CC BY
42
УДК 631*581.52:165.3 Т.Н. Новикова, Л.И. Милютин
АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ И РОСТА СИБИРСКИХ И ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫХ КЛИМАТИПОВ СОСНЫ В ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КУЛЬТУРАХ В КРАСНОЯРСКОМ КРАЕ (ЮЖНАЯ ЛЕСОСТЕПЬ)
Исследованы географические культуры сосны обыкновенной в южной лесостепи Красноярского края.
Климатипы из Восточной Сибири в новых условиях различаются по устойчивости и росту в высоту. Наилучшими показателями сохранности и роста в высоту характеризуется читинский климатип. Ольхонский климатип в условиях южной лесостепи менее устойчив.
Ключевые слова: сосна, рост, климатип, география, Красноярский край.
T.N. Novikova, L.I. Milyutin
ANALYSIS OF STABILITY AND GROWTH OF THE SIBERIAN AND FAR EAST PINE CLIMATYPES IN GEOGRAPHICAL CULTURES IN KRASNOYARSK REGION (SOUTHERN FOREST-STEPPE)
Scotch pine geographical cultures in the Krasnoyarsk region southern forest-steppe are researched.
East Siberian climatypes differ in resistance and height increment in the new climatic conditions. Chita clima-type is characterized by the best indices of resistance and height increment. Olkhon climatype is less resistant in the southern forest-steppe conditions.
Key words: pine, growth, climatype, geography, Krasnoyarsk region.
Одним из основных методов исследования изменчивости видов лесных древесных растений является изучение признаков и свойств внутривидовых таксонов в географических культурах и плантациях. Географические культуры - это опытно-экспериментальные лесосеменные объекты, создаваемые посадкой семенного материала, полученного от популяций разного эколого-географического происхождения. Сравнительный анализ устойчивости и роста потомств позволяет выявить наиболее устойчивые и продуктивные в конкретных условиях климатипы, а также получить дополнительные данные для уточнения лесосеменного районирования представителей основных лесообразующих видов. При этом всегда актуальной является проблема определения возраста потомств, в котором могут быть получены надежные результаты по выявлению устойчивых и быстрорастущих климатипов.
Географические культуры сосны обыкновенной в южной лесостепи Красноярского края (Минусинский лесхоз) были созданы В.Л. Черепниным в 1966 году под руководством проф. Л.Ф. Правдина. Географическое положение и некоторые климатические параметры района эксперимента отражены в таблице 1, конти-нентальность климата - 70% [1]. Культуры создавались 2-летними сеянцами, выращенными в питомнике Минусинского лесхоза, расстояние между рядами 2,5 м, в ряду - 1 м. Рельеф участка однородный с небольшим - 2-3° уклоном на запад. Почва серая лесная, слабо оподзоленная, супесчаная свежая. С юга и севера опытные культуры граничат с сосновыми древостоями VI-VII классов возраста. Тип леса - сосняк остепненный [7]. Такова общая экологическая характеристика места произрастания географических культур.
Таблица 1
Характеристика района выращивания географических культур сосны
Район выращивания Координаты, град-мин Сумма температур более 5°С Период вегетации, дни Осадки за год, мм
с.ш. в.д.
Минусинский 53-42 91-42 2295 163 362
В опубликованной ранее работе [5] даны показатели сохранности и роста 14 климатипов с достаточно широкой географической амплитудой, но малым представительством сосны из районов Сибири и Дальнего Востока. К настоящему времени этот участок не сохранился (уничтожен пожаром). В связи с задачей исследований в 2009 году нами был выбран другой, наименее поврежденный участок географических культур, где проводился сплошной учет, в том числе и погибших от пожара деревьев. Это позволило опре-
1GG
делить сохранность (выживаемость) потомств разного эколого-географического происхождения. Показатели линейного и радиального роста - высота (Н, м) и диаметр на высоте 1,3 м (01,3, см) измерялись общепринятыми в лесной таксации методами [3].
