Динамика радиального прироста и некоторых его анатомических показателей в результате однократного внесения азотных удобрений в сосняк брусничный

ДИНАМИКА РАДИАЛЬНОГО ПРИРОСТА И НЕКОТОРЫХ ЕГО АНАТОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОДНОКРАТНОГО ВНЕСЕНИЯ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ В СОСНЯК БРУСНИЧНЫЙ

И.И. СТЕПАНЕНКО, доц. каф. лесоводства и подсочки леса МГУЛ

Интенсивное лесовыращивание древесины определенных качеств - важная задача лесоводства. Применение при этом удобрений является эффективным способом увеличения радиального прироста и древесной продуктивности леса. В результате интенсивного роста удобренных насаждений происходят изменения в строении и качестве древесины. Характер этих изменений зависит от технологических, лесоводственных, климатических и других факторов [1-4, 6, 9, 10].

Наши опыты с минеральными удобрениями в южной тайге Костромской области в разных типах сосновых лесов показали, что в зависимости от вида, дозы удобрений, типа леса, климатических условий удобрения вызывают различные изменения в радиальном приросте и его анатомических пока-

зателях. Наиболее эффективными были азотные удобрения в дозах 100, 150 и 200 кг/га по д. в. в сосняке брусничном.

Сосняк брусничный произрастает в свежих условиях (В2) на песчаных дерново-средне- и слабоподзолистых , хорошо дренированных почвах, имеет следующие таксационные показатели: состав древостоя -10С, возраст - 100 лет, класс бонитета - I, среднюю высоту - 28,7 м, средний диаметр -33,0 см, полноту - 0,8, запас - 370 м3.

Исследования радиального прироста и анатомического строения древесины сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) производились на удобренных и контрольных (неудобренных) пробных площадях. Азотные удобрения в форме карбамида (46 % N) были внесены вручную в мае 1982 г в трех дозах: 100, 150,

12

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2005

200 кг/га д. в. Подбор модельных деревьев проводился с учетом темпов роста и развития деревьев (по классификации Крафта). В данной работе представлены результаты по преобладающему в древостое II классу деревьев (по Крафту). Образцы древесины брались возрастным буравом на высоте 1,3 м.

Приготовление препаратов для анатомических исследований проводились по методикам, принятым в ботанической микротехнике [8]. Измерения радиального прироста: ширины годичных слоев с разделением на раннюю и позднюю зоны, на количество рядов ранних и поздних трахеид, толщины стенок, диаметров трахеид в радиальном и тангенциальном направлениях - выполнялись на поперечных срезах древесины с помощью микроскопа МБР-1 и шкалы окуляр-микрометра МОВ-1-15* и фотографий, сделанных с микропрепаратов. Длина трахеид измерялась с помощью анализатора длины волокон ББ-ЮО после мацерации древесины.

Изучался период формирования древесины за 5 лет до удобрения (1977-1981) и 6 лет после удобрения (1982-1987). Данные удобренных участков сравнивали с контрольными и данными за 5 лет до внесения удобрения. Достоверность различий между удобренными вариантами и контролем была проверена по ¿-критерию Стьюдента. Различия были значительны при вероятности 0,95.

В результате исследования было установлено, что однократное внесение азотных удобрений во всех испытываемых дозах в течение 6 лет оказывает влияние на динамику прироста и размеры трахеид в зависимости от дозы удобрений и климатических факторов.

За 6 лет действия азотных удобрений были выявлены две различные тенденции. Первая была связана со значительным увеличением радиального прироста, ширины годичных слоев в первые 3 года (1982-1984) и процента поздней древесины в годичных слоях сосны в первые 3.. .4 года после удобрения (1982-1985). Вторая тенденция характеризовалась снижением этих показателей в последующие 2.3 года (1985-1987).

В первые 3 года после удобрения ширина годичных слоев (ШГС) увеличилась

почти в 2,0-2,5 раза по сравнению с контролем за счет увеличения в них общего количества рядов трахеид примерно в два раза, особенно поздних, что привело к повышению доли поздней древесины в годичных слоях на 14,2.40,9 %. Наибольшее увеличение радиального прироста за этот период наблюдалось на 3-й год, а процента поздней древесины - на 2 и 3-й годы после удобрения (рисунок). Наиболее значительные увеличения радиального прироста и доли в нем поздней древесины были при дозах 150 и 200 кг/га. Так, N150 на 2 и 3-й годы после удобрения повысили ШГС соответственно на 104,4 % до 1,08 мм и на 114,3 % до 1,35мм, а долю поздней древесины - соответственно на 40,9 % до 46,46 % и на 30,9 % до 47,63 %. N200 за эти годы увеличили ШГС соответственно на 147,9 % до 1,31 мм и на 157,6 % до 1,62 мм, способствовали росту доли поздней древесины в годичных слоях соответственно на 25,9 % до 41,51 % и на 20,9 % до 43,97 % по сравнению с контролем. Такие показатели считаются оптимальными для спелой сосны [5, 7].

