Связь морфологических признаков со смолопродуктивной способностью сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в гидроморфных и автоморфных типах леса

Сосна обыкновенная ( Pinus sylvestris L.) является одной из главных лесообразующих древесных пород, представляющих лесной фонд России. Она создает внешний облик леса и хорошо приспосабливается к различным условиям произрастания. Помимо своего прямого предназначения – получения древесины, сосна занимает лидирующие позиции в получении недревесной продукции леса. Сосновые леса являются основным поставщиком живицы на территории не только РФ, но и за ее пределами. Живица, представляя собой бесцветную или слегка желтоватую жидкость с характерным запахом, служит основным сырьем в получении канифоли и скипидара, используется в медицинской, лакокрасочной, резинотехнической и еще в нескольких десятках видов промышленности. Однако, несмотря на всю значимость данного вида сырья, количество живицы с каждым годом снижается. В большей мере это связано со структурными перестройками лесопромышленного комплекса и последствиями экономического кризиса 90-х годов XX века. Согласно отчетным данным, в последнее время на территории Архангельской области добыча живицы осуществляется только в Шенкурском лесничестве, где за 2013 год количество добытого сырья сократилось в 2 раза по сравнению с 2011 годом и составило 3,5 тонны (Отчет деятельности Шенкурского лесничества, 2013).

Несмотря на все трудности экономического и промышленного характера, спрос на живицу и продукты ее переработки остается прежним. Потребность в сырье удовлетворяется за счет экспортной продукции, уступающей по качеству отечественному сырью. В связи с нехваткой натуральной природной живицы выявление высокосмолопродуктивных форм сосновых насаждений, определение которых возможно по морфологическим признакам древостоя, является основным направлением в решении данного вопроса. Изменчивостью смолопродуктивности хвойных пород занимались ученые разных областей лесной отрасли на протяже- нии долгого периода времени: А.А. Высоцкий (1983), Ю.А. Фролов (2001), В.А. Шульгин (1973), А.В. Чудный (1970), Т.А. Терешина (1966), А.И. Видякин (1997), В.И. Суханов (1985) и другие. По результатам исследований было установлено, что в любом насаждении встречаются деревья как очень низкой, так и очень высокой смолопродуктивности. Данная способность зависит от большого количества факторов, к числу которых относятся условия произрастания сосняков (тип леса, бонитет) и лесоводственно-таксационные показатели древостоя (возраст, диаметр, полнота) (Константинов, 2005). Влияние условий местопроизрастания на состояние сосновых древостоев было отмечено в работах Г.Д. Эркина (1934), С.Э. Вомперского (1975), В.Г. Рубцова (1981). Древостои, произрастающие в болотных типах леса (гидроморфные), значительно отличаются по своим физиономическим и морфологическим показателям от автоморфных насаждений. Такое различие обуславливается избытком влаги в почве и является основным препятствием в росте леса [3, 5, 6, 8]. Помимо морфологических признаков, сосновые насаждения на заболоченных участках отличаются лесовод-ственно-таксационными показателями. По мнению М.П. Елпатьевского (1936), гидроморфные насаждения имеют малый рост по диаметру и высоте дерева, отсутствие стержневого корня и меньшую продолжительность жизни по сравнению с зеленомошными типами леса.

Несмотря на большое количество исследовательских работ, посвященных изучению смолопродуктивной способности сосновых насаждений, вопрос связи селекционных критериев смолопродуктивности с морфологическими признаками сосны обыкновенной изучен недостаточно, на это обращал внимание еще И.О. Войчаль в 1976 году, и на сегодняшний день ситуация не поменялась.

Цель исследований . Выявление связи морфологических признаков со смолопродуктивной способностью сосны обыкновенной в условиях гидроморфных и автоморфных насаждений. Для решения поставленной цели заложены пробные площади (ПП) на территории пригородных лесов города Архангельска. ПП закладывали в двух типах леса – сосняке болотном и сосняке чернично-долгомошном с количеством деревьев на каждом участке 130…150 штук. Размер площадей зависел от количества деревьев на ПП и составил 0,12…0,14 га. Обследование сосновых древостоев осуществлялось по общепринятым лесоводственно-таксационным методикам. На каждом участке проведено полное таксационное описание с выявлением таких показателей, как: тип леса, состав, класс возраста, класс бонитета, полнота, средние высота и диаметр древостоя. Таксационная характеристика пробных площадей представлена в таблице 1.

Таксационная характеристика сосновых древостоев

Таблица 1

Тип леса	Состав	Средний диаметр, см	Средняя высота, м	Класс возраста	Полнота	Класс бонитета
С cф.	10С+Б	10 ± 0,24	12 ± 0,22	III	0,6	V
С чер.-долг.	10С+Б	12 ± 0,31	13 ± 0,21	III	0,7	III

Смолопродуктивная способность каждого пронумерованного дерева определялась по длине потека живицы методом микроранений, предложенным В.В. Петриком и А.С. Яруновым [9]: подрумянивали кору дерева, а затем на высоте груди специальным молотком со встроенным в него лезвием наносили ранения на глубину 4…5 мм. По истечении 10 часов измеряли длину потека.

