Исследование оптимальных сроков посева семян сосны обыкновенной опытным путем на школьном лесном питомнике

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Снежногорская средняя общеобразовательная школа

Зейского района Амурской области

Школьное лесничество «Лесные Берендеи»

Исследование оптимальных сроков посева семян сосны обыкновенной  опытным путем на школьном лесном  питомнике

Выполнил: Зайчук Владимир Евгеньевич 

                      ученик 11 класса

                                             Руководитель: Белова Инна      Леонидовна  

                                             учитель биологии,  

руководитель школьного лесничества

                 Консультант:  Борисов  Игорь Владимирович

 инженер лесного хозяйства

 Снежногорского лесничества

676224  Амурская область

                                                                                                 Зейский район

                                                                                         п. Снежногорский

                                                                                         ул. Набережная,1

2013 г

Оглавление

Введение………………………………………………. ………2-3

1. Литературный обзор …………………………………..…. 4-5
2. Материалы  и методика исследования…………..………...6
3. Результаты исследования………………………………… 7-10

1. Результаты всходов семян сосны осеннего и весеннего посева первого года выращивания   ………………….10-11
2. Результаты всходов семян сосны осеннего и весеннего посева второго года выращивания   ………………….12-13

        Заключение …………………………………………………..14

          Список литературы…………………………………………15

         Приложение №1 …………………………………………….16

Введение

Цель: Определение оптимальных сроков посева семян сосны обыкновенной   на школьном лесном  питомнике в  северной части Зейского района  Амурской области

Задачи:

1. Определить нормы посева семян
2. Провести осенний посев семян
3. Провести весенний посев семян
4. Сравнить сеянцы осеннего – весеннего посева по результатам осенней инвентаризации питомника первого года выращивания.
5. Сравнить сеянцы осеннего и весеннего посева второго года выращивания.
6. Собранный практический материал использовать в работе школьного лесничества МОУ Снежногорской СОШ «Лесные Берендеи» для профильного обучения.
7. Результаты исследований   предложить для дальнейшего  практического  использования   в  Снежногорском  лесничестве.

Методы исследования: 

• Изучение специализированной литературы архива  Снежногорского лесничества и библиотеки.
• Беседа со специалистами Снежногорского лесничества.
• Опытные работы на школьном лесном  питомнике
• Составление диаграмм, таблиц.
• Сравнительный анализ результатов

Фото 1. Школьный отдел лесного питомника Снежногорского лесничества

Актуальность

      Тема научно-исследовательской работы – «Исследование оптимальных сроков посева семян сосны обыкновенной  опытным путем на школьном лесном  питомнике». Считаем, что эта тема  актуальна в наше время, потому,  что на всей территории России проводится искусственное возобновление леса на лесных землях в целях рационального использования лесного фонда, обеспечения оптимальной лесистости  и улучшения экологической обстановки [7].  В Амурской области сосна обыкновенная в лесном фонде  занимает 8-10% лесопокрытой площади, поэтому во всех лесхозах  созданы на больших площадях  сосновые культуры.  Сосна обыкновенная  доживает до 600 лет. Однако,  возраст ее в условиях Дальнего Востока составляет 200-300 лет, это сокращение связано с лесными пожарами,  которые   также  являются главной причиной смены сосны малоценными лиственными породами. Следует также подчеркнуть, что в основных типах сосновых лесов естественное  возобновление идет слабо. В этих условиях важное значение имеет искусственное восстановление сосны обыкновенной (Pinus sylvestris Lindl)[11].

     В Снежногорском лесничестве Зейского  лесхоза возобновлению  леса отводится главная роль, так как экологическая обстановка в районе ухудшается с каждым годом: многочисленные пожары, вырубки древесных пород – всё это привело к резкому уменьшению хвойных пород в составе лесного фонда, особенно сосны обыкновенной.

