Файл: Программа Воспроизводство и рациональное использование лесных ресурсов выпускная квалификационная работа.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 07.12.2023

Просмотров: 106

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Содержание

Введение

Аналитическая часть Общая площадь лесов в мире составляет порядка 4,0 млрд га, или 31 % от общей площади суши. На душу населения приходится по 0,5 га, однако леса неравномерно распределены между народами и регионами мира. Более половины – 54 % лесов мира приходится всего на пять стран: Российскую Федерацию, Бразилию, Канаду, Соединенные Штаты Америки и Китай. Как известно, лес является источником получения древесных и недревесных ресурсов, особенностью которых является их возобновляемость. Вместе с этим, потребности современного человека в лесных ресурсах возрастают из года в год в связи с привлечением новых функций в сфере взаимоотношений человека и природы, вследствие чего в настоящее время обезлесение и деградация ландшафта представляют собой глобальные проблемы, поэтому особую значимость приобретают вопросы лесовосстановления.Лесовосстановление в широком смысле слова состоит из комплекса природных и искусственных процессов, в том числе обусловленных специальными технологическими и организационными мероприятиями, по образованию молодых лесных насаждений главных лесных древесных пород на землях, предназначенных для лесовосстановления. Оно осуществляется естественным (сохранение подроста от повреждения при лесозаготовках, оставление семенных деревьев на вырубках, подготовка напочвенной среды и почвы), искусственным (посев семян, посадка саженцев) или комбинированным способом (сочетание естественного и искусственного возобновления на одном и том же участке).Технология лесовосстановления предусматривает выполнение комплекса технологических мероприятий, направленных на выращивание лесных культур: расчистка участка, корчевка пней, обработка почвы, посадка, агротехнический уход. Агротехнический уход в соответствии с проектом может включать: ручную оправку деревьев от завала травой и почвой, заноса песком, размыва и выдувания почвы, выжимания морозом; рыхление почвы; уничтожение или предупреждение появления нежелательной травянистой и древесно-кустарниковой растительности; полив и подкормку деревьев главных пород удобрениями.Создание лесных культур способно обеспечить непрерывное и эффективное восполнение вырубаемых запасов древесины путем выращивания высокопродуктивных лесных насаждений из хозяйственно ценных пород. Оно может быть успешным при выполнении комплекса научно обоснованных мероприятий, обеспечивающих оптимальные условия на всем протяжении лесокультурного производства.От своевременного восстановления вырубаемых площадей и гарей ценными в хозяйственном отношении древесными породами зависит не только соблюдение основного принципа в лесном хозяйстве – постоянство и непрерывность лесопользования, но и сохранение экологического равновесия в природе (Огиевский, 1962). Поэтому задача государства заключается в сохранении площадей лесного фонда и их увеличении за счет бросовых земель, непригодных для сельскохозяйственного пользования, а конкретная задача лесного хозяйства состоит в быстром восстановлении лесных экосистем после рубок или лесных пожаров. Ведь во многих случаях естественным путем такие площади восстанавливаются в течение многих десятилетий, особенно в экстремальных почвенно-климатических условиях, а быстрое лесовосстановление на них означает и быструю ресурсоотдачу (Парамонов, Ишутин, Ананьев, 2000).На современном этапе развития лесного хозяйства в нашей стране главнейшей задачей лесоводов является повышение продуктивности, устойчивости и качества лесов. В этой связи большое значение имеет получение знаний об особенностях географической изменчивости древесных пород, которое осуществляется методами оценки вариабельности таксационных и других признаков популяций вида в пределах его ареала, а также через создание и изучение географических культур.Географические культуры являются созданной экспериментальной базой для изучения географической изменчивости наследственных свойств основных лесообразующих пород, для разработки эффективного лесосеменного районирования и отбора сортовых экотипов, выращивание которых позволит повысить продуктивность и качество древостоев. Географические лесные культуры – это культуры лесных древесных растений, выращиваемые на однородном экологическом фоне из семян различного географического происхождения. Выращивание географических происхождений в выровненных экологических условиях – один из наиболее старых и надежных способов изучения наследственных различий между насаждениями сосны из различных участков ареала и выявления климатипов, перспективных для интродукции (Ромедер, Шенбах, 1964). Таким образом, географические культуры позволяют выявить наиболее высокопродуктивные и устойчивые формы древесных пород, определить районы заготовок и использования семян, пригодные для использования в определенной лесорастительной зоне и перспективные по росту, форме стволов деревьев, качеству древесины, устойчивости к болезням, вредителям леса, к атмосферным загрязнителям и другим негативным факторам. Pinus sylvestris L. – сосна обыкновенная, является одним из наиболее распространенных видов древесных растений на территории России. На долю сосновых насаждений приходится около 18 % покрытой лесом площади. То есть с уверенностью можно утверждать, что Pinus sylvestris L. является важнейшим образователем как равнинных, так и горных светлохвойных лесов, как минимум на территории России. Сосну широко применяют в степном и защитном лесоразведении, она является главной породой при создании лесных культур на песках. Помимо этого отмечается, что сосновые леса имеют большое водоохранное и водорегулирующее значение, выполняют важные санитарно-гигиенические функции, так как сосна выделяет фитонциды, очищающие воздух от болезнетворных микроорганизмов. Следовательно, в сравнении с другими видами, сосна обыкновенная имеет самое большое значение для народного хозяйства нашей страны, так как дает ценную древесину, а также живицу, кору и хвою, применяемые в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.