоне тайги Архангельской области работа по изучению биологии сорняков не проводилась и, таким образом, назрела необходимость ее изучения.
В питомниках Севера проводились исследования по испытанию гербицидов, по результатам которых составлены действующие рекомендации
(Мочалов, 1991, 2005). При разработке комплекса мер борьбы с сорняками,
в том числе при выборе вида, доз, способов обработки гербицидами, следует учитывать биологические особенности сорняков, неодновременность
появления всходов, способность к вегетативному размножению, широкое
разнообразие видов сорняков. Только при этом условии можно эффективно применить комплекс мероприятий, направленных на уничтожение сорной растительности в пределах постоянных питомников.
5
В главе анализируются существующие методы учета сорной растительности. Данному вопросу посвящено много российских (Василевич,
1969, 1972; Раменский, 1971; Работнов, 1971, 1978, 1979, 1984; Левич,
1980; Либерштейн, 1980; Шмидт, 1981, 1984, 2005; Фисюнов, 1984; Миркин и др., 1983, 1986, 1990, 2002; Самсонова, 2006 и др.) и зарубежных
(Jaccard, 1901; Spearman, 1904; Raunkiaer, 1918, 1934; Motomura, 1932,
1947; Kendall, 1948, 1975; Preston, 1948; Braun-Blanquet, 1957, 1964; Pielou,
1974, 1975; Kempton, 1975 и др.) трудов.
В результате анализа литературных источников пришли к выводу,
что сорный компонент ценофлоры питомников и влияние его на посадочный материал в средней подзоне тайги Архангельской области исследован
недостаточно полно и не анализировался в специальной литературе. В этой
связи определена цель и основные направления работы.
Глава 3. МЕТОДИКА И ОБЪЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Стационарным исследованиям предшествовали рекогносцировочные
обследования следующих питомников: Няндомского, Плесецкого, Каргопольского, Коношского, Устьянского. При их проведении учитывали видовой состав сорной растительности, отмечали приуроченность их к месту
произрастания. Степень засоренности участков определяли по шкале
А.И.Мальцева (по: Захаренко, 2000).
Стационарные исследования проводили на продуцирующей и вспомогательной площадях Няндомского постоянного лесного питомника. Для
определения обилия видов в пределах одной составной части питомника
использовали общепринятые методы (Raunkiaer, 1918, 1934; Ярошенко,
1969; Щербаков и др., 1977; Фисюнов, 1984; Самсонова и др., 2006). Фенологические наблюдения за сорняками проводили в соответствии с рекомендациями по фенологии растений И. Н. Бейдемана (1954, 1960, 1974).
Сезонный рост трехлетних сеянцев ели изучали по методике А. А. Молчанова, В. В. Смирнова (1967). Интенсивность транспирации основных видов
сорных трав и сеянцев определяли методом быстрого взвешивания (Иванов и др., 1950). В течение всего периода исследований вели микроклиматические наблюдения (Бабич и др., 1995, 2006; Феклистов, 2002). Урожай
семян сорных видов определяли общепринятыми методами (Работнов,
1960; Василевич, 1969; Самсонова и др., 2006). Для испытания гербицида
Мэлин использовали общепринятую методику (Бельков и др., 1990; Рекомендации по контактной обработке…, 1998). Опыты в полевых условиях
закладывали в двух - и трехлетних посевах ели в период массовой вегетации сорняков. В качестве эталонного гербицида применяли раундап.
Химические анализы растительных и почвенных образцов выполнены на базе лаборатории Аналитического центра АГТУ. Измерение разме6
ров семян (длины, ширины) проводили с помощью лупы ЛИ-3-10х с точностью до 0,1 мм. Массу 1000 штук семян (ГОСТ 12042-80) определяли путем взвешивания на электронных весах HL-100 с точностью до 0,01 г.
Всхожесть и энергию прорастания семян сорняков определяли методом
проращивания их в климатокамере «Фитотрон-30» (ГОСТ 12038-84). Основным опытам, носящим функцию уточнения оптимальной концентрации
растворов гербицида, предшествовали предварительные опыты в климатокамере «Фитотрон-30».
За период сбора экспериментального материала выполнено:
 2700 фенонаблюдений;
 16200 измерений высот сорняков и 7640 – приростов сеянцев;
 2142 определений массы сеянцев, сорняков, 1000 штук семян и
других растительных образцов;
 более 400 определений проективного покрытия сорной растительности;
 420 измерений температуры почвы;
 300 измерений освещенности в рамках метеонаблюдений;
 850 замеров линейных размеров семян;
 химических анализов 14 растительных и почвенных образцов на
содержание основных элементов питания.