     Наше школьное лесничество со дня своего основания активно принимает участие в посадках лесных культур, проводимых Снежногорским лесничеством. Первые годы работали на питомнике лесничества, помогая сеять, ухаживать, выращивать сеянцы. В настоящее время основным посадочным материалом для создания лесных культур являются сеянцы, выращенные из семян в посевном отделении питомника. Следовательно, исходным лесокультурным  материалом являются семена, от качества которых в значительной степени зависит успешность выращивания лесных культур. В процессе практических работ на питомнике мы обратили внимание на неравномерную всхожесть семян сосны, в отдельные годы всхожесть была средняя или совсем плохая и лесхоз был вынужден покупать сеянцы сосны для посадки. Поэтому, когда в 2008 году был создан лесной питомник в школьном лесничестве, на заседании лесничества были проанализированы условия и сроки посева семян сосны и принято решение – опытным путём исследовать и выявить оптимальные сроки посева семян сосны [8].      

Гипотеза – Осенние посевы дают более дружные всходы, отличающиеся хорошим ростом и лучшими показателями для дальнейшей приживаемости в лесу?   Посев семян и наблюдения за посевами мы проводили в течение 4 лет,  начиная с осени 2008 года. Результаты обобщены в этой работе.

1. Литературный обзор

    При выполнении работ по выращиванию сеянцев сосны на практике в  Снежногорском лесном питомнике Зейского лесхоза выявили закономерность изменения размеров сеянцев в разные годы. Периодически всхожесть семян была неудовлетворительной, что приводило к смене месторасположения питомников, покупки сеянцев в других лесхозах, что приводило к увеличению затрат на искусственное  восстановления леса.

     В ходе беседы с работниками лесхоза и анализируя  литературные  источники  по данной проблеме,   мы сделали вывод, что лесхозы   района традиционно сеют семена сосны в весенний период.   Но в  справочнике лесничего  под редакцией В.Д.Новосельцева, 1994 года издания   указывается, что  «с биологической и хозяйственной точек зрения наиболее благоприятное время посева семян большинства пород – осень. При осенних посевах отпадает необходимость в хранении семян и их стратификации. Кроме того, осенние посевы дают более дружные всходы, отличающиеся хорошим ростом и большей устойчивостью к грибным заболеваниям» [8]. Мы решили провести наряду с традиционным  весенним посевом  опытный посев в осенний период.  Проводя  практические работы по программе школьного лесничества, отслеживались показатели не только размеров сеянцев, но и климатические условия – температура,  высота снежного покрова, сроки первых заморозков и общая характеристика  погоды по сезонам года.

   Род сосна включает около 100 видов, произрастающих в странах умеренного пояса Северного полушария, а также в горах южных широт. На территории России имеется более 10 видов сосен. Самый распространенный вид сосны, произрастающей в России – сосна обыкновенная. Общими для этого вида чертами являются парное расположение хвои на укороченных побегах, плоско-выпуклая форма хвоинок в поперечном разрезе, крепкие деревянистые шишки с характерно утолщенными концами чешуи, полуторагодичный период их созревания, своеобразное сочетание семени с крылом и др. Эти признаки характерны для всех сосен, произрастающих в различных частях ее обширного ареала. Почки у сосны засмоленные, красновато - бурые, удлиненно-яйцевидные, острые, длина их 6—12 мм, располагаются на концах побегов мутовками.  Хвоя сизо-зеленого цвета, расположена на побегах спирально, в пучках по две; в основании окружена влагалищами из чешуй. С внутренней стороны она плоская, с наружной выпуклая, жесткая на верхушке заостренная, по краям мелкопильчатая. Устьица располагаются рядами на обеих сторонах хвои, но обильнее на плоской. Длина хвои сосны обыкновенной колеблется от 2 до 8 см. В пределах кроны одного дерева разница в длине хвои составляет 2—3 см: наибольшей длины хвоя достигает на побегах последних 6 лет и на осевом побеге. На северной части кроны длина хвои меньше, чем на южной.
Длина хвои, а также продолжительность ее жизни являются важными диагностическими признаками при выделений форм сосны. Продолжительность жизни хвои колеблется от 2 до 8 лет.
   Сосна обыкновенная - дерево первой величины. Ее ствол в насаждениях прямой, как правило, высоко очищен от сучьев. Деревья, выращенные на свободе и опушках леса, имеют меньшую высоту, с низко расположенной кроной. В молодости крона у таких деревьев конусовидная, позже становится округленной или зонтиковидной, более плоской. Это объясняется тем, что с 40-50 лет рост осевого побега деревьев, растущих на свободе, значительно замедляется, а со 100-125 лет прекращается. Прирост боковых побегов хотя и замедляется, но не прекращается, и вследствие этого крона приобретает округлую или зонтиковидную форму. Кора в разных частях дерева отличается по цвету и толщине. Нижняя часть дерева покрыта толстой, глубокобороздчатой, красновато-бурой корой, верхняя часть ствола и крупные ветви  тонкой оранжевой отслаивающейся пленкой, а молодые сосны и тонкие ветви гладкой серо-зеленой корой.