Необходимость сохранения генетического потенциала сосновых лесов, сохранения биоразнообразия с целью повышения их устойчивости приобретает все большее значение в связи с глобальным потеплением климата и нарастающим антропогенным воздействием на лесные экосистемы. В настоящее время интенсивная эксплуатация сосновых лесов, повышение рекреационной нагрузки, многочисленные пожары, массовые поражения вредителями приводят к значительному сокращению лесопокрытой площади, исчезновению ценных популяций, снижению биоразнообразия сосновых экосистем. Как отмечено в работах многих лесоводов (Вересин, 1987; Shutyaev 1997), из-за высокого риска обеднения генофонда сосны обыкновенной, несмотря на высокие уровни ее внутрипопуляционной изменчивости и известную высокую адаптируемость, прогнозируются снижение устойчивости и быстрые изменения в распределении площадей сосновых насаждений. Другим поводом для охраны генетических ресурсов этой ценной породы является появление искусственных насаждений неизвестного случайного происхождения, которые могут приводить к «загрязнению» её геенофонда.Следовательно, сохранение генетического разнообразия вида и его структурной организации возможно только при условии сохранения генофонда каждой популяции, а для этого необходимо разработать систему или структуру популяций вида, в которой отражена общая картина генетического разнообразия и четко установлены границы. То есть популяционная структура вида является основой сохранения его генофонда (Правдин, 1964; Мамаев, 1973; Видякин, 1991; Животовский, 1991). Одним из методов изучения наследственных особенностей популяций вида являются географические культуры. С практической точки зрения географические культуры могут служить для отбора и селекционного испытания, базой для создания лесосеменных плантаций с улучшенным репродуктивным материалом. Они остаются актуальными для выявления географической неоднородности вида. Изучение географических культур позволяет выявить особенности их популяционно-географических отличий в определенных условиях окружающей среды. Для этого необходимо производить мониторинг и отслеживать состояние древесных насаждений. Необходимо отметить, что наибольшее число географических культур создано именно по сосне обыкновенной. Обращаясь к исторической хронике, хочется отметить, что географическую изменчивость древесных пород впервые начали изучать в первой половине XlX в. В 1823-1832 гг. во Франции А. Де Вильмореном был заложен первый опыт сравнительного испытания культур, проведенный как раз на сосне обыкновенной. В России первые опыты таких культур были заложены М. К. Турским в период 1877-1878 годов в лесной даче Петровской земледельческой и лесной академии (Селекция, 1982). Основным результатам многих исследований этих самых старых географических культур в России посвящены классические труды (Турский, 1878, 1912; Нестеров, 1912). Забегая немного вперед, из этих трудов можно сделать следующие выводы: к 108-111 годам географические культуры на пробных площадях (0,06-0,09га) имеют небольшое количество деревьев сосны (20-53) с участием естественным путем появившихся липы, березы, дуба, вяза. в связи с замедлением роста сосны по высоте некоторые опытные насаждения перешли из I во II класс бонитета. Отмечено заметное сглаживание в росте культур местного и инорайонного происхождения. Это объясняется определенной приспособляемостью культур северных и южных районов к местным условиям вследствие, во-первых, отбора, во-вторых, вследствие физиологической перестройки организмов деревьев в новой физико-географической среде. Ещё одной причиной может быть влияние различий в густоте насаждений и отсутствие рубок ухода в загущенных культурах (Тараканов, 2019).Справедливо считается, что происхождение семян оказывает существенное влияние на биологические особенности экотипов в новых условиях роста, что сказывается на всех хозяйственно важных показателях сосны (сохранность, продуктивность, качество стволов) (Галдина, 2012). Современные исследования географических культур сосны обыкновенной в разных частях её ареала подтверждают, что рост сеянцев сосны и их фенологическое развитие зависят от географического происхождения семян (Кузьмина, 2010). В качестве достойного примера можно привести еще одно исследование, основанное на насаждениях территории самодержавной России. Лесные культуры разного географического происхождения (их семена были собраны в 19 губерниях России; семена представляли 14 географических регионов) созданы А.В. Тюриным в 1913 году в Брянском Опытном лесничестве. Работа Ю.С. Красиковой (2020) посвящена изучению современного состояния и особенностей роста географических культур сосны обыкновенной в Брянской области. В 1910-1916 гг. под руководством профессора В.Д. Огиевского предпринята попытка создания первой сети географических культур, включающей 9 пунктов испытания потомства этого вида (Лесосеменное районирование, 1982). Так, к 1916 г. По инициативе В. Д. Огиевского была создана сеть географических культур сосны, дуба и лиственницы. Как считал В.Д. Огиевский (1916), целевое назначение географических культур в том, чтобы выяснить два существенных вопроса лесокультурного дела: можно ли при употреблении семян, полученных из определенных районов, выращивать здоровые насаждения, дающие ценную древесину, представляет ли сосна, растущая в различных областях России, разные географические виды, или мы имеем один вид, рост которого варьирует в зависимости от условий местопроизрастания. Результаты исследования этих культур отражены в работах С.А Самофала (1925), Обновленского (1940, 1951) и С.Н. Санникова (1957). Ими было отмечено, что сосна различного географического происхождения существенно отличается по росту, устойчивости, морфологическим признакам. Оценка географических опытов – один из наиболее перспективных подходов к изучению реакции лесообразующих видов на изменение физико-климатических условий местопроизрастания, поэтому опыты с географическими культурами лесных видов становятся важнейшим, а часто и единственным основанием для рекомендаций по использованию репродуктивного материала, а подбор происхождений необходим для стабильности будущих популяций, для их долговременной сохранности (Schultze, 1994; Шутяев, 2007). Согласно многим исследованиям, географическая изменчивость может проявляться в разном возрасте по-разному и на различных частях самого растения. Часто отмечается, что культуры разного географического происхождения характеризуются различной сохранностью и энергией роста, поэтому значительный научный и производственный интерес представляют объекты по испытанию климатипов сосны. В этой связи отметим, что в строгом смысле слова под термином «климатип» подразумевают «климатический экотип» - «Экотип (климатип, эдафотип) - генетическое подразделение вида, происходящее в результате действия отбора в своеобразных условиях внешней среды и проявления адаптации к этим условиям. По формирующим факторам выделяют климатические экотипы - климатипы (возникают под влиянием преимущественно климатических факторов) и эдафические экотипы - эдафотипы (возникают преимущественно под влиянием почвенно-грунтовых условий)» (Указания, 2000; Александров, Проказин, 2018). В этой связи некоторые из испытываемых в географических культурах популяций, условно называемые «климатипами», в действительности могут оказаться представителями одного и того же климатипа, а не разных климатипов. В качестве одного из примеров по изучению потомств различных популяций и выявлению климатипов выступают географические культуры сосны обыкновенной, заложеные в Беларуси в 1959 г. (Первый опыт на территории страны) В. Г. Мишневым и Е. Д. Манцевичем в содружестве с Центральной контрольной станцией лесных семян и Белорусской контрольной станцией лесных семян на площади 8,7 га и являются объектами исследований П.