Заложено:
 54 повторности для определения технической всхожести семян
сорных растений;
 18 повторностей по исследованию гербицидной эффективности в
лаборатории кафедры;
 20 повторностей для испытаний гербицидов в полевых условиях.
Глава 4. ИНВЕНТАРИЗАЦИОННАЯ ОЦЕНКА СОРНО-ПОЛЕВОГО
КОМПОНЕНТА ПИТОМНИКОВ
Ценофлора сорной растительности питомников Архангельской области насчитывает в своем составе 109 видов сосудистых растений, относящихся к 86 родам и 29 семействам, что составляет около 10 % от общего
количества видов флоры Архангельской области, которая включает по
данным В. М. Шмидта (2005) 1098 видов.
Значения абсолютных показателей флористического богатства (число видов, родов, семейств) и систематического разнообразия (среднее число видов в семействе) имеют естественную тенденцию к возрастанию в
направлении с севера на юг и с востока на запад (табл. 1).
При сравнении видовых списков ценофлор использовали коэффициент Жаккара Kj (Миркин, Розенберг, 1983).
7
Таблица 1 – Показатели флористического состава и систематического разнообразия ценофлор питомников
Показатели
Питомники
В средНяндом- Каргополь- Плесец- Конош- Устьяннем
ский (20,0)* ский (11,0) кий (22,0) ский (11,4) ский (12,0)
54
71
54
67
42
58
47
59
46
56
37
49
19
24
21
26
17
21
Число видов
Число родов
Число семейств
Среднее число видов в
2,8
семействе (в/с)
Среднее число родов в
2,5
семействе (р/с)
Среднее число видов
1,1
в роде (в/р)
* площадь территории (га).
3,0
2,6
2,6
2,5
2,7
2,5
2,2
2,2
2,2
2,3
1,2
1,2
1,2
1,1
1,2
Уровень сходства видового состава варьирует от 0,43 (между флорой
Устьянского и Плесецкого, Устьянского и Каргопольского питомников) до
0,53 (между флорой Коношского и Няндомского питомников), родового
состава – от 0,48 до 0,60, состава семейств – от 0,58 до 0,85.
По признакам флористического богатства, систематического разнообразия и таксономического состава обнаружено слабое сходство между
самой северной ценофлорой Плесецкого питомника, западной ценофлорой
Каргопольского питомника и восточной Устьянского питомника, и сильное сходство видового состава недалеко отстоящих друг от друга ценофлор Коношского и Няндомского питомников.
Почти половина видов (45,9 %) относятся к бореальному евразиатскому элементу флоры, который и определяет ее общий географический
характер. Второе место занимают бореальный циркумбореальный и плюризональный евразиатский элементы флоры (12 %). Довольно велико присутствие плюризональных плюримеридиональных видов (7,3 %), бореальных евразиатско-американских (6,4 %), плюризональных евразиатскоамериканских (5,5 %). Менее всего (по 1,0 %) представлены во флоре бореально-неморальные евразиатско-американские, бореально-неморальные
евразиатские, неморальные европейские, плюризональные циркумбореальные виды.
В составе ценофлоры питомников преобладают виды травянистых
растений (101, или 92,7 % всей флоры), а из них – многолетних трав 73 вида (72,3 %), тогда как на долю однолетних и двулетних трав приходится 28
видов (27,7 %). Кустарников и кустарничков – 8 (7,3 %) видов растений.
Около 44 % от общего количества сорных видов флоры Архангельской области, 63 вида, произрастающие на территории питомников, являются преимущественно сорняками. Сорные виды делятся на сегетальные
(2 вида, 1,8 % от состава флоры питомников), сегетально-рудеральные (15
8
видов, 13,8 %), и рудеральные (11 видов, 10,1 %). В составе этих групп 4
заносных вида (2 сегетально-рудеральных и 2 рудеральных).
В формировании флоры питомников наибольшее число видов являются луговыми, лесными и болотными растениями. В сложении растительных сообществ участвуют 67 луговых видов (61,5 % видового состава), однако типично луговыми являются лишь 20 (18,4 %), тогда как
остальные (47 видов, 43,1 %) следует считать «факультативными», хотя
они вполне обычны на лугах; встречаются в общей сложности 66 лесных
видов (60,6 %), но только 9 видов (8,3 %) из них могут быть признаны типичными лесными растениями, а 57 видов (52,3 %) встречаются и в других
условиях. На третьем месте – растения болотные, насчитывающие 20 видов (18,4 %).