Характеристика климатических условий района исследований

Территория посёлка Снежногорский находится в зоне действия дальневосточных муссонов. В зимний период над территорией проходят северо-западные и северные ветры. Они несут сухой, холодный воздух, обуславливая этим зимой холодную, ясную и сухую погоду. Летом климат резко меняется. Устанавливается летний муссон с преобладающими юго-восточными ветрами, приносящими обильные осадки. Дополнительно на климатические условия территории посёлка оказывает влияние Зейское водохранилище.

По данным Дамбукинской гидрометеорологической станции, наиболее низкие температуры отмечаются в посёлке зимой и достигают до - 45° С. Продолжительность зимы пять месяцев. Лето короткое и жаркое. Максимальные температуры до +36° С приходятся на июль.

За лето выпадает в среднем 280 мм осадков, или 60 % годового их количества. Наиболее дождливые месяцы июль и август. Дожди обычно затяжные, сильные ливни бывают редко. Относительная влажность воздуха 66%.

Первый снег выпадает в конце октября и ложится окончательно в первых числах ноября. Снеготаяние начинается во второй половине апреля и заканчивается в первых числах мая. Последние заморозки отмечаются в середине  мая, первые заморозки осенью – последняя декада октября.

Анализируя влияние климатических условий исследуемой территории на рост и развитие растений в лесхозе необходимо отметить:

- территория находится в зоне многолетней мерзлоты и характеризуется резким преобладанием летних осадков над зимними;

- к периоду с наибольшим количеством осадков приурочены более высокие температуры и обилие солнечного света, что в вегетативный период создает необходимые условия для роста и развития древесной и кустарниковой растительности;

2. Материалы и методика исследования

Объектами  исследований  являются  сеянцы сосны обыкновенной  на школьном лесном  питомнике Снежногорского муниципального образования Зейского района.

На школьном  лесном питомнике посеяны   семена сосны обыкновенной  на грядах. Проведя вспашку почвы  плугом ПЛ-1 агрегатируемым с трактором МТЗ-80,  боронование,  провели устройство  гряд и борозд  ручным способом при помощи  рулетки и маркера. Приготовили участки для осеннего и весеннего посева.

Техническая приемка посевных работ производится после  появления всходов, но не позднее одного месяца после проведения посева.  При технической приемки устанавливают:

1. Состояние и качество посевов на день приемки;
2. Соблюдение технологических схем посевов, норм высева, глубина заделки семян.

Техническая приемка посевов оформляется актом приемки.

Инвентаризация посевов проводится по окончании периода вегетации растений: в лесной зоне, к которой относится  наша территория, с 1 сентября.  Инвентаризация посевов, то есть определение их количества и качества, проводится по данной породе и возрасту, путем пересчета растений на учетных отрезках всех посевных строк. Длина учетного отрезка составляет 2% средней длины посевной строки. В ходе  инвентаризации определяются биометрические показатели роста сеянцев за вегетационный период:

• измеряется прирост сеянцев по высоте
• диаметр стволика у корневой шейки
• размер кроны
• длина хвои
• развитость корневой системы

  В течении вегетационного периода  роста сеянцев отслеживаются стадии развития - фенологические периоды, которые характеризуются следующими особенностями:

I фенопериод- набухание и проростание семян продолжается 15-25 дней от посева, до появления всходов;

II фенопериод –укоренение и энергичный рост сеянцев продолжается 25-30 дней от появления всходов до полного укоренения;

III фенопериод – продолжается 60-70 дней  стадия активного роста.