После периода подъема в 19821984 гг. в дендроцикле радиального прироста наметился спад. Переломным был 1985 г. - во второй декаде августа сложились неблагоприятные для роста древостоев климатические условия. Высокая температура воздуха с одновременным дефицитом влаги снизили темпы формирования древесины и привели к снижению радиального прироста в последующие годы (1985-1987) в контрольном и удобренных древостоях. Наибольшее снижение ШГС было в вариантах с N200 и N100, менее значительное - с N150 (рисунок). Причем содержание поздней древесины в годичных слоях в опытах с N150 и N200 было довольно высоким и составило соответственно 35,66 % (на 32,3 % больше по сравнению с контролем) и 41,01 % (на 52,2 % больше, чем в контрольном варианте), в то время как в контрольном древостое в 1985 году, доля поздней древесины в годичных слоях снизилась до 26,95 % и была самой низкой за 6 лет (1982-1987).

контроль

н о о

а «

« и

Л

«

<и И

со ох О ~

в Я

1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987

а

<и Ч О

О

годы до удобрения

годы после удобрения

N100

н

с о

«

ы н

Л

—

^ _ ~ -

90 80 70 60 50 40 30 20 10

«

е

н

д

^ 0х О ~

пы ен а «

с е

«

е

1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987

р

е д

о

о

годы до удобрения

годы после удобрения

N150

н

с

о р

и

«

ы н

Л

80 60 40 20

«

е

н

д

со ох О ~

пы

1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987

р

е д

о

о

годы до удобрения

годы после удобрения

годы до удобрения годы после удобрения

Рисунок. Влияние азотных удобрений на динамику радиального прироста и содержание поздней древесины в годичных слоях сосны в сосняке брусничном. Условные обозначения: Ширина годичных слоев — ;содержание поздней древесины — — —

Таблица

Динамика показателей микроструктуры древесины сосны за период действия азотных

удобрений в сосняке брусничном

показатели микроструктуры древесины

варианты опыта годы после удобрения диаметры трахеид, мкм толщина стенок трахеид, мкм длина трахеид, мм

РТ ПТ РТ ПТ РТ ПТ

рад танг рад танг рад танг рад танг рад Танг

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1982 1 42,1 100,0 31,7 100,0 21,4 100,0 31,3 100,0 3,9 100,0 100,0 11,9 100,0 17,2 100,0 2,71 100,0 2,50 100,0

1983 2 35,8 100,0 33,7 100,0 21,3 100,0 30,4 100,0 _4,4 100,0 100,0 10,8 100,0 14,3 100,0 - -

1984 3 40,4 100,0 32,7 100,0 23,6 100,0 31,4 100,0 100,0 4,4 100,0 10,3 100,0 15,5 100,0 2,59 100,0 2,82 100,0

контроль 1985 4 39,9 100,0 36,1 100,0 19,5 100,0 30,0 100,0 100,0 100,0 10,4 100,0 16,5 100,0 - -

1986 5 38,8 100,0 33,8 100,0 21,1 100,0 28,2 100,0 100,0 100,0 11,0 100,0 16,3 100,0 2,57 100,0 2,85 100,0

1987 6 40,1 100,0 37,0 100,0 20,7 100,0 27,9 100,0 100,0 100,0 10,1 100,0 14,2 100,0 - -

Ср. За 6 лет 39,5 100,0 34,2 100,0 21,3 100,0 31,8 100,0 2,30 100,0 2,20 100,0 5,40 100,0 7,90 100,0 2,62 100,0 2,86 100,0

1982 1 38,5 91,4 34,4 108,5 20,3 94,9 30,5 98,1 4,4 112,8 102,4 9,0 75,6 13,9* 80,8 2,49* 91,9 2,94 101,4

1983 2 39,8* 111,2 35,3 104,7 22,6 106,1 32,6 107,2 4,8 109,1 4,8 106,7 11,3 104,6 15,2 106,3 - -

1984 3 42,3 104,7 38,4* 117,4 23,8 100,8 34,7* 110,5 5,3 112,8 5,1* 115,9 12,8* 124,3 17,3 111,6 2,67* 103,1 3,06 108,5

N100 1985 4 42,4 106,3 37,0 102,5 19,9 102,0 36,0* 120,0 5,1 108,5 5,0* 106,4 12,5* 120,2 16,1 97,6 - -

1986 5 41,2 106,2 37,3 110,4 23,4 110,9 34,1* 120,9 5,5 105,8 5,4* 128,6 11,6 105,5 17,7 108,6 2,83* 110,1 3,04 106,7

