CC BY
33
КЛИМАТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ НА РАДИАЛЬНЫЙ ПРИРОСТ СОСНЫ В
РАЗНЫХ ТИПАХ ЛЕСА
И.И. СТЕПАНЕНКО, доц. каф. лесоводства и подсочки леса МГУЛ
В последние десятилетия в России и в других странах в глобальных масштабах наблюдается снижение продуктивности и устойчивости лесных насаждений [10, 8]. Одним из эффективных способов повышения продуктивности лесов является внесение минеральных удобрений. Но результативность этого мероприятия зависит от комплекса факторов: технологии удобрения (видов, форм, доз, сроков, повторности, способов внесения туков), лесоводственных условий (типов леса, возраста, класса роста деревьев), почвенных и климатических условий (температуры воздуха, количества осадков) и других факторов [1, 2, 3, 5, 6, 9, 12].
Наши исследования влияния удобрений на радиальный прирост и строение древесины сосны обыкновенной {Pinns sylvestris) с учетом некоторых технологических (видов, доз удобрений), лесоводственных (типов леса и темпов роста деревьев) и климатических (температуры воздуха и количества осадков) факторов проводились в сосняках южной тайги в Костромской области. Изучались три типа леса: сосняки брусничный, лишайниковый, долгомошный, удобренные азотными туками в 1982 г. в форме карбамида (46 %N) в дозах: 100, 150, 200 кг/га по д.в. Сосняк брусничный произрастает в свежих условиях (В2), сосняк лишайниковый - в сухих условиях (В1), на песчаных дерново-средне- и слабоподзолистых песчаных почвах, сосняк долгомошный - в сырых условиях (В4), на глеевых, слабо дренированных песчаных почвах. Сосняки брусничный и лишайниковый представлены спелыми (90-100 лет) древостоями, сосняк долгомошный - приспевающим древостоем (70 лет).
В каждом типе леса закладывались пробные площади и с трехкратной повтор-ностью испытывались три дозы удобрений [4]. Результаты удобренных вариантов сравнивали с контрольными - неудобренными древостоями. Модельные деревья подбирались с учетом их роста, развития (по классам Крафта) и темпов роста до внесения удобрений по 10...25 деревьев на каждый класс и вариант опыта из средних ступеней толщины каждого класса. Образцы древесины брались на высоте 1,3 м возрастным буравом.
Приготовление препаратов проводилось методами, принятыми в ботанической микротехнике [7]. Измерение радиального прироста, ширины годичных слоев выполнялось на поперечных срезах образцов древесины с помощью микроскопа МБР-1 и шкалы окуляр-микрометра, а также на фотографиях с микропрепаратов.
Радиальный прирост изучался за 5 лет до удобрения (1977-1981 гг.) и 6 лет после удобрения (1982-1987 гг.). Данные удобренных участков сравнивали с контрольными и данными за 5 лет до удобрения. Экспериментальные материалы обрабатывались методами вариационной статистики.
В результате исследований было установлено значительное влияние климатических факторов на эффективность и продолжительность действия азотных удобрений на радиальный прирост сосны и его динамику в зависимости от типа леса и дозы удобрений. Это влияние определялось тремя основными факторами: 1) оптимальным сроком внесения удобрений по отношению к дендроцик-лу радиального прироста; 2) климатическими факторами в год внесения удобрений;
3) климатическими факторами за период действия удобрений.