В географических культурах исследовались климатипы из районов Красноярского края, Новосибирской, Иркутской, Читинской, Амурской областей и Республики Бурятии. Исследуемые климатипы представляют степные (ольхонский), лесостепные (сузунский, шушенский, кяхтинский, читинский, нерчинский) и южно-таежные (черемховский, кыринский, тыгдинский) районы Сибири и Дальнего Востока (табл. 2). Известно, что популяции, входящие в состав вида, характеризуются определенной генетической структурой и сформировавшимся в процессе эволюции соотношением в распределении и концентрации различных генотипов. Поэтому изучение реакции совокупности особей той или иной географической популяции на новые условия и проявление наследственных признаков и свойств сосны при взаимодействии генотип-среда представляет особый интерес.
Таблица 2
Характеристика районов происхождения климатипов сосны
Происхождение (республика, край, область, лесхоз) Координаты, град-мин Период вегетации, дни Сумма температур более 5° C Осадки за год, мм
с.ш. в.д.
Читинская Читинский 52-G3 113-46 145 2005 3GG
Новосибирская Сузунский 53-46 82-2G 161 2300 46G
Красноярский Шушенский 53-21 91-48 160 2290 4GG
Читинская Кыринский 49-34 111-58 149 1945 33G
Амурская Тыгдинский 53-G6 126-21 153 2120 476
Бурятия Кяхтинский 5G-22 1G6-27 156 2194 31G
Читинская Нерчинский 51-58 116-35 156 1667 314
Иркутская Черемховский 53-35 1G2-21 145 1883 4G6
Иркутская Ольхонский 53-G3 1G6-54 135 1526 197
Исследования показали, что сохранность климатипов в 45-летнем возрасте варьирует от 40 до 64 % (среднее 52,6%). При этом самая низкая сохранность (40%) характерна для сосны ольхонского климатипа (табл. 3), материнское насаждение которого произрастает в районе с коротким периодом вегетации и в наиболее жестких условиях дефицита тепла и влаги. Малое представительство в культурах (1 ряд) свидетельствует также о слабой выживаемости сосны ольхонского климатипа и в условиях питомника. Шушенский и сузунский климатипы, представляющие зону оптимума для сосны в Сибири, одинаково устойчивы, показатели их сохранности составили соответственно 48 и 48,4%. Несколько выше устойчивость тыгдинско-го, кяхтинского и нерчинского климатипов - сохранность 50-54%, еще более устойчивыми оказались черемховский и кыринский климатипы - сохранность 55-58%. И, наконец, самой лучшей устойчивостью характеризуется читинский климатип - сохранность 64%. Показатели сохранности (устойчивости) климатипов обнаруживают отрицательную связь (R=-0,98) с продолжительностью периода вегетации в местах произрастания материнских насаждений (теснота связи очень сильная), т.е. устойчивость климатипов повышается с уменьшением продолжительности периода вегетации в местах произрастания материнских насаждений. Из данного ряда исключается ольхонский климатип, условия произрастания которого пессимальны для сосны.
Коэффициент корреляции между показателями сохранности и среднестатистическими диаметрами потомств климатипов отражает несущественную отрицательную связь R=-0,068. В группе исследуемых кли-матипов с характерными для них показателями сохранности и сформировавшейся густотой потомств средние диаметры отражают наследственный характер радиального роста сосны разного географического происхождения. Наилучшим радиальным ростом характеризуется сосна сузунского климатипа (013=19,7см), средние диаметры климатипов из районов Восточной Сибири и Дальнего Востока значительно меньше и варьируют (табл. 3) - от 16,0 до 17,6 см (CV=2,7%). Таким образом, по радиальному росту в 45-летнем возрасте лидирует сосна из среднеобских боров Западной Сибири.