1987 6 40,8 101,7 36,3 98,1 22,8 110,1 33,6* 120,4 5,4* 114,9 5,2* 115,6 11,8* 116,8 15,9 112,0 - -

Ср. за 6 лет 40,8 103,3 36,5* 106,7 22,1 103,8 33,6* 105,7 2,55 110,9 2,45 111,4 5,75 106,5 8,00 101,3 2,66 101,5 3,01 105,2

1982 1 40,2 95,5 33,2 104,7 19,1 89,3 29,8 95,8 4,0 102,6 40 97,6 10,4 87,4 14,7 85,5 2,69 99,3 3,03 104,5

1983 2 31,5 88,0 32,5 96,4 22,0 103,3 33,0 108,6 4,2 95,5 42 93,3 12,7* 117,6 17,4* 121,7 - -

1984 3 40,2 99,5 36,1* 110,4 23.5 99.6 35,2* 112,2 4,7 100,0 4,7 106,8 12,8* 124,3 17,9* 115,5 2,81* 108,5 3,17 112,4

N150 1985 4 38,2 95,7 37,1 102,8 23,6* 121,0 34,7* 115,7 4,9 104,3 5,0 106,4 13,0* 125,0 18,5 112,1 - -

1986 5 40,5 104,4 36,7 108,6 23,5 111,4 34,5* 122,3 4,7 90,4 4,7 111,9 11,4 103,6 17,1 104,9 2,41* 93,8 3,01* 105,6

1987 6 38,6 96,3 38,4 103,8 23,4 113,0 33,9* 121,5 4,9 104,3 5,0 111,1 11,4* 112,9 16,2* 114,1 - -

Ср. за 6 лет 38,2 96,7 35,7 104,4 22,5 105,6 33,5* 105,3 2,30 100,0 2,30 104,6 6,00* 111,1 8,50 107,6 2,64 100,8 3,07* 107,3

Окончание таблицы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1982 1 39,4 93,6 34,2 107,9 22,5 105,1 33,5 107,7 4,3 110,3 4,4 107,3 9,6* 80,7 16,4 95,3 2,85* 105,2 3,03 104,5

1983 2 40,7 113,7 39,3* 116,6 23,6 110,8 36,4* 119,7 4,9 111,4 4,9 108,9 12,8* 118,5 18,6* 130,1 - -

1984 3 37,8 93,6 39,0* 119,3 24,7 104,7 36,1 115,0 5,2 110,6 4,9 111,4 12,4* 120,4 17,2* 111,0 2,90* 112,0 3,21* 113,8

N200 1985 4 36,2 90,7 35,8 99,2 21,6 110,8 35,0* 116,7 4,4 93,6 4,7 100,0 12,3* 118,3 17,2 104,2 - -

1986 5 38,7 99,7 36,3 107,4 21,7 102,8 35,2* 124,8 4,9 94,2 4,9 85,7 12,0* 109,1 17,0 104,3 2,69 101,9 3,02* 106,0

1987 6 38,6 96,3 36,6 98,9 20,8 100,5 34,5* 123,7 4,7 100,0 4,8 106,7 11,9* 117,8 18,0* 126,8 - -

Ср. за 6 лет 38.6 97.7 36,9* 107,9 22,5 105,6 35,1* 110,4 2,35 102,2 2,40 109,1 5,90 109,3 8,70* 110,1 2,79* 106,5 3,09* 108,0

Примечание: 1. * - различие с контролем существенно с вероятностью 0,95 (/ф > /7), /т = 2,3; 2,4 2. Числитель - абсолютные значения признака, знаменатель - проценты от контроля 3. РТ - ранние трахеиды, ПТ - поздние трахеиды и их размеры в радиальном (рад.) и тангенциальном (танг.) направлениях

На 5-й год после удобрения (1986) в опыте с N150 радиальный прирост и процент поздней древесины оставались довольно высокими по сравнению с контролем. В опытах с N100, N200 и в контрольном варианте после спада этих показателей наметился некоторый подъем в их значениях (рисунок). К концу 6-го года действия удобрений (1987) ШГС во всех удобренных вариантах была выше, чем на контроле: в опытах с N100 - на 59,3 %, с N150 - на 99,1 %, с N200 - на 31,0 %. Некоторое увеличение доли поздней части годичного слоя в 1987 году оказалось несущественным.

В среднем за 6 лет действия азотных удобрений радиальный прирост увеличился с N100 на 76,9 %, N150 - на 98,7 %, N200 -на 92,9 %, доля поздней древесины в годичных слоях сосны повысилась соответственно на 8,3 %, 25,6 % и 20,2 % по сравнению с контролем.