В. Тупика (2022). Однако, в настоящее время географические культуры сосны обыкновенной произрастают на площади 4,4 га и представлены 44 «климатипами» (точнее – популяциями в широком смысле слова). Сокращение числа популяций связано с тем, что потомства климатипов юго-восточного происхождения (Повлодарский, Кокчетавский, Семипалатинский, Кустанайский) оказались нежизнеспособными в условиях Беларуси и погибли в первые 2–3 года. Часть вариантов географических культур была уничтожена пожаром. Диапазон происхождения семян сосны обыкновенной: 48–62° северной широты и 22–111° восточной долготы. Отметим, что от географической широты зависит такой важный климатообразующий фактор, как высота солнца над горизонтом. От этого зависит количество солнечного тепла, которое приходит к поверхности. Чем меньше солнечного тепла, тем слабее прогревается воздух, тем холоднее климат, значит и ниже температура: данные подтверждают вывод о значительном перераспределении рангов климатипов сосны в культурах этого возраста.С учетом климатических характеристик районов происхождения прослежено позитивное влияние температурного и водного режимов на рост потомств: чем продолжительнее период с суммой эффективных температур в местах заготовок семян, тем успешнее на объекте рост сосны по диаметру ствола (r = 0,853 ± 0,09) и высоту (r = 0,744 ± 0,11). Стоит обратить внимание и на то, что средний диаметр ствола на уровне 1.3 м как количественный таксационный показатель имеет широкое применение в теории и практике лесоустройства и лесного хозяйства. Его величина является одним из критериев при установлении возраста технической спелости насаждений, при определении их продуктивности по таблицам хода роста, включая их товарную и сортиментную структуру, а также при расчетах размеров многоцелевого использования лесов. Кроме того, этот показатель имеет большое значение при проектировании лесоводственных мероприятий в разных категориях защитных лесов, в том числе рубок ухода.Для географических культур сосны вопросы строения по диаметру с дифференциацией их по разным экотипам и географическим происхождениям семян являются малоизученными, так как преимущественно вопрос рассматривается непосредственно для разновозрастных насаждений сосны обыкновенной естественного происхождения. Применительно к этой проблеме имеются лишь единичные публикации отечественных (Смогунова, 2000; Галдина, 2012, 2017) и зарубежных (Rieger, 1987; Feliksik, 2000) ученых, а также отрывочные сведения общего характера (Успенский, 1974).Обобщенная лесовоственно-таксационная характеристика географических лесных культур сосны по данным 32 пробных площадей, заложенных на полигоне «Ступинское поле» в сентябре-октябре 2018, 2019 и 2020 годов, приведена в исследовании М.И. Михайлова, осуществленного под руководством профессора М.П. Чернышова (Чернышов, 2021). Полученные им данные дают следующую картину. Амплитуда изменения диаметров ствола деревьев сосны на высоте 1,3 м у степных экотипов шире, чем у лесостепных. При этом величины диаметров самых тонких деревьев на временных пробных площадях (ВПП) в лесостепных экотипах колеблются в пределах 0,26-0,51 величины диаметра среднего дерева, а у степных экотипов - 0,51-0,70. Величины максимальных диаметров деревьев на пробных площадях в лесостепных экотипах колеблются в меньших пределах, от 1,37 до 1,89 от величины диаметра среднего дерева, а у степных экотипов - в больших пределах, от 1,27-2,08.То есть можно считать, что сложившееся к настоящему времени строение географических лесных культур сосны по диаметру у лесостепных и степных экотипов обусловлено только процессом их естественного изреживания в тесной взаимосвязи с наследственностью и индивидуальной изменчивостью роста и развития деревьев разных географических потомств. Оно отличается от нормального распределения.Как следствие, при таксации географических культур сосны средний диаметр ствола с высокой точностью можно определять либо по диаметру самого тонкого дерева, либо по диаметру самого толстого дерева, умножив их на соответствующий коэффициент.Говоря о толщине ствола, также отметим, что в рассматриваемой работе обилие осадков оказывало в целом небольшое влияние, но при сумме годовых осадков более 500-550 мм наблюдается усиление прироста. Выводы основаны на данных по средней ширине годичного кольца по пятилетним периодам и приросту в высоту по 10–15-летним периодам, которые получены в результате исследований на модельных деревьях.Авторы статьи, руководствуясь известной классификацией Л.Ф. Правдина (1964), отнесли климатипы, расположенные выше 60° северной широты (Архангельский, Ленинградский, Вологодский) к Лапландскому подвиду, местные (Минский, Витебский, Гродненский), прибалтийские (Эстонский и Латвийский) и российские до Урала (Курский и Ульяновский), произрастающие южнее 60° северной широты в Европейской части - к Европейскому подвиду, Томский и Башкирский климатипы, произрастающие восточней 55° восточной долготы между 52 и 62 град СШ к Сибирскому подвиду, а южные (Белгородский, Ростовский, Волгоградский, Полтавский и Хмельницкий) - к степному подвиду сосны обыкновенной. Для культур сосны происхождение существенно отражается на качестве ствола (Ståhl, 1998). Исследования показывают высокую (80-85 %) долю прямоствольных без признаков заболеваний деревьев в потомствах псковских климатипов, а также тверского, новгородского, пензенского.