АНАЛИЗ РОСТА КУЛЬТУР PINUS SIBIRICA DU TOUR В УСЛОВИИИ ИНТРОДУКЦИИ ВОЛОГОДСКОЙ ОБЛАСТИ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ ДЕНДРОХРОНОЛОГИИ

Сибирский Кедръ величиною и красотою своего вида превосходит все наши внутренние хвойные деревья… (Описание и изображения российских произрастений изданныя по велению Екатерины II Императрицы и Самодержицы Всероссийской, 1786)

Селекционер И.В. Мичурин называл кедр деревом будущего и вместе со своим вологодским учеником из городка Никольска В.В. Спириным призывал создавать на севере России не только фруктовые сады, но и кедровые.

Обновление и улучшение лесных насаждений внедрением быстрорастущих и высокопродуктивных пород является одним из элементов системы мероприятий по повышению продуктивности лесов. Однако ещё далеко не полностью использованы в этом плане возможности интродукции наших отечественных пород из Сибири и Дальнего Востока (И.С. Мелехов, 1970, 1984).

 

Успех массового введения и культивирования вида вне его естественного ареала обитания во многом зависит от реакции интродуцента на экологические условия мест его внедрения. Эта реакция сложна во времени и природа её мало исследована. Знание характера экологической реакции интродуцента при адаптации необходимо как для решения ряда теоретических вопросов, так и для разработки оптимальной системы мероприятий культивирования хозяйственно-ценных видов. Решение этих вопросов стало возможно только на основе современных представлений структурно-функциональной организации лесных экосистем с применением методов математической обработки информации [1].

Наша работа является продолжением серии исследований, начатых на кафедре лесных культур Московского государственного университета леса в 70-х годах, сотрудники которой заняты изучением разных сторон поведения сибирского кедра в условиях интродукции.

Сибирский кедр часто встречается в культуре в лесной зоне Европейской части России, где повсюду вполне морозоустойчив, хорошо растёт и плодоносит. Наиболее северными из отмеченных в литературе пунктами его распространения в культуре являются Ленинград (Санкт-Петербург), Кировск, Никольск Вологодской области. Как указывается в литературе, для успешного роста его большое значение имеют почвенные а не климатические условия — он лучше растёт на глинистых, чем на песчаных почвах. Попытки разведения его в Южном Крыму оказались не успешными. Из этих данных видно, что сибирский кедр может быть успешно разводим в лесной зоне в Европейской части России, но не на юге. Для лесной зоны это очень красивое дерево для парков, для одиночных и групповых посадок; очень ценен для лесных культур [5, 8].

Многочисленные полезности кедра давно заставили выделить его из обычных лесных пород и приравнять к плодовым деревьям. Поэтому в Сибири и на Севере европейской части России кедр раньше других деревьев начали разводить в культуре, как в районах его естественного распространения, так и далеко за их пределами.

И.И. Дроздов [9] подтверждает результатами своих исследований перспективность интродукции сибирского кедра как орехоноса на постоянных семенных участков (ПЛСУ) этой породы в Устюжеском спецсемлесхозе Вологодской области (южная тайга). 18-20 -летние кедровые ПЛСУ (33 га) в указанном спецсемлесхозе дают с I га по 10 кг семенного ореха, очень ценного для интродукционных целей.

Продолжая исследования, А.И. Янгутов, И.И. Дроздов в обзоре «Искусственное выращивание кедра сибирского» затронули целый ряд вопросов связанных с выращиванием кедра сибирского в культуре в разных регионах страны. Ими было обследовано свыше 100 участков культур кедра сибирского и сделаны следующие выводы [9]: 1) Кедр сибирский, ценная лесообразующая и орехоплодовая порода, может быть успешно интродуцирован в зоны хвойных (подзоны средней и южной тайги), смешанных и широколиственных лесов Европейской части России. Основанием для этого являются филогения кедра, ареал которого исторически занимал территорию региона интродукции, относительная схожесть гидротермических показателей климата естественного и искусственного ареалов, результаты исследования лесных интродукционных фитоценозов этого вида. 2) На первом этапе акклиматизации кедра в новом ареале, когда исходный материал поступает из естественного ареала вида (согласно лесосеменному районированию) следует создавать лесные культуры (густота 2,0-2,5 тыс. шт./га) для адаптации кедра и формирования интродукционных популяций. Естественный и искусственный отбор в них позволяет выявить устойчивые и продуктивные формы интродуцента. 3) Вступление интродукционных культур кедра в фазу семеноношения подтверждает успешность прохождения видом первого этапа акклиматизации и возможность перехода ко второму — формированию лесосеменных объектов на базе уже адаптированных интродукционных популяций. 4) Кедр весьма требователен к экологическим условиям искусственного лесовыращивания, особенно в начальный период онтогенеза (10-12 лет).