Все сорные растения представлены двумя ботаническими отделами:
покрытосеменные (Magnoliophyta) и хвощевидные (Eqisetophyta). Покрытосеменные растения подразделяются на классы: однодольные (Monocotyledones) и двудольные (Dicotyledones). К однодольным относятся только
семейства злаковые (Poaceae) и осоковые (Cyperaceae), и они занимают
небольшую долю в сорном травостое по видовому разнообразию (до 20 %
видов) (табл. 2).
Таблица 2 – Агробиологические группы сорных растений
Показатели
однодольных
двудольных
Однодольных / двудольных
эфемеров
яровых
зимующих и озимых
двухлетних
всего
корневищных
стержнекорневых
корнеотпрысковых
размножающихся
надземными побегами
с мочковатой корневой
системой
всего
прочих растений
Малолетние / Многолетние
малолетних
многолетних
Количество видов в биогруппах
% видов
Питомники
В средНяндом- КаргоПле- Конош- Устьнем
ский польский сецкий ский янский
16,7
14,1
20,4
16,4
16,7
16,9
83,3
85,9
79,6
83,6
83,3
83,1
0,2
0,2
0,3
0,2
0,2
0,2
3
1
1
1
1
1
6
8
5
5
4
6
4
5
5
5
3
4
4
2
2
1
2
13
18
13
13
9
13
13
15
13
17
8
13
6
11
9
7
7
8
7
7
6
8
7
7
5
4
2
5
4
4
5
9
7
11
7
8
36
4
0,3
46
7
0,3
37
4
0,3
48
6
0,2
33
1
0,2
40
5
0,3
9
В рассматриваемых питомниках в основном преобладают корневищные многолетники, способные активно возобновляться даже от обрезков
корневищ. Сложность механической борьбы с ними заключается в продолжительном выращивании сеянцев на поле. Поэтому для борьбы с ними
необходимы методы, базирующиеся на использовании средств химии. На
втором месте стоят стержнекорневые многолетники и растения с мочковатой корневой системой, и на третьем – корнеотпрысковые многолетники.
Серьезную конкуренцию древесным породам составляют и малолетние
сорняки. Растянутость периода прорастания семян данной группы сорняков вызывает необходимость систематического применения механических
мер борьбы.
Экологические ниши сорных растений лесного питомника разделены
не только в пространстве, но и во времени. Малолетние виды распространены в первую очередь на паровых полях и полях первого года выращивания. На полях второго года выращивания и старшего возраста в большей
мере встречаются многолетние травы.
Паровые поля лесных питомников засорены сорняками, принадлежащими семействам: сложноцветные (Asteracea) – мать-и-мачеха обыкновенная (Tussilago farfara L.*), одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.), ромашка пахучая (Chamomilla suaveolens (Pursh)Rydb.) и др.;
злаковые (Poaceae) – пырей ползучий (Elytrigia repens (L.) Nevski), щучка
дернистая (Deschampsia caespitosa (L.) Beauv.) и др.; гвоздичные (Caryophyllaceae) – звездчатка средняя (Stellaria media (L.) Willd.), торица обыкновенная (Spergula arvensis L.) и др.; бобовые (Fabaceae) – горошек мышиный (Vicia cracca L.), клевер ползучий (Trifolium repens L.) и др.
На полях первого года выращивания преобладают виды из семейств:
фиалковые (Violaceae) – фиалка трехцветная (Viola tricolor L.) и полевая
(Viola arvensis Murr.); крестоцветные (Brassicaceae) – пастушья сумка
(Capsella bursa-pastoris (L.) Medik.), редька дикая (Raphanus raphanistrum
L.), сурепка обыкновенная (Barbarea vulgaris R.. Br.); сложноцветные;
гвоздичные; злаковые.
На полях второго, третьего и четвертого года выращивания, а также
в школьном отделении количественно преобладают растения из семейств:
сложноцветные – нивяник обыкновенный (Leucanthemum vulgare Lam.),
тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), ромашка пахучая,
бодяк полевой (Cirsium arvense (L.) Scop.), осот полевой (Sonchus arvensis
L.) и др.; злаковые – пырей ползучий, щучка дернистая, овсяница луговая
(Festuca pratensis Huds.), мятлик луговой (Poa pratenis L.) и др.; бобовые –
клевер луговой (Trifolium pretense L.), клевер ползучий, горошек мышиный
и др. Преобладающими на полях растениями засорены и обочины дорог
всех питомников.
