РОСТ СОСНЫ КЕДРОВОЙ СИБИРСКОЙ ПРИ ЗАГУЩЕННОЙ ПОСАДКЕ В УСЛОВИЯХ ЮГА КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

Матвеева Р.Н.¹, Буторова О.Ф.¹, Братилова Н.П.¹, Щерба Ю.Е.², Колосовский Э.В.³, Свалова А.И.³

¹ORCID 0000-0002-3476-9622, Доктор сельскохозяйственных наук, ²Кандидат сельскохозяйственных наук, ³Аспирант, Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева

РОСТ СОСНЫ КЕДРОВОЙ СИБИРСКОЙ ПРИ ЗАГУЩЕННОЙ ПОСАДКЕ В УСЛОВИЯХ ЮГА КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

Аннотация

Проанализирована динамика роста сосны кедровой сибирской разного географического происхождения, произрастающей в Учебно-опытном лесхозе СибГАУ при схеме посадке 2х1 м. Определена изменчивость показателей роста потомства 11 популяций в возрасте 28 и 47 лет. В 47-летнем возрасте деревья имели среднюю высоту от 12,8 до 18,5 м при диаметре ствола от 8,3 до 16,8 см в зависимости от географического происхождения. Отмечен высокий уровень варьирования  высоты и диаметра ствола деревьев в некоторых вариантах (> 40 %). Наибольшим диаметром ствола отличаются деревья читинского, шумихинского, алтайского (ур. Курли) происхождений. Установлено существенное влияние географического происхождения на интенсивность роста растений в 28- и 47-летнем возрасте с установлением изменения рангов в связи с интенсивной конкуренцией деревьев в условиях высокой загущенности посадок.

Ключевые слова: изменчивость, сосна кедровая сибирская, густота, географическое происхождение, Сибирь.

Matveeva R.N.¹, Butorova O.F.¹, Bratilova N.P.¹, Shcherba Yu.E.², Kolosovskiy E.V.³, Svalova A.I.³

¹ORCID 0000-0002-3476-9622, PhD in Agriculture, ²PhD in Agriculture, ³Postgraduate Student, Siberian State Aerospace University named after Academician M.F. Reshetnev

GROWTH OF SIBERIAN STONE PINE WITH INTER PLANTING IN THE SOUTH OF THE KRASNOYARSK TERRITORY

Abstract

We have analysed growth dynamics of the Siberian stone pine of different geographic origins in the Training and Experimental Forestry Facility of SibSAU under the planting scheme of 2x1 m. The variability of the growth rates of the offspring of 11 populations aged 28 - 47 is determined. At the age of 47, the trees had an average height of 12.8 -18.5 m with a trunk diameter ranging from 8.3 to 16.8 cm, depending on geographic origin. High level of variation in the height and diameter of the tree trunk was observed in some variants (> 40%). The largest diameter of the trunk is that of the trees of Chita, Shumikhinsky, and Altaic (Kurly) origin. The intensity of plant growth at the age of 28 - 47 is significantly influenced by the geographical origin with the establishment of a change in ranks due to high competition of trees under the conditions of high planting density.

Keywords: variability, Siberian stone pine, density, geographical origin, Siberia

Хозяйственное значение  сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica Du Tour) разнообразно. Она ценится за  экологичность,  орехи, живицу, древесину. Воздух в кедровом насаждении положительно воздействует на человека. Помимо лечебных свойств, кедровая хвоя обладает общеукрепляющим, ароматическим эффектом [Хантураев, 2003]. Сосна кедровая сибирская может успешно использоваться при создании плантаций, отличающихся повышенной семенной, стволовой или экологической эффективностью, выполняющих фитонцидную, пылеулавливающую и другие полезные функции [Коропачинский, Седельников, 1994].

Сохранение генетического фонда и выделение хозяйственно-ценных форм для последующего размножения предусматривает изучение изменчивости морфологических признаков отдельных особей, популяций, климатипов. Изучение внутривидового полиморфизма имеет большое значение для селекции вида [Семериков и др., 1993; Жигунов и др., 2012 и др.].

Изменчивость сосны кедровой сибирской связана с ареалом, в пределах которого экологические условия достаточно разнообразны: от черневого до субальпийского поясов в горах Южной Сибири; от восточного Казахстана и северной Монголии до таежной зоны Западной Сибири  [Ирошников, 1977]. В связи с широтной зональностью и высотной поясностью проявляется изменение таких показателей как интенсивность роста, развития ассимиляционного аппарата, размеры шишек, семян; количество микроспорофиллов, шишек, и др.

