Характеристика объектов изучения
Оценка адаптации была проведена в географических культурах сосны обыкновенной, созданных в 1976 г. в кв. 107 Красно-Зорькинского лесничества Управления лесами «Бузулукский бор» (название указано на момент закладки культур) в Борском районе Самарской области по общесоюзной программе и методике [Изучение имеющихся и создание новых географических культур: Программа и методика работ. – Пушкино: ВНИИЛМ, 1972. – 52 с.] (рис. 12).
| Рисунок 1 – Татарский климатип |
| Рисунок 2 – Латвийский климатип |
| Рисунок 3 – Куйбышевский климатип |
| Рисунок 4 – Кировский климатип |
– границы географических культур сосны обыкновенной (кв. 107, выд. 22)
Рисунок 12– Выкопировка из плана лесонасаждений Красно-Зорькинского лесничества Национального парка «Бузулукский бор»
Общая площадь культур – 21,4 га. В посадках представлены 40 климатипов из 27 лесосеменных районов и подрайонов, согласно действующему лесосеменному районированию [Лесосеменное районирование основных лесообразующих пород в СССР, 1982 г.]. Все климатипы имеют по 3 повторности кроме климатипа № 57 (4 повторности) и № 86 (1 повторность).
По физико-географическому районированию участок с лесными культурами относится к лесостепи. Лесосемейнной район, подрайон – Уральский ХХХХХХХХХХХХХ. Средне-Волжский, Заволжский
Тип условий произрастания – В2.
Категория площади – бывший выгон для скота.
Рельеф участка, занятого культурами, по нивелировки 1977 г. волнистый с общим подъемом в северном направлении. Понижения (условные отметки 1,0 – 3,0 м) занимают 31% блоков и повышения (условные отмети 6,0 – 8,0 м) – 11% блоков.
Почва на участке легкосупечанная, подстилаемая мелкозернистым песком. Мощность гумусового горизонта на эродированных (сдутых) почвах – около 30 см, на обычных – 69 – 100 см, а на погребных вместе с эоловым наносом превышает 200 см [Мельник П.Г., Смирнов И.Н., Камышова Л.В. 90-летний опыт географических культур сосны обыкновенной в Бузулукском бору // Вестник Москвоского государственного университета леса – Лесной вестник, с. 28 – 34.].
По данным метеостанции «Боровое лесничество», удаленной от культур на 20 км, участок с географическими культурами имеет следующие характеристики:
1) высота над уровнем моря – 81;
2) средняя годовая температура 3,5оС;
3) осадки за год – 478,4 мм;
4) осадки за вегетационный период – 218,7 мм;
5) число дней с температурой, превышающей 5°С – 176;
6) сумма температур свыше 5оС – 2784оС.
Культуры посажены 21 – 27 апреля 1976 г. с размещением 2,5х0,75 м (5,3 тыс. шт./га). Для создания культур почва подготавливалась сплошной вспашкой с оборотом пласта, методом рядовой механизированной посадки агрегатом из двух СЛЧ-1. Возраст посадочного материала 2 года. Отсутствуют сопутствующие породы, а также их смешение.
Дополнение культур 14 – 18 апреля 1977 г. (под меч Колесова трехлетними сеянцами) оказалось малоэффективным из-за сильной засухи в апреле, мае и июле.
В 1976 – 1980 гг. проводились ручные лесокультурные уходы в рядах и механизированные в междурядьях. Рубки ухода и противопожарные мероприятия не проводились.
Схема участка географических культур показана на рисунке 13.
Рисунок 13 – План географических культур сосны обыкновенной с вертикальной съемкой площади
Результаты исследований
Сохранность и рост культур
Характеристика районов происхождения семян изученных нами климатипов сосны обыкновенной представлена в таблице3.
Районы происхождения семян по северной широте располагаются от 52о27’ до 58о49’.
Наибольшая продолжительность вегетационного периода (165 дней) соответствует району происхождения Латвийского климатипа. Идентичные вегетационные периоды (160 дней) у Куйбышевской области и Татарской АССР.
Наименьшая сумма эффективных температур (1800оС) и среднегодовая температура воздуха (1,3оС) отмечается в Кировской области.
Годовое количество осадков варьирует в пределах 450 и 630 мм в год, наибольшее в Латвийской АССР (630 мм) и Кировской области (500 мм).
Гидротермический коэффициент Куйбышевской области (0,8) означает недостаточное увлажнение территории, коэффициент Латвийской АССР (1,8), напротив, свидетельствует об избыточном увлажнении. В Татарской АССР и Кировской области увлажнение территории оптимальное.
(Этот коэффициент предложен советским климатологом Г. Т. Селяниновым.)
Таким образом, Куйбышевская область и Татарская АССР имеют более близкие климатические условия. Латвийская АССР и Кировская области по большинству климатических показателей отличаются от района произрастания контрольного климатипа.
Пункты переброски семян, исследованных нами климатипов, обозначены на карте лесосеменного районирования (рис. 14).
