CC BY
20
БИОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЯ, ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 630.231.1:582.475
Хвойные бореальной зоны. 2020. Т. XXXVIII, № 1-2. С. 7-11
ЭНДОГЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСНЫ КЕДРОВОЙ КОРЕЙСКОЙ
НА ПЛАНТАЦИИ
Н. П. Братилова, В. Н. Калагин, М. В. Гришлова, Д. А. Коновалова, М. С. Лапшова
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
Приведены результаты исследования эндогенной изменчивости 54-летней сосны кедровой корейской (Pinus koraiensis Siebold et Zucc.) хабаровского происхождения, выращенной на участке плантационных культур «Метеостанция» пригородной зоны Красноярска. Были изучены годичные приросты ствола по высоте; число мутовок и ветвей в них, вертикально-фракционная структура надземной фитомассы на уровне дерева. В результате проведенных исследований отмечен высокий уровень изменчивости приростов по высоте в среднем по дереву и в средней части кроны, в период с 1996 г. по 2006 г.
В нижней части кроны число сформированных ветвей в мутовках составляло в среднем - 3,3±0,33 шт. при высоком уровне эндогенной изменчивости. В верхней части кроны среднее число ветвей в мутовках составило 3,9±0,21 шт. при значительном уровне эндогенной изменчивости. Изучено формирование надземной фитомассы модельного дерева с учетом его фракционного распределения. Результаты исследований целесообразно использовать при введении сосны кедровой корейской в плантационные культуры экологической направленности в условиях юга Средней Сибири.
Ключевые слова: сосна кедровая корейская, изменчивость, фитомасса, прирост, плантация, интродуцент.
Conifers of the boreal area. 2020, Vol. XXXVIII, No. 1-2, P. 7-11
THE ENDOGENOUS VARIABILITY OF INDICATORS OF PINUS KORAIENSIS
ON THE PLANTATION
N. P. Bratilova, V. N. Kalagjn, M. V. Grishlova, D. A. Konovalova, M. S. Lapshova
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsk^ rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
The article presents the results of a study of endogenous variability of 54-year-old Korean pine (Pinus koraiensis Siebold et Zucc.) from Khabarovsk origin, grown on the plot ofplantation crops "Meteostancya " of the suburban zone of Krasnoyarsk. The annual growth of the trunk in height, the number of whorls of branches and in them, and the vertical-fractional structure of abovegroundphytomass at the tree level were studied.
There is a high level of variability in height increments on the average tree and in the middle part of the crown was noted, in the period from 1996 to 2006. The level of variability of annual increments in height is characterized as high in the upper part of the crown (from 2007 to 2017), in the lower part - significant. The average height gain is characterized by a very high level of endogenous variability.
In the lower part of the crown, the number of branches formed in whorls averaged 3.3±0.33 pieces with a high level of endogenous variability. In the upper part of the crown, the average number of branches in whorls was 3.9±0.21 pieces with a significant level of endogenous variability. The formation of aboveground phytomass of a model tree is studied taking into account its fractional distribution. The research results should be used for the introduction of Korean pine into plantation crops of ecological orientation in the conditions of South of Central Siberia.
Keywords: Pinus koraiensis, phytomass, variability, growth, plantation, introduction.
ВВЕДЕНИЕ
Создание плантационных культур чаще всего направлено на ускоренное выращивание высокопродуктивных древесных пород. В последнее время становится все более актуальным создание плантационных культур экологической направленности вблизи круп-
ных городов для нивелирования отрицательного воздействия фитотоксикантов на здоровье проживающих в них людей.
Несмотря на то, что лесные культуры отличаются от естественных насаждений наиболее активным связыванием атмосферного углерода, особенно в первых
двух класса возраста, их первичная продукция изучена недостаточно [4].