В подтверждении результатов И. И. Дроздов в работе над диссертацией на соискание учёной степени доктора сельскохозяйственных наук [6] установил, сходство дендрошкал, полученных при интродукции и в естественном ареале. Это позволяет заключить об одинаковой реакции кедра сибирского на изменения климатических факторов. Это в свою очередь подтверждает мнение о некотором сходстве условий произрастания и достаточно больших возможностях расширения ареала кедра.

М. С. Александрова, И. И Дроздов, Д. Е. Румянцев [10]  успешно использовали процедуру корреляционного анализа для выявления климатической обусловленности колебаний прироста интродуцентов сосны кедровой сибирской  в городских зелёных насаждениях (Pinus sibirica Du Tour) в условиях дендрария Главного Ботанического сада им. Н. В. Цицина РАН. По результатам исследования были сделаны выводы, что для прироста сосны кедровой сибирской наиболее значима погода в мае: наблюдается тесная отрицательная связь со среднемесячной температурой мая (-0,60) и тесная положительная связь с месячной суммой осадков мая (0,71). Следовательно, основным фактором неблагоприятно оказывающимся на приросте сосны кедровой сибирской в условиях ГБС РАН является водный стресс в начале периода вегетации. Данные сведения показывают перспективность интродукции вида в условиях Москвы.

Объект и методика работы

Объектом работы являлся участок занятый культурами сосны кедровой сибирской 1962 года посадки (рис.1), расположенный в Вологодской области г. Устюжна Залесское участковое лесничество Устюженского лесничества. Отбор кернов производился на постоянном лесосеменном участке №51, расположенного в квартале 5 выдел 22 (E 58”45.283” : N036”11.293”). Площадь участка составляет 5,1 га. Отбор кернов проводился 05/09/2011г.

Рис. 1. Вид учётных культур кедра сибирского.

Рельеф участка представляет собой слабоволнистую равнину, переходящую в раскидистое плато, сильно рассечённое реками. Здесь можно полагать, что внутренний сток в подобных условиях затруднен, большинство осадков переходит в поверхностный сток. В живом напочвенном покрове присутствовали типичные для южнотаёжных лесов растения: гудайера ползучая (Goodyera repens L.), хвощ лесной (Equisetum sylvaticum L.), черника миртолистная (Vaccínium myrtíllus L.); в подлеске присутствует осина обыкновенная (Populus tremula L.), на светлых местах встречается малина обыкновенная (Rubus idaeus L.).        

Всего было отобрано 12 кернов с 12 учётных живых деревьев сосны кедровой сибирской. Место отбора керна на дереве замазывалось садовым варом. После чего, керны были доставлены в лабораторию дендрохронологии ИГ РАН, где и прошли дальнейшую обработку в соответствии с общепринятыми методическими требованиями древесно-кольцевого анализа [4, 11].

Для математической обработки использовались программы из Dendrochronology Program Library, которые находятся в свободном доступе в интернете

Ширину годичных колец измеряли на полуавтоматической установке LINTAB с точностью до 0.01 мм. С помощью программы COFECHA [12] осуществлялся контроль качества выполненных измерений, поиск выпадающих и ложных колец, а также выполнена перекрестная датировка всех отобранных кернов между собой (рис.2). После перекрёстной датировки хронология приобретает абсолютные значения с известным годом формирования каждого годичного кольца.