В пределах ареалов каждого подвида климатические условия также неоднородны, однако, по таким показателям, как продолжительность вегетационного периода и сумма положительных температур выше 5°С они близки. Исследования показали, что в пределах подвида прирост по диаметру и в высоту варьируют незначительно. То есть изучение географических культур сосны как в странах Скандинавии, так и на Северо-Западе России, показывает высокую степень географической изменчивости вида. Потомства из семян северных климатипов растут медленнее и накапливают меньший запас древесины, но более устойчивы к неблагоприятным климатическим факторам и имеют большую долю высококлассных стволов. Напротив, насаждения из семян южных климатов растут и изреживаются быстрее и имеют худшую форму стволов.Объектом изучения отечественных исследователей Т. Е. Галдина, М. М. Романова и К. С. Ситникова (2017) явились географические культуры, заложенные в 1959 году под руководством проф. М.М. Вересина на территории Рамонского лесничества Воронежского лесхоза. Отмечается, что этот опыт является одним из самых крупных в СНГ. Крайние пункты заготовки семян по широте размещены от Воронежской области (51 10′′ с.ш.) до Архангельской (64 30′′ с.ш.), и по долготе от Калининграда (21 05′′ в.д.) до Перми (55 20′′ в.д.). Следует отметить, что северные климатипы имеют большую сохранность (20-29 %) по сравнению с климатом Воронежской области (12-18 %). Очевидно, это обусловлено тем, что они приспособлены к более суровым условиям произрастания, а климат центральной лесостепи для них более благоприятен.Сохранность является еще одним из важных показателей, характеризующих состояние культур на момент обследования. Сохранность культур характеризует приспособленность данного географического экотипа к новым условиям местопроизрастания. Здесь хочется отметить, что южные климатипы имеют сохранность, приближённую к местным (Воронежскими) климатипам. Исключением является Марийский, сохранность которого составляет 27 %.Исследования географических культур сосны обыкновенной в южной тайге Красноярского края (Тарасова, 2002; Кузьмина 2018; Кузьмин 2022) показали, что одни и те же климатипы сосны в разных почвенных условиях имеют разную продолжительность жизни хвои. На дерново-подзолистой песчаной почве средняя продолжительность хвои варьирует у климатипов от 3 до 5 лет, на темно-серой лесной суглинистой почве – от 3.5 до 7.0 лет. Коэффициенты индивидуальной изменчивости признака варьируют от 11% до 35% на песчаной и от 7%-30% на суглинистой почве. Географическая изменчивость признака на участках составляет 12–13 %. Выявлено, что на боковых ветках хвоя живет дольше, чем на осевом побеге, но различия не всегда значимы. Изменчивость продолжительности жизни на центральном и боковом побегах примерно одинаковая. У разных климатипов коэффициент изменчивости признака на центральном побеге варьирует от 12 % до 20 %, на боковом – от 7 % до 27 %.Крайне интересен вопрос о том, насколько основные таксационные показатели различных происхождений зависят от удалённости их родительских популяций от пункта испытаний, а также от густоты насаждений. Как отмечает в своей работе Е.К. Рязанова (2022), статистически значимое влияние на таксационные признаки оказывает удалённость пунктов сбора семян от пункта испытания по долготе и, особенно, густота культур в пункте испытаний. Удалённость по широте практически не оказывает влияния. Вероятно, это обусловлено тем, что географические координаты материнских насаждений изученных климатипов не сильно разнятся.Анализ данных, проведенный авторами, по сохранности свидетельствует о тесной связи приживаемости и сохранности, отражающими устойчивость культур, с географическим происхождением семян. С удалением места произрастания материнских древостоев на север, северо-восток, восток сохранность культур всех происхождений в целом существенно снижается. Рост культур в высоту является одним из важнейших признаков, указывающих на их потенциальную продуктивность и перспективность селекции на скорость роста в данных природно-климатичеких условиях. Вышеизложенные факты лишний раз подтверждают, что без учета географии древесных пород, их естественных ареалов, природной зональности лесов немыслимо научное решение важнейших вопросов лесоведения и лесоводства. Географические культуры, как еще в 1971 году отметил Л.Ф. Правдин, являются основным средством для изучения географической изменчивости наследуемых свойств лесных пород. Опыты с географическими культурами в совокупности с анализом изменчивости по определённым маркерам позволяют выявить особенности географического распределения популяций определенного вида в далеком прошлом. Но самое важное, что опыты с географическими культурами создают основу для рекомендаций по использованию того или иного источника репродуктивного материала (Schultze, 1994).Таким образом, как отмечают исследователи данного вопроса, географические культуры (представляющие потомства различных климатипов), растущие в одинаковых условиях и имеющие одинаковый возраст, дают возможность проследить динамику развития потомств и усовершенствовать лесосеменное районирование, определить внутривидовую дифференциацию и выявить популяции и формы, перспективные для целевого использования вне природных местообитаний. Интродукция инорайонных семян лучших, наиболее перспективных климатипов направлена на повышение продуктивности лесов. При истощении генетического потенциала местных популяций интродукция популяций перспективных климатипов со схожей генетической структурой может применяться для увеличения биоразнообразия и повышения устойчивости лесов (Путенихин, Фарукшина, 2007).Отметим, что многие исследователи пишут о фактах лучшего роста в географических культурах некоторых инорайонных климатипов (в сравнении с местными климатипами). Данные о лучшем росте инорайонных провениенций, происходящих из близких к пункту испытаний условий, могут трактоваться с позиции генетических ограничений адаптации местных популяций вследствие ограниченности их генетических ресурсов, что сужает возможности естественного отбора по максимизации приспособленности (Матьяш, 1989). Эта точка зрения предполагает естественную межпопуляционную дисперсию по приспособленности даже для популяции из аналогичных условий, и принципиальную возможность улучшения местных популяций.Указанные закономерности, как отмечает В.В. Тараканов, свидетельствуют о следующих моментах: эффективность естественного отбора, максимизирующего приспособленность естественных популяций к условиям их произрастания; наследственно обусловленные различия в стратегиях адаптации, заключающихся в повышении конкурентоспособности и продуктивности, “гонкости” габитуса в оптимальных лесорастительных условиях, но повышении устойчивости к лимитирующим абиотическим факторам и низкорослости в пессимальных условиях (Тараканов, 2003). В целом, географические лесные культуры имеют большое практическое значение для обоснования и корректировки лесосеменного районирования (Мерзленко, Глазунов, Мельник, 2017), так как на основе географических культур получают экспериментальные данные, по сравнительной оценке, климатипов и региональных экотипов.