Содержание к диссертации
Введение
Состояние вопроса 7
Лесоразведение в Волгоградской области 7
Лесоразведение на песках 9
Географические культуры сосны обыкновенной 11
Природно-климатические условия Волгоградской области 41
Программа, методика, объекты и объем исследований 44
Программа исследований 44
Методика работы 45
Объекты и объем исследований 49
Характеристика лесного фонда и состояние лесных культур Волгоградской области 52
Особенности лесорастительных условий Волгоградской области 52
Районирование территории 53
Характеристика лесного фонда Волгоградской области 54
Современное состояние лесных культур Волгоградской области 55
Краткая история создания лесных культур в Волгоградской области ... 56
Состояние сомкнувшихся лесных культур 57
Состояние несомкнувшихся лесных культур 65
Опыт создания культур сосны в северо-западной части Волгоградской области 71
Рост и продуктивность сосны обыкновенной в географических культурах Камышинского лесхоза 81
Сохранность и состояние географических культур сосны обыкновенной
Влияние географического происхождения семян на рост экотипов сосны 85
Рост европейских экотипов сосны 87
Рост азиатских экотипов сосны 99
Закономерности роста сосны обыкновенной в географических культурах
Сосна крымская и сосна желтая в географических культурах 108
Экономическая эффективность выращивания сосны обыкновенной в северо-западной части Волгоградской области 111
Выводы и рекомендации 116
Литература 118
Приложения 140
- Природно-климатические условия Волгоградской области
- Современное состояние лесных культур Волгоградской области
- Краткая история создания лесных культур в Волгоградской области
- Сосна крымская и сосна желтая в географических культурах
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Волгоградская область расположена на юге Русской равнины в трех природно-географических зонах: разнотравной-, сухой- и пустынной степи. Ее естественная лесистость в среднем не превышает 3%. В этих условиях в комплексе мер борьбы с неблагоприятными климатическими факторами важное значение имеет защитное лесоразведение.
Главной породой на песках Волгоградской области является сосна обыкновенная. Здесь накоплен богатый опыт создания и выращивания культур сосны, но он до сих пор недостаточно изучен. Вместе с тем гимеет большую научно- -s практическую ценность и может быть широко использован как на юге Европейской территории России, так и на территории других засушливых регионов страны.
Решение проблемы повышения засухоустойчивости искусственных сосняков диктует необходимость изучения возможности использования в лесокультур-ной практике лесхозов области новых географических экотипов этой породы.
Выполненная работа входила в проект Э0251 Федеральной Целевой Программы «Интеграция» и хоздоговорной тематики.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Работа имела целью дать интегрированную оценку состояния производственных культур сосны обыкновенной в Волгоградской области и характеристику индивидуальной изменчивости экотипов сосны обыкновенной в географических культурах Камышинского лесхоза.
В задачи исследований входило:
Анализ особенностей роста и состояния культур сосны обыкновенной в Волгоградской области;
Влияние линейно-выборочных рубок ухода на рост и состояние культур сосны обыкновенной;
3. Выявление географического происхождения семян на рост и качество на
саждений;
4. Уточнение лесосеменного районирования сосны обыкновенной на территории Волгоградской области.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА:
На основе материалов лесоустройства и полевых наблюдений выполнен анализ состояния культур сосны в 33 лесхозах Волгоградской области;
Изучен опыт создания и выращивания культур сосны в лесхозах северозападной части области;
Установлены закономерности изменчивости географических экотипов в 26-летних культурах. Установлено влияние происхождения семян на рост экотипов сосны обыкновенной и интродуцентов — сосны крымской и сосны желтой для уточнения районирования при создании культур в Камышинском лесхозе.