Таблица 3 – Характеристика районов происхождения семян сосны обыкновенной
| № п/п | Географическое происхождение семян | Координаты | Продолжительность вегетационного периода, дни | Сумма эффективных температур > 5оС | Среднегодовая tо воздуха, оС | Гидротермический коэффициент | Σ Осадков за год, мм | Континентальность климата, % | ||
| Лесосеменной район, подрайон | Лесхоз (республика, край, область) | с.ш. | в.д. | |||||||
| Средне-Волжский, Заволжский | ОЛПО «Бузулукский бор», Куйбышевская обл. | 52̊47̕ | 52̊15̕ | 3,0 | 0,8 |  | ||||
| Средне-Волжский, Пензенско-Ульяновский | Камский лесхоз, Татарская АССР | 53̊50̕ | 46̊00̕ | 3,0 | 1,2 |  | ||||
| Латвийский, Восточный | Яунелгавский лесхоз, Латвийская ССР | 55̊27̕ | 25̊10̕ | 5,3 | 1,8 |  | ||||
| Вятский, Кировский | Слободской лесхоз, Кировская обл. | 58̊49̕ | 50̊06̕ | 1,3 | 1,4 |  |
Условные обозначения:
Районы происхождения испытуемых климатипов: Средне-Волжский лесосеменной район (21), Пензенско-Ульяновский подрайон (а), Татарская АССР, Камский лесхоз; Средне-Волжский лесосеменной район (21), Заволжский подрайон (б), Куйбышевская область, ОЛПО «Бузулукский бор»; Вятский лесосеменной район (9), Кировский подрайон (а), Кировская область, Слободской лесхоз;
Латвийский лесосеменной район (12), Восточный подрайон (б), Латвийская АССР, Яунелгавский лесхоз
Рисунок 14 – Карта лесосеменного районирования сосны обыкновенной (Лесосеменное районирование основных лесообразующих пород, 1982)
По мнению многих исследователей, важным показателем успешности адаптации деревьев к новым условиям среды является выживаемость растений в географических культурах [Ирошников, А.И. Географические культуры хвойных в южной Сибири/ А.И. Ирошников // Географические культуры и плантации хвойных в Сибири. – Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 1977. – С. 4-110.; Черепнин, В.Л. Сосна обыкновенная в Восточной Сибири: автореф. дис. ... канд. биол. наук / В.Л. Черепнин. - Красноярск, 1970. - 24 с.].
Результаты учета сохранности культур за 1980, 1999, 2006 и 2013 гг. представлены в таблице 4.
Таблица хх – Сохранность географических культур сосны обыкновенной
| № п/п | Географическое происхождение семян | Координаты, с. ш. | Площадь блока, га | Сохранность, % | ||||
| Лесосеменной район, подрайон | Лесхоз (республика, край, область) | 1980 г.* | 1999 г.* | 2006 г.** | 2013 г.*** | |||
| Средне-Волжский, Заволжский | ОЛПО «Бузулукский бор», Куйбышевская обл. | 52̊47̕ | 0,141 | |||||
| Средне-Волжский, Пензенско-Ульяновский | Камский лесхоз, Татарская АССР | 53̊50̕ | 0,245 | |||||
| Латвийский, Восточный | Яунелгавский лесхоз, Латвийская ССР | 55̊27̕ | 0,096 | |||||
| Вятский, Кировский | Слободской лесхоз, Кировская обл. | 58̊49̕ | 0,145 |
* Данные ведомости инвентаризации географических культур сосны, 1976 г.
**
*** Данные собственных исследований, 2013 г.
По данным инвентаризации 1980 года сохранность географических культур сосны обыкновенной у большинства климатипов оказалось высокой (более 50 %).
По состоянию на 1999 год сохранность стандарта (Куйбышевская обл., Бузулукский бор) составила 50%, ее превысила сохранность Татарского и Латвийского климатипов (59%). Наименьшая сохранность была отмечена у Кировского климатипа (20%).
К 2006 году по сохранности стал лидировать Латвийский климатип (56%), самый низкий уровень сохранности по-прежнему оказался у Кировского климатипа (13%).
В итоге, к 37-летнему возрасту у изучаемых климатипов произошел следующий отпад деревьев: Кировский климатип – 87%, Латвийский – 78%, Татарский – 71%. Куйбышевский климатип «Бузулукский бор» отличается наименьшим числом элиминировавших деревьев – 65%.
Таким образом, анализ результатов сохранности географических культур сосны обыкновенной в новых условиях местопроизрастания показывает, что лучшие данные по этому показателю имеют местные происхождения и образцы с прилегающих районов со схожими природно-климатическими условиями.
