Морозов_Технология и оборудование 2011

2. Основные закономерности и условия возобновления: эколого-биологические свойства видов, факторы внешней среды.

Рассмотрим семенное возобновление. Успешность естественного семенного возобновления леса зависит от: 1. наличия достаточного количества всхожих семян., т.е. от наличия и характера источников обсеменения, их количественной и качественной семепродуктивности; 2. условиями для прорастания семян, 3. условиями для существования всходов, самосева, подроста.

Для успешного семенного возобновления необходимо сочетание всех трех перечисленных условий. Поэтому процесс семенного возобновления протекает в несколько этапов.

Первый этап – цветение и плодоношение деревьев.

Время цветения, созревания и опадения семян в лесу зависят от биологических особенностей древесных пород, а также от климатических, орографических, почвенных условий местопроизрастания, характера древостоя. Данные о цветении созревании и опадении семян основных лесообразующих пород мы рассмотрим на лекции №7.

На этапе цветения закладывается основа урожая. В это время значительные изменения семенной продуктивности могут произойти в связи с погодными условиями, последующими повреждениями насекомыми, грибными заболеваниями.

Как правило количество пыльцы в сосновых древостоях высших бонитетов, то есть на более плодородных почвах, значительно больше, чем в низших..

Отношение урожая семян на бедных, средних и плодородных почвах выражается, как 1:2:3 (Сарвас, 1962).

Классические исследования Соболева и Фомичева, проведенные в еловых лесах в начале прошлого века показали, что плодоносят только деревья I, II и отчасти III класа по Крафту.

Есть исследования, которые показывают, что жизнеспособность пыльцы сосны в северных районах (Мурманская обл.), значительно ниже, чем в южных (южная часть Карелии)

Наибольшая концентрация пыльцы на женских семяпочках наблюдается с наветренной стороны и недостаточное количество ее - с заветренной.

Наступление регулярного плодоношения зависит от условий произрастания.. Деревья выросшие на свободе начинают плодоносить раньше, чем в лесу. Например, сосна на свободе начинает плодоносить в 10-15 лет, а в насаждении в 20-30, ель

соответственно в 15-20 и 25-40, дуб в 20-30 и 30-40, береза 8-15 и 20-25.

У деревьев и древостоев вегетативного происхождения семеношение начинается раньше, чем в случае семенного происхождения.

Качество семян в молодых и средневозрастных древостоях более высокое, чем в древостоях старого возраста.

Обильное плодоношение древостоев происходит, как правило, не ежегодно. Урожайные годы называются семенными. Они чередуются с неурожайными и малоурожайными. Повторяемость семенных лет для сосны 3-5 лет, для ели 3-7, дуба –

4-8, ольхи черной – 2-4 года, а вот для березы и осины – семенные годы наблюдаются ежегодно.

51

Имеются данные о том, что когда отношение веществ, образующихся при фотосинтезе, к веществам, поступающим из почвы, превышает норму, обычную для вегетации, создаются условия для образования семян. Символически оно выражается отношением углерода к азоту., С:N. Прореживание, рыхление почвы, внесение удобрений – реальные пути преодоления периодичности плодоношения и повышения урожайности.

Второй этап семенного возобновления леса – распространение семян.

При решении вопросов естественного возобновления леса необходимо учитывать расстояния от материнских деревьев, на которые могут перемещаться семена.

В ходе эволюции древесные породы приспособились к тому или иному распространения семян. Основные из них: 1. ветром (большинство видов), 2. водой

(ольха черная), 3. птицами и зверями, 4. по снежному насту.

1.Легкие семена с крылатками распространяются ветром на расстояния от 20-30

м(липа, ясень, клен, пихта) до нескольких десятков (сосна, ель, ольха, лиственница) и сотен метров (береза, осина, ива) и даже километров (осина при ветре в сухую погоду). Массовый разлет семян ели, как и сосны, определяется

радиусом 50-70 м.

2.Семена ольхи черной могут переноситься водой также на расстояние нескольких километров.

3.Тяжелые семена без крылаток (желуди дуба, орешки бука, кедра) опадают вблизи материнских деревьев, но благодаря животным возможен их разнос на далекие расстояния. Например, сойка разносит желуди дуба, белка - шишки и семена кедра.

