IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ВЫРАЩИВАЕМ КЕДР (ИССЛЕДОВАНИЕ)
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Кедровые леса имеют большое биосферное и экологическое значение. Воздух в кедровниках отличается особой чистотой благодаря фитонцидной активности кедра. При этом кедр сибирский, в отличие от сосны, не ухудшает показателей ионизации воздуха. Кедровники накапливают и удерживают влагу, давая начало и основной приход воды рекам Сибири. Кроме того, горные кедровники играют почвозащитную роль, укрепляя горные склоны, препятствуя размыванию слоя почвы, переводя поверхностный сток воды во внутрипочвенный.
Корейский кедр, или Маньчжурский кедр, или Сосна корейская, также Сосна кедровая корейская (лат. Pínus koraiénsis) — хвойное дерево, произрастающий в восточной Азии, на северо-востоке Китая, Японии, Корее, в Приморском и Хабаровском краях, на юго-востоке Амурской области.Кедровые древостои, отличающиеся высокой производительностью стволовой древесины, являются объектом интенсивных лесозаготовок. В настоящее время оказалась вырубленной уже значительная часть орехопромысловых кедровников Урала и Сибири. При этом вырубаются в первую очередь лучшие, наиболее урожайные кедровники, что сильно подрывает позиции кедра в конкуренции с другими таежными древесными породами (прежде всего с пихтой и елью), существенно обедняется генофонд кедра сибирского. Поэтому сейчас особенно остро стоит проблема сохранения и искусственного разведения кедра сибирского. Таежные кедровники отличаются низкой урожайностью, что вызывает большую трудоемкость заготовки кедровых орешков и, следовательно, их высокую стоимость. Поэтому назрела необходимость создания искусственных плантаций кедра сибирского целевого назначения.Благодаря своим многочисленным полезным свойствам кедр сибирский является перспективной породой для выращивания в европейской части страны, где проживает большая часть населения и есть высокий спрос на кедровую продукцию.
Тема исследования: Выращиваем кедр
Номинация: исследование
Цель: определить, мицелий каких грибов лучше всего уживается с саженцами кедра сибирского.
Задачи :
1. Изучить материал по теме "Эколого-биологические особенности кедра сибирского".
2.Совершить экскурсию в Ботанический Сад и питомник по выращиванию и
продаже саженцев кедра сибирского "Русский кедр"( Калужская область). Представить фотоотчет о посещении.
3. Выбрать нескольких методик стратификации семян.
4. Постановка экспериментов:
- постановка экспериментов с купленным в магазине "Семена" мицелием лисичек, белых грибов, маслят, груздей (с теми грибами, которые растут в хвойном лесу).
- постановка экспериментов с самостоятельно изготовленным из шляпок подмосковных грибов настоем, содержащим споры грибов .
5. Сделать выводы.
Гипотеза: саженцы сибирского кедра быстрее развиваются, если их поливать настоем из шляпок подмосковных грибов.
Предмет исследования: рост и развитие кедра сибирского
Объект исследования: влияние микоризы на рост и развитие саженцев кедра сибирского
Методы исследования:
-теоретический: анализ литературных источников и обобщение научной литературы, анализ и обобщение;
-эмпирический: метод наблюдения, метод фотографирования, экскурсия в Ботанический сад и питомник по выращиванию саженцев кедра, постановка эксперимента, выводы.
Глава 1. Эколого-биологические особенности кедра сибирского
Сосна кедровая сибирская, или кедр сибирский, (Pinus sibirica Du Tour) – мощное хвойное дерево, достигающее в благоприятных условиях высоты более 40 м и диаметра ствола 1,5-2 м. Максимальная продолжительность жизни - 800-850 лет. Кора у молодых деревьев пепельно-серебристая, с возрастом темнеющая и растрескивающаяся. Крона густая, при произрастании на свободе широко-раскидистая, часто многовершинная. Ветвление мутовчатое. Почки конические, несмолистые. Хвоя темно-зеленого цвета длиной 6-17 см, сидит на укороченных побегах в пучках по 5 шт.
Существует 3 географических экотипа кедров на территории РФ: кедр сибирский, кедр корейский и кедровый стланник (распространен от Приморья до Полярного круга).
