CC BY
33
УДК 630*161:575.21:581.48
Влияние изменчивости кедра сибирского по типу апофиза семенной чешуи на прочность кожуры семян
Бабич Николай Алексеевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры ландшафтного строительства и искусственных лесов e-mail: [email protected]
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северный (Арктический) Федеральный университет имени М.В. Ломоносова»
Пастухова Надежда Олеговна, аспирант, ассистент кафедры ландшафтного строительства и искусственных лесов e-mail: [email protected]
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северный (Арктический) Федеральный университет имени М.В.Ломоносова»
Тюрикова Татьяна Витальевна, ассистент кафедры древесиноведения и технологии деревообработки
e-mail: [email protected]
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северный (Арктический) Федеральный университет имени М.В.Ломоносова»
Хамитов Ренат Салимович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры лесного хозяйства
e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Аннотация: Исследована прочность кожуры семян морфологических форм кедра сибирского (по типу апофиза семенной чешуи). Существование отличий по показателям прочности семенной чешуи между формами теоретически обосновано деятельностью кедровки. Результаты эксперимента подтверждают данное предположение. Показано, что орешки из шишек с плоским типом апофиза требуют сравнительно меньшей максимальных силы и напряжения, но большего времени при их раскалывании. Использование семян деревьев данной морфологической формы перспективно для производства очищенных ядрышек кедрового ореха. Предлагается осуществление отбора особей с плоским типом апофиза семенной чешуи для селекции на товарные качества кедрового ореха.
Ключевые слова: кедр сибирский, семена, изменчивость, тип апофиза семенной чешуи, прочность.
Сосна кедровая сибирская (Pinus sibirica Du Tour) - ценная древесная порода, интродуцируемая в леса Европейской части России. При комплексном использовании создаваемых за пределами ареала насаждений этой породы наибольший интерес представляют ее семена (орешки). Высокая пищевая ценность и фармакологические свойства кедрового ореха указывают на целесообразность учета товарных качеств этого продукта при выращивании искусственных насаждений. Наиболее экологичным способом очистки кедрового ореха от кожуры является механическое лущение [1]. Прочность кожуры кедрового ореха - показатель который влияет на качество и выход очищенных ядер. Снижение изменчивости прочностных характеристик кожуры позволит снизить разрушение ядер и недоочистки в процессе производства.
В пределах своего ареала распространение семян кедра сибирского главным образом осуществляется благодаря деятельности кедровки (Nucifraga caryocatactes). При выкармливании птенцов кедровка очищает орехи от кожуры. A. Сиепиельски и К. Бенкман [2, 3] отмечают предпочтение кедровки в потреблении семян из шишек с плоским типом апофиза. Выводы авторов показывают, что такое явление обуславливает вынос семян плоскошишечной формы на безлесные пространства. Оставшиеся семена из крючковатых шишек обеспечивают появление естественного возобновления в материнских насаждениях. Таким образом, при расширении ареала кедра краевые популяции должны отличаться большим процентом плоскочешуйчатых форм. По нашим наблюдениям в центральной части ареала кедра сибирского преобладают крючковатошишечные особи [4]. Вместе с этим, можно предположить, что процессе коэволюции внутривидовые формы дивергировали по признакам прочности семенной кожуры. Наиболее прочными в таком случае должны быть семена из шишек крючковатой формы, а наименее крепкими - из плоской. Наличие связи между формой семенной чешуи и прочностью кожуры семян позволяет использовать данную внутривидовую изменчивость в селекционном процессе.
Целью нашего исследования являлось выявление различия показателей прочности семенной чешуи в связи с изменчивостью формы апофиза семенной чешуи.
Исследования проведены в Чагринской кедровой роще расположенной в Гря-зовецком районе Вологодской области вблизи с. Хорошево. Роща создана посадкой саженцев в 1900-1904 гг. Редкая посадка (10х10 м) способствовала формированию здесь высокоурожайного кедровника. К настоящему времени сохранилось 133 кедра, средний диаметр которых 62,1 см, а высота 19,5 м. Состав насаждения - 10К (без учета липы растущей по периметру), тип леса - ельник разнотравный. Для проведения анализа нами были отобраны типичные шишки с плоским, бугорчатым и крючковатым типом апофиза семян (по 11 штук каждой формы для обеспечения точности наблюдения (Р) не менее 5 %). Из образцов шишек были извлечены семена (также по 11 шт. из каждой шишки) для последующих испытаний прочности их кожуры. Исследования прочности кожуры семян выполнены на универсальной напольной испытательной машине AG-50kNX (Shimadzu), оснащенной нагрузочной ячейкой SFL-50KNAG, обеспечивающей максимальную нагрузку до 50кН и класс точности ±0,5 %. Измерение силы прессования и величины перемещения прессовочного плунжера осуществляли средствами определения силы и перемещения универсальной испытательной машины. Испытания проводились в режиме сжатия.
Анализ результатов исследований позволил выявить различия по показателям прочности семенной кожуры между образцами семян полученных из шишек разных морфологических форм (табл. 1).
Таблица 1. Прочность кожуры семян кедра сибирского шишек разных морфологических форм
Тип апофиза семенной чешуи (морфологическая форма) Максимальная сила, кгс Максимальное напряжение, кгс/мм2 Максимальная деформация хода, % Максимальное время, с
крючковатые 13,48±0,39 1,17±0,03 14,40±0,75 6,81±0,36
бугорчатые 12,92±0,60 1,05±0,04 10,09±0,59 5,27±0,29
плоские 11,34±0,48 0,97±0,04 17,41±2,26 7,44±0,96
Для разрушения кожуры семян различных морфологических форм требуется прикладывать различную максимальную силу. Наименьший показателем данного критерия прочности отличаются семена из шишек с плоским типом апофиза (11,34±0,48 кгс), а наибольшим - из крючковатых (13,48±0,39 кгс). Различие между средними значениями у этих групп существенно на 5% уровне значимости ^факт=3,44; ^5=2,09). Семена из шишек бугорчатой формы занимают промежуточное положение по величине максимальной силы (12,92±0,60), но достоверно не отличаются от крючковатых ^факт =0,78; ^5=2,09) и плоских ^факт =2,06; Ш5 = 2,09).