4.Семена ели могут переноситься по насту на расстояние нескольких километров.

Третий этап – прорастание семян.

Для успешного прорастания семян необходимы: 1. тепло, 2. влага, 3. воздух. Оптимальные температуры для прорастания семян сосны и ели составляют 20-30 С. Оптимальная или близкая к оптимальной влажность почвы для прорастания семян ряда древесных пород находится в границах 50-70 %. Особое значение имеет влажность подстилки. Содержание влаги в ней, благоприятное для прорастания семян, может превышать по весу в 2-3 раза вес подстилки в абсолютно-сухом состоянии.

Четвертый этап – появление всходов и их последующий рост. Для появления всходов и их последующего роста кроме названных трех факторов, требуются питательность субстрата и свет (хотя в начале и в минимальных дозах). Относительно последнего фактора необходимо отметить, что в жизни самосева и подроста выделяют так называемый «теневой период», необходимый для приспособления растений к условиям внешней среды. Продолжительность его составляет для сосны первые 2-3 года жизни, березы, осины 1-2 года, дуба 4-5 лет,

ели 8-10 лет. После его завершения потребность в свете резко возрастает и при его недостатке подрост чаще отмирает (сосна, береза, осина), или выполняет рольподлеска (дуб, ель).

Таким образом, необходим комплекс абиотических факторов внешней среды,

52

расширяющийся по мере превращения семян в растения и их дальнейшего формирования.

На общем климатическом фоне очень важное значение имеет микросреда – микроклимат, микрорельеф, напочвенный покров, подстилка, определяющие благоприятные и неблагоприятные для возобновления условия среды.

Действительно, в одном случае семя может попасть на влажный субстрат с хорошим доступом кислорода и прорасти, в другом – на сухую плотную поверхность напочвенного покрова, где нет этой возможности. Или, например, семя может попасть на обнаженную минеральную почву, которая может быть взрыхленной или уплотненной, тяжелой или легкой по механическому составу, влажной или сухой; на подстилку, которая отличается большим разнообразием условий, на микроповышения, представленные разложившимися и полуразложившимися древесными колодами, пнями, кочками; в микропонижения – западинки, заполненные или не занятые водой; на или под травяной и моховой покров, который создает особенно многообразные условия для прорастания семян и существования самосева, причем как положительные, так и отрицательные. Например, большую отрицательную роль в возобновлении леса играют задернители, особенно злаки из рода Calamagrostis (вейник), Deshampsia (луговик), Poa (мятлик) и др. Образование плотной дернины физически препятствует прорастанию семян. В таежных лесах сдерживает прорастание моховой покров из зеленых мхов, не говоря уже о кукушкином льне. Семена нередко «зависают» между отдельными растениями и хотя могут образовать проростки, но последние, не имея опоры, благоприятного субстрата, часто погибают.

Вто же время такие растения травяно-кустарничкового яруса как вереск, иванчай, копытень европейский, вороний глаз, купена лекарственная, способствуют разрыхлению почвы. Они улучшают не только ее физические свойства, но и химические. Например, иван-чай способствует накоплению азота и фосфора, а также предохраняет самосев от действия экстремальных температур.

Следует отметить роль подлеска в возобновлении леса. Известно, например, благотворное влияние лещины на возобновление дуба, рябины и ольхи серой на возобновление ели. Однако подлесок при разрастании может нанести возобновлению главных пород ощутимый вред, в связи с чем возникает необходимость его изреживания.

Противоречие между растением и средой наиболее хорошо иллюстрируется ранними этапами лесовозобновительного процесса: хорошее семя может попасть в плохие условия и, наоборот, семя с плохой наследственностью – в хорошие условия.

Вцелом же необходимо отметить, что количество и качество подроста под пологом леса зависит от возраста, происхождения, состава, формы, продуктивности и сомкнутости древостоя, характера травяно-кустарничкового и подлесочного яруса, типа леса и лесорастительных условий, на вырубках – от типа лесорастительных условий, происхождения, состава и возраста метеринского древостоя, отдаленности стен леса и размещения вырубки в отношении к сторонам света.

Рассмотрим вегетативное возобновление.