Изучению особенностей роста и строения лесных насаждений естественного происхождения посвящены исследования многих отечественных и зарубежных ученых (Верхунов, 1978; Гусев, 1978; Загреев, 1978, 1991, 1992; Кузьмичев, 1980; Юкнис, 1983; Усольцев, 1985; Yurttimaa 2020). Ряд отечественных (Высоцкий, 1962; Нагимов, 2000; Бабенко, 2005; Данчева , Залесов, 2016) и зарубежных (Miezite, 2017; Bose, 2020; Saarinen, Yrttimaa, 2020; Socha, 2021) исследователей предлагают использовать для оценки устойчивости древостоев и отдельно стоящих деревьев показатель напряженности роста (ПНР).  На каждом очередном этапе своего взросления в древостоях любой структуры и сложности, являющихся главными компонентами лесной экосистемы, происходят разнонаправленные и необратимые процессы дифференциации деревьев по диаметру, высоте, габитусу и форме кроны, по категориям санитарного состояния, хозяйственно-технической годности и селекционной ценности.В настоящее время после достижения 60-летнего возраста, исследуемые М. И. Михайловой (2021) географические культуры перешли в следующую возрастную группу – приспевающую. В связи с этим изучение вопросов, связанных с напряженностью роста деревьев сосны, являющихся семенным потомством разных ее экотипов, а также их текущего санитарного состояния и сохранности, является не только актуальным, но и обладает несомненной научной новизной и практической значимостью. За последние столетие, на территории современной России были созданы большие объемы лесных генетико-селекционных объектов, предназначенных для сохранения и рационального использования генофондов основных лесообразующих видов. Среди них наиболее сложны для изучения изменчивости таксационных показателей географические культуры, вступившие в третий класс возраста и отличающиеся повышенной полнотой, что затрудняет измерение высоты деревьев с помощью высотомеров. Бесспорно то, что высота деревьев является одним из самых трудно оцениваемых и в тоже время важных показателей в мониторинге древесных насаждений. На сегодняшний день для оценки высот деревьев параллельно могут быть применены два подхода: автоматическое вычисление высоты с помощью определения локальных максимумов на модели поверхности древесного полога CHM (angl. canopy height model), полученной в результате автоматизированной фотограмметрической обработки материалов аэрофотосъемки; визуальное стереоскопическое измерение. На каждой делянке было измерено от 24 до 188 деревьев визуально и от 30 до 110 автоматически. Исследователи Сибирского государственного университета геосистем и технологий отмечают, что наиболее рациональным является использование сочетания описанных визуального и автоматизированного подходов. Таким образом, в результате выполненной в течение одного полевого дня беспилотной аэрофотосъемки были получены данные о состоянии питомника, общей площадью около 16 га. В Сибири при испытании географических популяций сосны в зоне её экологического оптимума - в условиях Среднеобского бора, установлено, что: среди инорайонных климатипов в целом лучше растут популяции сосны из остепненных высокопродуктивных местообитаний западнее пункта испытаний, хуже - из таежных и предгорных, особенно восточно-сибирских; северные происхождения менее подвержены к заселению энтомовредителями; чем больше густота насаждения, тем больше заселение энтомовредителями; наибольшие урожаи шишек характерны для северных и западных происхождений; некоторые из отстающих провениенций могут существенно улучшить свой ранг по росту за счет отбора при самоизреживании, что свидетельствует об их генетическом потенциале по скорости роста. В целом же, из анализа рассмотренной части источников мы видим, что столь большое количество географических культур именно сосны обыкновенной обусловлено рядом особенностей этой породы, которые можно сформулировать следующими ключевыми моментами: чрезвычайно высокой полиморфностью и большим числом выделенных разными исследователями форм и внутривидовых таксонов (Литвинов, 1905; Арефьев, 1911; Сукачев, 1905, 1934, 1959; Грибанов, 1954, 1960; 1961; Некрасова, 1957, 1960; Правдин, 1958; Петренко, 1960,1961; Милютин, 2013); самым большим среди других лесообразующих видов ареалом, размещенным в пределах 37-70 градусов с.ш. и 7-126 градусов в.д. (Шиманюк, 1962; Правдин, 1964); при этом подавляющая часть сосновых лесов произрастает на территории России, в связи с чем основоположники отечественного лесоводства называли сосну “ русским деревом” (Морозов, 1970); очень высокой экологической пластичностью (Морозов, 1970; Бобров, 1978); большой коммерческой ценностью древесины (Райт и др., 1978); наметившемуся уже в 19 веке процессу "эрозии генофонда" вследствие интенсивной промышленной лесоэксплуатации наиболее продуктивных насаждений этого вида (Грибанов, 1960; Крылов, 1957; 1962; Правдин, 1964;1983; Тараканов, 2003). Стоит отметить, что до начала 1970-х годов создание географических культур осуществлялось в значительной мере фрагментарно и по различным методикам, что затрудняло сравнение результатов, полученных в разных опытах. Также известно, что искусственные насаждения превосходят естественные по производительности. Однако указанное возможно только при условии использования стандартного районированного посадочного материала. В то же время для выращивания такого материала нужны качественные семена. Таким образом, как отмечено B. М. Третьяковым (2017), для ежегодного обеспечения посадочным материалом следует в первую очередь решить вопрос обеспечения качественными районированными семенами. Впервые, на основе данных, полученных в том числе при изучении географических культур в различных районах нашей страны, было разработано и совершенствуется в настоящее время лесосеменное районирование. Комплексные работы по созданию географических культур были выполнены в нашей стране по методике, разработанной сотрудниками ВНИИЛМ в 1972 году.Таким образом, с 1972 г. в России осуществляется широкомасштабная программа по созданию и изучению географических культур основных лесообразующих пород. Данный эксперимент не имеет аналогов в мире по разнообразию и происхождению видов и площади (Родин, 2000). Итогом обобщения первичных результатов исследований географических культур явилось «Лесосеменное районирование основных лесообразующих пород». Однако, в связи с меняющимся климатом и появлением дополнительной научной информации об изменчивости лесообразующих пород, а также в связи со взрослением географических посадок указанное районирование требует уточнения.