Одним из наиболее информативных признаков для оценки перспективности климатипов сосны является высота ствола [8]. Средняя высота деревьев исследуемых климатипов варьирует от 20 до 25,3 м, при этом наибольшие показатели высоты (24,9 и 25,3 м) характерны для потомств из Новосибирской и Читин-
1G1
ской областей (сузунский и читинский климатипы). Неплохим линейным ростом (высота 23,8 м) характеризуется шушенский климатип из Красноярского края (см. табл. 3). Условия произрастания материнских насаждений сузунского и шушенского климатипов (Новосибирская область и Красноярский край) представляют экологический и климатический оптимум в ареале сосны на территории Западной и Восточной Сибири (см. табл. 2). Напротив, материнские насаждения климатипов из Читинской области произрастают в более жестких условиях дефицита тепла и влаги, характерных для резко континентального климата.
Таблица 3
Рост и сохранность климатипов сосны в географических культурах в южной лесостепи Красноярского края
Климатип Сохранность в 45 лет, % Оі,з, см Н, м в 15 лет Н, м в 45 лет Ранги по высоте
15 лет 45 лет
Читинский 64,2 17,6 4,3 25,3 6 1
Сузунский 48,4 19,7 5,5 24,9 1 2
Шушенский 48,1 17,0 4,8 23,8 3 3
Кыринский 55 16,0 4,7 23,5 4 4
Тыгдинский 54,4 16,7 5 21,8 2 5
Кяхтинский 51 16,8 4,2 21,4 7 6
Нерчинский 50,4 17,1 4,5 20,9 5 7
Черемховский 58 16,6 4 20,0 8 8
Ольхонский 40 16,6 3,9 * 9 -
* Число деревьев с необгоревшей кроной - 7 шт.
Ранговое положение климатипов обнаруживает тесную корреляцию с долей участия деревьев различных классов роста (по Крафту): при этом снижение ранга обусловлено увеличением доли деревьев (табл. 4) низших и средних (^-^ III) классов роста ^=0,86-0,97), повышение ранга - увеличением доли деревьев высших (1-11) классов роста ^=-0,98).
Анализ показал, что лучшим линейным ростом в условиях южной лесостепи (Красноярский край) характеризуются не только климатипы из оптимальных условий (сузунский, шушенский и др.), но и менее теплообеспеченных резко континентальных районов Восточной Сибири. Кыринский климатип в данных условиях почти не уступает в линейном росте шушенскому.
Таблица 4
Распределение деревьев разных климатипов по классам роста
Климатип Класс роста
I II III IV V
Читинский 56,3 40,6 3,1 - -
Сузунский 55,6 22,2 18,5 3,7 -
Шушенский 29,2 37,5 33,3 - -
Кыринский 7,4 59,3 33,3 - -
Тыгдинский - 48,0 48,0 - 4,0
Кяхтинский - 42,3 46,2 3,8 7,7
Нерчинский 3,2 19,4 58,1 16,1 3,2
Черемховский - 4,0 64,0 28,0 4,0
Показатели высоты и сохранность климатипов из Восточной Сибири и Дальнего Востока обнаруживают положительную корреляционную связь R= 0,62 (средней тесноты). Очевидно, некоторые климатипы из более жестких условий при выращивании в районе эксперимента (зона, близкая к оптимальной для роста сосны) достаточно устойчивы и способны к наиболее полной реализации наследственного потенциала высокого линейного роста. При отсутствии лимитирования на природные ресурсы выживанию быстрорастущих особей способствует конкуренция за свет, формирующая в процессе отбора характерную структуру популяций. Снижение в процессе онтогенеза межпопуляционной изменчивости насаждений свидетельствует о сближении генотипического состава популяций по линейному росту: так, в 15-летнем возрасте коэффициент вариации составил (^= 11,3%), в 45-летнем возрасте - 8,1%. Корреляционная связь между показате-
лями средних высот климатипов в 15- и 45-летнем возрасте положительна, коэффициент корреляции R=0,58, средняя теснота связи свидетельствует о частичной смене рангов по высоте у некоторых инорайон-ных климатипов. Не изменились ранги шушенского, кыринского, черемховского климатипов. Снизились ранги у сузунского, нерчинского, тыгдинского климатипов соответственно на 1, 2 и 3 единицы. Значительно повысился ранг по высоте читинского климатипа (на 5 единиц). На примере модельного дерева (рис.) в насаждении I класса бонитета [4] наиболее высокий годичный прирост в высоту наблюдается в период от 25 до 35 лет, затем годичный прирост снижается.