Кедр считается теневыносливой породой, уступая только пихте и ели, что способствует длительному выживанию кедрового подроста под пологом леса. Но с увеличением возраста требовательность кедра к свету значительно повышается. Поэтому в сомкнутых древостоях, начиная с 16 летнего возраста, наблюдается начало отмирания кедрового подроста . При полном освещении кедр растёт лучше, чем под пологом леса .Кедр сибирский предпочитает супесчаные и суглинистые, достаточно увлажненные, но хорошо дренированные плодородные почвы. На сухих песчаных и болотистых почвах – растет плохо.Корневая система кедра отличается аэробностью, поэтому для нормального функционирования его корневой системы требуются достаточно аэрируемые почвы. В условиях застойного переувлажнения кедр плохо растет, поскольку в этих условиях на его корнях не развивается микориза. При избытке проточной влаги кедр растет и хорошо возобновляется.Кедр сибирский является в сильной степени микотрофным растением. Отсутствие на корнях микоризы может служить одной из главных причин плохого роста и преждевременной гибели кедра. Подрост кедра имеет поверхностную корневую систему, представленную в основном горизонтальными корнями. На влажных почвах кедр образует придаточные корни, которые ускоряют его рост и позволяют ему выживать в условиях избыточного увлажнения. На дренированных почвах легкого механического состава развивается мощная корневая система, позволяющая ему быть ветроустойчивым. В горных условиях у кедра формируется поверхностная корневая система.
Кедр сибирский - однодомное раздельнополое растение. Шишки формируются на растущих побегах преимущественно верхнего яруса кроны, а микростробилы (пыльники)- на осевых и боковых побегах среднего и нижнего яруса кроны. Опыление происходит при помощи ветра. Разлет пыльцы у кедра наблюдается в июне. Пыльца имеет воздушные мешки и поэтому переносится на большие расстояния. Количество пыльцы достигает иногда 130 кг/га, что по массе приближается к урожаю семян .
Шишки и семена у кедра формируются в течение трех сезонов вегетации. Зачатки микро- и макростробил закладываются соответственно в июле – августе. Опыление происходит в июне следующего года. Оплодотворение семяпочек наступает через год после опыления. Семена созревают в августе-сентябре того же года. Зрелые шишки опадают вместе с семенами.
Шишки у кедра сибирского имеют среднюю длину 6 см, среднюю ширину – 5см. Средняя масса 1000 шт. сухих семян составляет 220 г. Выделены крупношишечные формы кедра сибирского с шишками длиной более 10 см и крупносемянные с массой 1000 шт. сухих семян до 390 г.Урожайность кедра сибирского зависит от условий произрастания. Урожайность кедровников,произрастающих на болотистых почвах, не превышает 20 кг/га. В зоне экологического оптимума кедра сибирского (Северо-Восточный Алтай) максимальная урожайность кедра сибирского достигает 270 кг/га. Кедры в естественных сомкнутых древостоях не отличаются высокой семенной продуктивностью, поскольку семеносящий ярус ограничен у них только верхней освещенной частью кроны. В окультуренных кедровниках при хорошей освещенности крон деревьев урожайность в 3-5 раз выше, чем в таежных, и деревья отличаются регулярностью семеношения.
В оптимальных лесорастительных условиях, на открытых местах, начало семеношения у кедра отмечается с 20 летнего возраста. Максимальной семенной продуктивности кедровники достигают в возрасте 160 лет и сохраняют ее до 280-300 лет. Нередко встречаются хорошо семеносящие кедры в возрасте более 400 лет.Лучшим качеством отличаются семена кедра сибирского из зоны южной тайги Западно-Сибирской равнины и из горного пояса в зоне экологического оптимума вида.
Худшие условия для возобновления кедра складываются под пологом материнских древостоев из-за затенения, корневой конкуренции и угнетающего влияния кедрового древостоя на подрост. Под пологом соснового и березового древостоя средний прирост подроста по высоте соответственно в 2 и 3,1 раза больше, чем в кедровнике.На возобновление кедра неблагоприятное влияние оказывают древесный и травяной ярус. В лиственном древостое на первом месте по степени отрицательного влияния на рост подроста стоит корневая конкуренция древостоя, на втором – полог, на третьем – травяной покров. В пихтовых и еловых древостоях наибольшее отрицательное влияние на подрост кедра оказывает полог деревьев, формирующий жесткий микроклимат по сравнению с листопадными деревьями.
В первые годы кедр отличается медленным ростом. В таежных условиях подрост кедра под пологом хвойных пород в 20 летнем возрасте редко превышает 30см. После периода замедленного роста (иногда до 100 лет при неблагоприятных условиях) в дальнейшем кедр по мощности роста превосходит большинство других хвойных деревььев, уступая лишь лиственнице.
1.1. Географическое распространение на территории РФ.
Ареал кедра сибирского простирается с запада на восток от низовий р. Вычегды до верховьев р. Алдан, что по прямой составляет около 4500 км. С севера на юг протяженность ареала составляет около 2700 км, от Игарки, в низовьях Енисея, до верховий р. Орхон в Монголии.Кедр сибирский, приспособленный к резко континентальному климату, отличается высокой зимостойкостью, выдерживая очень низкие зимние температуры (до -65°С в Восточной Сибири).