Эффективность удобрения лесных древостоев в значительной степени зависит от сроков внесения удобрений по отношению к дендроциклу радиального годичного прироста. Опыты прибалтийских ученых с удобрением сосновых насаждений в различные периоды дендроцикла радиального прироста (в максимуме, середине и минимуме) показали, что удобрения целесообразно вносить за 2.. .3 года до наступления оптимальных климатических условий роста, когда в дендро-цикле наблюдается максимальный радиальный прирост [1, 11]. В наших опытах удобрения были внесены в 1982 году - в период максимального спада радиального прироста за последние 5 лет во всех изучаемых типах леса (рисунок) и за 2 года до очередного подъема радиального прироста. В 1983 и 1984 годах (2-й и 3-й годы после удобрения) в изучаемых типах лесах во всех вариантах опыта, контрольных и удобренных наблюдался подъем радиального прироста, а в 1985-1987 гг. (на 4-й и 6-й годы действия удобрений) - его спад (рисунок). В удобренных насаждениях увеличение радиального прироста и его динамика были различны в зависимости от типа леса, дозы удобрений и климатических факторов за период действия удобрений. В большинстве опытов действие удобрений было значительно и продолжительно (5-6 лет). Наши исследования подтвердили выводы Р.И. Шлейниса, В.В. Вяр-билы о том, что эффективность и продолжительность действия удобрений зависят от времени их внесения по отношению к дендро-циклу радиального прироста и что наиболее оптимальное внесение удобрений - за два-три года до максимума прироста в дендроцикле.
На усвояемость удобрений лесными насаждениями, снижение их непродуктивных потерь, действие их на радиальный прирост древостоев большое влияние оказывают климатические условия в ближайшие месяцы до и после внесения удобрения. Во всех изучаемых типах леса удобрения были внесены в мае. Невысокая температура в мае (в среднем за месяц + 7,8 0С) и достаточное ко-
личество осадков, выпавших в апреле, мае, июне, соответственно 23,9, 30,6 и 30,3 мм, видимо, способствовали успешному закреплению удобрений в почве, их эффективному и продолжительному влиянию на формирование годичных слоев сосны.
В результате удобрения сосновых насаждений, как отмечалось выше, изменения в радиальном годичном приросте были различны. Но почти во всех опытах наиболее широкие годичные слои (ШГС) формировались в 1983-1984 гг., то есть на 2-й 3-й годы после удобрения (рисунок). Эти годы характеризовались наиболее благоприятными для роста сосновых насаждений климатическими условиями. Если в 1982 г., в год максимального спада радиального прироста в ден-дроцикле за последние 5 лет, среднегодовая температура воздуха составила -1,25 0С, а среднегодовое количество осадков выпало только 337,0 мм, что было значительно ниже многолетней нормы и по температуре, и по осадкам, то в 1983 и 1984 годах соответственно среднегодовая температура составила + 4,08 0С и + 2,76 0С, а количество осадков в среднем за год выпало 831,0 мм и 751,1 мм, среднемесячное распределение осадков и температур соответствовало норме. За 6 лет действия удобрений неблагоприятным для роста сосняков оказался 1985 г., когда во всех опытах в дендроцикле радиального прироста начался спад. В этом году средне-климатические показатели незначительно отличались от нормы: средняя температура составила + 1,89 0С, среднее количество осадков - 826,9 мм. Но в августе 1985 г. в течение месяца стояла сухая, жаркая погода, особенно во второй декаде (+ 32 0С). За этот период выпало только 2,4 мм осадков, а за весь месяц - 41,2 мм, что было значительно ниже нормы. Кроме того, в данных условиях на вторую половину августа приходится наименьший запас влаги в верхнем слое почвы (50 см). Высокая температура и недостаток почвенной и атмосферной влаги, видимо, привели к резкому падению радиального прироста. Но азотные удобрения в некоторых дозах в зависимости от типа леса снизили отрицательное влияние неблагопри-
ятного для роста деревьев засушливого периода, значительно уменьшили падение радиального прироста и способствовали формированию древесины равномерного строения.
Наиболее эффективны азотные удобрения во всех дозах были в сосняках брусничном и лишайниковом и меньше повлияли на радиальный прирост в сосняке долго-мошном.