Одним из методов выделения внутривидовых таксонов является испытание потомств различных популяций в географических посадках. Опыты с географическими культурами хвойных видов позволили установить, что происхождение семян оказывает существенное влияние на приживаемость, рост, фенологию и их репродуктивные показатели [Черепнин, 1980; Наквасина, 2004 и др.]. В географических посадках целесообразно проводить отбор устойчивых и высокопродуктивных экотипов, отдельных экземпляров, использование которых даст высокий лесоводственный эффект при  создании  плантаций [Царев, 2000].

Географические культуры сосны кедровой сибирской созданы в ограниченном объеме [Кузнецова, 2007; Матвеева и др., 2011 и др.]. Необходимость создания целевых кедровых плантаций  для получения древесины вызвана также  запрещением рубок главного пользования в кедровых лесах [Кулаков, 2006; Титов, 2008 и др.].

На территории дендрария в Караульном участковом лесничестве Учебно-опытного лесхоза СибГАУ произрастает сосна кедровая сибирская разного географического происхождения. Схема посадки – 2х1 м.

По лесорастительному районированию территория относится к Среднесибирскому подтаежно-лесостепному району. Плантация расположена на склоне южной экспозиции крутизной до 3 ⁰, почва на участке светло-серая, слабооподзоленная, по гранулометрическому составу среднесуглинистая.

Посадки сосны кедровой сибирской были заложены под руководством доцента О. П. Олисовой. Растения выращены из семян, заготовленных в популяциях Красноярского края, Иркутской, Кемеровской, Свердловской, Томской, Тюменской, Читинской областей, Республик Алтай, Бурятия, Казахстан, Коми, Саха (Якутия), Тыва, Хакасия.

Различие мест заготовки семян сосны кедровой сибирской составляет  по  широте от  50⁰  22' (читинская популяция) до 61⁰ 00' (северо-енисейская), по долготе - от  86⁰ 40'  (алтайское, урочище Туштуезень) до 108⁰ 43' (читинская), по высоте над уровнем моря - от 200  м  (козульская)  до 960  м  (черемховская).

Программа исследований предусматривала изучение изменчивости семенного потомства сосны кедровой сибирской различных экотипов по интенсивности роста при загущенной посадке.

У каждого дерева определяли высоту, диаметр ствола. Были использованы общепринятые в лесном хозяйстве методики исследований [Молчанов, Смирнов, 1967; Огиевский, Хиров, 1967). Уровень изменчивости показателей оценивали по шкале С. А. Мамаева.

В возрасте 28 и 47 лет определяли абсолютную (U) и относительную успешность (Q) роста потомства разного географического происхождения по диаметру ствола (Шмидт, 1984; Иванов, 2010). Абсолютная успешность показывает разницу между средними показателями вариантов и генеральной совокупности опыта; относительная успешность роста оценивается в долях стандартного отклонения по всей выборке опыта.

Обработку экспериментального материала проводили с применением статистических пакетов программ Statistic, Exсel.

В 28-летнем возрасте деревья имели среднюю высоту 6,0-7,8 м. Большей высотой отличалось потомство алтайского (урочище Курли), шумихинского происхождений. Среди деревьев алтайского происхождения потомства урочища Туштуезень, ур. Иогач уступали по высоте потомству урочища Курли на 6,8-11,4 %. Варьирование высоты находилось на среднем и высоком уровнях (табл. 1).

 

Таблица 1 – Изменчивость показателей 28-летних деревьев сосны кедровой сибирской

По диаметру ствола в числе лучших вариантов было потомство шумихинского, слюдянского происхождений, превышая деревья алтайского (ур. Иогач), бирюсинского, козульского, сонского, северо-енисейского происхождений на 12,0-64,9 %. Уровень варьирования показателей высокий у деревьев сравниваемых происхождений.

Средняя высота 47-летних деревьев кедра сибирского варьировала от 12,8 до 18,5 м в зависимости от географического происхождения. Наибольшая высота наблюдалась у деревьев читинского и черемховского происхождений, различия достоверны с потомствами бирюсинской, козульской, северо-­енисейской, слюдянской, сонской, алтайской (ур. Туштуезень) популяций, превышения составляют от 14,4 до 44,5 %. Анализ данных показал, что наибольшая индивидуальная изменчивость высоты деревьев отмечается в бирюсинском и шумихинском вариантах, ее уровень отмечается как очень высокий (V>40 %), что указывает на большую дифференциацию деревьев в данных вариантах. Среднему уровню вариации подвержена высота деревьев алтайского (ур. Курли) происхождения (табл. 2).