Все данные, полученные в ходе инвентаризации,  фиксировались  в журнале инвентаризации по годам роста и использовались в  данной исследовательской работе.

3. Результаты исследования

    Основной задачей посева является равномерное распределение семян по площади с принятой нормой высева, заделка их на определенную глубину, установленную агролесотехническими требованиями для данной культуры, и обеспечение контакта семян с влажными слоями почвы, что является решающим условием для дружных и равномерных всходов.

 При посеве выполнялись  лесотехнические  требования:

1.  равномерность высева семян по площади и в рядах с установленной нормой высева. Отклонение от нормы высева не должно превышать 3-4%.
2. равномерность заделки семян на заданную глубину. Отклонение по глубине заделки не должно превышать 15%.
3. прямолинейность высеваемых рядков и сохранение ширины установленных междурядий. Отклонение от ширины междурядий ±1 см, стыковых ±2 см.
4. семена при посеве не должны повреждаться. Повреждаемость семян не должна превышать 1%.
5. посев производить в благоприятные сроки.

Для чистоты эксперимента семена сосны для посева приобретались в Снежногорском лесничестве из партии семян прошедших сертификацию[11]  и имеющие сертификат качества №17109 выданный Читинской лесосеменной станцией (приложение №1).  Практически сосна почти всегда выращивается без стратификации. Есть сведения, что она может немного повышать всхожесть и скорость прорастания, но в любом случае эффект от нее незначительный, а риск загнивания семян при неправильном проведении стратификации очень велик.

Первый посев был проведён 27 октября 2008 года, осенний посев не требует предварительной обработки семян. Учитывая механический состав и степень увлажнения почвы посев семян,  производился в гряды[8]. Все этапы осеннего и весеннего посева  по годам проводились по единой технологии:

-Характер размещения семян – бороздковый в 4 строки.

-Расстояния между бороздами – 20-25 см

-Расход семян – 2 грамма на один погонный метр

-Длина гряд - 40 метров

-Ширина  гряды – 1 метр

-Ширина участка – 20 метров

-Площадь участка – 0,08 га

Фото 2. Осенние посевы 2010 года

На основе работ научно-исследовательских институтов и массового производственного опыта рекомендуются следующие глубины заделки семян сосны обыкновенной – 1-1,5 см. Посев на большую глубину может существенно снижать всхожесть; 2 см - это уже критическая глубина, с которой не все семена смогут прорасти, а на тяжелой почве могут не прорасти вовсе. В идеале семена должны быть лишь настолько прикрыты землей, чтобы не высыхали и чтобы прорастающий корешок не выпирал из земли

  Таблица 1. Нормы высева и глубина их заделки  на лесной  почве[8].

  Таблица 2. Расход семян при посеве[8].

Основными сроками посева для семян хвойных  пород является весна и осень. При весеннем посеве нет опасности повреждения посевов низкими зимними температурами, менее опасны весенние заморозки, не происходит сильного уплотнения почвы в период после посева до появления всходов, почва бывает хорошо увлажнена зимними осадками, длиннее световой день, лучше погодные условия.  С другой стороны, при посеве семян, имеющих глубокий семенной покой, приходится прибегать к стратификации. При запоздалых посевах почва может пересохнуть, и поздние всходы могут пострадать от ожогов у корневой шейки. При осенних посевах семена  в малоснежных зимах могут вымерзать, всходы могут появляться весной еще до окончания весенних заморозков, а для пород с вынужденным семенным покоем при теплой, затяжной осени не исключена возможность появления всходов еще осенью, а в последующем они гибнут. Погодные условия осенью неустойчивы. Осенние посевы устраняют необходимость в зимней стратификации, а также хранения семян зимой. Поэтому наблюдения за погодными условиями, которые важны для выращивания сеянцев сосны  (температурный режим, глубина снежного покрова, сроки первых заморозков),  позволили нам установить сжатые, наиболее благоприятные сроки для посева семян сосны обыкновенной в осенний период -  конец второй и начало третьей декады октября, и весенний период - вторая декада мая. В течение каждого года проводились  наблюдения за температурой воздуха в зимний период, высотой снежного покрова, сроки первых  осенних заморозков и  погодными условиями в весенний период и заносились в журнал.  Средние показатели  по годам приведены в таблице 3.