90 п
80-------------=--------------------------------------------------------------------------
70--------------------- ---------------------------------------------------------------
60 —Л---------- ------- ------- ----------------------------------------------------------
2 _________________________________________________
£ 50 — -- --- ---- -----------Г-------------------------------------------
^40~ ГК л---------------------------------
а
к 30— — — — — — — --------------------------------
20 — ---------- ------- ------- ------ ------- ------ ------ -----------------------------
10 — -------- ----- ------ ----- ----- ------ ----- ------ ----- ------ -
0 н———I———I———I———I———I———I———I———I———I———I———
20-24 25-29 30-34 35-39 40-44 45-49 50-54 55-60 61-65 66-70 71-75
Возрастные периоды, лет Среднепериодический линейный прирост модельного дерева сосны
Потомства различного происхождения отличаются по соотношению отстающих и лидирующих деревьев. Так, доля деревьев низших классов роста по Крафту (IV-V) варьирует от 0 (шушенский, кыринский, читинский климатипы) до 32 % (черемховский климатип). Анализ распределения деревьев в потомствах разного географического происхождения показал, что наибольшая доля деревьев I-II классов роста (77,8— 96,9%) присутствует в потомствах читинского и сузунского климатипов. Несколько меньше (66,7%) доля быстрорастущих деревьев в составе шушенского климатипа.
Потомства климатипов прошли стадию максимального прироста и на данном этапе характеризуются высокой продуктивностью (I класс бонитета) [3], что обусловлено естественным отбором и формированием новой структуры популяций в благоприятных условиях. Исходя из «закона рангового роста» древостоев [2] можно предположить правомерность диагностики «лидеров» по завершению периода кульминации линейного прироста [6]. Однако корреляционная связь ранговых индексов климатипов с числом отстающих деревьев достаточно высока (R=0,86) и поэтому в процессе онтогенеза частичное перераспределение рангов будет связано с элиминацией отстающих деревьев и формированием новой структуры популяций.
Литература
1. Борисов А.А. Климаты СССР. - М., Просвещение, 1967. - 296 с.
2. Маслаков Е.Л. Формирование сосновых молодняков. - М.: Лесн. пром-сть, 1984. - 168 с.
3. Моисеев В.С. Таксация молодняков. - Л.: Изд-во ЛТА им. С.М. Кирова, 1971. - 342 с.
4. Новикова Т.Н., Назимова Д.И. Сравнительная характеристика популяций сосны обыкновенной в районах с разной степенью гумидности климата на юге Сибири // Хвойные бореальной зоны. - Красноярск, 2007. - Т. 4-5. - С. 431-437.
5. Новикова О.С., Иншаков Е.М., Черепнин В.Л. Географическая изменчивость сосны обыкновенной в южной лесостепи Красноярского края // Ботан. исслед. в Сибири.- Красноярск: Красноярское отд. РБО РАН, 2009. Вып. 17. - С. 119-123.
6. Селекционное семеноводство сосны обыкновенной в Сибири / В.В. Тараканов [и др.] // - Новосибирск: Наука, 2001. - 230 с.
7. Черепнин В.Л. Основные типы леса Минусинского лесхоза и некоторые предложения по ведению хозяйства в них // Вопросы лесного хозяйства Сибири и Дальнего Востока. - Красноярск, 1959. - С. 129-135.
