CC BY
34
продукционный процесс и структура деревьев, древесины и ДРЕВОСТОЕВ
ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКИ РЕКОНСТРУИРОВАННАЯ ДИНАМИКА РАНГОВ ПО ПРОДУКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВУ ДРЕВЕСИНЫ У РАЗНЫХ ПРОВИНИЕНЦИЙ ЕЛИ В ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КУЛЬТУРАХ
Д.Е. РУМЯНЦЕВ, доц. каф. ботаники и физиологии растений МГУЛ, канд. биол. наук, П.Г. МЕЛЬНИК, доц. каф. лесоводства и подсочки леса МГУЛ, канд. с.-х. наук,
о.в. Степанова, асп. каф. лесоводства и подсочки леса МГУЛ
Ель европейская занимает обширный ареал, имеющий значительные отличия по экологическим условиям в разных частях. И в соответствии с этими отличиями под действием естественного отбора возникли специализированные географические расы ели в крайних точках ареала (западная - восточная), настолько сильно отличающиеся, что этим различиям придан видовой статус (ель европейская - ель сибирская). Выращивание семенного потомства разных географически возникших форм в однородных экологических условиях какого-либо района позволяет вести среди них отбор генотипов, пригодных для формирования в данном районе высокопродуктивных древостоев с заданными качественными характеристиками древесины. Для проведения такого рода испытаний существенное значение имеет вопрос о корректных формах ранней диагностики особен-
ностей будущего роста форм ели. В данной статье обсуждается возможность подобного рода диагностики на основе анализа рангов по ширине годичного кольца и рангов по доле поздней древесины в годичном кольце, ретроспективно восстановленных на основе дендрохронологической информации.
Объектом исследований являлись географические культуры ели, заложенные А.М. Пальцевым в 1967 г. в Солнечногорском опытном лесхозе Московской области. Достоинства данного объекта - это достаточно широкий спектр представленных провиниенций и относительно длительный возраст испытаний. Предыдущее исследование, в котором сопоставлялись таксационные показатели данных географических культур в возрасте 18 и 37 лет, показало, что ранги по продуктивности у части провиниенций сильно менялись за этот период [1].
Рис. 1. Динамика среднего радиального прироста за пять лет у разных провиниенций ели
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2007
109
продукционный процесс и структура деревьев, древесины и ДРЕВОСТОЕВ
1979 1984 1989 1994 1999 2004
Годы
Рис. 2. Динамика рангового коэффициента корреляции для ширины годичного кольца в выборке, представленной разными провиниенциями ели
В мае 2006 г. на данном объекте производился отбор образцов древесины с помощью бурава Пресслера на высоте груди (1,3 м) с западной стороны ствола. Учетные деревья подбирались среди I-III класса роста по Крафту. Ширина годичных колец была промерена с помощью МБС-10 с точностью до 0,05 мм. Обработка рядов радиального прироста проводилась с помощью табличного процессора Microsoft Excel, где, в частности с помощью встроенной функции РАНГ, определялись ранги по ширине годичного кольца для каждой провиниенции в каждом году [2]. Для контроля за правильностью измерений использовалась перекрестная датировка в программе GROWLINE [3]. Для оценки сходства по ранговой структуре между разными годами был использован коэффициент ранговой корреляции Спирмена [4].
При каноническом корреляционном анализе было установлено, что все хронологии имеют близкий характер в изменчивости радиального прироста - коэффициент корреляции между неиндексированными хронологиями по ширине годичного кольца между разными провиниенциями колеблется от 0,90 («Марийская» - «Волынская») до 0,99 («Ма-
рийская» - «Башкирская»). С возрастом ширина годичного кольца у деревьев ели закономерно снижается, при этом она колеблется от года к году под действием погодных условий. Осреднение ширины годичного кольца по периодам дает возможность избавиться от климатической компоненты в его варьировании и сравнивать долговременные тенденции в изменении ширины годичного кольца у разных провиниенций. Изменчивость средней ширины годичного кольца за пятилетие у разных провиниенций ели отражает рис. 1.