Таблица 3. Наблюдения за погодными условиями по годам роста[1,4].

  Фото 3.   Внешний вид сеянцев осеннего посева

 Фото 4. Измерение высоты  весенних всходов

3.1 Результаты всходов семян сосны осеннего и весеннего посева  

первого года выращивания

В течение каждого года проводилось визуальное наблюдения за посевами и осенняя инвентаризация - для определения качества и количества посадочного материала. Инвентаризация проводится путем натурного обследования с целью получения информации о количестве и состоянии сеянцев, для сравнительного анализа по каждому сроку посева. На каждом участке посевов закладываются пробные площадки:  длина гряды 1метр –ширина гряды 1метр, где путем пересчета находится среднее количество сеянцев на одном погонном метре. Средние показатели количества сеянцев  умножаются на общее количество погонным метров по годам посева. Это показатель общего количества сеянцев для определения процента всхожести [6]. Результаты наблюдений за развитием сеянцев и результаты инвентаризации  сведены в таблицу №4

Таблица 4.  Анализ результатов всходов осеннего и весеннего посева первого года выращивания

Из таблицы 4 видно, что результаты всхожести у сеянцев осеннего посева первого года выращивания  намного выше, чем у весенних сеянцев по всем годам наблюдения.

Фото 5. Гряды осенних  и весенних посевов при проведении инвентаризации[8]

Анализируя биометрические показатели в ходе наблюдения за сеянцами осеннего и весеннего посева,  выявлена разница во внешнем виде и корневой системы. Сеянцы осеннего посева имеют хорошо разветвленную корневую систему с достаточным количеством мочковатых корней,  ровные стволики,  не пораженные болезнями и вредителями. Имеется вполне созревшая и сформировавшаяся почка. Хорошо видна разница в высоте сеянцев (фотографии 6 и 7).

Фото 6. Сравнение размера сеянцев осеннего и весеннего посева первого года выращивания.

Фото  7. Сеянцы первого года весеннего и осеннего  посева.

 3.2 Результаты всходов семян сосны осеннего и весеннего посева  

второго года выращивания

Сеянцы второго года выращивания используются для создания лесных культур на следующий год, поэтому очень важны биометрические данные  этих сеянцев. При  проведении ежегодной осенней инвентаризации питомника[5,8] мы брали учетные участки по сеянцам осеннего и весеннего посева, измеряли длину корня, высоту стволика, длину иголок, состояние сеянцев  оценивали визуально (фото8),  данные сведены в таблицу номер 5.

Таблица 5.  Анализ биометрических данных сеянцев осеннего и весеннего посева второго года выращивания в сантиметрах.

 Анализируя данные  таблицы,  мы установили:

Из сравнительного анализа хорошо видно,  сеянцы осеннего посева имеют сформировавшуюся крону,  более развитую корневую систему (фото9),  средняя длина главного корня  составляет 17 см, что в два раза больше, чем у сеянцев весеннего посева.  Это является самым  главным  показателем приживаемости сеянцев при посадке в лесу, так как чем длиннее корень, тем больше глубина посадки, тем выше приживаемость[11].

Фото 8. Сравнение сеянцев осеннего и весеннего посева второго года выращивания.

Фото  9. Сравнение  биометрических данных сеянцев осеннего и весеннего посева второго года выращивания.

Заключение

           Исследование оптимальных сроков посева семян сосны обыкновенной  опытным путем на школьном лесном  питомнике, фотографии и сравнительные таблицы по годам наблюдений, результаты  ежегодных инвентаризаций,  сделанные  участниками школьного  лесничества  под руководством научного консультанта, заставляют признать, что:

1. Всхожесть семян сосны обыкновенной осеннего посева намного лучше,  чем весеннего. Всходы всегда появлялись дружно, влаги было достаточно, сеянцы быстро крепли и дружно шли в рост.