На вегетативное возобновление (в первую очередь пневые побеги) влияют следующие факторы:

1.светло, тепло, влага – необходимы для пробуждения спящих почек;

2.толщина пня – побегов больше на тонких пнях;

53

3.возраст вырубаемого дерева – побегов больше на пнях более молодых деревьев. Например, у березы и ольхи максимальная побегообразовательная способность наблюдается в возрасте 15-20 лет, а возраст в котором заканчивается возобновление побегами от пня составляет – 40-50 лет, у дуба, соответственно, 60-80 и 100-120 лет.

4.условия жизни – деревья низших классов роста III –IV любого лиственного древостоя, а также низкопродуктивные древостои обладают более высокой побегообразовательной способностью.

5.сезон вырубки, высота пня – наилучшее качество побегов будет при зимней вырубке деревьев, высота пня должна быть не более 1/3 диаметра.

3.Оценка возобновления леса и различные аспекты его значения.

Оценка естественного возобновления леса проводится для выбора способа лесовосстановления перед назначением древостоя в сплошнолесосечную рубку главного пользования, либо при определении количества приемов при проведении постепенной рубки главного пользования, а также при приемке работ от лесозаготовителей, при проведении технической приемки работ, инвентаризации и переводе в покрытые лесом земли участков, оставленных под естественное возобновление леса.

Оценка возобновления леса включает следующие критерии.

1.Общее количество растений возобновления (в том числе по породам).

Соотношение количества растений подроста по древесным породам записывается формулой, как и состав древостоя.

2.Происхождение (семенное, вегетативное, смешанное).

3.Время появления по отношении к рубкам главного пользования (предыдущее, сопутствующее, последующее)

4.Возрастная структура растений возобновления с подразделением их на группы: самосев, 2-5 лет, 6-10 лет, 11-15 лет и т. д.

4.Структура подроста по высоте растений с подразделением их на группы: до

0,5 м – мелкий, 0,6-1,5 – средний, 1,6 и более – крупный подрост.

5.Состояние растений. По состоянию подрост подразделяется на

жизнеспособный (здоровый), поврежденный, угнетенный, отмерший (мертвый).

6.Густота подроста: редкий – до 2 тыс. шт. га, средней густоты – 2-8 тыс. шт. га, густой 8-13 тыс. шт. га, очень густой >13 тыс. шт. га.

7.Распределение растений возобновления по площади. Выделяют три категории в зависимости от встречаемости. Встречаемость подроста представляет собой отношение количества площадок с наличием хотя бы одного экземпляра подроста к общему количеству площадок. Если встречаемость > 0,65, то возобновление считается равномерным, если встречаемость равна 0,40-0,65, то распределение подроста по площади неравномерное, групповое при показателе встречаемости < 0,40 (в группе не менее за 10 штук мелкого или 5 штук среднего и крупного экземпляров жизнеспособного сомкнутого подроста).

54

Учет и оценка естественного возобновления.

На вырубках учету подлежит молодняк, а под пологом леса – подрост отдельно хвойных и твердолиственных пород старше двух лет, мягколиственных старше одного года и дополнительно у лиственных пород – пневая поросль. (К подросту относят самосев высотой 0,1 – 2,5 м, а к молодняку - более 2,5 м и диаметром на высоте груди до 8 см.).

Учетные площадки закладываются прямоугольной или круглой формы. Размеры площадок: для очень густого подроста (> 13 тыс. шт.) 1-2 м2 , густого (8-13 тыс. шт. га) 4-5 м2, средней густоты (2-8 тыс. шт. га) 10 м2, редкого (до 2 тыс. шт. га) 20 м2. Густота подроста для расчета размера учетных площадок определяется глазомерно и на одном участке они должны быть одинаковой величины.

Учетные площадки размещаются по диагонали участка, а также рядами или в шахматном порядке (соблюдая заранее установленные расстояния между рядами и в рядах) и закрепляются на местности диаметром 4-6 см длиной 75 см. На прямоугольных учетных площадках колья устанавливаются по углам площадок, на круговых в центре.

Количество площадок для учета подроста и естественного возобновления на лесосеках и вырубках площадью до 5 га – 30 шт., от 5 до 10 га – 50 шт. и свыше 10 га

– 100 шт. Молодняк учитывается на площадках размером 100х50 м, необходимое количество которых на выделе до 3 га – 1 шт., от 3 до 10 га – 2 шт. и свыше 10 га – 3

шт.