8. Шутяев А.М., Вересин М.М. Продуктивность географических популяций сосны обыкновенной // Лесн. хоз-во. - 1990. - № 11. - С. 36-38.
---------♦-----------
УДК 581.55 С.Н. Поликанов, В.А. Болдырев, Т.Н. Давиденко
ФИТОМАССА И ПРОДУКТИВНОСТЬ ДРЕВОСТОЕВ ДУБА ЧЕРЕШЧАТОГО В НАЦИОНАЛЬНОМ ПАРКЕ «ХВАЛЫНСКИЙ»
В статье представлены результаты исследования запаса фитомассы и первичной продукции чистых и смешанных дубовых фитоценозов национального парка «Хвалынский».
Ключевые слова: дуб черешчатый, фитомасса, продуктивность, дубрава, национальный парк.
S.N. Polikanov, V.A. Boldyrev, T.N. Davidenko
PHYTOMASS AND PRODUCTIVENESS OF THEENGLISH OAK FOREST STANDS IN THE «KHVALYNSKY» NATIONAL PARK
The research results of phytomass and primary production stock of the unmixed and mixed oak phytocenos-es in the «Khvalynsky» national parkare given in the article.
Key words: English oak, phytomass, productiveness, oak wood, national park.
Вопросы количественной оценки фитомассы древостоев и отдельных ее фракций активно прорабатываются с середины прошлого столетия. Первоначально фитомасса лесных сообществ рассматривалась как потенциально возможный вид топлива, однако глобальное потепление климата и связанные с ним проблемы заставили взглянуть на роль лесов с другой точки зрения. Одной из основных функций леса является участие в углеродном цикле, что обусловило повышение интереса исследователей к проблемам определения общей фитомассы древостоев как главных эдификаторов сообществ, в которых сосредоточена основная доля углерода экосистем [8].
Целью настоящего исследования являлась оценка запаса фитомассы и продуктивности чистых и смешанных древостоев дуба черешчатого (Quercus юЬш 1_.) национального парка «Хвалынский» (НПХ), расположенного в северной части Саратовского Правобережья. НПХ является уникальным природным комплексом, лесопокрытая площадь которого составляет 92,4% от всей площади парка.
Объектами исследования явились чистые и смешанные насаждения дуба черешчатого, произрастающие на территории НПХ на дерновой лесной супесчаной почве. Пробные площади были заложены в дубравах: злаковой, коротконожковой, осоково-злаковой; клено-дубравах: осоково-ландышевой и ландышевой, которые являются наиболее распространенными фитоценозами в районе исследования.
Запас фитомассы рассчитывался для каждого дерева отдельно. Для этого в каждом сообществе на учетных площадках (20х20 м) проводилось определение видовой принадлежности, высоты, диаметра стволов деревьев с использованием стандартных методик [5, 6, 9-11]. Для оценки запасов фитомассы древостоя и годового прироста использовались пересчетные коэффициенты [2]. Определение надземной фитомассы подроста и кустарников проводили взвешиванием модельных экземпляров в сыром и абсолютно сухом состоянии. Для учета надземной фитомассы травяного яруса в каждом фитоценозе травостой срезался на 10 площадках в 1 м2 [1], затем из каждой пробы отбиралась навеска, которую доводили до постоянной массы при 105°С. Формула древостоя рассчитывалась исходя из запасов фитомассы.
Названия видов сосудистых растений приводятся по «Флоре средней полосы Европейской части СССР» [7] с изменениями по сводке С.К. Черепанова [12].
Лесные сообщества с преобладанием в древостое дуба занимают значительные площади на территории НПХ, но в последнее время рядом исследователей отмечается тенденция увеличения доли клена остролистного (Acer platanoides 1_.) в составе древесного яруса [4], что отражается на запасах фитомассы.
Дубрава злаковая, расположенная на плакоре, характеризуется незначительным присутствием в древостое клена остролистного. Древесный ярус характеризуется выравненностью, его средняя высота 12,5 м.