*Латинские названия таксонов приведены по В. М. Шмидту (2005)
10
Глава 5. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ФЕНОЛОГИИ И
СЕЗОННОГО РОСТА СОРНЫХ РАСТЕНИЙ И СЕЯНЦЕВ ЕЛИ
Среднее число цветущих
растений, шт./м2
Сезонный рост и фенология сорной растительности. Изучение фенологии сорных растений очень важно для анализа биоэкологических особенностей видов с целью составления календарного графика проведения
мероприятий по борьбе с сорным компонентом лесных питомников.
Прорастание семян происходит неодновременно и определяется,
прежде всего, температурным режимом. У большинства травянистых растений всходы появляются во второй половине мая, когда температура воздуха достигает больше 5 °С, а почвы (на глубине 15 см) более 10 ºС.
Установлены два периода интенсивного возникновения побегов: весенний, начинающийся после таяния снега, и летне-осенний, со второй половины лета (конец июля – начало августа) до конца периода активной вегетации. Наиболее энергично побеги растут в фазе вегетации. Активный
рост сорняков начинается при повышении температуры воздуха до 20 ºС, а
почвы (на глубине 15 см) до 15 ºС.
Срок наступления фазы цветения у видов даже в пределах одной агробиологической группы различен и начинается с конца мая (перловник
поникший (Melica nutans L.)) по конец июля (иван-чай узколистный (Chamerion angustifolium (L.) Holub)). Поэтому внешний облик фитоценоза в течение сезона многократно изменяется. Таким образом, при планировании
агротехнических мероприятий важно знать не только фенофазу присутствующих растений в пределах агробиологической группы, но и их обилие. Результаты фенологических наблюдений выражаются кривыми цветения и фенологическими спектрами. Анализируя обобщенную кривую цветения (рис. 1), следует отметить, что основная масса цветущих растений в
условиях лесного питомника средней подзоны тайги приходится на июль.
30
20
10
0
Дата наблюдений
- оптимальный период для проведения агротехнических
мероприятий
Рисунок 1 - Обобщенная кривая цветения сорных растений
11
В качестве наиболее оптимального периода для проведения агротехнических уходов рекомендуем первую половину июня до периода массового цветения, когда основное количество растений находится в фазе вегетации.
Наибольшая продолжительность вегетации в условиях лесного питомника наблюдается у многолетних мочкокорневых (112 дней) и корневищных видов (96 дней), а наименьшая у однолетних (63 дня), хотя их период цветения характеризуется наибольшей длительностью и растянутостью.
Сезонный рост сеянцев. В 2008 году сеянцы ели на третьем году
жизни тронулись в рост 27 мая, когда температура воздуха поднялась до
17ºС, а почвы (на глубине 15 см) до 11 ºС. В начале вегетационного периода сеянцы имели высоту надземной части стволика 4,4 см.
Расчет квадратов корреляционного отношения (показатель силы влияния) показал слабую зависимость прироста сеянцев ели от проективного
покрытия основных компонентов растительного покрова в начальный период роста (конец мая – середина июня) (доля влияния фактора 3-6 %), что
по всей вероятности обусловлено низкой температурой воздуха (Редько,
Бабич, 1994). Максимальный прирост наблюдается на площадках при отсутствии сорняков. Так, в середине июня средний прирост ели на площадках без сорняков составил 10,5±0,6 мм, что на 15 % выше, чем на площадках с проективным покрытием 0,5 (8,9±0,4 мм). Различие достоверно на 5
% уровне значимости (t=2,2).
В дальнейшем (с середины июня) наблюдается резкое увеличение
прироста на площадках без сорняков и со слаборазвитым травянистым покровом (доля влияния фактора 12-22 %). Начиная с июля, происходит замедление роста сеянцев, и уже с конца августа влияние сорной растительности прекращается. Средний прирост сеянцев на пробах без сорняков достигает 83,2±4,6 мм, т. е. на 56 % выше, чем на площадках с проективным
покрытием 0,6 (36,9±1,8 мм) (t=9,4>t05).
Данные регрессионного анализа показали, что зависимость прироста
трехлетних сеянцев ели от продолжительности совместной вегетации с
сорняками и проективного покрытия наиболее качественно передают логарифмические уравнения (табл. 3).