 

Таблица 2 - Высота деревьев 47-летнего возраста, м

Средний диаметр ствола сосны кедровой сибирской 47-летнего возраста варьировал от 8,3 до 16,8 см. В результате исследований было установлено, что наибольший диаметр ствола наблюдается у деревьев читинского происхождения.

Уровень изменчивости диаметра ствола высокий и очень высокий (коэффициент вариации в пределах 28,3-47,6 %). Достоверно меньшим диаметром ствола отличаются деревья, выращенные из семян козульской, бирюсинской, сонской и северо-енисейской популяций, а также потомства алтайской (ур. Туштуезень) популяции (t_ф>t₀₅).

Конкуренция за площадь питания способствует усилению роста деревьев в высоту и снижению темпов роста по диаметру ствола и кроны, что согласуется с данными других авторов [Бузыкин и др., 2002, Шутов и др., 1991] и др.

Ранговая оценка потомства по диаметру ствола показала, что снижение рангового положения произошло в козульском, северо-енисейском вариантах, повышение - в алтайском (ур. Иогач), слюдянском. Высокие ранги сохранили деревья потомств алтайской (ур. Курли), слюдянской, читинской, шумихинской популяций (табл. 3).

 

Таблица 3 - Сопоставление успешности роста потомства разных популяций по диаметру ствола

Динамика роста потомства разных популяций в возрасте 28 и 47 лет проанализирована по абсолютной (U) и относительной успешности (Q) роста деревьев разного происхождения (рис. 1).

Рис. 1 – Динамика изменения индикатора успешности роста растений разного географического происхождения

 

Результаты исследований показали существенное влияние географического происхождения на относительную успешность роста деревьев  разного географического происхождения и изменение приоритетов с возрастом, особенно в связи с интенсивным процессом дифференциации посадок из-за высокой их загущенности. Так, например, потомства козульской и северо-енисейской популяций, характеризовавшихся в 17-летнем возрасте интенсивным ростом по диаметру ствола, к 28-47-летнему возрасту имели наименьшие показатели. Были выделены перспективные варианты деревья в которых при проведении посадок при густоте 5000 шт./га отличались   наиболее интенсивным ростом.