Таким образом, N150 уменьшили отрицательное влияние неблагоприятного для роста древостоев засушливого периода в большей степени, чем азотные удобрения в других дозах, а также способствовали формированию равномерной структуры годичных слоев древесины сосны.

Азотные удобрения положительно повлияли и на другие анатомические показатели радиального прироста - на размеры ранних и поздних трахеид. Они способство-

вали увеличению диаметров, толщины стенок и длины трахеид.

Азотные удобрения во всех дозах вызвали постепенное повышение диаметров поздних трахеид в тангенциальном направлении N100 и N150 на 3...6-й годы после удобрения (1984-1987), N200 - на 2.6-й годы действия удобрений (1983-1987), наибольшие значения были на 4. 6 годы после внесения удобрений (таблица). В среднем за 6 лет азотные удобрения увеличили диаметры поздних трахеид на 5,3.10,4 % (таблица). На диаметры ранних трахеид в тангенциальном направлении оказали влияние N100 и N200. В среднем за 6 лет действия удобрений они увеличили этот показатель на 6,7.7,9 %, максимальные его значения наблюдались на 3-й год после удобрения (таблица).

Азотные удобрения, особенно N150 и N200, вызвали утолщение стенок поздних трахеид в радиальном направлении на 9,3.11,1 %, N200 в тангенциальном направлении - на 10,1 % в среднем за 6 лет, наибольшее повышение толщины стенок отмечено на 2. 4-й годы после удобрения (таблица).

Азотные удобрения во всех дозах способствовали увеличению длинны ранних и поздних трахеид. С повышением дозы удобрения наблюдалось более значительное удлинение трахеид. Достоверное увеличение

длины ранних трахеид в среднем за 5 лет на 6,5 % вызвали N200, наибольшее увеличение этого показателя было на 3-й год после удобрения в опытах с N150 и N200 и на 5-й год - в опыте с N100. N200 способствовали удлинению ранних трахеид на 5,2 % по сравнению с контролем уже в 1-й год действия удобрений (таблица). Положительно повлияли на длину поздних трахеид N150 и N200. В среднем за 5 лет они увеличили этот показатель соответственно на 7,3 и 8,0 % по сравнению с контролем. Во всех опытах с азотными удобрениями наиболее длинные поздние трахеиды формировались на третий год после удобрения, но и на 5-й год действия удобрений длина поздних трахеид была существенно больше по сравнению с контролем (таблица). Таким образом, азотные удобрения в дозах 150 и 200 кг/га оказывают положительное влияние на поперечные размеры, длину ранних и особенно поздних трахеид.

Наши исследования динамики радиального прироста и его анатомических показателей в результате однократного внесения азотных удобрений в разных дозах в сосняк брусничный свидетельствуют о значительном и продолжительном (в течение 6 лет) влиянии удобрений на строение древесины сосны в зависимости от дозы удобрений и климатических факторов. В условиях сосняка брусничного южной тайги азотные удобрения, особенно в дозе 150 кг/га по д.в., способствуют формированию радиального прироста равномерного строения с оптимальными анатомическими показателями древе-

сины сосны. Таким образом, с помощью азотных удобрений в сосняке брусничном можно значительно повысить радиальный прирост древостоев и получать древесину высокого качества.

Библиографический список

1. Вярбила В. В., Шлейнис Р. И. Влияние удобрения сосновых насаждений на качество древесины // Лесн. хоз-во. - 1981. - № 12. - С. 8-11.

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., Некрасова Г. Н., Полубояринов О. И. Влияние удобрения сосновых насаждений карбамидом на качество древесины // Изв. вузов. Лесной журнал. - 1976 - №6 - С. 18-22.

4. Звирбуль А. П. Влияние карбамида на взаимосвязь толщины годичных колец сосны по классам роста в зависимости от климатических показателей // Лесоводство, лесные культуры и почвоведение. (Повышение продуктивности лесов в Европейской части СССР). - Л.: ЛТА, 1986. - С. 38-44.

5. Мелехов И. С. О качестве северной сосны. - Архангельск: Севгиз, 1932. - 20 с.

6. Паавилайнен Э. Применение минеральных удобрений в лесу/ Пер. с финского Л. В. Блюднка. Под ред. В. С. Победова. - М.: - Лесн. пром-сть, 1983. - 96 с.

7. Перелыгин Л. М. Строение древесины. - М.: Изд-во АН СССР, 1954. - 199 с.

8. Прозина М. Н. Ботаническая микротехника. - М.: Высшая школа, 1960. - 206 с.

9. Сляднев А. П. Комплексный способ выращивания сосновых насаждений. - М.: Лесн. пром-сть, 1971. - 105 с.

10. Степаненко И. И. Влияние минеральных удобрений на строение и формирование древесины сосны в связи с типами леса: Автореф. дис... канд. биол. наук. - М., 1993. - 24 с.