Особенности выращивания посадочного материала тополя в условиях южной тайги Средней Сибири

В отличие от природного угля, нефти, газа, руды и других полезных ископаемых лесные ресурсы всегда можно пополнить. Возобновляемыми ресурсами являются плодородие почвы, естественная растительность и полезная фауна. По мере использования они непрерывно восстанавливаются самой природой, однако их естественное воспроизводство часто не соответствует темпам их расходования, и, как показывает практика, при интенсивных формах освоения представление о неисчерпаемости природных богатств все чаще приходит в противоречие с действительностью (Герасимов, Армальд, 1963).

Ежегодные значительные объемы лесопользования ставят перед лесным хозяйством задачу повышения продуктивности существующих и вновь создаваемых насаждений, сокращения сроков выращивания товарной древесины.

В этой связи совершенствование лесозаготовительной техники и приемов интенсивной эксплуатации лесов в свою очередь требуют новых подходов к вопросам лесовосстановления.

К сожалению, действующие рекомендации и инструкции, направленные на сохранение достаточного количества подроста хозяйственноценных пород на лесосеках, зачастую не соблюдаются. Лесозаготовительными предприятиями сохранению молодого поколения леса нередко придается второстепенное значение.

Кроме того, под пологом значительной части спелых темнохвойных лесов нет в достаточном количестве жизнеспособного хвойного подроста предварительной генерации, а последующее лесовозобновление, как правило, здесь протекает неудовлетворительно. Вырубки и погибшие насаждения образуют лесокультурный фонд, исчисляемый сотнями тысяч гектаров (Витальев, Вараксин, 1983).

На значительных лесных территориях грунтовые воды залегают близко от поверхности. За счет десукции (отсасывания влаги из почвы корнями растений) и последующего испарения и задержания пологом насаждений жидких и особенно твердых осадков древостой выполняют большие осушительно-мелиоративные функции, поддерживают благоприятный для роста леса гидрологический режим (Молчанов, 1960; Судницын, 1966).

На вырубках же и других не покрытых лесом землях суммарное испарение резко снижается, что приводит к весенне-летнему избыточному увлажнению почв с образованием верховодки и даже к заболачиванию многих участков. Особенно четко это явление наблюдается в равнинных местах, где недостаточен дренаж территории в связи с редкой сетью временных и постоянных водотоков, а таюке в бессточных западинах. Застой воды на таких участках может продолжаться до первой декады июля, чему способствует близкое залегание водоудерживающего плотного глинистого слоя почвы.

В таких типах условий местопроизрастания создание лесных культур сопряжено не только с большими трудностями в формировании оптимального посадочного места, но и, как правило, приводит к неудачам в искусственном облесении без выполнения дорогостоящих мероприятий по мелиорации (Колданов, 1966; Редько. 1975; Витальев, 1988 и др.). И как следствие на избыточно увлажненных участках, в лучшем случае формируются естественные низкопродуктивные смешанные насаждения.

Высокая захламленность вырубок с недостаточным для возобновления количеством подроста — таков нередко итог лесоразработок, отходы от которых увеличивают захламленность до 50−70 мЗ/га. В условиях темнохвойной тайги такие площади выпадают из лесокультурного освоения в силу высокой энергоемкости при подготовке почвы и зарастают второстепенными лиственными породами. Таким образом, происходит постоянное накопление (при низкой энергонасыщенности лесохозяйственных предприятий) недоступного на данный период лесокультурного фонда. Пятилетними планами развития народного хозяйства ежегодно предусматривалось проведение лесовосстановительных мероприятий на значительных площадях, из них только в Красноярском крае посев и посадку выполняли на площади более 28 тыс. га (Витальев, Орешенко, Щербакова, 1984). Нарастание объемов лесопосадок вело к еще большему нарастанию работ по уходу за ними. Во многих случаях лесокультурной практики, как отмечалось рядом исследователей (Колданов, 1966; Витальев, Вараксин, 1983, 1988), лесокультурные мероприятия сводились только к посадке сеянцев, что в конечном итоге приводило к нулевому результату. После уходов за почвой в различных условиях различной кратности следует более длительная и тонкая стадия — уход за молодняком. Без рубок ухода в таежной зоне лесокультуры также не дают ожидаемого результата: зачастую (как правило) происходит смена пород (Колпиков, 1958). К сожалению, постоянно ухудшающееся финансово-хозяйственное обеспечение органов лесного хозяйства, беспрерывный процесс их преобразования в значительной мере ухудшают общую ситуацию и не позволяют направить усилия на ведение полноценного лесного хозяйства. Г. Ф. Морозов (1928), ограждая от одностороннего понимания задач лесного хозяйства, говорил, что лесовод прежде всего должен стремиться осуществлять свои задачи, кладя в основу своей деятельности принцип экономии сил, средств и времени. Особенности разнообразных категорий лесокультурных площадей в Сибири обуславливают необходимость дальнейшего совершенствования создания лесных культур и разработку новых направлений с учетом мирового опыта в том числе и по выращиванию быстрорастущих видов древесных пород на промышленных плантациях.

