Разработка способа обработки почвы раннего пара в лесном питомнике степной зоны (на примере Саратовской области) (стр. 1 )

На правах рукописи

ДОРОНИН КОНСТАНТИН МИХАЙЛОВИЧ

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ РАННЕГО ПАРА

В ЛЕСНОМ ПИТОМНИКЕ СТЕПНОЙ ЗОНЫ

(НА ПРИМЕРЕ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ)

06.03.01 –Лесные культуры, селекция, семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискании ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Волгоград 2009

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования

Саратовском аграрном университете им.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный машиностроитель РФ, почетный работник ВПО РФ

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук,

Заслуженный лесовод РФ,

Лауреат Государственной премии СССР

Жданов Юрий Михайлович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

Ведущая организация: ННИО «Волжский Международный институт леса»

Защита диссертации состоится «28» декабря 2009 г. в 10.00 на заседании диссертационного совета Д 006.007.01 при Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации» г. Волгоград – 62, Университетский пр., 97, а/я2153, ГНУ ВНИАЛМИ.

Факс: (84

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации и на сайте: www. *****

Автореферат разослан и размещен на сайте: www. ***** «25» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Общая характеристика работы

Актуальность темы.

Леса, кроме экономической функции, выполняют и важную экологическую и средообразующую (роль по улучшению окружающей природной среды), они уменьшают вредные промышленные выбросы в атмосферу, стабилизируют климатическую систему, снижают негативные последствия глобального изменения климата. Учитывая, что в степной лесорастительной зоне основная часть лесных насаждений представлены защитными лесными полосами, которые создавались в 50-е годы ХХ века, то эффективность их влияния в системе АПК страны незначительна. В связи с этим, необходима их реконструкция, т. е. создание молодых полноценных, с учетом нового видового состава защитных лесных насаждений.

Поэтому, выращивание качественного посадочного материала для засушливых условий Саратовской области актуально.

Одной из основных технологических операций в системе выращивания сеянцев (саженцев) является основная обработка почвы. Особенно это важно для условий степной лесорастительной зоны, которая предусматривает не только накопление влаги в почве на время вегетации, но и ее сохранение влаги в почве.

Цель работы.

Повышение выхода посадочного материала с единицы продуцируемой площади лесного питомника степной лесорастительной зоны (на примере Саратовской области).

Задачи исследований:

1.Изучить динамику лесного фонда Саратовской области.

2.Установить динамику запаса влаги в почве в вегетационный период.

3.Определить плотность и твердость почвы при фрезерной полосной перепашке раннего пара.

4.Изучить биометрические показатели стандартных сеянцев сосны обыкновенной.

5.Дать экономическое и энергетическое обоснование внедрения фрезерной полосной перепашки раннего пара при выращивании сеянцев в степной зоне Саратовской области.

Объекты исследований.

Лесной фонд Саратовской области, почвы лесного питомника, посевы сеянцев сосны обыкновенной в ОГУ «Вязовский учебно–опытный лесхоз» министерства лесного хозяйства Саратовской области.

Научная новизна.

Накопление и сохранение влаги под посевными лентами при внутри почвенном микропонижении, за счет различной плотности почвы, созданной при ее паровании.

Впервые предложено совмещать посевное и паруемое отделения питомника.

Положение выносимые на защиту:

1.Новая полосно-фрезерная технология обработки раннего пара в лесном питомнике.

2.Способ накопления влаги в почве под посевными лентами.

3.Результаты экспериментальных исследований.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

Сформулированные научные положения и выводы нашли применение в работе проектной организации Саратовского филиала института «Росгипролес».

Результаты исследований используются при чтении лекций и проведении практических и лабораторных занятий в СГАУ им. по дисциплинам «Машины и механизмы» и «Лесные культуры».

Апробация работ и публикация.

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Механизация лесного хозяйства» ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. ». Экспериментальные исследования проведены в питомнике ОГУ «Вязовский учебно–опытный лесхоз» министерства лесного хозяйства Саратовской области.

Основные положения работы докладывались и обсуждались:

- на международных конференциях «Устойчивое развитие: природа-общество-человек» (2006 г.), «Вавиловские чтения 2008» (2008 г.);

- научных конференциях ППС СГАУ им. (2005 – 2009 гг.);

- на объединенном заседании кафедр «Механизация лесного хозяйства», «Садово-парковое и ландшафтное строительство», «Лесоводство и лесная таксация».