ОБОСНОВАННОСТЬ ВЫВОДОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ обеспечивается большим объемом фактического материала (пробных площадей и модельных деревьев), использованием современных методов математической статистики и ЭВМ.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты исследований были представлены на научно-практической конференции с международным участием «Интеграция науки и высшего лесотехнического образования, инновационная деятельность на предприятиях лесного комплекса» (Воронеж, 2002), V Международной научной конференции «Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений» (Красноярск, 2002), научной конференции «Селекция, генетические ресурсы и сохранение генофонда лесных древесных растений (Вавиловские чтения)» (Гомель, 2003), на юбилейной научной конференции, посвященной 80-летию профессора ВГЛТА Р.И. Дерюжкина (Воронеж, 2003), в материалах региональной научно-практической юбилейной конференции (Воронеж, 2004), на 5-м Всероссийском съезде лесоводов (Москва, 2003), на отчетных научных конференциях профессорско-преподавательского состава ВГЛТА (Воронеж, 2001, 2002, 2003,2004).
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 7 работ. НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ:
Анализ состояния культур сосны Волгоградской области.
Особенности роста и продуктивность культур сосны в лесхозах северо-западной части Волгоградской области.
Закономерности изменчивости экотипов сосны обыкновенной в географических культурах Камышинского лесхоза и уточнение ее лесосеменного районирования.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения и семи разделов, выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Общий объем составляет 158 страниц, включая 27 таблиц, 20 рисунков и список использованной литературы из 234 наименований, в том числе 36 на иностранных языках.
Природно-климатические условия Волгоградской области
Волгоградская область находится на юго-востоке европейской части России и занимает специфическое положение по климатическим и почвенным условиям. Здесь происходит наиболее быстрый, для равнинных территорий страны, переход от лесостепи к пустыне. Восточно-Европейская равнина, открытая для западных циклонов и холодных масс арктического воздуха на всей своей территории вплоть до Урала и Кавказа, лишь на юго-восточной окраине почти не испытывает мощного увлажняющего влияния указанных воздушных течений.
Годовое количество осадков изменяется в направлении от границ с Воронежской области до Астраханской соответственно с 450 до 200 мм. В этом же направлении, но с обратным знаком изменяется испаряемость. В результате коэффициент увлажнения снижается от 0,8-0,9 (граница с Воронежской областью) до 0,4-0,7 (в Волгоградской).
Климат характеризуется холодной зимой со значительным числом оттепелей, короткой сухой ветреной весной, продолжительным жарким сухим летом, теплой сухой осенью. Суммарная (прямая и рассеянная) солнечная радиация за год в зоне лесостепи (северо-западная часть области) составляет 95-100 ккал/см , в засушливой степи (Фролово) - 107-110 ккал/см2, в полупустыне - 112-120 ккал/см2. Годовой расход энергии на отражение поверхностью и излучение 65-85 ккал/см2. Годовой радиационный баланс в среднем равен 35-45 ккал/см2. В южной части региона радиационный баланс зимой близок к нулю, в северной и северозападной части — отрицательный. Летом он составляет до 9,0 ккал/см2 в месяц. Это свидетельствует о весьма высокой обеспеченности теплом.
Средняя температура воздуха в январе находится в пределах от -2 до -12С, в июле от +20 до +25,5С. Среднегодовая температура в районе Волгограда колеблется от +7,8 до +9,9С. Годовая амплитуда среднемесячных температур дос тигает 29-33С, амплитуда абсолютных температур изменяется по годам в больших пределах, но в среднем по зоне она довольно стабильна и составляет 45 -52С. Амплитуда абсолютных многолетних температур 79-83С (от-35 - -42 до 41 - 44С). Сумма положительных температур 2800-4100, эффективных 2200-3600. Продолжительность безморозного периода 160-240 дней, вегетационного периода -170-200 дней.