Так, в 1973-1976 гг. по государственной программе и единой методике под руководством региональных научно-исследовательских институтов создана уникальная сеть географических культур сосны, ели, лиственницы и дуба. В результате трех лет работы большого числа ученых, лесоводов-практиков и работников лесхозов, на территории России была проведена закладка новой уникальной сети географических культур сосны обыкновенной на площади 545 га. По сосне обыкновенной серийный опыт охватил 33 объекта с общим участием 113 происхождений. Культуры были заложены в Архангельской, Вологодской, Волгоградской, Воронежской, Владимирской, Калужской, Курганской, Ленинградской, Мурманской, Новосибирской, Нижегородской, Пензенской, Пермской, Псковской, Ростовской, Свердловской областях, в Республиках Карелия, Коми, Башкортостан, Татарстан, Бурятия, в Красноярском крае. В отличие от ранее заложенных опытов, для которых использовались семена случайных образцов или из контрольно – семенных станций, новая сеть создана по единой всесоюзной программе и методике. До недавнего времени в научной литературе нам не удалось обнаружить работ, посвященных изучению географических культур сосны обыкновенной, созданных в подзоне Зауральской лесостепи, поэтому процесс изучения таксационных показателей различных климатипов в географических культурах сосны обыкновенной, созданных в 1976 г. в подзоне Зауральской лесостепи, и разработка на этой основе предложений по совершенствованию лесосеменного районирования стал центром исследований Е. С. Залесовой (2017).Объектом исследований послужили географические культуры сосны обыкновенной, созданные в 1976 г. на участке площадью 17 га в Звенигородском лесхозе (ныне выдел 175 квартала 74 Нижневского участкового лесничества Куртамышского лесничества Курганской области). Данные о санитарном состоянии, сохранности, запасе и других таксационных показателях различных климатипов сосны обыкновенной позволяют определить перспективные районы сбора семян для искусственного лесовосстановления в Куртамышском лесничестве Курганской области. Так, согласно исследованию, лучшими показателями санитарного состояния характеризуются искусственные насаждения, выращенные из семян, собранных в сосняках Камского лесхоза Республики Татарстан, Дуванского лесхоза республики Башкортостан и Бузулукского лесхоза Оренбургской области.Худшими таксационными показателями характеризуется климатип из Болотнинского лесхоза Новосибирской области. При запасе 77 м3/га и сохранности 5,9 % показатель средневзвешенной категории состояния у сохранившихся деревьев - 1,2.Анализ данных по сохранности свидетельствует о тесной связи приживаемости, сохранности и устойчивости культур с географическим происхождением семян. С удалением места произрастания материнских древостоев на север, северо-восток, восток устойчивость или сохранность культур всех происхождений в целом существенно снижается. Существенное влияние на сохранность культур оказывают почвенные (эдафические) условия произрастания материнских насаждений, в которых были заготовлены образцы. Так, например в одном и том же лесосеменном районе (Лесосеменное районирование, 1982) сохранность колеблется в пределах от 11-27 % (семена заготовлены для нижегородского экотипа во влажном бору (А3), для чувашского в свежей субори (В2), для марийского - в свежем бору (А2), для мордовского - в свежем бору (А2)). Таким образом, большое влияние на сохранность культур имеет не только географическое происхождение семян, но и эдафические особенности условий произрастания родительских насаждений. Хорошо известно, что лесные культуры - это результат работы поколений. Это говорит об очевидном, подчеркивая, что для эффективного создания лесных культур, прежде всего, необходимо учитывать положительный и отрицательный опыт их создания в предыдущие годы, то есть созданию культур должен предшествовать анализ, и притом критический, исследований их предшественников. Изучение географических культур сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. даёт представление об особенностях популяционной структуры этого ценного вида и позволяет выделять географические популяции, перспективные для интродукции. Одним из важнейших параметров, характеризующих адаптивный потенциал популяций в пункте испытаний, является семенная продуктивность. Однако в связи с динамикой этого показателя, которая может иметь популяционно-географическую специфику, для репрезентативной оценки средней интенсивности семеношения необходимы многолетние наблюдения. Для оценки среднего репродуктивного потенциала насаждений за весь период их семеношения Р.В. Роговцев использовал метод учета шишек в подстилке насаждений. Исследуемые в его работе культуры сосны были заложены в 1976 г. в Сузунском леспромхозе, расположенном в лесостепной зоне Новосибирской области (Среднеобский бор).В ходе исследования определено, что чем западнее и севернее место произрастания исходных насаждений, тем выше их генеративный потенциал в условиях Среднеобского бора. Автор исследования подчеркивает, что недостатки метода заключаются в том, что, во-первых, он применим только для относительно молодых насаждений, в которых шишки первых лет урожая ещё не разложились и доступны для объективного подсчета их числа на пробных площадках. Во-вторых, учет опавших шишек может давать искаженные результаты, если в насаждениях осуществляется их заготовка. В-третьих, для перевода показателя продуктивность шишек в урожай семян требуется дополнительно оценить выход семян из шишек.Связь урожайности шишек культур с географическими особенностями родительских популяций наглядно отражается при использовании индекса координат (разность между градусами восточной долготы и северной широты), с которым урожайность шишек коррелирует на уровне -0,514 (Р=0.002). При этом создается впечатление, что выборки европейских и западно-сибирских (равнинных) происхождений существенно различаются по характеру связей от восточно-сибирских (горных). Например, если сопоставить их по коэффициенту корреляции между урожайностью шишек и густотой, то различия между оценками статистически достоверны (u=-2,103; Р<0,05) (Глотов, 1982). Ещё более существенны различия этих совокупностей по коэффициенту корреляции между урожайностью и индексом географических координат (u=-2,502; Р