Таблица 3 – Зависимость сезонного прироста ели (Y) от продолжительности совместной вегетации с сорняками (X) и проективного покрытия
Проективное покрытие сорняками
0
Уравнение регрессии
Y= bIn(x) - a
Y=37,08In(x) - 80,78
Корреляционное
отношение (η)
0,928
Коэффициент детерминации (R2)
0,862
0,2
Y=31,66In(x) - 66,25
0,932
0,869
0,3
Y=29,56In(x) - 62,00
0,931
0,867
12
Продолжение таблицы 3
0,4
Y=29,28In(x) - 62,02
0,933
0,871
0,5
Y=23,84In(x) - 49,06
0,926
0,857
0,6
Y=15,11In(x) - 28,78
0,940
0,884
Коэффициент корреляции (r±mr) между интенсивностью роста сеянцев ели и проективным покрытием сорной растительностью (- 0,94 ± 0,04)
свидетельствует об очень высокой тесноте связи между этими показателями. Величина коэффициента корреляции достоверна (t=23,5>t05). Коэффициент детерминации, характеризующий долю изменения прироста (у) с
изменением проективного покрытия (х), составляет 0,89 (рис. 2).
Рисунок 2 – Интенсивность роста трехлетних сеянцев ели
В среднем интенсивность роста сеянцев на площадках без сорняков
составляет 0,84 мм/сутки, а при проективном покрытие 0,6 – 0,36
мм/сутки.
В условиях данного эксперимента помимо затенения сеянцев ели,
несомненно, имело значение и иссушающее влияние травянистых растений на почву. Это и послужило причиной такого значительного угнетения
сеянцев. Коэффициент корреляции (r±mr) между интенсивностью транспирации сеянцев ели и проективным покрытием сорной растительностью
(- 0,66 ± 0,09) свидетельствует о значительной тесноте связи. Величина коэффициента корреляции достоверна (t=7,3>t05). Коэффициент детерминации составляет 0,43 (рис. 3). При разрастании сорной растительности интенсивность транспирации сеянцев ели уменьшается.
В результате исследований пришли к выводу, что в период своего
развития сорные растения потребляют в среднем в 2 раза больше воды, чем
культивируемые.
13
Интенсивность
транспирации, г/(ч∙г)
2,000
y = -1,287x + 0,920
r= - 0,66±0,09
1,000
0,000
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Проективное покрытие сорной растительности
0,6
Рисунок 3 – Интенсивность транспирации трехлетних сеянцев ели
Интенсивность транспирации сеянцев ели 0,514, сорняков – от 1,524
г/г·ч у мелколепестника едкого (Erigeron acris L.) до 0,770 г/г·ч у мятлика
лугового. В связи с этим при сильном засорении сеянцы испытывают недостаток во влаге.
Вместе с влагой сорняки поглощают из почвы большое количество
питательных веществ (табл. 4), сокращают содержание необходимых для
посадочного материала растворимых элементов питания, тем самым заглушают культивируемые растения.
Таблица 4 – Содержание основных элементов питания в растениях
Название
1
Ель европейская
Фосфор
(P2O5), %
Калий
(K2O), %
Азот
(N), %
Железо
(Fe2O3), %
Магний
(Mg), %
2
3
4
5
6
0,13±0,01
0,26±0,02 0,36±0,03 1,07±0, 15 0,0056±0,0014
Многолетние корневищные
Пырей ползучий
Иван-чай узколистный
Тысячелистник обыкновенный
0,074±0,0007 1,06±0,09 0,49±0,04 0,58±0,12 0,0057±0,0014
0,23±0,02
0,46±0,04 0,20±0,02 0,44±0,11 0,0013±0,0003
0,16±0,02
0,67±0,05 0,36±0,03 0,43±0,11 0,0050±0,0011
Многолетние мочкокорневые
Щучка дернистая
0,11±0,01
0,17±0,01 0,20±0,02
0,65±0,12
0,023±0,004
Многолетние корнеотпрысковые
Осот полевой
0,17±0,02
Бодяк полевой
-
2,39±0,19 0,32±0,03
-
14
-
0,33±0,10 0,0042±0,0010
0,62±0,12 0,0070±0,0020
Продолжение таблицы 4
1
2
3
4
5
6
<0,0005
Многолетние стержнекорневые
Горошек мышиный
0,11±0,01
0,15±0,01 0,31±0,03
0,38±0,10
Ромашка луговая
0,13±0,01
1,04±0,08 0,23±0,02
0,38±0,10 0,0020±0,0005
Клевер луговой
0,097±0,009 0,31±0,02 0,15±0,02
0,37±0,10
0,039±0,0009
Однолетние
Торица обыкновенная
0,17±0,02
0,47±0,04 0,17±0,02
1,02±0,15
0,14±0,01
Звездчатка средняя
0,04±0,01
1,72±0,14 0,68±0,07
0,61±0,12
0,59±0,05
Глава 6. СЕМЕНОШЕНИЕ СОРНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ
Зная биологические особенности отдельных видов сорняков, такие,
как запас семян сорняков в почве, способность появившихся проростков
выжить и образовать новые плодоносящие растения, можно предвидеть их
массовое появление на полях (Самсонова и др., 2006). Для оценки репродуктивных свойств сорняков изучались биометрические показатели семян
(длина, ширина, масса 1000 шт. семян) и их всхожесть, семенная продуктивность растений. Биометрические показатели семян изучаемых видов в
питомниках средней подзоны тайги (табл. 5) в большинстве случаев ниже,
чем в южных районах по данным литературных источников (Доброхотов,
1961; Бирюков, 1982).