В соответствии с предыдущим показателем наибольшее разрушающее напряжение необходимо для раскалывания кожуры семян из крючковатых шишек (1,17±0,03 кгс/мм2), а наименьшее для образцов из плоских шишек (0,97±0,04 кгс/ мм2). Существенность различия между этими формами достоверна ^факт=3,96; ^5=2,09). Семена из бугорчатых шишек занимая промежуточное положение достоверно отличаются от образцов крючковатошишечной формы ^факт=2,26; ^5=2,09). Между бугорчатой и плоской формами существенного различия не выявлено
(^факт. = 1,33; ^05 = 2,09).
Величина деформации, достигаемая к моменту разрушения кожуры (максимальная деформация) максимальна у семян из шишек с плоским типом апофиза (17,41±2,26 %). Наименьшая величина показателя отмечена у образцов из шишек с бугорчатым типом апофиза (10,09±0,59 %). Они достоверно отличаются от семян плоскошишечной формы ^факт=3,13; Ю5 = 2,09). Орешки крючковатых шишек также уступают по величине показателя образцам из плоскочешуйчатых (14,40±0,75 %), но это различие статистически не существенно ^факт. = 1,26; Ш5 = 2,09).
Максимальное время, затрачиваемое на разрушение кожуры также различно. Наиболее выражен этот параметр у семян плоскошишечной формы (7,44±0,96 с), а наименьшее у бугорчатой (5,27±0,29 с). Отличие по величине этого параметра существенно на 5 % уровне значимости ^факт = 2,17; ^5=2,09). Занимающие промежуточное положение семена из бугорчатых шишек (5,27±0,29 с), достоверно отличаются от крючковатых ^факт = 3,37; ^5=2,09). Различие между образцами из шишек с бугорчатым и плоским типом апофиза не существенно ^факт = 0,62; ^5=2,09).
Таким образом, выдвинутое нами предположение о варьировании показателей прочности кожуры семян кедра сибирского в зависимости от формы апофиза семенной чешуи нашло свое подтверждение. Орешки из шишек с плоским типом апофиза требуют сравнительно меньшей максимальных силы и напряжения, но большего времени при их раскалывании. Этот факт показывает существенное значение данной морфологической изменчивости и роли кедровки в многообразии наследственных свойств кедра сибирского. В практическом отношении представляет интерес отбор особей с плоским типом апофиза семенной чешуи для селекции на товарные качества кедрового ореха. Использование семян деревьев данной мор-
фологической формы более перспективно для производства очищенных ядрышек кедрового ореха. Набольшая встречаемость плоскошишечных морфологических форм кедра сибирского отмечается в интродукционных популяциях Вологодской области [4]. Это указывает на необходимость концентрации селекционных работ в этих насаждениях.
Список литературных источников:
1. Рутковский, А. В. Технология комплексной переработки кедровых орехов / А. В. Рутковский, О. Г. Парфенов, М. Л. Щипко, Б. Н. Кузнецов // Химия растительного сырья. - 2000. - №1. - С. 61-68.
2. Siepielski, A. M. Conflicting selection from an antagonist and a mutualist enhances phenotypic variation in a plant / A. M. Siepielski, C. W. Benkman // Evolution. - 2010. - №4 (64). - P. 1120-1128.
3. Siepielski, A. M. Convergent patterns in the selection mosaic for two North American bird-dispersed pines / A. M. Siepielski, C. W. Benkman // Ecological Monographs. - 2007. - №2 (77). - P. 203-220.
4. Хамитов, Р. С. Влияние географической изоляции на структуру популяций кедра сибирского по форме семенной чешуи / Р. С. Хамитов // Вестник КрасГАУ. - 2013. - № 11 (86). - С. 217-220.
The impact of variability of the type of Siberian cedar by seed scale apophysis on the seed peel firmness
Babich Nikolay Alekseevich, Doctor of Science (Agriculture), Professor of the Landscape Creating and Artificial Forests Chair e-mail: [email protected]
Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Professional Education the Lomonosov Arctic Federal University
Pastukhova Nadezhda Olegovna, post graduate student, assistant of the Landscape Creating and Artificial Forests Chair e-mail: [email protected]
Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Professional Education the Lomonosov Arctic Federal University
Tyurikova Tatyana Vital'evna, assistant of the Wood Management and Wood Processing Technologies Chair e-mail: [email protected]
Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Professional Education the Lomonosov Arctic Federal University
Khamitov Renat Selimovich, Candidate of Science (Agriculture), associate professor of the Forest Management Chair e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Abstract. The seed peel firmness of Siberian cedar morphological forms (by seed scale apophysis) has been studies. The existence of differences on the seed peel firmness indicators between the forms is theoretically based by the nutcracker's activity. The results of the experiments prove the given assumption. It is shown that nuts from the cones with plain apophysis type require the relatively less maximum power and tension, but more time on their cracking. To use the seeds of the given morphological trees' forms is prospective for the production of cedar kernel. It is offered to select the types with plain seed peel apophysis type for the selection on the market qualities of the cedar nut.
Keywords: Siberian cedar, seeds, variability, the type of seed scale apophysis, the firmness.