Среднегодовая относительная влажность воздуха изменяется в небольших пределах - 71-72%. Летом среднемесячная относительная влажность снижается до 50-55% (в отдельные годы до 30-35%). Наиболее сухие месяцы июнь и июль. В Заволжье в эти месяцы в течение 40-45 дней относительная влажность воздуха опускается до 30% и ниже (в отдельные дни до 8-10%). Минимумы относительной влажности воздуха обусловлены влиянием среднеазиатских пустынь. В отдельные годы в связи с продолжительными юго-восточными ветрами эти минимумы приходятся на апрель. В степных и полупустынных районах сильно выражен ветровой режим. Направление ветров преимущественно широтное. В течение года насчитывается в среднем от 22 до 46 дней со скоростью ветра более 15 м/с. Зимой обычны ветры западных и северо-западных направлений, весной - сухие восточные и юго-восточные ветры, нередко переходящие в бури со скоростью до 25-30 м/с и более. Для лесных культур на песках эти ветры наиболее вредоносны. Обладая высокой скоростью при большой сухости воздуха, они вызывают поверхностный перенос песка, засекание или выдувание высаженных растений /Зюзь, 1990/.
Особенностью климата Волгоградской области является большая амплитуда колебания его основных показателей. Анализ данных по годовой сумме осадков в различных пунктах региона показывает, что средние показатели в Михайловке составляют 427 мм, в Волгограде — 345 мм, минимум осадков соответственно составляет 222 мм и 129 мм.
Амплитуда абсолютных величин осадков увеличивается в направлении возрастания сухости климата. Годовая сумма осадков колеблется от средней многолетней в пределах ±35-40% в северных и северо-западных частях региона до 60 70% в юго-восточных.
Правильность и качественный уровень применяемых на практике агротехнических, лесоводственных приемов и способов выявляется в годы засух. Засуха с особой остротой подчеркивает недостатки и упущения в лесокультурном деле, которые в обычных условиях терпимы и не ведут к резко отрицательным результатам. Изменчивость климатических условий, и, прежде всего влагообеспеченно-сти, является одной из лимитирующих факторов неустойчивости лесных культур в аридных областях.
Распределение осадков по сезонам года благоприятно для лесных насаждений на маловлагоемких песчаных землях региона. В пределах лесостепной и степной зон осадки холодного периода, как правило, полностью промачивают корнеобитаемую зону влагоемкостью менее 200-300 мм. Летние ливневые осадки существенно улучшают влагообеспеченность насаждений, что особенно важно в период максимального иссушения почвы /Зюзь,1990/.
Современное состояние лесных культур Волгоградской области
Для ведения рационального хозяйства обычно производится районирование лесных территорий. Проводилось районирование и лесных массивов Волгоградской области. С.Ф. Курнаев (1973) эту территорию отнес к провинции южной части Русской равнины. В провинции выделено несколько лесорастительных округов. Леса Волгоградской области произрастают в пределах двух округов: При-волжско-Донском подзоны разнотравно-злаковых степей и Приволжско-Донском подзоны злаковых степей. По лесорастительному районированию территория области относится к двум лесорастительным зонам: степной зоне и зоне полупустыни. Кроме того, выделяется территория Волго-Ахтубинской поймы. Степная зона разделяется на две подзоны: 1. подзона северных разнотравно-злаковых степей; 2. подзона южных сухих злаковых степей. К подзоне северных разнотравно-злаковых степей относятся: Алексеевский, Нехаевский, Новоаннинский и Урюпинский лесхозы. К подзоне южных сухих злаковых степей - Арчединский, Быковский, Волгоградский, Вязовский, Городи-щенский, Даниловский, Дубровский, Котовский, Жирновский, Иловлинский, Ка-лачевский, Камышинский, Клетский, Комсомольский, Михайловский, Нижнечир-ский, Николаевский, Новониколаевский, Ольховский, Подтелковский, Руднян-ский, Серафимовичский, Старополтавский и Чернышковский лесхозы. В зоне полупустыни расположены следующие лесхозы: Котельниковский, Октябрьский, Палласовский и часть Светлоярского. В Волго-Ахтубинской пойме находятся Краснослободский, Лещевский, Среднеахтубинский и часть Светлоярского лесозы. В связи с тем, что до настоящего времени не решен вопрос, какой объем площади Светлоярского лесхоза следует относить к зоне полупустынь, а какой - к Волго-Ахтубинской пойме, нами Светлоярский лесхоз рассматривался отдельно. Для характеристики лесного фонда использованы материалы последнего лесоустройства 1995 года. Общая площадь лесного фонда области составляет 540964 га. Основные его характеристики представлены в таблице 3. Покрытая лесом площадь составляет 372494 га или 68,9% из них около 23% (122432 га) занимают насаждения искусственного происхождения. На долю не-сомкнувшихся лесных культур приходится 8286 га или 1,5% ЛОрченко и др. 2002/. По лесхозам покрытая лесом площадь изменяется в широких пределах - от 33% (Палласовский лесхоз) до 84,2% (Нехаевский лесхоз). Доля искусственных насаждений в лесном фонде лесхозов также неодинакова. Так, в Клетском лесхозе искусственные насаждения занимают всего лишь 5% площади, тогда как в Николаевском их доля возрастает до 69,7%.