В условиях нарастающего дефицита древесного сырья внимание ученых и практиков лесного хозяйства многих стран все чаще обращается к быстрорастущим высокопроизводительным видам древесных пород. Одним из перспективных древесных видов являются представители рода Тополь (Рори1ш. Ь). Ранний период количественной спелости тополевых насаждений позволяет сокращать оборот рубки в 3−4 раза против темнохвойных. Технические свойства древесины тополевых позволяют широко использовать ее в различных отраслях промышленности. В ряде стран Европы на долю высокопродуктивных и быстрорастущих искусственных тополевых насаждений приходится от 3 до 5% лесной площади, а площадь под этими культурами непрерывно увеличивается (Шумаков, 1963). Многими исследователями 50-х годов отмечалось, что недалеки от истины те специалисты, которые в комплексных тополевых плантациях видят будущее интенсивного промышленного лесоводства (Рюсаго1о, 1948). Культура тополей является первоочередной задачей лесоводства решительно всех стран земного шара, занимающихся лесоразведением (Ткаченко, 1952).

В целом для Сибири едва ли не единственными являются многолетние работы по селекции тополя, проводимые В. Т. Бакулиным в условиях Новосибирской области (Бакулин, 1990). Плантационное выращивание тополевых насаждений в условиях Сибири не проводилось. Впервые данный вопрос был поднят в 1980 — 90-х годах в Институте леса им. В. Н. Сукачева в рамках лесокультурной программы по плантационному выращиванию быстрорастущих лиственных пород (Черепнин, 1988, 1993; Орешенко и др., 1992). Решение этой проблемы является реальным шагом к сохранению оставшихся хвойных пород, оно послужит снятию (хотя бы частично) социально-экономической и экологической напряженности в огромном регионе (Черепнин, 1995).

Какая же выгода от плантационного выращивания быстрорастущих древесных пород по понятиям В. Л. Черепнина (1995) ?

Во — первых, сократятся вырубки естественных долговечных, экологически наиболее ценных природных растительных систем, самых богатых по биоразнообразию (общему гонефонду) и потому особенно важных.

Во — вторых, культура быстрорастущих пород (даже при самой элементарной селекции и технологии выращивания) с оборотом рубки 1025 лет в несколько раз экономически выгоднее традиционной заготовки древесины естественных лесов, оборот рубки которых составляет 80−250 лет.

В — третьих, создание плантаций вблизи лесоперерабатывающих предприятий значительно сокращает затраты на строительство дорогостоящих дорог, лесовозную технику, горюче-смазочные материалы, постройку временных поселков для лесозаготовителей и т. д.

Таким образом, в несколько раз повышается экономическая эффективность получения древесины.

В — четвертых, плантационное выращивание некоторых кустарниковых видов ив позволяет широко использовать недревесные продукты леса, имеющие большой спрос в хозяйственной деятельности. Это, прежде всего, дубильные вещества, солицин, прут для плетения бытовых изделий, нектар, корм для скота и т. д.

В — пятых, в значительной степени решается социальная проблема занятости населения.

Одним из важнейших путей повышения продуктивности лесов является широкое использование быстрорастущих древесных пород и содействие их распространению. Одни эти мероприятия, естественно, не могут полностью устранить недостаток в древесине, но они способствуют тому, что в распоряжение промышленности быстрее поступят нужные сорта древесины.

Первые попытки искусственного разведения быстрорастущих древесных пород были проведены частично уже 120−200 лет тому назад (Эйзенрейх, 1959). При этом первые опыты по интродукции быстрорастущих древесных пород часто проводились из эстетических соображений. Еще раньше были проведены опыты по скрещиванию некоторых древесных пород (например, американских видов тополей с европейскими тополями), для получения быстрорастущего гибридного гетерозисного потомства.

Обобщая результаты интродукции древесных пород, A.B. Альбенский (1941) отмечал, что новые породы могут отличаться от местных более высокой продуктивностью, давая за один и тот же срок больше древесины. Кроме того, новые породы зачастую вследствие своих эколого-физиологических особенностей могут произрастать в районах, где местные виды растут медленно или совсем выпадают. Иногда новые породы более устойчивы против грибных заболеваний и повреждений насекомыми. Многими указанными биологическими особенностями обладают и некоторые виды тополя.