Климатические и иные изменения внешней среды (удобряющий эффект увеличения концентрации СО2 в атмосфере, осаждения азота, удлинение вегетационного периода в высоких широтах и др.) меняют закономерности роста и развития леса. Таблицы, разработанные на основе ретроспективного анализа роста древостоев в течение одного-двух (а для некоторых пород, например кедра и лиственницы, - трех и более) предыдущих столетий, все меньше соответствуют современным особенностям роста [8].
Н. П. Братилова, А. И. Калинин в [2] отмечали, что не все созданные культуры отличаются высокой биологической продуктивностью, зависящей от комплекса факторов: географического происхождения семян, используемых для их создания, лесосеменного района выращивания плантационных культур и др. При сравнении биологической продуктивности кедровых сосен в условиях лесостепной зоны юга Средней Сибири ими выявлено, что сосна кедровая корейская несколько уступает сосне кедровой сибирской в I классе возраста по показателям роста, но формирует низкоопу-щенную крону, что является преимуществом при создании культур, защищающих от взвесей, находящихся в воздухе.
Учёт фракционного состава фитомассы в древо-стоях - сложная и трудоёмкая задача, поэтому методологические исследования являются основными из важнейших показателей в определении первичной биологической продуктивности. Очень важно разработать и применять наименее трудоёмкие и достаточно точные методы учёта всех фракций фитомассы [1].
В числовом выражении различия в вертикально-фракционном распределении фитомассы у равновозрастных деревьев в естественных сосняках и культурах значительные. В частности, на нижних уровнях полога (от 1 до 5 м от пня) фитомасса мутовок в культурах в 4-9 раз превышает таковую в естественных сосняках [10; 11].
Изучением роста хвойных интродуцентов занимались М. Д. Мерзленко и др. [6], которые отметили, что интродукция основана на фенотипической приспособительной адаптации, определяемой генотипом, сложенным в условиях исторического места произрастания.
Исследования по созданию плантаций кедровых сосен проводятся сотрудниками кафедры селекции и озеленения СибГУ им. М. Ф. Решетнева с 1958 года.
Ранее было установлено, что в условиях юга Средней Сибири сосна кедровая корейская, естественно произрастающая на Дальнем Востоке России, северо-востоке Китая и Корейском полуострове [12], растет медленнее местного вида кедровых сосен -сосны кедровой сибирской [9; 3]. Однако у интроду-цента было обнаружено повышенное содержание эфирных масел в хвое [7], что является основанием для введения сосны кедровой корейской в искусственные посадки с целью повышения их экологического воздействия на организм человека.
Цель настоящей работы - проанализировать эндогенную изменчивость роста и формирования надзем-
ной фитомассы сосны кедровой корейской 54-летнего биологического возраста в условиях плантационных культур юга Средней Сибири
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Объектом исследования являлась 54-летняя сосна кедровая корейская (Pinus koraiensis Siebold et Zucc.) хабаровского происхождения, выращенная на участке плантационных культур «Метеостанция» Караульного лесничества Учебно-опытного лесхоза СибГУ им. М. Ф. Решетнева. Плантационные культуры были созданы в 1983 г. посадочным материалом посева 1965 г.
Были изучены показатели: приросты ствола в высоту; диаметр, протяженность и объем кроны; количество мутовок и ветвей в мутовке; определено количество фитомассы хвои и ветвей.
Место сбора семян сосны кедровой корейской находится в Хабаровском крае, Хабаровском лесхозе, Нанайском лесничестве. Географические координаты места сбора соответствуют 49°00' с. ш. и 135° 20' в. д. Материнское насаждение, где собраны семена, находится на высоте над уровнем моря 300 м и характеризуется V классом бонитета. Состав 3К3Е2Лп2Я, тип леса по классификации по В. Н. Сукачёва - кедровник широкотравный [5].
РЕЗУЛЬТАТЫ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На плантации «Метеостанция» в качестве модельного дерева сосны кедровой корейской был изучен экземпляр под номером 7-52 для определения вертикально-фракционного распределения надземной фи-томассы (рис. 1).