Обширный ареал, занимаемый кедром сибирским, объясняется его высокой экологической пластичностью. Кедр часто мирится со скудными условиями произрастания высоко в горах, либо на болотистых равнинах, приобретая здесь стланиковую форму. В то же время экологический оптимум кедра характеризуется очень высокими показателями. В лучших условиях, на мощных, хорошо дренированных плодородных почвах (в условиях достаточной влажности воздуха), кедр по высоте достигает 45м.Экологический оптимум кедра приурочен к низкогорным районам Западного Саяна и Северо-Восточного Алтая. Только здесь долговечность кедра достигает 850 лет.
1.2. Значение кедровников
Распространение и возобновление кедра в значительной мере связаны с жизнедеятельностью многочисленной фауны. Кедровые орешки входят в состав пищевого рациона обитателей кедровой тайги, в том числе бурундука, белки, соболя и медведя. Особая роль в расселении кедра принадлежит небольшой птице кедровке, которая делает запасы корма, переносит кедровые орешки на расстояния от 3-х до 15 км.
1.3. Полезные свойства данной орехоплодной культуры
Главное достоинство кедра сибирского – это его семена (орешки) питательные, высококалорийные и целебные. Ядра орешков содержат около 64% высококачественного масла, 17,8% белка. В состав белков входят 14 аминокислот, из которых 70% незаменимых. Это указывает на их высокую биологическую активность. Все это говорит о высокой ценности семян кедра сибирского.
Древесина кедра плотная, легкая, прямослойная с красивой текстурой. Она хорошо колется, строгается и полируется, отличается высокой стойкостью к гниению, идет на изготовление мебели, для производства музыкальных инструментов и карандашей.Кедровая смола (живица) обладает высоким бактерицидным и противовоспалительным действием. При этом в отличие от сосновой смолы она меньше склонна к высыханию и кристаллизации. Смола кедра сибирского используется для выработки скипидара, канифоли. Она служит сырьем для получения камфары, иммерсионного масла, применяемого в микроскопии. Благодаря особой декоративности кедр сибирский используется в парковых и ландшафтных насаждениях.
1.4. Основные направления селекции кедра: определение "плюсовых" деревьев, отбор крупношишечных форм, выявление крупносеменных и скороплодных деревьев в популяции (насаждениях), отбор невысоких деревьев с хорошо развитым верхним ярусом кроны (там формируются в основном шишки).
1.5. Возможности интродукции кедров на территории Европейской части РФ. Главная сложность - отсутствие специфической микрофлоры в почвах, так называемой "микоризы", поскольку кедры - деревья микотрофного питания, у них отсутствуют корневые волоски, их роль как всасывающего органа выполняют симбионты - грибная почвенная микрофлора. ( это и является основной целью проекта - определить, какой мицелий наших грибов лучше всего уживается с саженцами кедров).
В Московской обл. кедры растут в г. Долгопрудный - Клязьминский Парклесхоз , Зарайске - Новинковское лесничество(там плодоносит кедровая плантация на 32 га), в Дмитровском районе (Яхрома - 3 га, возраст деревьев 50 лет), а также в Ивановской, Ярославской, Ленинградской областях.
Глава II Выращивание кедра сибирского
2.2. Значение стратификации семян кедра
Семена кедра обладают глубоким физиологическим покоем, что позволяет им длительное время сохранять жизнеспособность в неблагоприятный период и обеспечивает в естественных условиях сохранение вида, так как прорастание орешков и последующее развитие всходов протекает в наиболее благоприятное время.
Сажать кедры лучше всего осенью — это для них естественно, т.к. зимой в холоде им необходимо пройти так называемую стратификацию.
Стратификация -процесс имитации влияния природных зимних условий на семена растений, чтобы семенам было легче всходить, а также меры по ускорению прорастания семян и повышению их всхожести, применяемые перед посадкой. Часто применяют искусственное длительное выдерживание семян при определённой пониженной температуре. Семена многих растений должны пройти через состояние сна эмбриона, иначе они не дадут побегов. Цель стратификации — повышение всхожести за счёт предварительного (например, до посадки) выведения семян из состояния покоя, вернее, его прохождения в искусственных условиях в более короткие сроки.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПЕРЕСАДКЕ КЕДРА В ЗЕМЛЮПри пересадке надо беречь корневую систему, смотреть, чтобы все корешки ушли под землю, нигде не загнулись и не сломались. Пересаживать надо с комом земли, в которой сидел кедрик, т. к. там содержатся дружественные микроорганизмы для дерева и они увеличат шансы на приживаемость (исключение составляет способ с опилками и хвоей, – в этом случае корешки остаются голенькими, но всё равно можно прихватить немного опилок и хвои в лунку для посадки).