В сосняке брусничном в динамике радиального прироста в первые 3 года после удобрения (1982-1984 гг.) наблюдался резкий подъем, когда ширина годичных слоев увеличилась в 2,0.2,5 раза по сравнению с контролем. Эффективны были все дозы азотных удобрений, но максимальное увеличение радиального прироста за этот период было в опыте с N200 на второй (1983) и третий (1984) годы после удобрения, когда ширина годичных слоев возросла соответственно на 147,9 и 157,6 % по сравнению с контролем. В 1985 г. и в последующие годы (1986, 1987), когда в дендроцикле радиального прироста наблюдался спад, в опытах с азотными удобрениями темпы роста по диаметру оставались довольно высокими (рисунок). В вариантах опыта с N100 за 19851987 гг. радиальный прирост был выше на 50,2.81,7 %, с N150 - на 84,9.141,2 %, с N200 - на 31,0.87,7 %, чем на контроле. На 6-ой год после удобрения (1987) радиальный прирост в удобренных древостоях был больше на 31,0.99,1 %, чем на контроле. За этот период наиболее значительное увеличение радиального прироста вызвали азотные удобрения в дозе 150 кг/га. В этом опыте в 1985 г. не было резкого снижения ширины годичных колец, напротив, наблюдалось значительное повышение радиального годичного прироста на 141,2 % по сравнению с контролем. Темпы радиального роста древостоев в опыте с N150 и на 5-й 6-й годы после удобрения оставались выше, чем при других дозах азотных удобрений (рисунок). В 1986-1987 гг. N150 привели к увеличению радиального прироста на 84,9.99,1 % по сравнению с контролем. Таким образом, N150 уменьшили отрицательное влияние не-
благоприятных климатических факторов в большей степени, чем азотные удобрения в других дозах и способствовали формированию более равномерной структуры годичных слоев по сравнению с другими опытами.
В среднем за 6 лет действия азотных удобрений в сосняке брусничном N100 увеличили радиальный прирост на 76,9 %, N150 - на 98,7 %, N200 - на 92,9 % по сравнению с контролем.
В сосняке лишайниковом азотные удобрения также во всех дозах оказали положительное влияние на радиальный прирост, но он был несколько ниже, чем в сосняке брусничном.
В сосняке лишайниковом в период подъема в дендроцикле радиального прироста в первые 3 года после удобрения ширина годичных слоев увеличилась на 31,3. ...92,9 % по сравнению с контролем. В последующие годы (1985-1987) в опытах с азотными удобрениями в дендроцикле радиального прироста начался спад, но резких перепадов в нем не было (рисунок). Только с N150 наблюдался «скачок»: снижение ШГС на 4-ый год после удобрения (1986 г.).
В неблагоприятный 1985 год во всех опытах с азотными удобрениями радиальный прирост был больше на 71,0.85,2 % и на 5-й год после удобрения оставался довольно высоким - на 52,4.75,5 % выше, чем в контрольном древостое. Только на 6-й год действия удобрений (1987) радиальный прирост с N100 и N150 достиг уровня контроля, а в опыте с N200 был существенно ниже его (на 32,4 %). Таким образом, в сухих условиях сосняка лишайникового азотные удобрения, особенно в дозах 100 кг/га и 200 кг/га, уменьшили отрицательное влияние засушливого периода августа 1985 г. и способствовали формированию равномерного радиального прироста, в котором не было резких «скачков», снижение в дендроцикле было постепенным и плавным (рисунок).
В среднем за 6 лет после удобрения в сосняке лишайниковом азотные удобрения в опыте с N100 увеличили радиальный прирост на 41,9 %, N150 - на 59,7 %, N200 - на 50,1 % по сравнению с контролем.
сосняк брусничный
н о о
&
«
и
Л
ч
л «
Рч
Н О
о
« и
Л
« и
Рч
Н О
о
& «
и
е
л «
Рч
1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3
4 Л * Ж ' ----
-1-1-1-1-1 -1-1-1-1-
1977
1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987
годы до удобрения годы после удобрения
сосняк лишайниковый
1,4 1,3 1,2 1,1 1
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3
1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987
годы до удобрения годы после удобрения
сосняк долгомошный
1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987
годы до удобрения годы после удобрения
Рисунок. Радиальный прирост (мм) за период действия азотных удобрений в сосняках разных типов леса. Условные обозначения для радиального прироста:
Контроль N150---
N100---N200 .........