Для определения морфологических признаков дерева измеряли его высоту высотомером ВУЛ-1 и диаметр мерной вилкой. Также высотомером определяли высоту прикрепления первой живой ветки и рассчитывали протяженность кроны древостоя. Объем кроны дерева определяли по формуле эллиптического параболоида

V кр = 3 • ^ • ^ кр • ^ кр ,                                                    (1)

где l кр – протяженность кроны, м;

R кр – радиус кроны, м.

Для определения таких показателей, как: форма кроны, толщина ветви, угол отхождения ветви от ствола дерева, густота кроны, очищение ствола от сучьев, форма ствола и толщина коры дерева – применяли метод шкалирования.

Форму кроны определяли по 3-балльной шкале [7]: 1 – узкокронная; 2 – рядовая (промежуточная); 3 – ширококронная. По плотности (густоте) крону подразделяли на следующие категории [13]: 1 – редкую

(ажурную); 2 – среднюю (промежуточную); 3 – густую (плотную). Ветви дерева по толщине подразделялись: на 1 – тонкие (до 3 см); 2 – средние (3–6 см); 3 – толстые (более 6 см). Для определения угла отхождения ветви от ствола дерева применяли 3-балльную шкалу: 1 – ветви отходят от ствола косо вверх под острым углом (30 ^о ); 2 – небольшой угол отхождения ветвей вверх (45 ^о ); 3 – прямой угол отхождения (90 ^о ). По очищению ствола от сучьев подразделяли деревья [2]: 1 – с хорошим очищением ствола; 2 – со средним; 3 – с плохим очищением ствола от сучьев. Толщину коры определяли визуально: 1 – тонкая; 2 – средняя; 3 – толстая.

Для каждого дерева устанавливали категорию состояния класса Крафта. По санитарным правилам, в лесах Российской Федерации деревья подразделяли на несколько классов: I класс – деревья исключительно господствующие, имеющие толстый ствол, обладающие широкой раскидистой, мощной кроной, чаще всего с толстыми сучьями; II класс – деревья господствующие, обычно самые высокие или почти самые высокие, но с более тонким стволом и не такой мощной кроной, как предыдущие. Они составляют наряду с деревьями III класса основную часть всякого нормального древостоя; III класс – деревья согосподствующие, более мелкие, но еще имеющие открытую для солнца вершину; IV класс – деревья угнетенные, мелкие, тонкие, ущемленные в пологе, часто почти не получающие прямого солнечного света; V класс – деревья отмирающие и мертвые [11].

Для выявления связи смолопродуктивной способности сосновых насаждений с условиями произрастания установили категорию смолопродуктивности каждого дерева на пробной площади, а также вычислили статистические показатели смолопродуктивной способности сосновых насаждений. Согласно данным таблицы 2, в заболоченном сосняке средняя смолопродуктивность сосны достоверно отличается (на 5% уровня значимости) по сравнению с чернично-долгомошным типом леса.

По результатам наших исследований, представленных в таблице 3, количество высокосмолопродуктивных форм сосны обыкновенной в сосняке болотном примерно вдвое ниже по сравнению с чернично-долгомошным. Доля среднесмолопродуктивных форм сосны на пробной площади автоморфного типа леса превышает количество деревьев той же категории в сосняке болотном примерно на 20 %. Количество низкосмолопродуктивных деревьев сосны обыкновенной на заболоченных участках значительно выше по сравнению с чернично-долгомошным типом леса.

Таблица 2

Смолопродуктивность деревьев сосны обыкновенной на пробных площадях (t 0,05 =1,97)

Тип леса	Статистические показатели
	о о 2 2 х Ф о £ & СО  с  _□ 8 £ f s У О	° 5 § о ф ® s о го Е О О	-8- го tl	о го О С 1— о	1— d	ф го со
С сф.	21,1±0,91	15,34	72,66	4,34	23,09	2,6
С чер.-долг.	25,3±1,34	15,96	62,98	5,28	18,92

Таблица 3

Распределение деревьев сосны обыкновенной на пробных площадях в зависимости от смолопродуктивной способности, %

Категория смолопродуктивности деревьев	Сосняк сфагновый	Сосняк чернично-долгомошный
Низкосмолопродуктивные	83	57
Среднесмолопродуктивные	13	35
Высокосмолопродуктивные	4	8
Итого	100	100

