Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Иозус А.П. 1 Морозова Е.В. 1

---

1 Камышинский технологический институт (филиал) Государственного образовательного учреждения «Волгоградский государственный технический университет»

В степной зоне сосредоточен основной объем агролесомелиоративных работ в нашей стране. Основными лимитирующими климатическими факторами для роста растений в степной зоне являются сумма радиации, тепло и относительная влажность воздуха. В статье рассматривается влияние теплообеспеченности и относительной влажности воздуха на развитие сеянцев сосны в лесных питомниках степной зоны. Для установления закономерности влияния климатических факторов на развитие сеянцев сосны были использованы методы регрессионного анализа. В результате обработки опытных данных установлено, что зависимость между теплообеспеченностью и развитием сеянцев сосны лучше всего описывается уравнениями показательного (экспоненциального) типа. На основе уравнений такого типа построена многофакторная регрессионная модель зависимости развития сеянцев сосны от климатических факторов. Используя эти уравнения, можно прогнозировать выход органической массы сеянцев сосны в различных географических точках в зависимости от их теплообеспеченности и средней относительной влажности воздуха за вегетационный период.

Статья в формате PDF

135 KB

сеянцы сосны

регрессионный анализ

теплообеспеченность

относительная влажность воздуха

климатические факторы

питомник

1. Байтулин И.О. Создание лесного питомника и технология выращивания посадочного материала. – Костанай: Костанайполиграфия, 2009. – 48 с.

2. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Издательский дом «Вильямс», 2007. – 366 с.

3. Маттис Г.Я. Интенсификация выращивания посадочного материала для защитного лесоразведения. – М.: Лесная промышленность, 1976. – 144 с.

4. Новосельцева А. И., Смирнов Н. А. Справочник по лесным питомникам. –М.: Лесная промышленность, 1983. – 280 с

5. Редько Г.И., Огиевский Д.В., Наквасина Е.Н. и др. Биоэкологические основы выращивания сеянцев сосны и ели в питомниках. – М.: Лесная промышленность, 1983. – 64 с.

6. Стрижов В.В., Крымова Е.А. Методы выбора регрессионных моделей. М.: ВЦ РАН, 2010. 60 с.

7. Тимирязев К.А. Избранные сочинения по хлорофиллу и усвоению света растением. – М.: Издательство Академии наук СССР, 1948. – 360 с.

Необходимыми условиями жизни растений являются питательные вещества, влага, газовый состав и влажность воздуха, свет и тепло. Для сеянцев древесных пород, выращиваемых в лесных питомниках, наукой и практикой [1, 3, 4, 5] установлены оптимальные параметры большинства этих факторов, которые удовлетворяются за счет местных естественных климатических ресурсов и применения специальной агротехники.

В современных орошаемых питомниках в любых географических пунктах питательный, водный и газовый режимы являются относительно легко регулируемыми земными факторами, ни один из этих условий жизни сеянцев не может объективно лимитировать продуктивность лесных питомников в разных географических пунктах выращивания.

Труднее поддаются регулированию космические условия роста растений – свет, тепло и относительная влажность приземистого слоя. К.А. Тимирязев [7] указывал: «...предел плодородия данной площади земли определяется не количеством удобрения, которое мы могли бы ей доставить, не количеством влаги, которою мы ее оросим, а количеством световой энергии, которую посылает на данную поверхность солнце».

От количества световой энергии, как известно, зависят теплообеспеченность и в большой степени относительная влажность воздуха приземного слоя почвы, которые определяют возможный предел продуктивности питомников в географическом аспекте.

Рассмотрим влияние этих факторов на продуктивность лесных питомников в степной зоне, в которой сосредоточен основной объем агролесомелиоративных работ в нашей стране.

Степная зона России простирается длинной, сравнительно узкой полосой от западной границы страны до предгорий Алтая на востоке, в связи с этим изменения основных составляющих климата: радиационный баланс, сумма активных температур, длина вегетационного периода – более контрастно выражены в направлении с запада на восток, чем с севера на юг. Фотосинтетически активной радиации в пределах степи достаточно для развития полевых культур. Таким образом, основными лимитирующими факторами для роста растений в степной зоне являются сумма радиации, тепло и относительная влажность воздуха.

Имеющиеся литературные данные [1, 3, 5] показали, что сеянцам каждой породы, независимо от мест выращивания для прохождения биологических циклов роста и развития за вегетационный период, нужна определенная, биологически потребная сумма температур, складывающаяся из среднесуточных температур больше +10°С за период от начала появления всходов до закладки верхушечной почки. Для однолетних сеянцев сосны она ориентировочно равна 3000 - 3100°, вяза обыкновенного – 2900 - 3000°, березы – 2600 - 2700°, ясеня зеленого – 1600 - 1700° и т. д. Из этого следует, что биологические возможности сеянцев древесных пород могут быть полностью использованы с получением максимальной массы в географических районах, достаточно обеспеченных тепловыми ресурсами. Там же, где теплообеспеченность местности ниже биологической потребности, однолетние сеянцы древесных пород преждевременно закладывают верхушечные почки и заканчивают рост, не достигая биологически возможной величины. В таких районах обосновано применение теплиц с полиэтиленовым покрытием для искусственного удлинения вегетационного периода.