За основу оценки подроста принимается его количество в преобладающей группе. В том случае, когда оно ?меньше указанных придержек?, производится пересчет подроста других групп в эту группу. При переводе среднего и крупного подроста в мелкий его количество умножают, соответственно, на 1,6 и 2,0; мелкого и крупного в средний – 0,6 и 1,25; при переводе мелкого и среднего в крупный - соответственно на 0,5 и 0,8. Количество подроста приплюсовывается к преобладающей группе.

Возобновление леса имеет многоаспектное значение:

1. биологическое – это основа восстановления и формирования всех компонентов насаждения, а также связей между ними,

2.экологическое – восстанавливаются и формируются заново многогранные экологические функции лесов,

3.лесоводственное – формируется древостой, который представляет собой основной предмет хозяйственно-лесоводственного воздействия,

4.экономическое – обеспечивается преемственность комплексной продуктивности лесов,

5.социальное – сохраняются условия жизни и труда населения, непосредственно связанного с лесом.

55

ЛЕКЦИЯ № 7

ЛЕСОСЕМЕННОЕ ДЕЛО

План лекции:

1.Лесосеменное дело как основа выращивания высокопроизводительных лесов.

2.Селекционный контроль семян.

3.Селекционная оценка деревьев и насаждений: плюсовые, нормальные и минусовые деревья и насаждения.

4.Лесосеменные плантации, постоянные и временные лесосеменные участки.

5.Использование стандартов при определении класса качества семян.

1.Лесосеменное дело как основа выращивания высокопроизводительных лесов

Лесосеменное дело в широком значении этого понятия охватывает большой круг вопросов: лесосеменное районирование, отбор лучших древесных форм; выделение, формирование и создание маточно-семенных насаждений, уход за ними; фенологические наблюдения и учет ожидаемого урожая семян; технология заготовки лесосеменного сырья, его переработка; паспортизация, хранение и транспортировка семян; оценка посевных качеств семян; меры профилактики и борьбы с вредителями, болезнями шишек, плодов и семян.

В лесосеменном деле очень важно знать биологию и экологию плодоношения деревьев. В их возрастном развитии выделяют три этапа:

юношеский, этап зрелости, этап старения. Этап зрелости наступает с началом активного плодоношения. У осины и березы он длится до 50-60 лет, сосны, ели до 80-100 лет, дуба до 100-120 лет. Большинство деревьев начинает плодоносить в возрасте 10-20 лет. Деревья на опушках и открытых местах начинают плодоносить раньше, чем в насаждениях. Чаще и обильнее плодоносят деревья I и II класса Крафта, так как они лучше освещены , имеют большую крону и площадь питания. Повторяемость семенных лет для сосны 3-5 лет, для ели 3-7,

для дуба 4-8, ольхи черной 2-4 года, береза и осина плодоносят каждый год.

При фенологических наблюдениях устанавливают сроки

массового следующих фаз: цветения, образования завязей и плодов,

созревания плодов (шишек, семян). Массовое наступление каждой фазы отмечают датой, когда эта фаза наступит более чем у 50 % деревьев. Также фиксируют даты наступления и продолжительность действия всех неблагоприятных факторов: заморозки, дожди, ливни, град, длительная засуха в период цветения, повреждения плодов и семян вредителями, болезнями, уничтожение их птицами и грызунами.

Сроки цветения, созревания, опадения и сбора семян основных

56

лесообразующих пород Беларуси следующие:

сосна – цветение май-июнь, созревание - сентябрь-октябрь следующего года, а опадение – апрель-июнь еще следующего года, сбор шишек – с ноября по март;

ель – цветение май-июнь, созревание - сентябрь-октябрь года цветения, а опадение - апрель-июнь следующего года период сбора несколько короче, чем у сосны – с начала октября до февраля марта;

дуб – цветение май – июнь, созревание - август – сентябрь, опадение – сентябрь октябрь, заготовка желудей – сентябрь – октябрь;

береза – цветение апрель-май, созревание – июль-август года цветения, опадение – июль-август года цветения, заготовка березы бородавчатой в июлеавгусте, пушистой – в сентябре-октябре – за 10 15 дней до опадения сережек;

ольха черная – цветение март – апрель, созревание сентябрь года цветения, опадение – октябрь – декабрь года цветения;

осина – цветение апрельмай, созревание май-июнь, опадение – май – июнь года цветения.