К осени 2017 г. модельное дерево имело высоту 12,6 м и диаметр ствола на высоте 1,3 м - 26 см. У экземпляра 7-52 были изучены приросты центрального побега в высоту. Их длина варьировала от 8,6 см до 62 см (рис. 2).
Условно дерево было разделено на три части: нижнюю, среднюю и верхнюю. В нижней части кроны -с 1984 по 1995 гг. средний прирост ствола в высоту составил 25,6±1,64 см, в средней (с 1996 по 2006 гг.) -38,9±4,38 см, в верхней (с 2007 по 2017 гг.) -40,6±2,44 см. Различия достоверны между средним приростом в верхней и нижней частях кроны (табл. 1).
Был отмечен высокий уровень изменчивости приростов по высоте в средней части кроны (в период с 1996 г. по 2006 г.) В эти года прирост варьировал от 20 до 62 см. Самые большие приросты отмечены в 2004, 2005, 2007 годах и составляли 62, 61, 54,3 см соответственно. Средний прирост в высоту составляет 35,4±2,11 см при очень высоком уровне эндогенной изменчивости (V = 33,8 %).
К 54-летнему биологическому возрасту модельное дерево сосны кедровой корейской сформировало крону протяженностью 11,7 м, средним диаметром 6,5 м. Объем живой кроны составил 194 м3. У дерева было отмечено 34 мутовки с живыми ветвями. Число ветвей в мутовках варьировалось от 1 до 6 шт., в среднем составляя 3,8 ±0,19 шт. (табл. 2).
Хвойные бореальной зоны. XXXVIII, № 1-2, 2020
Рис. 1. Модельное дерево сосны кедровой корейской (срубленное энергетиками Красноярска)
2017 2016 2015 2014 2013 2012 ■ 2011 ■ 2010 2009 ■ 2008
■ 2007
■ 2006
■ 2005
■ 2004
■ 2003
■ 2002 ■ 2001 ■ 2000
■ 1999
■ 1998
■ 1997
■ 1996
■ 1995
■ 1994
■ 1993
■ 1992
■ 1991
■ 1990
■ 1989
■ 19S8
■ 19S7
■ 1986
■ 1985
■ 1984
■ бессучковаязона
Рис. 2. Распределение приростов ствола дерева 7-52 по высоте, см
Таблица 1
Вертикальное распределение приростов ствола сосны кедровой корейской в высоту
Часть кроны х ±m ±а P, % V, % Гф при Г05 = 2,04
Верхняя 40,6 2,44 8,10 6,1 20,0 -
Средняя 38,9 4,38 11,25 11,2 37,3 0,34
Нижняя 25,6 1,64 5,43 6,4 21,2 5,10
Среднее по дереву 35,4 2,11 11,95 6,0 33,8 1,61
Таблица 2 Распределение ветвей в мутовках по кроне у модельного дерева сосны кедровой корейской, шт.
Часть кроны х ±m ±а P, % V, % Гф при Г10 = 1,70
Верхняя 3,9 0,21 0,70 5,4 17,9 0,66
Средняя 4,2 0,40 1,33 9,6 31,8 -
Нижняя 3,3 0,33 1,14 10,0 35,0 1,74
Среднее по дереву 3,8 0,19 1,13 5,1 30,0 0,90
Рис. 3. Фитомасса верхней части кроны сосны кедровой корейской, г в а.с.с.
Выявлено, что в нижней части кроны дерева число сформированных ветвей в мутовках составляло от 1 до 5 шт., в среднем - 3,3±0,33. Уровень изменчивости показателя - высокий (V = 35 %). В верхней и средней частях кроны этот показатель выше - 3,9 и 4,2 шт. соответственно. Различия достоверны между числом ветвей в мутовках средней и нижней частей кроны при 90 %-ном уровне вероятности.
У сосны кедровой корейской в 54-летнем возрасте фитомасса верхней части кроны в абсолютно сухом состоянии приведена на рис. 3.