В сосняке долгомошном азотные удобрения мало повлияли на величину и динамику радиального прироста, он незначительно отличался от контрольного древостоя (рисунок). В первые 3 года после удобрения ШГС достоверно увеличилась в опытах с N150 и N200 - на 28,2.32,4 % по сравнению с контролем. В этом типе леса на 4-й год после удобрения (1985) в опытах с азотными удобрениями и в контрольном древостое не было резкого спада в динамике радиального прироста, в отличие от других типов леса. Но только N200 на 4-й и 5-й годы после удобрения существенно увеличили ШГС на 27,9.28,9 % по сравнению с контролем.
Азотные удобрения в этом типе леса оказали свое влияние и на 6-ой год после их внесения (1987), во всех дозах они повысили радиальный прирост на 21,6.38,0 % по сравнению с контролем. В среднем за 6 лет действия азотных удобрений в сосняке дол-гомошном существенно увеличили радиальный прирост N150 - на 18,8 % и N200 - на 24,5 %. В опыте с N200 формировался более равномерный радиальный прирост по сравнению с другими вариантами опыта (рисунок).
Таким образом, в изучаемых типах леса азотные удобрения наиболее эффективны в спелых сосняках, брусничном и лишайниковом. В этих типах леса они во всех дозах значительно увеличили радиальный прирост. В сосняке брусничном N150, а в сосняке лишайниковом N100 и N200 способствовали формированию более равномерного строения древесины сосны по сравнению с контрольным (неудобренным) древостоем и другими вариантами опыта, а также повысили устойчивость древостоев к воздействию неблагоприятных климатических факторов. В приспевающем сосняке долгомош-ном азотные удобрения были менее эффективны. В этом типе леса перед внесением удобрений, видимо, необходимо проводить осушительную лесомелиорацию. Наши исследования показали, что, учитывая типы
леса, дозы удобрений, дендроциклы радиального прироста и климатические факторы за годы до удобрения и в год внесения удобрений, можно значительно повысить эффективность удобрения лесных насаждений.
Библиографический список
1. Вярбила В. В. Влияние минеральных удобрений на рост и продуктивность сосновых насаждений в связи с колебаниями климата и разреживанием: Автореф. дис...канд. с.-х. наук. - Минск, 1983. -24 с.
2. Гелес И. С., Шубин В. И., Коржицкая З. А. Влияние удобрений на некоторые свойства древесины сосны // Лесоведение. - 1987. - № 4 - С. 72-77.
3. Звирбуль А. П. Влияние карбамида на взаимосвязь толщины годичных колец сосны по классам роста в зависимости от климатических показателей // Лесоведение, лесные культуры и почвоведение. (Повышение продуктивности лесов в Европейской части СССР). - Л.:ЛТА, 1986. - С. 3844.
4. Мальщуков В. И. Лесоводственные основы повышения продуктивности сосновых лесов Ун-женской низменности: Автореф. дис.канд. с.-х. наук. - М., 1988. - 20 с.
5. Паавилайнен Э. Применение минеральных удобрений в лесу / Перевод с финского Л.В. Блюдни-ка. Под редакцией В.С. Победова. - М.: Лесн. пром-сть, 1983. - 96 с.
6. Победов В. С. Исследование и обоснование применения минеральных удобрений в интенсивном лесном хозяйстве (на примере Белорусской ССР): Дис.докт. с.-х. наук. - Гомель, 1981. - 450 с.
7. Прозина М. Н. Ботаническая микротехника. - М.: Высшая школа, 1960. - 206 с.
8. Proceedings of the 7th annual Conference of the IB-FRA Sustainable development of Boreal forests. August 19-23, 1996, St. Petersburg. Russia. - Moscow
- 1997. - 209 с.
9. Сляднев А. П. Комплексный способ выращивания сосновых насаждений. - М.: Лесн. пром-сть, 1971. - 105 с.
10. Усыхание лесов. По материалам обзора санитарного и лесопатологического состояния лесов России за 2001 // Лесохозяйственная информация. -2002. - №10. - С. 21-27.
11. Шлейнис Р. И., Вярбила В. В. Опыт прогнозирования эффективности минеральных удобрений в сосновых насаждениях. - Каунас: Лит НИИЛХ, 1985. - 11 с.
12. Шумаков В. С. Применение минеральных удобрений в лесах (обзор). - М.: ЦБНТИ лесхоз, 1971.
- 20 с.