    Сеянцы весеннего посева долго лежали в земле, всходили в июне месяце, когда устанавливалась жаркая погода, из-за недостатка влаги процент всхожести уменьшался. Сеянцы отставали в росте, необходим был дополнительный полив, а это приводило к увеличению материальных затрат на выращивание сеянцев.

2. Сеянцы  осеннего посева второго года выращивания имеют хорошо сформировавшуюся крону,  более развитую корневую систему,  средняя длина главного корня  в два раза больше, чем у сеянцев весеннего посева. Это является самым  главным  показателем приживаемости сеянцев при посадке в лесу, так как чем длиннее корень, тем больше глубина посадки, тем выше приживаемость.
3. Наиболее благоприятный период для посева и дальнейшего развития всходов – это посев семян осенью.
4. Осенние посевы увеличивают количество сеянцев и улучшают их  качество, что приводит к получению сеянцев в требуемых объемах для плановых посадок скорейшего восстановления леса,  не требуя при этом дополнительных материальных затрат.

     Данные исследования могут быть применены в работе лесхоза с целью улучшением качества сеянцев сосны на лесном питомнике.

     По рекомендации руководителя школьного лесничества и работников Снежногорского лесничества, данная работа издана  отдельной брошюрой, как помощь для работы в лесном хозяйстве сначала в школьном лесничестве в профильном классе и  на площадях питомника  Снежногорского лесничества, где у нас имеются участки, а потом и в самом лесхозе.  Наблюдения за сеянцами ведутся до 2-3- х летнего возраста, а затем они  высаживаются на деляны, сеянцы посева 2008-2009 высажены и хорошо приживаются на делянах Снежногорского лесничества, где будет осуществляться уход за ними до 7 лет.

Гипотеза была полностью доказана - наиболее благоприятный период для посева и дальнейшего развития всходов – это посев семян осенью.

Список литературы:

1. Атлас Амурской области /Науч. Рук. Н.К.Шульман,

Н.Г.Павлюк. - Новосибирск: Роскартография, 2000.-49с.

2. География Амурской области: Учебное пособие для

учащихся 8-9 классов общеобразовательных учреждений

/Под ред. Н.Г.Павлюк.-2-е изд., перераб. И доп.-

Благовещенск: Изд-во ОАО «ПКИ «Зея», 2005.-288с.

3. Лесная энциклопедия. 1-й том. – Москва: Изд-во «Советская энциклопедия»,1985. 562с.

4. Лесная энциклопедия. 2-й том. – Москва: Изд-во «Советская энциклопедия»,1985. 631с.

5.  Нестеров В.Г. Общее лесоводство.-2изд., исправ. и доп. - Москва: Изд-во ГОСЛЕСБУМИЗДАТ, 1954.-655с.

6.ОСТ 56-98-93 .Сеянцы и саженцы основных древесных пород. Технические условия.- М.: Изд-во стандартов, 1990. - 10 с.

7. Российская лесная газета: Изд-во Министерство природных ресурсов РФ,2005.-47с.

8. Справочник лесничего/ Под ред. В.Д. Новосельцева.–

Москва:  Изд-во «Лесная промышленность», 1980год.-398с.

9. Справочник по лесосеменному делу / под общ ред. канд. с.-х. наук А.И. Новосельцевой.- М.: Лесн. пром-сть, 1978. - 336 с.

10.Справочник лесничего.-2-е изд., перераб. И доп. - Москва: Изд-во Федеральная служба лесного хозяйства России,1994.-342с.

11.Факультативный курс «Лес и лесное хозяйство»: Методические рекомендации и поурочные разработки. Ч.I/Благовещенский гос. пед. ин-т.- Благовещенск,1990.-116с.

Приложения

Глоссарий

Инвентаризация – определение качества и количества посадочного материала в лесном питомнике.

Лесной питомник – специализированная часть предприятия, предназначенная для выращивания лесного лесопосадочного материала (ГОСТ17559-82)

Мульчирование – укрытие посева семян опилками толщиной 0,5-1,5 см.

Сертификат  качества семян -  документ, выдаваемый лесосеменной станцией на каждую партию семян.

 Стратификация – способ предпосевной подготовки семян