Список литературы / References

1. Хантураев  А. Г. Разработка рациональной технологии комплексной переработки семян сосны сибирской (кедровых орехов) и технологической линии по производству высококачественного кедрового масла и сопутствующих продуктов [Электронный ресурс] / А. Г. Хантураев. – Улан-Удэ: ВСГТУ, 2003. – Режим доступа: http:www.saybervizhn.narod.ru
2. Коропачинский И. Ю. Растительные ресурсы Сибири: их современное состояние и охрана / И. Ю. Коропачинский, В. П. Седельников //Сибирский экологический журнал.-1994.-№ 1.-С.17-28.
3. Семериков Л. Ф. О структуре эколого-генетической изменчивости сосны  обыкновенной  и сибирской в Западной Сибири / Л. Ф. Семериков, В. Л. Семериков, А. В. Подогас, Л. А. Животовский, А. В. Шурхал  //Экология.-1993.-№ 6.-С.34-40.
4. Жигунов А. В. Первые результаты отбора элитных деревьев ели европейской в Ленинградской области / А. В. Жигунов, А. С. Бондаренко, М. А. Николаева // Лесной журнал.- 2012.- № 3.- С.43-50.
5. Ирошников А. И. Географические культуры хвойных в Южной Сибири / А. И. Ирошников // Географические культуры и плантации хвойных в Сибири.- Новосибирск: Наука, 1977.- С. 4-110.
6. Черепнин В. Л. Изменчивость семян сосны обыкновенной / В. Л. Черепнин.- Новосибирск: Наука, 1980.-181с.
7. Наквасина Е. Н. Результаты тестирования географических культур сосны обыкновенной на Европейском Севере России и их использование для уточнения лесосеменного районирования / Е. Н. Наквасина // Наука - северному региону.- Архангельск, 2004. - Вып. 60.- С. 216-224.
8. Царев А. П. Текущие проблемы селекции лесных древесных пород в России / А. П. Царев // Лесной журнал.- 2000.- № 1.- С.39-46.
9. Кузнецова Г. В. Изучение изменчивости у климатипов кедра сибирского на юге Красноярского края / Г. В. Кузнецова // Хвойные бореальной зоны.- 2007. -24.- № 4-5.- С. 423-426.
10. Матвеева Р. Н. Сохранение ценного генофонда сосны кедровой сибирской  (Pinus sibirica Du Tour)/ Р. Н. Матвеева, О. Ф. Буторова, Н. П. Братилова, Ю. Е.  Колосовская // Fundamental and Applied Studies in America, Europa, Asia and Africa: The 2-nd International Academic Congress (USA, New York, 27 September 2014).- New York: Columbia Press, 2014.- Pp. 495-497.
11. Кулаков В. Е. Создание лесосеменной базы и охрана генетического потенциала основных лесообразующих пород в Сибири / В. Е. Кулаков // Лесное хозяйство.- 2006.- № 5.- С. 23-25.
12. Титов Е. В. Ценный генофонд кедра сибирского в Республике Алтай [Электронный ресурс] / Е.В. Титов. – Воронеж: ВГТЛК, 2008. – Режим доступа: http:www.e-lib.gasu.ru
13. Молчанов А. А. Методика определения прироста древесных растений / А. А. Молчанов, В. В. Смирнов.- М.: Наука, 1967. -27 с.
14. Огиевский В. В.  Обследование и исследование лесных культур / В. В. Огиевский,  А. А. Хиров.- Л.: ЛТА, 1967.-74 с.
15. Шмидт В. М. Математические методы в ботанике / В. М. Шмидт.- Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1984.- 288 с.
16. Иванов А. В. Динамика роста культур ели различного географического происхождения в южной подзоне тайги / А. В. Иванов // Лесные экосистемы в условиях изменения климата: биологическая продуктивность, мониторинг и адаптационные технологии [Электронный ресурс].- Йошкар-Ола: МарГТУ, 2010.- С.122-125.-url:http:/csfin.marstu.net/ publications.html.
17. Бузыкин И. И. Густота и продуктивность древесных ценозов / И. И. Бузыкин, Л. С. Пшеничникова, В. Г. Суховольский.- Новосибирск, 2002.- 151 с.
18. Шутов И. В. Основные направления лесовосстановления в таежной зоне европейской части  страны / И. В. Шутов, Е. Л. Маслаков, И. А. Маркова // Лесное хозяйство.- 1991.- № 7.- С. 26-29.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Hanturaev  A. G. Razrabotka racional'noj tehnologii kompleksnoj pererabotki semjan sosny sibirskoj (kedrovyh orehov) i tehnologicheskoj linii po proizvodstvu vysokokachestvennogo kedrovogo masla i soputstvujushhih produktov [Development of a rational technology of complex processing of Siberian pine seeds (pine nuts) and technological line on manufacture of high-quality cedar oil and associated products] [Jelektronnyj resurs] / A. G. Hanturaev. – Ulan-Udje: VSGTU, 2003. – Rezhim dostupa: http:www.saybervizhn.narod.ru [in Russian]
2. Koropachinskij I. Ju. Rastitel'nye resursy Sibiri: ih sovremennoe sostojanie i ohrana [Plant resources of Siberia: the current status and protection of]/ I. Ju. Koropachinskij, V. P. Sedel'nikov //Sibirskij jekologicheskij zhurnal [Siberian ecological journal].-1994.-№ 1.-S.17-28. [in Russian]