В лесоводстве большое значение имеет способность тех или иных древесных видов изменять среду обитания. Например, тополя усиленной транспирацией влаги осушают заболоченные места. Кроме того, установлено, что на многих местообитаниях из быстрорастущих древесных пород можно разводить только тополь. Однако успешное разведение тополей возможно лишь при достаточном знании требований культивируемых видов тополей к почвенным и климатическим условиям. Этим и объясняется, почему ни об одной древесной породе не опубликовано столько работ, сколько о тополе (Эйзенрейх, 1959).

В связи с быстрым ростом, легкостью вегетативного размножения тополь широко используется во многих странах в озеленении населенных пунктов, защитном лесоразведении, промышленном плантационном лесоразведении. Однако В. Т. Бакулиным отмечается (1990, стр. 4.): «В связи с тем, что дикорастущие виды тополя имеют некоторые недостатки: слабую способность к вегетативному размножению (одревесневшими черенками), повреждаемость сердцевинной гнилью, ржавчиной листьев и т. д., в связи с чем они не полностью удовлетворяют требованиям производства. Это обусловило необходимость селекционной работы с тополем. Селекция его проводится различными методами путем отбора и вегетативного размножения хозяйственно ценных спонтанных форм и искусственного воздействия на генотип с последующим отбором перспективных форм (межвидовая гибридизация, экспериментальная полиплоидия и мутагенез).» .

В процессе длительной селекционной работы в разных странах общее число элитных форм и сортов тополя значительно превышает число видов, описанных в природе. Однако в условиях Сибири селекционная работа с тополем впервые осуществлена Бакулиным (1990) в Центральном сибирском ботаническом саду СО АН СССР (ЦСБС). В результате многолетней работы подготовлена серьезная сортовая база быстрорастущих тополей в Новосибирской области. Выведенные В. Т. Бакулиным гибриды тополей уже теперь являются основой для плантационного выращивания в южных районах Западной Сибири (Черепнин, 1995).

В настоящей работе решается задача отбора и испытания наиболее перспективных клонов и видов тополя для последующего плантационного выращивания в условиях Приенисейской равнинной лесорастительной провинции южной тайги Средней Сибири. При этом предусматривается провести оценку отобранных клонов и видов с учетом их обусловленных индивидуальных особенностей роста и развития по следующим показателям:

— приживаемость черенкового материала;

— реакция на отрицательные температуры осенне-зимнего периода (зимостойкость);

— энергия роста;

— энергия прорастания и сохранность всходов.

1.

Актуальность темы

Ежегодные значительные объемы лесопользования ставят перед лесным хозяйством задачу повышения продуктивности существующих и вновь создаваемых насаждений, сокращения сроков выращивания товарной древесины. Однако постоянно ухудшающееся финансово-хозяйственное обеспечение органов лесного хозяйства, беспрерывный процесс их преобразования в значительной мере ухудшают общую ситуацию и не позволяют направить усилия на ведение полноценного лесного хозяйства. В то же время особенности разнообразных категорий лесокультурных площадей в Сибири обуславливают необходимость дальнейшего совершенствования создания лесных культур и разработку новых направлений с учетом мирового опыта в том числе и по выращиванию быстрорастущих видов древесных пород на промышленных плантациях. Плантационное выращивание тополевых насаждений в условиях Сибири в прошлом не проводилось. Впервые данный вопрос был поднят в 1980 — 90-х годах в Институте леса им. В. Н. Сукачева в рамках лесокультурной программы по плантационному выращиванию быстрорастущих лиственных пород (Черепнин, 1988, 1993; Орешенко и др., 1992; Ястребова, 1992). Культивирование исполинских (триплоидных) форм и использование гетерозисного эффекта при гибридизации разных видов выводит род Populus в число наиболее продуктивных древесных как в хозяйственном, так и глобально-экономическом отношениях. Уже есть попытка моделирования идеального сорта тополя, запасы древесины которого в 20 — летнем возрасте должны достигать 600−900 мЗ/га (Царев, 1982).

К сожалению, на сегодня род Рорикю являет собой пример чрезвычайно выраженной диспропорции между потенциальными возможностями продуцирования органического вещества и связывания атмосферного углерода и фактической их реализацией на лесопокрытых площадях (Усольцев, 2001). Ранний период количественной спелости тополевых насаждений позволяет сокращать оборот рубки в 3 — 4 раза против темнохвойных. Технические свойства древесины тополевых позволяют широко использовать ее в различных отраслях промышленности, в частности для производства высококачественной бумаги, при изготовлении искусственного шелка и шерсти, в машиностроении, строительстве и других отраслях.