Многолетние исследования географических культур показали, что сосна различного географического происхождения во всех пунктах испытаний имеет существенные различия в особенностях роста и развития. Сосны из семян северных климатипов в зоне оптимума имеют наибольшую сохранность, но растут медленнее и накапливают меньшие запасы стволовой и общей массы. Насаждения, выращенные из семян южных климатипов сосны растут и изреживаются быстрее, менее устойчивы к неблагоприятным климатическим условиям и патогенам, чаще имеют кривую форму ствола по сравнению с насаждениями из местных семян. Исследования последних лет подтверждают, что рост потомств сосны и их фенологическое развитие зависят от географического происхождения семян. Отмечается преимущество в росте культур местного происхождения, а также происхождений сосны, климатические условия которых сходны с условиями выращивания. Несомненный интерес представляют случаи лучшего роста и развития потомств сосны инорайонного происхождения. Такие климатипы важны для практического использования с целью выделения сортов-популяций. Географические культуры сосны обыкновенной представляют также значительный интерес с точки зрения прогноза реакций внутривидовых таксонов как на региональное, так и на глобальное изменение климата [Rehfeldt G.E., Tchebakova N.M., Milyutin L.I., Parfenova E.I., Wykoff W.R., Kouzmina N.A. Assessing population responses to climate in Pinus sylvestris and Larix spp. Of Eurasia with Climate - Transfer Models. Eurasian J. For. Res. 6-2: 83-98, 2003.; Rehfeldt G.E., Tchebakova N.M., Parfenova E.I., Wykoff W.R., Kuzmina N.A., Milyutin L.I. Intraspecific responses to climate in Pinus sylvestris. Global Change Biology. - 2002. - № 8. - P. 912-929].
Одним из важнейших показателей степени развития культур является рост по диаметру. Данные представлены в таблице ХХ.
Таблица ХХ – Статистические показатели роста климатипов сосны обыкновенной по диаметру
| № п/п | Лесхоз (республика, край, область) | х, см | ơ | m | V, % |
| ОЛПО «Бузулукский бор», Куйбышевская обл. | 16,5 | 5,62 | 0,62 | ||
| Камский лесхоз, Татарская АССР | 13,0 | 4,43 | 0,49 | ||
| Яунелгавский лесхоз, Латвийская ССР | 11,8 | 4,51 | 0,59 | ||
| Слободской лесхоз, Кировская обл. | 22,4 | 8,51 | 1,46 |
По средним статистическим показателям наибольший средний диаметр отмечен у Кировского климатипа (22,4 см), наименьший – у Латвийского (11,8 см). Коэффициент индивидуальной изменчивости по диаметрам соответствует у Татарского и Куйбышевского климатипов – низкому уровню изменчивости, у Латвийского и Кировского – среднему.
Коэффициенты изменчивости линейного и радиального роста изучаемых климатипов в определенной степени характеризуют генотипическую структуру их популяций. Большая изменчивость показывает соответственно большее генетическое разнообразие, меньшая – некоторую стабилизацию структуры популяции по таксационным показателям, вызванную более быстрым процессом формирования структуры древостоя у ряда климатипов [20].
Рост культур в высоту является одним из важнейших признаков, указывающих на приспособленность культур к данным природно-климатическим условиям и их продуктивности [Смогунова диссертация]. Полученные нами данные по этому признаку показаны в таблице ХХ.
Таблица ХХ – Статистические показатели роста климатипов сосны обыкновенной по высоте
| № п/п | Лесхоз (республика, край, область) | х, м | ơ | m | V, % |
| ОЛПО «Бузулукский бор», Куйбышевская обл. | 19,0 | 3,42 | 0,38 | ||
| Камский лесхоз, Татарская АССР | 12,3 | 2,33 | 0,26 | ||
| Яунелгавский лесхоз, Латвийская ССР | 13,8 | 2,87 | 0,38 | ||
| Слободской лесхоз, Кировская обл. | 15,0 | 4,13 | 0,71 |
Исходя из средних статистических показателей роста климатипов сосны обыкновенной по высоте в 37-летнем возрасте, средняя высота колеблется от 12,3 до 19,0 м. По средней высоте лидирует Куйбышевский климатип (19,0 м), наименьшая высота у Татарского климатипа (12,3 м).
Полученные коэффициенты индивидуальной изменчивости исследованных климатипов по шкале С.А.Мамаева (1973) соответствуют: у Татарского и Куйбышевского климатипов – низкому уровню, Латвийского и Кировского климатипов – среднему.
Еще одним важным показателем продуктивности культур является размер кроны. Так как именно в кроне протекают основные жизненные процессы растений – фотосинтез, дыхание, транспирация и т.д., обеспечивающие рост растений, продуктивность и семенное размножение [СМОГУНОВА ДИССер]. Размеры кроны вдоль и поперек ряда представлены в таблице ХХХ.
Таблица ХХХ – Диаметр кроны культур сосны обыкновенной
| № п/п | Лесхоз (республика, край, область) | Размер кроны, см | |
| вдоль ряда | поперек ряда | ||
| ОЛПО «Бузулукский бор», Куйбышевская обл. | |||
| Камский лесхоз, Татарская АССР | |||
| Яунелгавский лесхоз, Латвийская ССР | |||
| Слободской лесхоз, Кировская обл. |
Наибольшая протяженность кроны как вдоль, так и поперек ряда выявлена у Латвийского климатипа. Это связано с низкой сохранностью данного образца (22%) и, следовательно, значительным увеличением площади питания, приходящейся на одно дерево.