Рис. 2. Индивидуальные хронологии деревьев сосны сибирской, абсолютно датированных относительно года образования годичного кольца.

На величину годичного прироста деревьев (активность камбиальных клеток) оказывает влияние большое количество как внутренних, так и внешних комплексно действующих факторов [7]. Радиальный прирост деревьев (ширина годичного кольца) находится под контролем внутренних факторов и модифицируется внешними.

Для понимания факторов, влияющих на годичный прирост сосны кедровой в условиях Устюженского лесничества нами был построен обобщённый ряд, характеризующий основные черты изменчивости прироста, путём расчёта взвешенных средних в программе ARSNAN (Cook, 1985). Для древесных кернов сосны кедровой,  EPS имеют значение превосходящее 0,85, что говорит об однородности полученного дендрохронологического ряда и одинаковой реакции деревьев на изменения внешних условий. При значениях EPS ≥ 0.85 хронология считается достаточно представительной (Briffa, Jones, 1990).

Результаты дендрохронологического анализа

Обобщённый временной ряд индексов радиального прироста приведён на рис.3. Как видно из графика, в изменчивости прироста кедра наблюдаются четко выраженные локальные минимумы и максимумы прироста. Анализируя связь этих колебаний с колебаниями климата в отдельных случаях можно понять, какие климатические условия благоприятны для формирования у кедровой сосны высокого прироста стволовой древесины в данном древостое, а какие отрицательно сказываются на продуктивности. Поняв эти закономерности можно пытаться менять их в нужную для лесовода строну, давать обоснованные прогнозы состояния насаждений в связи с изменениями климатической обстановки.

Рис. 3. Динамика обобщённых индексов радиального прироста учётных деревьев сосны сибирской в Вологодской области по годам.

Влияние климатических факторов на формирование годичного прироста сосны сибирской

Для анализа связи прироста годичного кольца с метеопараметрами использовалась программа DendroClim2002, разработанная группой учёных университета в штате Невада США (пример на рис.4). При расчёте применялись индексы прироста кедра сибирского и помесячные ряды метеонаблюдений среднемесячной температуры и месячные суммы осадков с 1970 по 2007 г. В программу DendroClim2002 были заложены расчетные значения за период с января года, предшествующего году формирования годичного прироста по декабрь года формирования годичного прироста.

Рис. 4. Корреляционный анализ радиального прироста кедра сибирского от среднемесячной температуры года предшествовавшего (месяц указан заглавными буквами) формированию древесного кольца и года формирования древесного кольца.         

Выводы

1. Анализируя обзор литературы можно отметить, что лесоводственные свойства сосны сибирской кедровой и процессов динамики кедровых лесов показывают, что кедровая формация в современных климатических условиях весьма устойчива не только в границах ареала, но и сопредельных районах. Это подтверждается наличием продуктивных древостоев кедра в районах северной лесостепи, а также успешным выращиванием искусственных насаждений южнее границы его естественного ареала произрастания в Сибири и в Европейской России – от Мурманского Заполярья до лесостепной зоны Орловской области.
2. При расчёте связи прироста годичного кольца кедра и среднемесячной температурой в год формирования и в год предшествовавший формированию годичного кольца (рис.4) установлена: 1) отрицательная корреляция (r=-0.45) для января года предшествующего формированию древесного кольца; 2) положительная корреляция (r=0.45) со среднемесячной температурой декабря года, предшествующего году формирования годичного прироста; 3) положительная корреляция (r= 0.32) со среднемесячной температурой октября, года формирования древесного кольца.

Связь прироста с температурой зимы предшествующей годичному приросту, может говорить об отрицательном влиянии на прирост кедра морозных зим.

Положительная корреляция наблюдается с температурой октября (r=0,32) в год формирования годичного кольца, что вызывает камбиальную активность в октябре при благоприятной тёплой погоде. Известно, что активный радиальный прирост кедра в зоне смешанных лесов продолжается с первых дней мая до начала сентября [3]. Следует также отметить, что рост хвойных пород в подзоне средней и южной тайги Европейского Севера происходит в мае – июне и продолжается в течение 25 – 40 дней, а рост по диаметру откладывается с третьей декады мая, порой по октябрь [2].