Таблица 5 – Линейные размеры семян сорных растений
Статистические показатели
Название растения
min-max, мм X±mx, мм
σ
C, % р, %
t
Длина семян
1
2
3
4
5
6
7
Пырей ползучий *
3,1-6,7
5,19±0,17
0,95
18,4
3,2
31,3
Осот полевой
Горец перечный
(Polygonum hydropiper L.)
Тимофеевка луговая
3,0-3,4
3,24±0,04
0,16
5,0
1,1
88,6
2,5-3,2
2,83±0,05
0,24
8,5
1,9
52,6
1,7-2,1
1,84±0,02
0,11
5,7
1,3
78,6
Фиалка полевая
1,45-1,9
1,65±0,02
0,10
6,0
1,3
74,8
Фиалка трехцветная
1,3-1,6
1,47±0,02
0,10
6,8
1,5
66,3
Щучка дернистая
1,3-1,7
1,45±0,03
0,12
8,2
1,8
54,4
Тысячелистник обыкновенный
1,0-1,9
1,43±0,05
Хамомилла аптечная
1,2-1,5
1,34±0,03
(Chamomilla recutita (L.) Rauschert)
* Латинские названия таксонов приведены ранее в тексте
0,26
18,0
3,4
29,3
0,14
10,4
2,3
43,1
15
Продолжение таблицы 5
1
Подорожник большой
2
3
4
5
6
7
1,0-1,5
1,34±0,04
0,18
13,1
2,9
34,1
1,0-1,6
1,31±0,04
0,17
13,1
2,9
34,2
Торица обыкновенная
0,6-1,3
1,02±0,04
0,19
18,7
4,2
23,9
Пастушья сумка
0,7-1,1
0,95±0,02
0,10
9,9
2,2
44,9
Щавель малый (Rumex acetosella L.)
0,8-1,0
0,92±0,02
0,08
8,9
2,0
50,3
Иван-чай узколистный
0,7-1,1
0,90±0,03
0,12
13,5
3,0
33,2
Звездчатка средняя
Ясколка дернистая
(Cerastium holosteoides Fries)
Льнянка обыкновенная
(Linaria vulgaris L. )
0,5-0,8
0,72±0,02
0,08
10,7
2,4
41,9
0,3-0,5
0,46±0,02
0,07
15,1
3,4
29,6
0,3-0,6
0,44±0,02
0,07
16,1
3,6
27,8
(Plantago major L. )
Марь белая (Chenopodium album L.)