Фитомасса стволовой древесины в коре в свеже-срубленном состоянии составила 250 кг. При подсчете фитомассы на единицу площади при густоте 400 шт./га будет приходиться 100 тонн стволовой массы. Масса кроны интродуцента составляет в условиях пригородной зоны Красноярска 200 кг/дерево или 80 т/га в свежесрубленном состоянии. Масса ветвей средней части кроны дерева 7-52 сопоставима
с нижней частью, так как меньшие размеры (диаметр у основания и длина) ветвей средней части кроны компенсируется их большим количеством. Меньшая часть фитомассы ветвей приходится на верхнюю часть кроны.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По результатам полученных данных можно сделать вывод о проявлении эндогенной изменчивости по показателям роста, формированию ветвей и надземной фитомассы у сосны кедровой корейской, произрастающей в условиях пригородной зоны Красноярска в плантационных культурах в качестве интро-дуцента.
При изучении эндогенной изменчивости показателей роста 54-летней сосны кедровой корейской выявлен высокий уровень изменчивости приростов по высоте. Среднее число ветвей в мутовках дерева в зависимости от вертикального распределения в кроне
Хвойные бореальной зоны. XXXVIII, № 1-2, 2020
варьирует от 3,3 шт. в нижней части до 4,2 шт. в средней части кроны и характеризуется высоким уровнем изменчивости. В верхней части кроны отмечен значительный уровень изменчивости числа ветвей в мутовках при среднем значении показателя 3,9±0,21 шт.
Результаты исследований роста и формирования ветвей с учетом их вертикального распределения в кроне позволят создавать плантационные культуры кедровых сосен повышенной экологической эффективности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ
1. Бабич Н. А., Мерзленко М. Д., Евдокимов И. В. Фитомасса культур сосны и ели в Европаской части России. Архангельск, 2004. 112 с.
2. Братилова Н. П., Калинин А. В. Оценка биопродуктивности плантационных культур кедровых сосен в зеленой зоне Красноярска ; Сиб. гос. технологич. ун-т. Красноярск, 2012. 132 с.
3. Интродукция сосны кедровой корейской на юге средней Сибири // Н. П. Братилова [и др.] // Хвойные бореальной зоны. 2019. Т. XXXVII, № 3-4. С. 209-213.
4. Ефименко О. А. Структура и география первичной продукции еловых насаждений : автореф. дис. ... канд. наук. Екатеринбург, 2004. 23 с.
5. Матвеева Р. Н., Буторова О. Ф. Коллекция кедровых сосен разного географического происхождения на опытных участках СибГТУ : справ.-учеб. пособие ; Сиб. гос. технологич. ун-т. Красноярск, 2007. 68 с.
6. Мерзленко М. Д., Коженкова А. А., Мельник П. Г. Рост хвойных интродуцентов в Западном Подмосковье // Вестник Алтай. гос. аграр. ун-та. 2017. No. 5 (151). С. 86-90.
7. Рязанова Т. В., Чупрова Н. А., Щерба Н. П. Содержание экстрактивных веществ в хвое кедра корейского и кедра сибирского разного географического происхождения // Переработка растительного сырья и утилизация отходов ; Краснояр. гос. технологич. ин-т. Красноярск, 1995. Вып. 2. С. 228-236.
8. Семечкин И. В., Швиденко А. З., Щепащен-ко Д. Г. Общие таблицы хода роста и биологической продуктивности полных («нормальных») насаждений сосны кедровой сибирской // Лесная таксация и лесоустройство. 2005. № 1 (34). С. 7-27.
9. Усольцев В. А., Щерба Н. П. Структура фито-массы кедровых сосен в плантационных культурах ; Сиб. гос. технологич. ун-т. Красноярск, 1998. 134 с.
10. Усольцев В. А. Вертикальная структура фито-массы деревьев. Исследование закономерностей: методы, база данных и ее приложения. Екатеринбург, 2013. 602 с.