2. Цель и задачи исследований. Комплексное освоение природных ресурсов включает в себя одной из основных и неотъемлемых составляющих: использование древесины. Ежегодные значительные объемы лесопользования ставят перед лесной отраслью задачу в повышении продуктивности существующих и вновь создаваемых насаждений, сокращении сроков выращивания товарной древесины. Проводимые на протяжении многих десятилетий лесовосстановительные работы на площадях из-под темнохвойных лесов в условиях Средней Сибири имели целый ряд существенных трудностей, которые нередко препятствовали успешному облесению вырубаемых насаждений. Основными среди которых являются заболачивание, быстрое зарастание вырубок травянистой и кустарниковой растительностью. Постоянный недостаток в посадочном материале для восстановления коренных темнохвойных лесов вынуждает лесохозяйственные предприятия исключать из лесокультурного освоения наиболее увлажненные территории либо вводить на них не производительные для данных условий культуры сосны и других пород. Такие лесокультурные площади особенно распространены в южнотаежной зоне Средней Сибири в левобережной части бассейна Енисея. В этой связи основной целью исследовательских работ являлось: разработать агротехнику выращивания посадочного материала быстрорастущих видов тополя, пригодных для создания промышленных плантаций в условиях южнотаежной зоны Средней Сибири. Результаты этих исследований позволяют впервые в условиях Сибири рассмотреть возможность создания быстрорастущих промышленных плантаций различного целевого назначения. Посредством отбора наиболее перспективных видов и форм с учетом их биологических особенностей возможно получение высокой эффективности посадок на лесокультурных площадях в условиях южнотаежной зоны Средней Сибири.

3. Научная новизна. Результаты исследований по изучению биологии быстрорастущих пород тополя, его внутрии межпопуляционной изменчивости позволили впервые рассмотреть возможность (и разработать агротехнику) выращивания посадочного материала для создания быстрорастущих промышленных плантаций различного целевого назначения в условиях южнотаежной зоны Средней Сибири.

4. Научная и практическая значимость. Вопрос о решении задачи по испытанию и отбору наиболее перспективных видов и сортов тополя для последующего использования его в промышленном плантационном производстве в условиях Сибири был поставлен впервые в рамках лесокультурной программы (Черепнин, 1988, 1993) и подтверждался экономическими предпосылками. Продолжающийся до настоящего времени спад в лесопромышленном производстве в достаточной мере подтвердил необходимость плантационного выращивания древесного сырья с внедрением быстрорастущих пород. Данное направление хозяйственной деятельности позволит значительно снизить себестоимость заготовки древесины, сохранить от уничтожения оставшиеся коренные типы хвойных лесов.

Выводы:

Интенсивность роста тополя связана с многими факторами, в частности с эдафическими и климатическими условиями района выращивания и с возрастом растений. В различные годы прирост побегов в известной мере зависит от погодных условий весенне-летнего периода (возврата холодов, засухи и т. д.). Однако в одинаковых экологических условиях годичный прирост растений зависит прежде всего от их генетических особенностей (Бакулин, 1990; Черепнин, 1980; Шестак, 2003; и др.). Продолжительность роста тополя в высоту колеблется в значительных пределах, Наиболее короткий период роста отмечен у осины (65−80 дней), а наиболее продолжительный у ЭС-38 из г. Уфы (158 дней) и у южных видов (до 120−130 дней). При искусственном разведении тополя черенковым материалом все виды и формы тополя наиболее интенсивно растут в 3−5 летнем возрасте. При этом в благоприятных условиях годичный прирост по высоте может достигать 1,5−2,5 м. (Бакулин, 1990).

В наших опытных посадках наибольший период вегетации наблюдался у клона ЭС-38 из г. Уфы, гибрида № 21 из г. Новосибирска, гибрида № 6 из г. Минусинска и др. видов из южных районов Средней Сибири. Данные виды имели и наибольший годовый прирост (до 157 см у ЭС-38).