Согласно полученным данным, представленным в таблице 4, в среднем на обеих пробных площадях преобладают деревья с округлой и яйцевидной формой кроны и с тонкими ветвями (до 3 см). При рассмотрении угла отхождения ветвей от ствола дерева чаще встречаются формы сосны с отхождением ветвей под острым углом (30 ^о ) или под небольшим углом (45 ^о ) от ствола дерева. По степени очищения ствола от сучьев, по толщине коры и по густоте кроны преобладают деревья со средним баллом показателей. Условия произрастания прежде всего повлияли на формирование габитуса кроны, что отражается в существенных различиях по объему, протяженности, форме, диаметру и густоте кроны сосны в болотном и чернично-долгомошном типах леса. Из таксационных показателей условия произрастания большее влияние оказали на радиальный рост деревьев (диаметр). Помимо существенных различий в морфологических показателях кроны сосны обыкновенной условия произрастания древостоя оказывают влияние также на диаметр кроны насаждений, очищение ствола от сучьев и толщину коры дерева. Изменчивость остальных показателей, представленных в таблице 4, не зависит от условий произрастания древостоя, и их можно считать наследственно обусловленными показателями, характерными для данного вида сосны.

Для установления тесноты связи между двумя статистическими величинами, выходом живицы и каждым изученным признаком определялся коэффициент корреляции, по результатам которого устанавливалась степень связи между двумя рассматриваемыми признаками (табл. 4). Силу связи устанавливали по критериям, предложенным С.А. Мамаевым (1975).

Таблица 4

Связь косвенных признаков со смолопродуктивностью (длиной потека живицы, см) сосны обыкновенной (t 0,05 =1,97)

Признак, сопоставляемый с выходом живицы	Тип леса				Существенность различия показателей
	Сосняк сфагновый		Сосняк чернично-долгомошный
	Среднее значение показателя	Коэффициент корреляции	Среднее значение показателя	Коэффициент корреляции
Диаметр дерева, см	10,9±0,24	0,36 ± 0,075	12,4± 0,31	0,33 ±0,075	3,83
Высота дерева, м	12,5 ± 0,22	0,33 ± 0,076	13,0 ± 0,21	0,39 ±0,071	1,64
Протяженность кроны, м	4,9 ± 0,18	0,19 ± 0,083	5,9 ± 0,14	0,34 ±0,074	4,39
Форма кроны, балл	2,1 ± 0,05	0,27 ± 0,079	2,3 ± 0,05	0,22 ± 0,079	2,83
Густота кроны, балл	2,2 ± 0,06	0,39 ± 0,073	2,4 ± 0,06	0,29 ± 0,077	2,36
Объем кроны, м 3	14,4 ± 0,89	0,06 ± 0,085	30,5 ± 0,17	0,31 ± 0,075	17,77
Диаметр кроны, м	2,2± 0,04	0,26 ± 0,079	2,9± 0,06	0,41 ± 0,069	9,71
Очищение ствола от сучьев, балл	2,2 ± 0,04	0,31 ± 0,078	2,4 ± 0,05	0,28 ±0,077	3,12
Высота прикрепления первой живой ветви, м	7,6 ±0,17	0,35 ± 0,075	7,2 ± 0,13	0,36 ± 0,073	-1,87
Толщина ветви, см	1,5 ± 0,05	0,32 ± 0,077	1,3 ± 0,04	0,23±0,079	-3,12
Угол отхождения ветви от ствола дерева, град	1,9 ± 0,06	0,31 ± 0,078	1,9 ± 0,06	0,10 ± 0,083	0
Протяженность груботрещиноватой коры, м	1,5 ± 0,57	0,16 ± 0,084	1,6 ± 0,72	0,19±0,081	0,11
Толщина коры, балл	2,0 ± 0,03	0,27 ± 0,079	2,7 ± 0,04	0,32 ± 0,075	14
Категория состояния древостоя (класс Крафта)	2,4 ± 0,05	0,21± 0,082	2,3 ± 0,06	0,15 ± 0,082	-1,28

Согласно данным таблицы 4, в древостоях, независимо от условий произрастания, прослеживается связь средней и высокой силы между длиной потека живицы и такими признаками, как диаметр и высота дерева, высота прикрепления первой живой ветви, толщина коры, диаметр и густота кроны. По мнению А.В. Высоцкого (1983), связь диаметра и высоты дерева со смолопродуктивностью у сосны объясняется увеличением количества и длины смоляных ходов.

Таким образом, условия местопроизрастания сосны обыкновенной в болотном и чернично-долгомошном типах леса определяют особенности ее смолопродуктивности. При заболачивании почв смо-лопродуктивность сосны по сравнению с автоморфными условиями произрастания существенно снижается, прежде всего за счет ухудшения радиального роста деревьев и развитости их кроны. В то же время селекционно-морфологические признаки, такие как угол ветвления, высота прикрепления первой живой ветви и ее толщина, – видимо, закреплены наследственно и не зависят от условий произрастания.

Независимо от условий произрастания (типа леса), наиболее высокосмолопродуктивными являются деревья с наибольшим диаметром и высотой, с хорошо развитой и густой кроной, с максимальной высотой прикрепления первой живой ветви и с хорошим очищением ствола от сучьев. Именно такие деревья необходимо учитывать при отборе для определения высокосмолопродуктивных форм сосновых насаждений.