Ширина семян
Горец перечный
1,8-2,4
2,13±0,05
0,20
9,5
2,1
47,0
Марь белая
0,9-1,5
1,25±0,04
0,16
12,5
2,8
35,7
Пырей ползучий
0,5-1,4
1,08±0,03
0,20
18,4
3,2
31,2
Торица обыкновенная
0,6-1,3
1,02±0,04
0,19
18,7
4,2
23,9
Фиалка полевая
0,8-1,1
1,01±0,05
0,23
22,3
4,9
20,1
Тимофеевка луговая
0,8-1,1
0,89±0,02
0,08
8,5
1,9
52,7
Фиалка трехцветная
0,6-0,9
0,79±0,02
0,09
10,8
2,4
41,5
Подорожник большой
0,6-0,8
0,70±0,02
0,07
10,4
2,3
43,2
Звездчатка средняя
0,5-0,8
0,67±0,02
0,07
10,9
2,4
40,9
Щучка дернистая
0,4-0,6
0,50±0,01
0,05
10,3
2,3
43,4
Пастушья сумка
0,3-0,6
0,49±0,02
0,08
16,8
3,7
26,7
Щавель малый
0,4-0,5
0,48±0,01
0,04
9,4
2,1
47,8
Ясколка дернистая
0,3-0,5
0,46±0,01
0,06
13,0
2,9
34,4
Льнянка обыкновенная
0,3-0,5
0,44±0,01
0,06
14,3
3,2
31,3
Тысячелистник обыкновенный
0,3-0,6
0,44±0,02
0,09
20,9
4,0
25,3
Хамомилла аптечная
0,3-0,5
0,43±0,02
0,07
17,0
3,8
26,2
Осот полевой
0,3-0,4
0,31±0,01
0,03
9,9
2,2
45,0
Иван-чай узколистный
0,1-0,2
0,14±0,01 0,03 20,6
Примечание: выделены полужирным шрифтом малолетние сорняки
4,6
21,7
Большинство видов растений (83 %) имеют мелкие и очень мелкие
размеры семян в соответствие с классификацией В. Н. Доброхотова (1961).
Семенная продуктивность однолетних сорняков составляет от 190 (фиалка
полевая) до 15 тыс. (звездчатка средняя) (в среднем 5,2 тыс. шт.) семян с
16
одного растения, многолетних – от 15 (пырей ползучий) до 21,7 тыс. шт.
(ясколка дернистая) (в среднем 4,8 тыс. шт.).
Всхожесть семян злаковых сорняков (84 %) в 1,5 раз выше, чем семян двудольных (55 %); всхожесть семян многолетних сорняков (76 %) в
1,7 раз выше, чем семян однолетних (44 %).
Корреляционный анализ свидетельствует об обратной связи между
размером семян и количеством их в растении, а также о прямой связи между числом семян с растения и их всхожестью. Это подтверждается
наличием высоких уровней корреляционных связей (r = - 0,745; 0,749;
- 0,801). Наиболее качественно передают взаимосвязь между этими показателями логарифмические и степенные уравнения.
Проблема ограничения отрицательного влияния нежелательной растительности на сеянцы в лесных питомниках, повышения экологической
безопасности химического ухода актуальна до сих пор. В этом плане особый интерес представляет контактная обработка гербицидами.
Одной из задач исследований явилось испытать действие новых препаратов Нэтли, Нитли 10, Нитли 25, ЛСТ, Мэлин на всхожесть и рост сорных растений. Все эти препараты являются побочными продуктами целлюлозно-бумажной промышленности. Поисковые лабораторные опыты с
использованием климатокамеры «Фитотрон-30» выявили наиболее оптимальный препарат Мэлин, который и испытывали в полевых опытах с концентрациями 6 и 12 %. Опрыскивание проводили в середине июня, учет
сорняков - в середине августа. Основное количество сорняков во время обработки находилось в фазе вегетации.
В результате исследований нами установлено, что препарат Мэлин
не оказывает отрицательного влияния на двухлетние и трехлетние сеянцы
ели. Можно отметить высокую эффективность (80-100 %) препарата Мэлин против однолетних сорняков, ползучих многолетников, корнеотпрысковых многолетников. Мэлин с концентрацией 6 % (0,2 л/м2) отличается 50
% эффективностью против многолетних видов с мочковатой корневой системой; Мэлин с 12 % концентрацией (0,2 л/м2) эффективен почти на 60 %
против сорняков этой же биогруппы. Наименьшую эффективность продемонстрировал препарат Мэлин с 6 % и 12 % концентрациями против многолетней корневищной сорной растительности – соответственно 34,4 % и
9,8 %.
Для окончательного и более полного обоснования практических рекомендаций по использованию данного препарата в производственных
условиях необходимо продолжить исследования в иных климатических
условиях.
17
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Мониторинг сорно-полевого компонента агрофитоценоза лесных питомников дает крайне важные результаты. Знание видового состава сорняков, их биологии и экологии, соотношения малолетней и многолетней растительности, а также их встречаемость на объектах, распределение по месту произрастания позволяет определить для любого лесного питомника
индивидуальный комплекс мероприятий по борьбе с ними и может служить уточнением рекомендаций по уходу за сеянцами и саженцами. Это
необходимо для рационального, научно обоснованного, экологически безопасного применения гербицидов. Изменения в составе сорняков на полях
приводят к пересмотру ассортимента гербицидов.