По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе одна в издании рекомендованном ВАК Минобразования РФ. Общий объем публикаций 70,1 пл., из них лично соискателем 15,7 пл. Объем работы, опубликованной в издании ВАК Минобразования РФ, составляет 0,63 пл.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, выводов, списка используемой литературы включающая 121 источников, в том числе 5 иностранных. Общий объем диссертации 127 страниц. Из них основного текста 121 и 6 страниц приложения. Текст иллюстрирован 30 таблицами и 22 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ведении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель исследований, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

1.  СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА и задачи исследований

На рубеже XX и XXI веков академик (1991), отмечал, что в лесном хозяйстве сложился лесопромышленный характер. Это ставит перед работниками отрасли задачу перехода на промышленные методы лесовыращивания.

В 1961 г. в лесном фонде Саратовской области было не более 4% хвойных пород. На сегодняшний день их площадь возросла до 78,5 тыс. га, что составляет 13,6%. В основном это молодой хвойный массив, более 40% которого составляют сосновые культуры, создаваемые с шестидесятых годов (, 2008).

Поэтому одной из актуальнейших задач лесокультурного производства Саратовской области является обеспечение местным, качественным посадочным материалом из сосны обыкновенной. Ее выполнение должно сводится не к увеличению площадей лесных питомников (экстенсивный путь), а к разработке новых интенсивных технологических операций при выращивании посадочного материала, том числе и основной обработке почвы.

Обработка почвы по утверждению , др. (1979), наиболее энергоемкая операция в земледелии. Исследования ведущих ученых в области агрономии (Доспехов, 1979; Ревут, 1973; Чернышов, 1979; Макаров, 1979; Наумов,1979; Васильев, 1979; Кондратюк, 1979 и д. т.) в различных почвенно-климатических зонах нашей страны, на различных типах почв доказывают необходимость пересмотра традиционно-сложившийся системы обработки почвы. Минимальная обработка, с помощью которой предполагается уменьшить энергетические затраты, а так же ослабить разрушающее действие сельскохозяйственных техники на почву» (Наумов, 1979). В настоящее время, хотя это направление еще и носит дискуссионный характер, но, учитывая все возрастающую механизацию перспективность минимализации обработки почвы не вызывает сомнения.

По мнению ряда авторов (Родин, Калашникова, Силаев, Рысин, Вильданов; 2002) основную обработку почвы в посевном отделении проводят по системе зяблевой обработки, черного, раннего, сидерального и занятого паров. В ряде районов степной зоны осенне-зимних осадков недостаточно для накопления в почве необходимого количества влаги. При этом разработку новых технологий и технических средств необходимо производить с учетом лесорастительных зон. "Сегодня как некогда ранее, - отмечает акад. ВАСХНИЛ , - необходима согласованная и четкая работа в области... создания новых технологий и технологических средств..." (Вавилов, 1981). Эта концепция актуальна и в настоящее время.

Установлено в лесном фонде Саратовской области произрастает более 30 видов древесных и столько же кустарниковых пород. Несмотря на видовое разнообразие, на 14 основных лесообразующих пород приходится 98,5% покрытых лесом площадей. Из них хвойные занимают 78,5 тыс. га, т. е. 13,6% ( М, 2008). Наибольшая площадь приходится на сосну обыкновенную – 77,4 тыс. га. С 1960 г. по 2008 г. площадь сосновых лесов возросла с 4% до 13,4%( М, 2008).

Основным способом создания лесных культур в нашей стране является посадка. Так, из 90 % (по площади) создаваемых лесных культур на нее приходится около 70% (Родин, 1969,1987). Следовательно, важнейшей технологической операцией при выращивании посадочного материала является основная обработка почвы.

Существующая система организации лесного питомника предусматривает разделение территории питомника на части имеющие различное, хозяйственное значение, в которое входят посевное отделение, древесная школа, дорожная сеть и т. п. Наибольший процент площади питомника приходится на полезную ее часть, в которую входят продуцирующая площадь (посевное отделение, плантации и т. д.), паровые поля.

