EASTERN SPRUCE AS A PERSPECTIVE BREED FOR PLANTING CULTIVATION IN THE MOSCOW REGION

ЕЛЬ ВОСТОЧНАЯ КАК ПЕРСПЕКТИВНАЯ ПОРОДА ДЛЯ ПЛАНТАЦИОННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ В МОСКОВСКОМ РЕГИОНЕ

Научная статья

Епишков А.А.¹ , Румянцев Д.Е.², ^*

¹ ORCID: 0000-0002-5210-874X;

² ORCID: 0000-0001-9871-9504;

^1–2 Мытищинский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана, Мытищи, Россия

* Корреспондирующий автор (dendro15[at]list.ru)

Аннотация

Природный ареал ели восточной сосредоточен в горах Кавказа и Турции. Там, при благоприятных условиях роста ее древостои накапливают значительные запасы древесины. В Ботанических садах Москвы деревья ели восточной медленно растут и характеризуются низкой зимостойкостью. На основе выполненного дендроклиматического анализа роста ели восточной в Главном ботаническом саду РАН установлено отрицательное влияние на рост данного вида морозных условий февраля и засушливых условий июля. Проведено моделирование роста данного вида в условиях глобального потепления климата. Показано, что после 2040 года создание лесных плантаций ели восточной, может оказаться оправданным, оборот рубки на плантации будет составлять 40 лет при среднем диаметре древостоя около 31 см.

Ключевые слова: ель восточная, дендроклиматология, глобальное потепление климата, лесные культуры, моделирование роста.

EASTERN SPRUCE AS A PERSPECTIVE BREED FOR PLANTING CULTIVATION IN THE MOSCOW REGION

Research article

Epishkov A.A.¹ , Rumyantsev D.E.², ^*

¹ ORCID: 0000-0002-5210-874X;

² ORCID: 0000-0001-9871-9504;

^1–2 Mytishchi branch of Moscow state technical university of N.E Bauman, Mytishchi, Russia

* Corresponding author (dendro15[at]list.ru)

Abstract

The natural range of eastern spruce is concentrated in the Caucasus Mountains and Turkey. There, under favorable growth conditions, its stratums accumulate significant reserves of wood. In the Botanical Gardens of Moscow, eastern spruce trees slowly grow and are characterized by low winter hardness. Based on the dendroclimatic analysis of the growth of eastern spruce in the Main Botanical Garden of the Russian Academy of Sciences, a negative effect of frosty conditions on the growth of this species in February and arid conditions in July was established. Modeling of the growth of this species in the conditions of global climate warming has been made. It is shown that after 2040 the creation of forest plantations of eastern spruce may be justified, the turnover of logging on the plantation will be 40 years with an average stratum diameter of about 31 cm.

Keywords: eastern spruce, dendroclimatology, global climate warming, forest cultures, growth modeling.

Введение

Одним из видов использования лесов, предусмотренных действующим Лесным кодексом РФ является создание лесных плантаций и их эксплуатация. Это вид предпринимательской деятельности, связанный с выращиванием лесных насаждений определенных пород [4]. При этом получается древесина с заданными характеристиками, например обладающая высокими качествами, отвечающими потребностям целлюлозно-бумажных комбинатов. В перспективе могут получить распространение лесные плантации, ориентированные на выращивание древесины в качестве биотоплива, при этом оборот рубки на лесных плантациях может быть максимально коротким (до 10 лет).

Ель восточная произрастает в естественном ареале в горах Кавказа и Турции [2], [11]. Насаждения ели восточной накапливают запасы древесины 850-1000-1500 м3/га [2], [10]. Древесина ели ценится как строительный материал, в столярном и токарном деле, идет на изготовление фанеры [5]. В условиях Москвы в настоящее время данный вид характеризуется низкой зимостойкостью по причине повреждения морозами [1], [3], [5]. Целью данной работы было выявление методом дендроклиматического анализа метеопарметров, оказывающих критическое влияние на рост данного вида и моделирование роста вида в ближайшие десятилетия при условии изменения климата.

Материалы и методы

Объектом исследования в данной работе являлась посадка ели восточной в дендрарии Главного Ботанического сада им. Н.В. Цицина Российской академии наук. Подробная характеристика объекта и методики работ приведена в предыдущей публикации [6]. Дендроклиматический анализ выполнялся методом климаграмм [7], [12]. Керны с учетных деревьев отбирались на высоте 1 м. С одной стороны это удлиняло хронологию на несколько лет (что при ее общей небольшой длине было существенно), с другой стороны избавляло от эффектов ассиметричного роста ствола у комля, снижающих точность дендрохронологических исследований.

Результаты и обсуждение

Графики, характеризующие динамику радиального прироста ели восточной в Ботаническом саду МГУ и в Главном Ботаническом саду РАН отражены на рисунке 1.