Вторым важным фактором, определяющим возможный рост древесных растений в питомниках, является относительная влажность воздуха. О влиянии роли этого метеорологического элемента на фотосинтез указывал К. А. Тимирязев [7]. Установлено, что относительная влажность оказывает влияние на рост растений в сочетании с температурой. Так, при низкой относительной влажности и температуре 20 – 25°С наступает депрессия фотосинтеза, в то время как при высокой относительной влажности (70 – 90%) депрессия наступает лишь при температуре 40 – 45°С.

В задачу исследований входило изучение зависимости роста сеянцев от двух климатических факторов – температуры и относительной влажности мест выращивания.

Для этой цели был проведен посев семян сосны обыкновенной в двух географических пунктах степной зоны – в Шахматовском опытно-производственном лесопитомнике Оренбургской области и питомнике ВНИАЛМИ (г. Камышин).

Обыкновенные черноземы Шахматовского питомника имеют легкий механический состав, содержат 4 – 5% гумуса. Средняя многолетняя температура воздуха составляет 5°С, среднемноголетнее количество осадков в год – 315 мм, относительная влажность воздуха за вегетационный период (май – октябрь) – 61%, сумма температур выше 10°С – около 2500° C, радиационный баланс – 43,7 ккал/см2 в год.

Опытный питомник ВНИАЛМИ представляет собой искусственно построенный участок для выращивания сеянцев в бетонированных грядках, заполненных плодородным растительным грунтом светло-каштанового типа легкого механического состава, содержащим около 3% гумуса. Среднемноголетняя температура воздуха составляет +7,6° С, количество осадков 318 мм, относительная влажность воздуха за период вегетации (май – октябрь) – 52%, сумма температур выше +10° – около 3300°, радиационный баланс – 50,1 ккал/см2 в год.

Агротехника выращивания сеянцев сосны в обоих пунктах не имела отличий. Она включала посев одной партией семян с одинаковой нормой, схемой и нагрузкой сеянцев на единицу площади, подкормку и полив в объеме рекомендуемого оптимума.

На опытных участках ежемесячно определяли сухую массу сеянцев. Биометрические исследования сопровождались анализом температур и относительной влажности воздуха за период выращивания (таблица 1).

Таблица 1

Сухая масса сеянцев сосны в сезонном цикле в зависимости от климатических условий пунктов выращивания

В результате обработки опытных данных известными методами математической статистики [2, 6] установлено, что зависимость прироста сухой массы сосны от теплообеспеченности мест выращивания лучше всего (с достоверностью аппроксимации R > 0,99) описывается уравнением экспоненциального типа (рисунок 1):

, (1)

где у – масса сеянцев; А – свободный член; k – коэффициент;

Т – сумма температур больше +10°С за период выращивания.

Рис. 1. Диаграмма рассеяния и уравнение регрессии, описывающее зависимость сухой массы сеянцев сосны от теплообеспеченности (с коэффициентом детерминации R2): 1 – г. Камышин, 2 – с. Шахматовка

Для каждого варианта опыта коэффициенты для уравнений зависимости массы от фактической теплообеспеченности вычислили методом наименьших квадратов [2].

Расчеты подтверждают тесную корреляционную связь роста сухой массы сеянцев сосны от теплообеспеченности (корреляционное отношение 0,99 – 1,0).

Графики накопления сухой массы у сеянцев сосны по каждому варианту выращивания (рисунок 1) показывают, что при одной и той же температуре прирост органической массы сеянцев в питомнике ВНИАЛМИ отличается по сравнению с Шахматовским питомником. Можно предположить, что это объясняется влиянием относительной влажности воздуха.

Учитывая фактор влажности воздуха, путем изменения в уравнении (1) коэффициента k и свободного члена А, функционально с ним связанных, получим общее уравнение зависимости органической массы сеянцев от двух трудноуправляемых климатических факторов – суммы температур выше +10°С и относительной влажности воздуха пунктов выращивания. Уравнение (1) путем логарифмирования обеих его частей было преобразовано к виду:

, (2)

где у – масса сеянцев; (w), k(w) – функции, зависящие от относительной влажности воздуха; Т – сумма температур больше +10°С за период выращивания.

В результате расчетов методами регрессионного анализа [2] получили уравнение прироста органической массы сеянцев сосны

, (3)

где у – прирост массы сеянцев сосны; w – средняя относительная влажность воздуха за вегетационный период; Т – сумма температур выше +10°С за вегетационный период.

Используя полученные уравнения, можно прогнозировать выход органической массы сеянцев сосны в различных географических точках в зависимости от их теплообеспеченности и средней относительной влажности воздуха за вегетационный период. Исследованиями установлено, что выход стандартных сеянцев при одной и той же массе их на единице площади находится в большой зависимости от густоты растений, т. е. величины площади питания. Для сосны, например, 75% стандартного посадочного материала можно получить при густоте 2 млн. шт. на 1 га питомника. При такой густоте посадки построенные уравнения регрессии должны быть справедливы для орошаемых питомников степной зоны (таблица 2).

Таблица 2

Продуктивность однолетних сеянцев сосны в разных географических пунктах

Библиографическая ссылка