В сложившихся экономических условиях развития лесного хозяйства производственники вынуждены искать пути увеличения продуцирующей площади питомника, повышая процент полезной площади питомника. Одним из путей решения этой проблемы с учетом внесения органических и минеральных удобрений - отказ от паровых полей, это путь интенсивного использования продуцирующей площади питомника. Переход в питомнике на использование только продуцирующей площади возможно совмещением в ней и площади пара, за счет увеличения ширины посевной ленты. Это возможно только при полосной обработке почвы. Тогда технологическая колея (междурядье) будет выполнять функцию парования земли.

Исходя из анализа состояния вопроса и цели работы, поставлены следующие задачи исследования, изучить:

1. Динамику лесного фонда Саратовской области.

2. Динамику запаса влаги в почве в вегетационный период.

3. Плотность и твердость почвы при фрезерной полосной перепашке раннего пара.

4. Биометрические показатели стандартных сеянцев сосны обыкновенной.

5. Экономическое и энергетическое обоснование внедрения фрезерной полосной перепашки раннего пара при выращивании сеянцев в степной зоне Саратовской области.

2.  ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Методологическая работа построена на прямом эксперименте. Она включает: определение цели и задачи, характеристику объектов исследова­ний, формулировки научной гипотезы, выявление причин лучшего роста и увеличения выхода стандартных сеянцев сосны обыкновенной при полосной перепашке раннего пара.

Программа исследований предусматривала изучение: накопление влаги в почве, профиля полосы, плотности, твердости и влажности почвы, биометрических показателей сеянцев и выход стандартного посадочного материала сосны обыкновенной степной зоны Саратовской области при полосной перепашке раннего пара.

Она состояла из исследовательской и внедренческой частей. Внедрение осуществлялось путем использования выводов и рекомендаций на производстве под контролем автора.

Методическим аспектам выполнения программы уделялось особое внимание. Исследования носили агротехнический, биологический и экономический характер. Опыт был поставлен по схеме организованных повторений (Доспехов.1985). В качестве вариантов использовались:

1 – обработка почвы по системе чистого раннего пара (весенняя плужная вспашка с предплужником, четырехкратные механизированные уходы за паром, осенняя сплошная перепашка пара лемешным плугом без отвалов на глубину до 30 см), поверхностный 5-ти строчный посев, мульчирование. Этот вариант был принят за контроль;

2 – обработка почвы по системе чистого раннего пара (весенняя плужная вспашка с предплужником, четырехкратные механизированные уходы за паром, осенняя полосная перепашка пара лемешным плугом с почвоуглубителями на глубину до 40 см), поверхностный 5-ти строчный посев, мульчирование – в дальнейшем по тексту обозначенный ПЛ;

3 - обработка почвы по системе чистого раннего пара (весенняя плужная вспашка с предплужником, четырехкратные механизированные уходы за паром, осенняя полосная перепашка пара фрезерным плугом ПФК-1.0 на глубину до 40 см), поверхностный 5-ти строчный посев, мульчирование. Эта предлагаемая технология и по тексту обозначена ПФ.

Опыты закладывались в посевном отделении питомника одновременно с производственными посевами на одном поле с 2005 по 2007 годы.

За контрольный вариант принята базовая технология обработки почвы по системе чистого раннего пара, посева семян, мульчирования посевов и механизированных уходов за посевами, применяемая в ОГУ «Вязовский учебно–опытный лесхоз» министерства лесного хозяйства Саратовской области.

Изучение программных вопросов осуществлялось с использованием следующих методик: экспериментальные опыты были заложены по схеме организованных повторений в 10-ти кратной повторности (Доспехов, 1985); влажность почвы определялась термовесовым методом (Федоровский, 1965) на глубину до 1 м через каждые 10 см ежемесячно; твердость почвы определялась твердомером «ТП» конструкции ВИСХОМа; поперечный профиль полосы почвы, образованный плугом ПФК-1.0 изучался с помощью координатных реек; биометрические показатели сеянцев сосны обыкновенной (диаметр корневой шейки, высота надземной части и длина корневой системы) определялись с помощью прибора ИЧ-10; планирование экспериментов, обработку и анализ полученных результатов осуществляли с использованием статистических методов (Работнов, 1983; Доспехов, 1985).