Площадь несомкнувшихся лесных культур распределяется по лесхозам также неравномерно. В отдельных лесхозах (Вязовский, Иловлинский, Палласовский) несомкнувшиеся лесные культуры занимают небольшой объем. Изучение современного состояния лесных культур поводили с целью выявления роли искусственного лесовосстановления в улучшении лесного фонда Волгоградской области и установления объема созданных лесных культур и их состояния. Работы по искусственному лесоразведению в Волгоградской области были начаты в XIX веке. В этот период лесокультурная деятельность носила, в основном, любительский характер. Культуры создавались на небольших площадях по предварительно подготовленной почве. Лесные культуры тех лет, как правило, не сохранились. Со второй половине XIX века лесные культуры начали создаваться на более значительных площадях. Высаживались они 2-х летними сеянцами с размещением 1,5 х 0,7 м. В отдельных лесхозах лесные культуры того периода сохранились. Например, в Арчединском лесхозе имеется такой участок лесных культур сосны на площади 44 га (урочище "Грядина"). В 1900-1930 годах лесные культуры создавались на значительных площадях. Создавались они, главным образом, кулисами, полосами и полосно-шахматные. Ширина полос и межполосных пространств составляла по 25-30 м. Качественная подготовка почвы и уход за культурами дали положительные результаты. В Арчединском лесхозе в те годы было создано 500 га лесных культур. Лесные культуры периода 1930-1940 гг. сохранились на небольших площадях и представлены низкополнотными насаждениями. Это можно объяснить низкой агротехникой создания лесных культур. В 1940-1950 г.г. увеличение площадей лесных культур было незначительным, что связано с Великой Отечественной войной. С 1955 года в лесные культуры на песках под защитой кулис из лиственных пород начали вводить сосну. Ширина лиственных кулис 10 м, между кулисами - 30-35 м. В таких межкулисных пространствах сосна произрастала удовлетворительно. Анализ созданных лесных культур за прошлые годы, проведен Московской экспедицией МГУ и Саратовской экспедицией "Агролеспроект". Результаты позволили рекомендовать создание лесных культур узкими лентами с подготовкой или без подготовки почвы (подготовка почвы проводится одновременно с посадкой). В настоящее время ведение лесного хозяйства в Волгоградской области осуществляют 34 лесхоза МПР РФ и 15 лесхозов МСХ РФ. Анализ материалов произведен по выделенным лесорастительным зонам, подзонам, в целом по области, а в отдельных случаях по лесхозам. Характеристика состояния сомкнувшихся лесных культур приведена в таблице 4.
Краткая история создания лесных культур в Волгоградской области
Волгоградская область расположена на юго-востоке Европейской части России в районе нижнего Поволжья и среднего течения реки Дон. С севера на юг и с запада на восток территория области простирается более чем на 400 км. Общая площадь - составляет 112931км2.