Специальная часть

Анализ результатов исследований

3.2 Ход роста модельных деревьев средних ступеней толщины

3.3 Зависимость хода роста климатипов от их густоты

Заключение

Список литературы

Приложение 1

3.2 Ход роста модельных деревьев средних ступеней толщины


Высота — кумулятивная величина, которая представляет собой отдельные приросты. Увеличение размерных показателей дерева (диаметр, высота, площадь сечения, объем) с возрастом называется приростом. В данной работе рассматривается прирост по высоте.

В ходе прореживания модельные деревья взяты по низовому методу с небольшим процентом выборки (5-15%), то есть среди них отсутствуют деревья самых верхних ступеней. Тем не менее, они взяты однотипно: около 3-4 деревьев средней ступени толщины, 4-5 деревьев из нижних ступеней, а также 1-2 крупных дерева из ближайших к средней ступеней.

У вырубленных модельных деревьев рулеткой измерили общую высоту ствола и расстояния между ветвями (мутовками). Данные оказали немного завышенными, ввиду того, что у показателей по высоте примерно на 5 см возможен разброс данных (ошибка), в т.ч. систематическое занижение на 1-2 см. То есть, в среднем данные не выходят за рамки возможных погрешностей. Но у моделей, среднее отклонение годичного прироста от ожидаемого среднего составляет более 3-4-х см и более, были скорректированы средние годичные приросты.

Итоговая таблица высоты по 5-летиям представлена в таблице 3 и на рисунке 4.

Таблица 3. Высота (Н) климатипов по 5-летиям в метрах (м).

Кли

ма

тип
Гус-тота, шт/га
Д (см)
Н (м)
5
10
15
20
25
30
35
40
45

54
880
24,6
22,4
1,36
4,53
7,47
10,66
13,37
16,36
18,61
20,44
22,02

58
1261
19,2
20,4
0,94
3,62
6,24
8,75
11,04
13,65
15,85
17,63
19,19

59
2387
17,5
19,5
1,12
3,81
6,65
9,26
11,38
13,69
15,71
17,37
19,05

65
2360
18,3
23,4
1,06
4,61
7,84
10,92
13,18
16,17
18,60
20,40
22,24

66
1316
19,2
19,5
1,44
4,38
7,25
9,66
11,86
14,23
16,21
18,00
19,11

72
2727
17,5
19
1,21
3,44
6,73
8,92
11,15
13,67
15,7
17,47
19,05

76
2400
18,4
21,8
1,23
4,19
7,24
9,99
12,39
15,26
17,65
19,39
21,16

79
1544
20,3
21,7
1,00
3,92
7,10
9,90
12,72
16,02
18,71
21,14
22,99

85
1560
20,8
21,2
0,98
3,41
6,29
9,04
11,47
14,22
16,6
18,62
20,15

86
2152
20,2
22,6
0,94
3,74
6,89
9,85
12,33
15,16
17,56
19,66
21,73

94
2360
18,5
20,2
0,49
2,47
4,88
7,73
10,25
13,04
15,4
17,34
19,23

98
2551
16,9
20,1
0,77
3,45
6,32
9,15
11,28
13,88
16,07
17,78
19,42

99
1091
19,6
20,5
0,78
2,81
5,95
8,96
11,56
14,21
16,75
18,75
20,55

103
1421
18,7
15,2
0,12
1,27
3,31
5,56
7,66
9,71
11,60
13,10
14,47

105
2360
16
19,1
0,69
2,93
5,63
8,07
10,25
13,13
15,01
16,69
18,29

125
1488
20
20,3
1,26
3,6
6,3
9
11,27
13,94
16,13
18,02
19,94


К 45-годам наименьшая средняя высота 14,5м у 103 климатипа (Красноярский область). Средняя высота остальных климатипов варьируется от 18,3м - 105 климатип (Республика Тыва) по 23м - 79 климатип (Курганская область).

Данные наблюдения можно заметить по графику хода роста климатипов сосны по высоте ствола (рис. 4). Это связано с высокой густотой, которая приводит к высокой сомкнутости полога.


Рис. 4. Ход роста климатипов сосны по высоте ствола.

Высокие значения коэффициентов корреляции на уровне 0.8-0.9 между самыми поздними (в возрасте до 36…45 лет) и по возможности более ранними этапами онтогенеза начинаются с возраста около 20…25 лет (табл. 4).