Статистическая обработка данных и их визуализация проводилась с использованием прикладных программ для IBM PS – Statistica-6.0, и Excel -97.

Объектами исследований являлись почвы питомника, посевы и сеянцы сосны обыкновенной в ОГУ «Вязовский учебно–опытный лесхоз» министерства лесного хозяйства Саратовской области.

3.  Динамика лесов Саратовской области

Общая площадь лесов Саратовской области по данным учета лесного фонда по состоянию на 1 января 2008 года составила 722 тыс. га. Это на 48% больше, чем было лесов на территории области в 1960 году. Лесовосстановление и лесоразведение обеспечили повышение лесистости области до 6,5 %. Около 30% лесов области имеют искусственное происхождение. Поэтому породная и возрастная структура лесов области в настоящее время – это результат хозяйственной деятельности человека за прошедшие десятилетия. Динамика изменений, происходящих в лесном фонде отражена в материалах лесоустройства и учетов лесного фонда.

Органом исполнительной власти субъекта Российской Федерации в сфере лесных отношений по Саратовской области является министерство лесного хозяйства Саратовской области. В его ведении находятся леса, расположенные на землях лесного фонда - 666,4 тыс. га (с учетом бывших сельских лесничеств). В состав лесного фонда не входят леса на землях обороны (20,2 тыс. га.) и особо охраняемых природных объектов (25,5 тыс. га), землях поселений (9,9 тыс. га). Таблицы №1 и №2. Все леса на территории Саратовской области защитные. Около 7% лесов относятся к лесам, выполняющие функции защиты природных и иных объектов. Основная часть лесов относится к ценным защитным лесам, в которых выделены: государственные защитные лесные полосы - 19,1 тыс. га, противоэрозионные леса - 478,8 тыс. га; леса, имеющие научное или историческое значение - 45,22 тыс. га, лесные плодовые насаждения - 0,2 тыс. га; нерестоохранные полосы лесов 77,5 тыс. га.

Таблица 1- Изменения площади лесов Саратовской области по основным категориям земель с 1960 года по 2008 год, тыс. га

Категории земель	Годы лесоустройства, учета
1960-61	1972-73	1982-83	1993-94	Учет на 01.01.2008г.
итого	% к 1961-62
Общая площадь лесов	488,2	504,1	510,1	515,4	722,0	148
Покрытые лесной растительностью	368,3	395,2	408,8	425,7	629,1	171
в т. ч. лесные культуры	33,1	60,3	69,9	93,7	190,3	5,7 раз
Не покрытые лесной растительностью	76,3	50,9	44,6	30,9	92,9	122
Несомкнувшиеся лесные культуры	9,9	7,8	16,3	13,6	16	162
Лесные питомники, плантации			1,0	1,0	0,47	X
Естественные редины	4,0	3,4	2,1	0,3	1,1	27
Фонд лесовосстановления	62,4	39,7	25,2	16.0	14,7	24
Лесные земли, итого	444,6	446,1	453,4	456,6	721,9	293
Нелесные земли, всего	43,6	57,4	56,1	58,7	61,2	140
Прочие земли	11,3	18,9	16,6	18,0	18,0	159

Таблица 2 - Распределение площади лесов Саратовской области по категориям

Леса Саратовской области	Площадь лесов, тыс. га
Леса, расположенные на землях лесного фонда, закрепленные за ГУ «Лесничества Саратовской области», подведомственным министерству лесного хозяйства области	666,4
Леса, расположенные на землях особо охраняемых природных территорий (ФГУ «Национальный парк «Хвалынский»)	25,5
Леса на землях обороны	20,2
Леса на землях поселений	9,9
ИТОГО:	722,0

На территории Саратовской области произрастают более 30 древесных и столько же кустарниковых пород (таблица 3).Анализ таблицы позволяет сделать вывод о том, что, несмотря на довольно большое видовое разнообразие, 98,5 % покрытых лесом площадей приходится на 14 основных лесообразующих пород. С г. по 2008г. увеличилась площадь хвойных насаждений в 3,5 раза, запас - в 2,8 раза. Основная порода хвойных насаждений - сосна обыкновенная. В лесном фонде на территории Саратовской области на 1 января 2008 г. 23,3 тыс. га – перестойных и 84,5 тыс. га спелых насаждений.