11. Усольцев В. А. Продукционные показатели и конкурентные отношения деревьев. Исследования зависимостей: методы, база данных и ее приложения. Екатеринбург, 2013. 553 с.
12. Critchfield W. B., Little E.L. Jr. Geographic distribution of the pines of the world // U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Misc. Publ. 991. Washington, DC: 1966. 97 p.
REFERENCES
1. Babich N. A., Merzlenko M. D., Evdokimov I. V. Fitomassa kul'tur sosny i eli v Evropaskoy chasti Rossii. Arkhangelsk, 2004, 112 s.
2. Bratilova N. P., Kalinin A. V. Otsenka bioproduktivnosti plantatsionnykh kul'tur kedrovykh sosen v zelenoy zone Krasnoyarska ; Sib. gos. tekhnologich. un-t. Krasnoyarsk, 2012, 132 s.
3. Introduktsiya sosny kedrovoy koreyskoy na yuge sredney Sibiri // N. P. Bratilova [i dr.] // Khvoynyye boreal'noy zony. 2019, T. XXXVII, № 3-4, S. 209-213.
4. Efimenko O. A. Struktura i geografiya pervichnoy produktsii elovykh nasazhdeniy : avtoreferat dis. ... kand. nauk. Ekaterinburg, 2004, 23 s.
5. Matveyeva R. N., Butorova O. F. Kollektsiya kedrovykh sosen raznogo geograficheskogo proiskhozhdeniya na opytnykh uchastkakh SibGTU : sprav.-ucheb. posobiye ; Sib. gos. tekhnologich. un-t. Krasnoyarsk, 2007, 68 s.
6. Merzlenko M. D., Kozhenkova A. A., Mel'nik P. G. Rost khvoynykh introdutsentov v Zapadnom Podmos-kov'ye // Vestnik Altay. gos. agrar. un-ta. 2017, No. 5 (151), S. 86-90.
7. Ryazanova T. V., Chuprova N. A., Shcherba N. P. Soderzhaniye ekstraktivnykh veshchestv v khvoye kedra koreyskogo i kedra sibirskogo raznogo geograficheskogo proiskhozhdeniya // Pererabotka rastitel'nogo syr'ya i utilizatsiya otkhodov ; Krasnoyar. gos. tekhnologich. in-t. Krasnoyarsk, 1995, Vyp. 2, S. 228-236.
8. Semechkin I. V., Shvidenko A. Z., Shchepa-shchenko D. G. Obshchiye tablitsy khoda rosta i biologicheskoy produktivnosti polnykh ("normal'nykh") nasazhdeniy sosny kedrovoy sibirskoy // Lesnaya taksatsiya i lesoustroystvo. 2005, № 1 (34), S. 7-27.
9. Usol'tsev V. A., Shcherba N. P. Struktura fitomassy kedrovykh sosen v plantatsionnykh kul'turakh ; Sib. gos. tekhnologich. un-t. Krasnoyarsk, 1998, 134 s.
10. Usol'tsev V. A. Vertikal'naya struktura fitomassy derev'yev. Issledovaniye zakonomernostey: metody, baza dannykh i eye prilozheniya. Ekaterinburg, 2013, 602 s.
11. Usol'tsev V. A. Produktsionnyye pokazateli i konkurentnyye otnosheniya derev'yev. Issledovaniya zavisimostey: metody, baza dannykh i eye prilozheniya. Ekaterinburg, 2013, 553 s.
12. Crit shfield W. B., Little E.L. Jr. Geographic distribution of the pines of the world // U. S. Department of Agriculture, Forest Service, Misc. Publ. 991. Washington, DC: 1966, 97 p.
© Братилова Н. П., Калагин В. Н., Гришлова М. В., Коновалова Д. А., Лапшова М. С., 2020
Поступила в редакцию 20.03.2020 Принята к печати 05.09.2020