Рис. 1 – Динамика средней ширины годичного кольца у учетных деревьев ели восточной в Ботаническом саду
МГУ и в Главном Ботаническом саду РАН

Из данных рисунка 1 видно, что ель восточная в Ботсаду МГУ испытывает угнетение в результате произрастания под пологом многовидового древостоя. Ее радиальный прирост в разы меньше, чем у ели восточной из посадки на территории дендрария ГБС РАН. Кроме того важно, что в хронологии ели восточной из Ботсада МГУ наблюдаются слабо выраженные межгодовые колебания прироста (низкая чувствительность хронологии), поэтому для дендроклиматических исследований она непригодна. Дендроклиматический анализ имеет смысл выполнять на основании хронологии из ГБС РАН.

К группе лет с благоприятными для роста ели восточной условиями относятся: 1982, 1989, 2000, 2005, 2008. К группе лет с неблагоприятными для роста ели восточной условиями относятся: 1984, 1991, 1994, 2003, 2007. Климаграммы по среднемесячной температуре воздуха и месячной сумме осадков, сформированные для двух указанных групп лет в сопоставлении со средними многолетними показателями приведены на рисунках 2-3.

Рис. 2 – Динамика средних среднемесячных температур для разных групп лет

Рис. 3 – Динамика средних месячных сумм осадков для разных групп лет

Таким образом, на основании анализа графиков на рис. 2 и рис 3 следует сделать вывод, что высокие температуры в феврале, а также увеличение количества осадков в июле благоприятны для роста ели восточной. Недостаток осадков (снижение ниже средних многолетних сумм) в феврале, марте, апреле и мае оказывает негативное влияние на формирование прироста древесины и состояние деревьев.

В условиях наступления потепления климата ель восточная может оказаться перспективным видом для создания лесных культур и городского озеленения, но ее посадки потребуют регулярного полива. В настоящее время целесообразно закладывать испытательные лесные культуры экотипов ели восточной в северо-западных регионах (как регионе с большим количеством осадков) европейской части России, например, в Смоленской области. Этот вид может быть перспективен и для лесных культур в Беларуси.

Возможно сделать прогноз, основывающийся на трендах динамики среднемесячной температуры февраля о времени наступления благоприятных для роста ели восточной условий в Московском регионе. Рисунок 4 отражает динамику температуры февраля и ее полиномиальный тренд второго порядка.

Рис. 4 – Динамика средней месячной температуры февраля в городе Москва

Как видно из графиков на рисунке 4 среднемесячная температура февраля в Москве за последние 120 лет демонстрируют выраженный положительный тренд, климат теплеет и условия для роста ели восточной улучшаются. Для прогноза успешности роста ели восточной как плантационной культуры важно установить, когда температуры февраля будут находиться в диапазоне от установленного благоприятного параметра (-5,42^oC) и выше. Для этого на графике динамики среднемесячной температуры февраля выделены годы локальных минимумов низких температур (1917, 1929, 1956, 2006, 2012, 2018). Тренд был смоделирован уравнением второго порядка, результаты моделирования отражает рисунок 5.

Рис. 5– Результаты моделирования динамики минимальных средних температур февраля

Таким образом, как видно из данных моделирования отраженных на рисунке 6 к 2040 температура февраля в Московском регионе должна достичь параметров благоприятных для плантационного разведения ел восточной. Смоделировать рост ели восточной в этих условиях возможно на основе данных о росте вида в благоприятные годы (1982, 1989, 2000, 2005). Результаты отражает график на рисунке 6

Рис. 6– Моделирование роста ели восточной по радиусу при благоприятных условиях роста

Приняв, что высоты 1м (высота отбора керна) молодое растение достигает за два года и суммируя значения радиального прироста по годам на основе данных моделирования его величины можно получить значение радиуса в возрасте 40 лет и установить средний диаметр древостоя в этом возрасте, который в итоге составит 31 см на высоте 1 м (приблизительно 30 см на высоте 1,3 м). Смоделированный ход роста ели по десятилетиям при отражает таблица 1.

Таблица 1– Гипотетический ход роста древостоя ели восточной при благоприятных условиях

Возраст культур, лет	Средний диаметр древостоя на высоте 1 м
10	5
20	12
30	21
40	31

Если сопоставить данные таблицы 1 с данными хода роста полных культур ели европейской I бонитета в экорегионах южной тайги и смешанных лесов Европейской части России, то окажется, что средний диаметр древостоя ели европейской в возрасте 40 лет составляет 15 см [9]. Таким образом, наш расчет дает оценочное приращение биомассы древесины ели в культурах на 100 %. Вырубка деревьев в относительно раннем возрасте (40 лет, либо раньше) должна защитить их от возможного поражения короедом типографом и усыхания. Важным условием успешного роста ели восточной на гипотетических плантациях является своевременный полив в июле, что возможно регулировать с помощью датчиков интернета вещей [8].

Заключение

Подводя итог исследованию, следует сделать вывод: после 2040 года ель восточная может стать перспективной для плантационного выращивания в Московском регионе, оборот рубки на плантации будет в два раза ниже сегодняшнего для ели европейской (80 лет) и позволит получать деловую древесину для производства строительных материалов. При меньших оборотах рубки древесина ели восточной может использоваться для нужд целлюлозно-бумажной промышленности, либо для производства биотоплива.

Конфликт интересов  Не указан.

Conflict of Interest  None declared.