Для дренажа и улучшения аэрации почвы очень хорошо в лунку, куда будет пересаживаться саженец, добавить немного песка, опилок, хвойного опада или скорлупы кедровых орешков. Особенно это рекомендуется для глинистой почвы.
Для улучшения приживаемости саженцев кедра хорошо использовать мульчирование: вокруг ствола на землю выкладывается скошенная трава, лиственный или хвойный опад, всё ту же скорлупу кедровых орешков, древесную кору или мох, принесенный из леса. Мульча предотвращает высушивание почвы, обильный рост травы, создает локальный микроклимат.
Так же можно подкормить саженец естественными иммуностимуляторами: настой крапивы и хвоща полевого, настаивать неделю в бочке, 1:1 воды и растений, разбавить водой при подкормке 1:20. Здесь играют роль и питательные вещества и просто информация от трав.
2.3. Значение микоризы в росте и развитии саженцев кедра сибирского
Кедрам для приживаемости и роста очень нужна микориза, т.е. грибница. Грибница, которая представляет симбиоз с деревом и увеличивает площадь сбора воды и полезных веществ в 10 раз. Что можно сделать:
- можно принести лесную подстилку с готовой микоризой.
-поставить эксперимент с купленным в магазине "Семена" мицелием лисичек, белых грибов, маслят, груздей (с теми грибами, которые растут в хвойном лесу), приготовить настой и поливать саженцы.
- но лучше вырастить свою микоризу уже на месте: споры грибов размножить и “посеять”, точнее, пролить ими почву. Для этого старые грибы замачиваются на сутки в теплой воде, а потом этим настоем поливаются саженцы кедра, после этого это место нужно держать постоянно влажным (но не залитым водой). От споров грибов как раз и разрастается микориза. Другие саженцы поливают просто водой. Сравнивают.Под хвойными деревьями растут маслята, белые грибы, зелёные рядовки, грузди. Под березами подберезовик, белые грибы, сыроежки, грузди.Раз белый гриб, грузди образуют микоризу как с хвойными, так и лиственными деревьями, значит старые грузди, белые грибы, собранные в берёзовых рощах, также нужно использовать для формирования микоризы в местах посадок кедров и других хвойных деревьев.Проливание почвы настоем грибов – это не только помощь деревьям, но и урожай грибов уже через 2 года. А через 3 года уже хороший урожай. Так выращиваются грибы.
Кедры любят полутень, поэтому хорошо бы высаживать их возле “няньки” – это может быть любой куст или дерево. Они нужны для защиты от солнца, а так же ветра, и для удержания влаги.
Но самое главное при посадке кедров и других деревьев – это ваша мысль! Если мысль ваша гармонична, если сажаете вы дерево с чистыми помыслами: бескорыстно, для счастья самого дерева, счастья Матушки-Земли и будущих потомков, то во-первых, приживаемость такого дерева увеличится многократно, а во-вторых, оно будет усиливать ту мысль и энергию, с которой вы его посадили. Поэтому старайтесь сажать деревья, а особенно кедры, с хорошим настроением, улыбкой и радостью. А если кедрики будут сажать дети, то это.. пожалуй, просто самое лучшее, что может сегодня произойти!
Выводы:
Список литературы
Бех Л.И., Таран И.В. Сибирское чудо-дерево. Новосибирск: «Наука», 1979. — 126 с.
Дроздов И.И. Хвойные интродуценты в лесных культурах. М.: МГУЛ. 1998. — 135 с.
Игнатенко М.М. Сибирский кедр. М.: «Наука», 1988. — 160 с.
Крылов Г.В., Таланцев Н.К; Козакова А.Ф. Кедр. М.: Лесная промышленность. 1983. — 216 с.
Парфенов В.Ф. Комплекс в кедровом лесу. М.: Лесная промышленность, 1979. — 240 с.
6.Родин А.Р. Дроздов И.И. Методические рекомендации по выращиванию сеянцев кедра сибирского. М.: ВАСХНИЛ, 1978. — 30 с.
7.Твеленев М.В. Выращивание кедра сибирского вне естественного ареала. М.: ЦБНТУлесхоз 1974. — 16 с.
Приложение 1
Кедровый стланик
Приложение 2
Кедровая тайга по берегам Телецкого озера
Приложение 3 Зона экологического оптимума кедра сибирского на Алтае
Приложение 4
Крона кедра на просторе
Приложение 5
Корневая система кедра сибирского в горах
Приложение 6
Микориза на корнях кедра сибирского
С
Рис.1 Рис.2 Рис.3
Рис 1. Макростробилы
Рис. 2. Микростробилы
Рис.3.
Рис.4
Рис.4
Саженцы кедра сибирского
Приложение 7
Кедр корейский
Приложение 8
Крона кедра в замкнутых древостоях
21