Способы заготовки семян:

споверхности земли (желуди, плоды ореховых, каштана, клена, граба, липы, ясеня);

споверхности воды (ольха черная);

со срубленных и растущих деревьев.

Наиболее простым и доступным способом заготовки семенного сырья является сбор шишек и плодов со срубленных деревьев. Его применяют в основном при заготовке шишек хвойных пород на лесосеках главного пользования, сразу вслед за валкой деревьев.

Срастущих деревьев шишки и плоды собирают стоя на земле, на лестнице,

спомощью специальных подъемников на базе тракторных и автомобильных шасси.

Переработка лесосеменного сырья и хранение семян.

Лесосеменное сырье после заготовки подвергают переработке, в процессе которой семена извлекают из плодов и шишек, обескрыливают, очищают от отходов и примесей, сушат до определенной влажности.

В настоящее время современная технология переработки лесосеменного сырья применяется в Республиканском лесном селекционно-семеноводческом центре. Для извлечения семян из шишек сосны и ели применяется термомеханический метод. Сушка шишек осуществляется в сушильном шкафу BW – 1600 фирмы NOMEKO (Швеция) при температуре +52 С для сосны и +48С для ели. Принцип работы сушильного шкафа - последовательный обдув сухим нагретым воздухом шишек и удаление из них влаги. Для сосны продолжительность сушки – 20-24 часа, для ели 12-14 часов.

Процесс извлечения семян состоит в загрузке раскрытых после сушки шишек в решетчатый барабан. При вращении барабана происходит вытряхивание семян с крылаткой из шишек и подача их по конвейеру в ящики.

57

Следующий этап – обескрыливание семян. При механическом способе отделения крылаток может произойти повреждение оболочки, что отрицательно скажется на всхожести. Поэтому используют так называемый влажный способ. При данном способе обескрыливание происходит за счет трения влажных семян друг о друга во вращающемся барабане и разной степени интенсивности поглощения влаги семенем и крылаткой.

Для отделения мусора и поврежденных семян от нормальных

применяют грубую очистку и «мокрую сепарацию».

Воснову водного разделения положен принцип разницы в плавучести полнозернистых семян и поврежденных семян. При этом используется способность поврежденных семян быстрее поглощать влагу, вследствие чего они тонут, а неповрежденные семена сохраняют плавучесть.

Влесхозах должен быть преходящий на следующий год запас семян, так как большинство этих растений плодоносит не ежегодно. Хранение семян в течение года – кратковременное, свыше этого срока – длительное.

Преходящий запас семян хранится на специальных складах, где имеется принудительная вентиляция и приборы для определения относительной влажности и температуры воздуха. Влажность воздуха в семенохранилищах должна быть не более 70 %, а температура – 0-5 С. При хранении семян хвойных (сосна, ель, лиственница) допускается минусовая температура, но не ниже –10 С. Семена хранят в стеклянных герметически укупоренных бутылях емкостью 20-30 л. или в герметически запаянных полиэтиленовых мешках.

Семена клена остролистного и ясеня обыкновенного хранят в ящиках и корзинах слоем не более 50 см. и в бумажных мешках.

Желуди дуба черешчатого и северного хранят в траншеях и ямах, которые выкапывают на повышенных местах с низким залеганием грунтовых вод.

2. Селекционный контроль семян.

Лесоводственная ценность семян определяется их происхождением, наследственными свойствами и посевными качествами.

Таким образом, методы селекционного контроля заключаются в отборе и использовании при выращивании посадочного материала с целью создания лесных культур семян с улучшенными наследственными свойствами.

С учётом наследственных свойств семена подразделяются на: сортовые

(отборные), улучшенные и нормальные.

Сортовые (отборные) семена – это семена, полученные 1) на

лесосеменных плантациях от контролируемого опыления между вегетативным потомством лучших по фенотипическим признакам (плюсовых) деревьев или 2) от искусственного скрещивания самих плюсовых деревьев.

Улучшенные семена – это семена, собранные с лучших деревьев и насаждений, полученные при свободном опылении (деревья-опылители неизвестны). К ним относят.

1) Семена, собранные с плюсовых и лучших нормальных деревьев.