Река Волга делит территорию области на две неравные части. Основные площади лесов области расположены в правобережье Волги, где представлены отдельными урочищами или небольшими лесными массивами. В низменном Заволжье лесные насаждения, как правило, созданы искусственным путем. Лесопокрытые площади представлены естественными широколиственными древостоями байрачных дубрав, пойменными лесами вдоль рек, а также лесными культурами, созданными на песчаных массивах. На территории области расположена государственная защитная полоса Пенза-Каменск и проходят госполосы: Воронеж-Ростов, Камышин-Вологоград, Саратов-Астрахань. В южной части области в междуречье реки Волги и ее левого рукава Ахту-бы в Волго-Ахтубинской пойме расположен значительный по площади лесной массив. Территория области, за исключением Волго-Ахтубинской поймы относится к степной зоне и зоне полупустынь с наличием чернополынной и белополынной растительности. Несмотря на засушливость климата на территории области удовлетворительно произрастают многие древесные и кустарниковые породы. Естественные леса и искусственные насаждения в комплексе с противоэрозионными и полезащитными полосами выполняют водоохранные, почвозащитные, санитарно
По материалам лесоустройства 1995 года в области имеется 122432 га лесных культур, переведенных в покрытую лесом площадь. Из них хорошее состояние имеют 18,6 %. Преобладают искусственные насаждения удовлетворительного состояния (56,6%). Лесные культуры неудовлетворительного состояния составляют 24,8%, то есть почти четверть закультивированной площади. Кроме того, было учтено 10305 га погибших лесных культур. Таким образом, площади, где насаждения погибли или находятся в неудовлетворительном состоянии, в сумме составляют 31,7 % от объема лесокультурных работ. Погибшие лесные культуры по лесхозам распределяются неравномерно. Их нет в шести лесхозах: Алексеевском, Быковском, Подтелковском, Руднянском, Котельниковском и Краснослободском. В Новоаннинском, Вязовском, Городи-щенском, Калачевском, Комсомольском, Новониколаевском, Старополтавском, Октябрьском лесхозах площадь погибших лесных культур не превышает 100 га. Большая доля погибших лесных культур обнаружена в Клетском (более 50 %) и Арчединском (22,6 %) лесхозах. Гибель лесных культур в этих и других хозяйствах нельзя объяснить воздействием только природно- климатических факторов. Важную роль играет несоблюдение агротехники создания лесных культур, режима лесоводственных уходов за ними, повреждение дикими копытными животными, пожарами и т.п. Состояние лесных культур имеет и климатическую зависимость. Но по подзонам степи оно отличается незначительно. Так в подзоне северных разнотравно-злаковых степей площадь лесных культур хорошего состояния составляет 21,5%, а в подзоне южных сухих злаковых степей около 17,6%. Площадь лесных культур удовлетворительного состояния в обеих подзонах примерно одинакова и составляет 57%.
В полупустынной зоне, по сравнению со степной, доля лесных культур хорошего состояния уменьшается более чем в 4 раза В Волго-Ахтубинской пойме условия произрастания древесных пород относительно благоприятные. Здесь доля лесных культур хорошего состояния наибольшая (43,9%). Неудовлетворительные лесные культуры по зонам занимают от 17,1 до 21,4% площади. В степной зоне из общей площади лесных культур 121580 га на долю погибших приходится 8,6% (10499 га). Этот показатель снижается в полупустыне и увеличивается в Волго-Ахтубинской пойме (более 28%).
Сосна крымская и сосна желтая в географических культурах
В деле повышения устойчивости и продуктивности сосновых насаждений в Нижнем Поволжье важное место занимает интродукция новых видов, имеющих в этих условиях хороший рост, состояние, устойчивость к неблагоприятным экологическим факторам. В 1976 году под руководством Г.Я. Матгиса в Камышинском лесхозе наряду с географическими культурами сосны обыкновенной, были созданы насаждения сосны крымской (Pinus Pallasiana Lamb.) и сосны желтой (Р. роп-derosa Dougl.).
Сосна желтая на родине (Северная Америка) - дерево высотой 50-75 м с узкоконической светлой кроной и дугообразно поднятыми ветвями. Кора толстая, почти черная, хвоя до 30 см длиной, темно-зеленая, несколько изогнутая, в пучках по 3 (2-5) штук. Шишки блестящие, с загнутой колючкой на пупке чешуи. Семена длиной около 1 см с длинной крылаткой (2-3 см). Образует чистые и смешанные леса с другими хвойными /Качалов, 1970; Krussmann, 1979/.