При интродукции растения попадают в новые экологические условия, отличающиеся от условий существования на их родине. В наших опытных посадках к видам слабо приспособленным к местным климатическим условиям с низкой зимостойкостью и продолжительным периодом роста можно отнести: гибрид «Бахельери» из г. Воронежа, гибрид из п. Имисс (юг Красноярского края), гибрид № 21 и № 40 из г. Новосибирска, ЭС-38 из г. Уфы, другие виды из южных районов Средней Сибири. К более устойчивым видам — интродуцентам можно отнести: гибрид «Невский -105» из г. Воронежа, тополь Горноалтайский-2 из Академгородка Красноярского края, тополь бальзамический из г. Красноярска, тополь душистый из г. Благовещенска, тополь бальзамический из п. Подтесово Енисейского р-она Красноярского края.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Возможность применения тополя в плантационном лесовыращивании в условиях южной тайги Средней Сибири обусловлена рядом его важнейших биологических и лесоводственных показателей. Прежде всего это быстрота роста в благоприятных условиях местопроизрастания, достаточно высокая зимостойкость целого ряда видов, засухои солеустойчивость (Иванников, 1971; Никоноров, 1972; Чупрова, 1975), сравнительно высокая устойчивость ассимиляционного аппарата к дымовым газам и пыли (Евсеенко, 1981; Лиховид, 1994).

В процессе наблюдений за ходом и развитием сеянцев и саженцев различных видов и сортов тополя различного происхождения были получены результаты, позволяющие оптимизировать выращивание посадочного материала в условиях подтаежной зоны Средней Сибири. При этом показатели реакции растений в первую очередь связаны с наследственными особенностями индивидуальной, популяционной и видовой изменчивости сформировавшихся в процессе длительного естественного отбора в различных условиях формирования популяций или искусственного отбора (сорта) в культуре.

В результате анализа материалов наблюдений совершенно очевидно, что процесс годичного развития представленных в работе видов тополя является наследственным показателем, связанным с факторами среды и способами размножения тополя, наследственно обусловлен адаптивной нормой реакции растения на неодинаковые погодные условия выращивания.

В ходе решения вопросов по выращиванию посадочного материала для создания плантаций быстрорастущих лиственных пород в условиях южной тайги Средней Сибири необходимо принимать во внимание следующие основные результаты наших исследований.

При выращивании тополя черенковым материалом в условиях опытного питомника на территории Болыыемуртинского лесхоза лучшую приживаемость (до 100%) имеют черенки тополя бальзамического местного происхождения, окрестностей г. Красноярска и клонов из других регионов (Новосибирск, Самара, Уфа). Эти клоны характеризуются и лучшими показателями роста.

Среди наиболее устойчивых видов оказались: гибрид «Невский-105» из г. Воронежа, тополь Горноалтайский-2 из Академгородка (Красноярский край), тополь душистый из г. Благовещенска, тополь бальзамический из г. Красноярска, тополь бальзамический из п. Подтесово Енисейского р-она, тополь бальзамический из Болыпемуртинского района Красноярского края. Однако тополь бальзамический из более северного района Красноярского края (п. Подтесово, Енисейского района) уступает по интенсивности роста тополям местного и южного происхождений.

Кроме того необходимо отметить, что у теплолюбивых: видов тополя с увеличением возраста деревьев зимостойкость немного повышается. Наблюдающееся в первые годы роста у саженцев некоторых южных и западных происхождений несовпадение с фазами фенологического развития у местных видов с возрастом (с 3−4-го года их развития) исчезают, что в значительной степени снижает вероятность их обмерзания.

При семенном способе выращивания посадочного материала тополя необходимо отметить следующие показатели: оптимальным сроком сбора плодовых сережек тополей является период, когда раскрытие коробочек достигает 20−50%. Эти сроки специфичны для видов тополя и особей внутри популяциилабораторная всхожесть семян через три месяца хранения их в холодильнике составила в среднем 70% - у осины и 90% у тополя бальзамического. При комнатной температуре созревшие и очищенные семена очень быстро теряют всхожесть. У осины лабораторная всхожесть, уже через 5−8 дней снижается до 20−22%, у тополя бальзамического через. 12−15 дней хранения до 53%- в благоприятных условиях роста (полиэтиленовое покрытиеГ) развитие сеянцев более чем на 300% превосходит показатели росто. сеянцев, произрастающих в иныхусловиях (покрытие посевов соломой:-, свежей травой) — для осины лучшими способами посевов оказались варианты с нормой высева семян — 1 г/п.м (торфяной заделкой, пленочнызч*: покрытием) — с 24 — часовым замачиванием семян в растворе Гибберси€ 5а (0,005%) и последующим посевом под торфяную крошку с нормой высева — 1 г/п.м. Для тополя бальзамического лучшими были следующие варианты: 1) с нормой высева 1,5 г/п.м, торфяной заделкой семян на пленочным покрытием- 2) без покрытия в лучших условиях находились семена и сеянцы, присыпанные опилками и торфом слоем 2−3 мм.

Незавершенность периода роста у некоторых видов тополя до наступления ранних заморозков приводит к обмерзанию верхушечной: части побега и повреждению их ранними заморозками.