В результате маршрутных исследований впервые выполнены геоботанические описания лесных питомников средней подзоны тайги Архангельской области, которые послужили основой геоботанического анализа
растительности. В то же время результаты флористической части исследований оказались ценными сами по себе, информативными и полезными
при обсуждении вопросов формирования растительных сообществ в питомниках. Подобный анализ ценофлоры питомников для нашего региона
является первым опытом.
Основные результаты исследований сводятся к следующему:
1) Ассортимент сорной растительности питомников средней подзоны тайги Архангельской области насчитывает в своем составе 109 видов
сосудистых растений, относящихся к 86 родам и 29 семействам.
2) Выявлено преобладание однодольных сорных растений, на которые приходится 80,8 % по численности и 72,4 % по массе.
3) Всходы у большинства травянистых растений появляются во
второй половине мая, когда среднесуточная температура воздуха достигает
больше 5 °С, а почвы (на глубине 15 см) более 10 ºС. Активный рост сорняков начинается при повышении температуры воздуха до 20 ºС, а почвы
(на глубине 15 см) до 15 ºС.
4) Срок наступления фазы цветения у сорняков начинается с конца
мая (перловник поникший) по начало июля (иван-чай узколистный, мелколепестник едкий). В качестве наиболее оптимального периода для проведения агротехнических уходов рекомендуем первую половину июня до периода массового цветения, когда основное количество растений находится
в фазе вегетации.
5) Трехлетние сеянцы ели растут лучше при полном отсутствии
сорной растительности. При разрастании сорняков интенсивность роста
сеянцев постепенно снижается. Это подтверждается наличием очень высокого уровня корреляционной связи (r = - 0,94 ± 0,04).
18
6) Интенсивность транспирации сеянцев ели уменьшается при разрастании травянистой растительности. Между этими показателями выявлена значительная связь (r = - 0,66±0,09). Сорные растения потребляют в
среднем в 2 раза больше воды, чем сеянцы ели.
7) Биометрические показатели семян (длина, ширина, масса 1000
шт. семян) изучаемых видов в питомниках средней подзоны тайги ниже,
чем в южных районах. Большинство видов растений (83 %) имеют мелкие
и очень мелкие размеры семян. Всхожесть семян многолетних сорняков
(76 %) в 1,7 раз выше, чем семян однолетних (44 %). Наблюдается обратная связь между размером семян и количеством их на растении, а также
прямая связь – между числом семян с растения и их всхожестью
(r = - 0,745; 0,749; - 0,801).
8) Впервые в полевых условиях получены экспериментальные данные по эффективности препарата Мэлин при агротехническом уходе за
двухлетними и трехлетними сеянцами ели. Высокая эффективность (80100 %) препарата Мэлин 12 % (0,2 л/м2) при борьбе с однолетними сорняками, ползучими многолетниками, корнеотпрысковыми многолетниками
позволяет рекомендовать его для дальнейшей государственной проверки.
Список публикаций автора
1. Соколова, И. С. Видовое разнообразие сорной растительности
питомника Каргопольского лесхоза [Текст] / И. С. Соколова // Научное
творчество молодежи - лесному комплексу России: материалы III всерос.
науч.-техн. конференции. – Екатеринбург, 2007. – С. 151-153.
2. Соколова, И. С. Таксономический анализ сорной растительности
питомника Каргопольского лесхоза [Текст] / И. С. Соколова // Биоразнообразие, охрана и рациональное использование растительных ресурсов Севера: материалы XI Перфильевских научных чтений, посвященных 125летию со дня рождения Ивана Александровича Перфильева (1882-1942). –
Архангельск, 23-25 мая 2007 г. – Ч.2. – Архангельск, 2007. – С. 158-162.
3. Нечаева, И. С. Распределение сорной растительности в лесных
питомниках Архангельской области / И. С. Нечаева // Экологические проблемы Севера: Межвузовский сб. научных трудов. – Архангельск, 2008. –
Вып. 11. – С. 58-60.
4. Бабич, Н. А. Сорная растительность в лесных питомниках [Текст] /
Бабич Н. А., Нечаева И. С. // Известия высших учебных заведений «Лесной журнал». – Архангельск, 2009. – № 2. – С. 15-17.
19