Сосна крымская - дерево высотой до 40 м с длинной, толстой хвоей (до 18 см), по 2 хвоинки в пучке. Крона пшрокояйцевидная и плотная. Шишки длиной 5-12 см. Представляет интерес для защитного лесоразведения на песчаных землях /Качалов, 1970/. В Крыму лучшего роста достигает на суглинистых почвах, подстилаемых известняками. Встречается и на голых известняках и сланцевых обнажениях. К влажности почв не требовательна/Сукачев, 1938/.
По данным исследования 2002 года, в 26 лет культурах сохранность сосны крымской составляет 75%, желтой — 59%. Причиной большого отпада, на наш взгляд, являются засушливость климата и высокая антропогенная нагрузка. Данные о высоте интродуцентов приведены в таблице 24.
Сосна желтая и сосна крымская значительно уступают в росте лучшим экотипам сосны обыкновенной из Семипалатинской, Кустанайской области и Прикарпатья, и приближаются к показателям кировского, брянского, воронежского (из Усманского бора), саратовского и тувинского экотипов.
Следует отметить, что в 26 лет все испытываемые в коллекции географических культур экотипы (за последние 5-7 лет) имели сильно притуплённый рост по высоте. В целом, в географических культурах в возрасте 26 лет сосны желтая и крымская в росте по диаметру и состоянию не уступают европейским и сибирским экотипам сосны обыкновенной. У сосны крымской наблюдается и хорошее плодоношение (рис. 20).
Учитывая высокие декоративные качества и засухоустойчивость сосны крымской и желтой, они рекомендуются для использования в озеленении населенных пунктов степных районов Волгоградской области. Материалы исследования культур сосны обыкновенной в Волгоградской области, показали лучшее их состояние в северо-западном в разнотравно-степном районе. Проведена сравнительная стоимостная оценка культур на примере чистых насаждений сосны в возрасте 40 лет с проведением линейно-выборочных рубок и без них.
Для обоснования экономической эффективности культур были заложены пробные площади, где учтены ряды культур сосны с уходом и ряды без ухода. Выполнен расчет эффективности проведения линейно-выборочных рубок ухода. В Урюпинском и Новониколаевском лесхозах предпочтение отдается более редкой посадке, которая позволяет существенно снизить затраты на посадочный материал и обойтись без дорогостоящих рубок ухода. В этом случае могут возрасти расходы на борьбу с сорной растительностью, а качество конечной продукции снизится из-за разрастания сучьев и ухудшения формы ствола. Экономическое значение имеет не общая производительность насаждения, а экономически используемая товарная продукция, полученная с лесной площади /Воронин и др., 1975/. Для чистых сосняков может быть получена следующая товарная продукция:
Частые рубки ухода с малой выборкой неэффективны как с экономической стороны, так и с лесоводственной. Экономическое обоснование в лесохозяйственном производстве имеет некоторые сложности в силу его особенностей, как отрасли с длительным временем производства и многообразием и разнохарактерностью создаваемого эффекта. А такие параметры, как: повышение устойчивости насаждения, улучшение санитарно-гигиенической и рекреационной роли, уменьшение негативного воздействия животных и снеголома, снижение риска пожаров — сложно подвергнуть точной экономической оценке. Поэтому нами рассмотрена наиболее значительная часть доходов и расходов: затраты на создание насаждений, их эксплуатацию и стоимость товарной продукции. Проведен расчет нормативных затрат на выращивание культур сосны (табл. 25).
Данные о запасе стволовой древесины на 1 га и ее распределение на деловую (крупную, среднюю, мелкую) и дрова, а также некоторые другие показатели приведены в таблице 26. Экономическая оценка проводилась по таксовой стоимости запаса древесины в 40- летних насаждениях. Культуры сосны, где проведены рубки ухода, имеют больший выход деловой древесины и общий запас, чем культуры без ухода. Расчет таксовой стоимости древесины на корню был выполнен с учетом его распределения по категориям (табл. 27).