58

2)Семена, собранные в плюсовых насаждениях, из которых удалены минусовые деревья.

3)Семена собранные на постоянных лесосеменных участках, заложенных в лучших нормальных насаждениях.

4)Семена, собранные на плантациях, заложенных сеянцами или саженцами, выращенными из сортовых (отборных семян).

5)Семена экзотов, дуба, бука и других пород, собранные с плюсовых и элитных деревьев.

Нормальные семена – это семена, заготовляемые в нормальных насаждениях с удовлетворительных по хозяйственной ценности и состоянию деревьев. К ним относят.

1)Семена, собранные на постоянных (за исключением предусмотренных выше случаев) и временных лесосеменных участках.

2)Семена, собранные на лесосеках при рубке нормальных древостоев хвойных пород.

3)Семена, собранные с растущих деревьев такого же качества некоторых хвойных и лиственных пород (кедр, пихта, дуб, бук и др.).

С развитием селекционно-семеноводческих мероприятий получат хозяйственное значение элитные и гибридные семена.

Элитные семена – это семена, полученные на лесосеменных плантациях в результате перекрёстного опыления между вегетативным потомством элитных деревьев (проверенных по семенному потомству и на комбинационную способность) или от контролируемого скрещивания самих элитных деревьев.

Гибридные семена - это семена, полученные от скрещивания разных видов и экотипов на специальных плантациях (или другими путями) и обеспечивающие получение гетерозисного эффекта.

3. Селекционная оценка деревьев и насаждений: плюсовые, нормальные и минусовые деревья и насаждения.

При селекционной инвентаризации деревья и насаждения подразделяются

на плюсовые, нормальные и минусовые.

Плюсовые деревья по комплексу хозяйственно ценных признаков и свойств значительно превосходят деревья того же возраста, произрастающих в однородных с ними условиях. Они должны иметь прямые, полнодревесные, хорошо очищенные от сучьев стволы, симметричные хорошо развитые кроны. Диаметр их не менее чем на 20 %, а высота на 5-10 % больше средних показателей обследуемого насаждения. Семена и черенки, заготавливаемые с

59

плюсовых деревьев, используются для создания лесосеменных плантаций, маточных и архивных участков и испытательных культур. Плюсовые деревья,

семенное и вегетативное потомство которых устойчиво наследует наиболее ценные признаки и свойства материнских растений, относят к элитным деревьям.

Нормальные деревья – это хорошие и средние по силе роста и

качеству и состоянию деревья. Они составляют основную часть насаждений, и их

диаметр колеблется в пределах ±20% от среднего диаметра древостоя, а высота равна или больше средней его высоты. Среди них выделяют лучшие деревья,

которые приближаются по показателям к плюсовым.

Минусовые деревья – это деревья со слабым ростом, у которых диаметр более чем на 20 % меньше среднего диаметра деревьев данного насаждения. К ним также относятся кривоствольные, с плохим очищением от сучьев, ассиметричной кроной, многовершинные, с признаками повреждений и заболеваний и другие низкокачественные деревья, независимо от их диаметра и высоты. Заготавливать семена с минусовых деревьев запрещается.

Плюсовые насаждения - наиболее продуктивные (не ниже І-ІІ классов бонитета) и высококачественные насаждения, в составе которых не менее 20-25 % плюсовых и лучших нормальных деревьев.

Нормальные насаждения – высокой и средней продуктивности (в основном І-ІІІ классов бонитета) насаждения, в которых обычно закладывают постоянные и временные лесосеменные участки, а также используют для сбора лесосеменного сырья.

Минусовые насаждения – насаждения низкой продуктивности с

участием более 40 % минусовых деревьев, которые не должны использоваться для селекционных и лесокультурных целей.

4. Лесосеменные плантации, постоянные и временные лесосеменные участки.

Лесосеменные плантации предназначаются для длительного получения сортовых, элитных и гибридных семян древесных растений. В зависимости от исходного материала для закладки плантаций они могут быть

вегетативного и семенного происхождения.

Плантации семенного происхождения создаются посадкой сеянцев

и саженцев лесных пород, выращенных из семян плюсовых и элитных деревьев. Эти плантации носят название генеративных или семейственных (семья - семенное потомство одного плюсового или элитного дерева).

60