3 Обильные осадки марта (r=-0,34), года предшествующего формированию годичного кольца отрицательно влияют на радиальный прирост кедра в текущем году. Связано это, по нашему мнению с тем, что обильные осадки марта задерживают наступление вегетационного периода для древостоя и создают избыточное увлажнение почвы летом, что приводит к нарушению её водно-воздушного баланса. Из-за этого кольцо предыдущего года образуется узким, что негативно влияет на образование кольца следующего года, т.к. кольцо предыдущего года поставляет меньше водно-питательных веществ для образования годичного кольца нынешнего года.

Зимние осадки декабря (r= 0,37), положительно влияют на прирост годичного кольца. Мы считаем, что обильные осадки декабря защищают почву от промерзания в течение зимы под снежным покровом. Снежный покров защищает корневую систему дерева от морозов, и при снегопадах устанавливается циклон и безморозная погода.

Можно сделать заключение, что кедр сибирский в условиях Устюженского лесничества не испытывает стрессов от воздействия климатических факторов. Может несколько снизить прирост после морозных зим, после чего, при благоприятных условиях восстанавливается.

Список литературы

1. Биофизические методы исследований в экофизиологии древесных растений. – Л., Наука, 1979. – 112с.
2. Вернодубенко В.С. Динамика хвойных древостоев на торфяных почвах Европейского Севера. Автореф. дисс. … канд. с.-х. наук. Архангельск, 2011. – 20 с.
3. Итоги науки и техники. Серия: Лесоведение и лесоводство. Том 5. Хвойные породы в лесном хозяйстве. Под редакцией д. с.-х. н. Н.Н. Свалова. Москва. Производственно-издательский комбинат ВИНИТИ. 1989. – 153 с.
4. Дендрохронологическая информация в лесоводственных исследованиях. Под ред. В.А. Липаткина, Д.Е. Румянцева. М.: МГУЛ, 2007 – 138с.
5. Деревья и кустарники СССР. Том I. Голосеменные. Соколов С.Я. 1949. Издательство Академии наук СССР. Москва 1949 Ленинград. — 463 с.
6. Дроздов И.И. Интродукция сосны кедровой сибирской в европейскую часть лесной зоны: Автореф. дис… доктора сельскохозяйственных наук в форме научного доклада. – М.: МЛТИ, 1992. — 48 с.
7. Крамер П.Д., Козловский Т.Т. Физиология древесных растений. – М.: Лесная промышленность. – 1983. – 464 с.
8. Лесная геоботаника и биология древесных растений: Сб. научн. тр. – Брянск: изд. БИТМа, 1987. – 151.
9. Научные труды. Выпуск 167. Вопросы лесовыращивания и рационального лесопользования. М. Типография Московсого лесотехнического института. 1985. — 185 с.
10. Румянцев Д.Е. История и методология лесоводственной дендрохронолгии: монография. – М. ГОУ ВПО МГУЛ, 2010. – 109 с.
11. Шиятов С.Г., Ваганов Е.А., Кирдянов А.В. и др. Методы дендрохронологии. Ч. I. Основы дендрохронологии. Сбор и получение древесно-кольцевой информации. Екатеринбург, 2000. 81 с.).
12. Holmes R.L. // Tree-Ring Bull. 1983. V. 43. С. 69–78.[schema type=»book» name=»АНАЛИЗ РОСТА КУЛЬТУР PINUS SIBIRICA DU TOUR В УСЛОВИИИ ИНТРОДУКЦИИ ВОЛОГОДСКОЙ ОБЛАСТИ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ ДЕНДРОХРОНОЛОГИИ» description=»Рассмотрена экологическая реакция на климатические условия культур сосны сибирской кедровой в условиях интродукции на Европейском Севере. Результаты исследования показывают перспективность интродукции данного вида для Европейской части России.» author=»Жуков Роман Сергеевич, Черакшев Андрей Васильевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТРИНА» pubdate=»2016-12-25″ edition=»euroasian-science.ru_25-26.03.2016_3(24)» ebook=»yes» ]