Таблица 4. Корреляция между рангами климатипов по высоте ствола в различном возрасте (значения коэффициентов ≥ │0,497│отличаются от 0 на уровне значимости P≤0.05)

Возраст,

лет 
5

10

15
20
25

30
35
40
45

5
1,000
























10
0,759
1,000





















15
0,771
0,938
1,000


















20
0,635
0,903
0,929
1,000















25
0,582
0,813
0,864
0,954
1,000












30

0,618
0,806
0,862
0,944
0,984
1,000









35
0,503
0,718
0,753
0,876
0,954
0,968
1,000






40
0,479
0,676
0,729
0,844
0,927
0,953
0,991
1,000



45

0,291
0,550
0,600
0,756
0,843
0,865
0,938
0,956
1,000

Вероятно, именно в это время происходит наиболее существенная перестройка рангов климатипов. Возможно, что она вызвана влиянием возросшей полноты (густоты). К 45 годам культуры находятся в приблизительно равных условиях: рост деревьев в высоту и толщин замедляется, и запас древесины на гектаре уменьшается.

Доли влияния климатипов на высоту (Н) по ходу роста. С помощью однофакторного дисперсионного анализ оценена сила и достоверность влияния одного фактора (табл. 5). Действующий фактор - климатип, результативный признан - высота деревьев.

Таблица 5. Результаты однофакторного дисперсионного анализа высоты ствола

Возраст, лет
Источник вариации
df
MS
F
Компонент дисперсии
Доля влияния климатипов, %
P

5
Климатипы
15
0,295
1,203
0,016
6,2
0,317




Остаточный
33
0,245



0,245









Итого
48






0,261






10
Климатипы
15
1,81
5,629
0,486
60,2
0,000




Остаточный
33
0,321



0,321









Итого
48






0,807






15
Климатипы
15
3,042
7,600
0,863
68,3
0,000




Остаточный
33
0,4



0,400









Итого
48






1,263






20
Климатипы
15
4,082
9,127
1,187
72,6
0,000




Остаточный
33
0,447



0,447









Итого
48






1,634






25
Климатипы
15
4,809
9,545
1,406
73,6
0,000




Остаточный
33
0,504



0,504









Итого
48






1,910






30
Климатипы
15
6,361
10,082
1,871
74,8
0,000




Остаточный
33
0,631



0,631









Итого
48






2,502






35
Климатипы
15
7,713
9,499
2,254
73,5
0,000




Остаточный
33
0,812



0,812









Итого
48






3,065






40
Климатипы
15
14,85
2,447
2,867
32,1
0,016




Остаточный
33
6,069



6,069









Итого
48






8,936






45
Климатипы
15
9,923
10,019
2,917
74,7
0,000




Остаточный
33
0,99



0,990









Итого
48






3,907






В первые 5-9 лет различия между климатипы проявляются слабо или отсутствуют. Затем они резко повышаются и сохраняются на протяжение всего исследуемого периода онтогенеза на уровне около 70-75 %.

Столь большой вклад климатипов связан не только с их реальной дифференциацией, но также и с тем, что в выборку были включены модельные деревья, близкие по таксационным параметрам средним деревьям (уменьшена случайная изменчивость внутри климатипов).

Рассмотрим возрастную динамику годичных приростов климатипов по 5-летиям (табл. 6).

Таблица 6. Прирост климатипов по 5-летиям в метрах (м).

Кли

ма

тип
Гус-тота, шт/га
Д (см)
Н (м)
5
10
15
20
25
30
35
40
45

54
880
24,6
22,4
1,36
3,17
2,94
3,19
2,71
2,99
2,26
1,82
1,58

58
1261
19,2
20,4
0,94
2,68
2,62
2,51
2,29
2,61
2,20
1,78
1,56

59
2387
17,5
19,5
1,12
2,69
2,83
2,61
2,12
2,30
2,03
1,65
1,68

65
2360
18,3
23,4
1,06
3,54
3,24
3,07
2,27
2,99
2,43
1,80
1,85

66
1316
19,2
19,5
1,44
2,94
2,88
2,41
2,20
2,38
1,98
1,79
1,11

72
2727
17,5
19
1,21
2,23
3,29
2,19
2,23
2,52
2,03
1,77
1,58

76
2400
18,4
21,8
1,23
2,96
3,04
2,76
2,39
2,87
2,40
1,74
1,77

79
1544
20,3
21,7
1,00
2,93
3,18
2,81
2,82
3,30
2,69
2,43
1,85

85
1560
20,8
21,2
0,98
2,43
2,88
2,75
2,43
2,75
2,38
2,02
1,53

86
2152
20,2
22,6
0,94
2,81
3,14
2,97
2,48
2,83
2,40
2,10
2,07

94
2360
18,5
20,2
0,49
1,98
2,41
2,85
2,52
2,79
2,36
1,94
1,89

98
2551
16,9
20,1
0,77
2,68
2,87
2,83
2,13
2,60
2,19
1,72
1,63

99
1091
19,6
20,5
0,78
2,03
3,15
3,01
2,61
2,65
2,54
2,00
1,81

103
1421
18,7
15,2
0,12
1,15
2,04
2,25
2,10
2,05
1,89
1,50
1,37

105
2360
16
19,1
0,69
2,23
2,71
2,44
2,19
2,88
1,87
1,69
1,60

125
1488
20
20,3
1,26
2,34
2,70
2,70
2,27
2,67
2,19
1,89
1,92

Из таблицы видно, что по всем климатипам культуры хорошо росли до 30 лет, затем прирост по высоте начал снижать темп. Исключением стал 103 климатип, прирост которого начал снижаться в 20 лет. Данные наблюдения можно заметить по графику возрастной динамики годичных приростов по средним на климатип (рис. 5).



Рисунок 5. Возрастная динамика годичных приростов климатипов по 5-летиям.

Смотрите также файлы