3. Semerikov L. F. O strukture jekologo-geneticheskoj izmenchivosti sosny  obyknovennoj  i sibirskoj v Zapadnoj Sibiri / L. F. Semerikov, V. L. Semerikov, A. V. Podogas, L. A. Zhivotovskij, A. V. Shurhal [On the structure of ecological and genetic variability of Scots pine and Siberian in Western Siberia] //Jekologija [Ecology].-1993.-№ 6.-S.34-40. [in Russian]
4. Zhigunov A. V. Pervye rezul'taty otbora jelitnyh derev'ev eli evropejskoj v Leningradskoj oblasti [The first results of the selection of elite trees of spruce european in the Leningrad region]/ A. V. Zhigunov, A. S. Bondarenko, M. A. Nikolaeva // Lesnoj zhurnal [Forestry Journal]. 2012.- № 3.- S.43-50. [in Russian]
5. Iroshnikov A. I. Geograficheskie kul'tury hvojnyh v Juzhnoj Sibiri / A. I. Iroshnikov [Geographic culture of conifers in southern Siberia]// Geograficheskie kul'tury i plantacii hvojnyh v Sibiri [Geographical culture and coniferous plantations in Siberia].- Novosibirsk: Nauka, 1977.- S. 4-110. [in Russian]
6. Cherepnin V. L. Izmenchivost' semjan sosny obyknovennoj [Variability of Scots pine seeds]/ V. L. Cherepnin.- Novosibirsk: Nauka, 1980.-181s. [in Russian]
7. Nakvasina E. N. Rezul'taty testirovanija geograficheskih kul'tur sosny obyknovennoj na Evropejskom Severe Rossii i ih ispol'zovanie dlja utochnenija lesosemennogo rajonirovanija [The results of testing geographical pine Scots cultures in the European North of Russia and use them to refine the zoning of the forest seed]/ E. N. Nakvasina // Nauka - severnomu region [Science-Northern region].- Arhangel'sk, 2004. - Vyp. 60.- S. 216-224. [in Russian]
8. Carev A. P. Tekushhie problemy selekcii lesnyh drevesnyh porod v Rossii / A. P. Carev [Current problems in the breeding of forest tree species in Russia]// Lesnoj zhurnal [Forestry Journal].- 2000.- № 1.- S.39-46. [in Russian]
9. Kuznecova G. V. Izuchenie izmenchivosti u klimatipov kedra sibirskogo na juge Krasnojarskogo kraja [The study of variability at the provenances Cedar sibirica at the South of Krasnoyarsk region]/ G. V. Kuznecova // Hvojnye boreal'noj zony [Coniferous of boreal zone].- 2007. -24.- № 4-5.- S. 423-426. [in Russian]
10. Matveeva, R.N. Sohranenie cennogo genofonda sosny kedrovoj sibirskoj  (Pinus sibirica Du Tour)/ R.N. Matveeva, O.F. Butorova, N.P. Bratilova, Kolosovskaja Ju.E. [Save valuable gene pool pine Cedar Siberian (Pinus sibirica Du Tour)] // Fundamental and Applied Studies in America, Europa, Asia and Africa: The 2-nd International Academic Congress (USA, New York, 27 September 2014).- New York: Columbia Press, 2014.- Pp. 495-497. [in Russian]
11. Kulakov V. E. Sozdanie lesosemennoj bazy i ohrana geneticheskogo potenciala osnovnyh lesoobrazujushhih porod v Sibiri [The establishment of forest seed base and protecting the genetic potential of basic forest rocks in Siberia]/ V. E. Kulakov // Lesnoe hozjajstvo [Forestry].- 2006.- № 5.- S. 23-25. [in Russian]
12. Titov E. V. Cennyj genofond kedra sibirskogo v Respublike Altaj [Jelektronnyj resurs] / E. V. Titov [The valuable gene pool of pine Cedar Siberian in the Republic of Altai]. – Voronezh: VGTLK, 2008. – Rezhim dostupa: http:www.e-lib.gasu.ru [in Russian]
13. Molchanov A. A. Metodika opredelenija prirosta drevesnyh rastenij / A. A. Molchanov, V. V. Smirnov [Method of determining the growth of woody plants].- M.: Nauka, 1967. -27 s. [in Russian]
14. Ogievskij V. V.  Obsledovanie i issledovanie lesnyh kul'tur / V. V. Ogievskij,  A. A. Hirov [A survey and study of forest crops].- L.: LTA, 1967.-74 s. [in Russian]
15. Shmidt V. M. Matematicheskie metody v botanike / V. M. Shmidt [Mathematical methods in Botany].- L.: Izd-vo Leningr. un-ta, 1984.- 288 s. [in Russian]
16. Ivanov A. V. Dinamika rosta kul'tur eli razlichnogo geograficheskogo proishozhdenija v juzhnoj podzone tajgi / A. V. Ivanov [Dynamics(changes) of growth of the cultures ate different geographical origin in South sub zone of Taiga] // Lesnye jekosistemy v uslovijah izmenenija klimata: biologicheskaja produktivnost', monitoring i adaptacionnye tehnologii [Jelektronnyj resurs] [Forest ecosystems in a changing climate: biological productivity, monitoring and adaptation technologies].- Joshkar-Ola: MarGTU, 2010.- S.122-125.-url:http:/csfin.marstu.net/ publications.html. [in Russian]
17. Buzykin I. I. Gustota i produktivnost' drevesnyh cenozov / I. I. Buzykin, L. S. Pshenichnikova, V. G. Suhovol'skij [Density and productivity of wood cenosis].- Novosibirsk, 2002.- 151 s. [in Russian]
18. Shutov I. V. Osnovnye napravlenija lesovosstanovlenija v taezhnoj zone evropejskoj chasti  strany / I. V. Shutov, E. L. Maslakov, I. A. Markova [The main directions of reforestation in the taiga zone of the European part of the country]// Lesnoe hozjajstvo [Forestry].- 1991.- № 7.- S. 26-29. [in Russian]