Из него четко видно, что минимальную продуктивность демонстрирует прови-ниенция из Томской области, наивысшую - из Волынской области (Западная Украина). Местная провиниенция (Кольчугино, Владимирской области, около 200 км восточнее
г. Солнечногорска) по средней ширине годичного кольца в целом занимает промежуточное положение между всеми включенными в анализ.
Следует отметить, что на начальных этапах роста, приблизительно до 1987 г. (23-летний возраст), соотношение прови-ниенций по средней ширине годичного кольца иное, чем в последние десятилетия.
110
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2007
продукционный процесс и структура деревьев, древесины и ДРЕВОСТОЕВ
Рис. 3. Динамика доли поздней древесины в годичном кольце для разных провиниенций ели
Наиболее показательно то, что максимально отличающиеся между собой в настоящее время провиниенции («Томская» - «Волынская») на начальных этапах роста по средней ширине годичного кольца были очень близки.
Для характеристики ранговой структуры выборки в каждом году был рассчитан коэффициент ранговой корреляции между ранговыми структурами в 2005 г. и во все остальные годы. Его динамику отражает рис. 2.
Видно, чем далее отодвигаемся от года отбора керна, тем менее ранговая структура выборки соответствует ранговой структуре 2005 г.
Согласно классификации, предложенной в работе А.И. Писаренко, Г.И. Редько и М.Д. Мерзленко [5], принято различать ряд фаз развития культур: приживания, индивидуального роста, смыкания, чащи, жердняка и другие. Экологические условия на разных фазах развития древостоя различны. Так, в фазе индивидуального роста имеет место преимущественно межвидовая конкуренция, а в фазе жердняка - внутривидовая. Степень внутривидовой конкуренции на разных фазах развития древостоя также отличается.
Мы полагаем, что ранг продуктивности того или иного генотипа может зависеть от фазы, на которой в данный момент находится древостой.
Данное наблюдение хорошо согласуется с представлениями о конкуренции, господствующими в современной эволюционной теории, и укладывается в рамки концепции «эффекта Монтгомери» [6]. Суть его в том, что один и тот же генотип часто ведет себя по-разному в смысле конкурентоспособности в чистом и смешанном сомкнутом насаждении.
Генотип особи, успешно конкурирующей с другими особями того же генотипа, не обязательно выйдет победителем из конкуренции в полиморфной смеси генотипов. И наоборот, конкурент, относительно слабый в чистом сомкнутом насаждении, может превратиться в доминирующего члена смешанного насаждения.
Как известно, механические свойства древесины тесно зависят от доли поздней древесины в годичном кольце [7-9] и на основе такого индикатора, как доля поздней древесины в годичном кольце, возможно уверенно вести их диагностику.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2007
111
продукционный процесс и структура деревьев, древесины и ДРЕВОСТОЕВ
1979 1984 1989 1994 1999 2004
Годы
Рис. 4. Динамика рангового коэффициента корреляции для доли поздней древесины в годичном кольце в выборке, представленной разными провиниенциями ели
Сопоставление изменений средней за пять лет доли древесины в годичном кольце для разных провиниенций ели показывает, что в целом наибольшую среднюю долю древесины в годичном кольце демонстрирует брестский образец; местный, кольчугинс-кий образец дает в последние годы годичные кольца в целом с наиболее низкой долей поздней древесины (рис. 3).
Динамику коэффициента ранговой корреляции средней доли поздней древесины в годичном кольце за пять лет отражает рис. 4. Видно, что ранговая структура выборки по данному показателю практически не меняется за весь рассматриваемый период (возраст 15-40 лет).
Если вновь обратиться к рис. 3, то можно отметить закономерное увеличение доли поздней древесины в годичном кольце с возрастом. Для оценки степени влияния фактора возраста и фактора географического происхождения образца на долю поздней древесины в годичном кольце был проведен двухфакторный дисперсионный анализ. Его результаты показали, что при уровне доверительной вероятности 0,001 на данный признак достоверно влияют оба фактора. При
этом фактор возраста обуславливает 67 % выборочной вариации. Следовательно, варьирование доли поздней древесины с возрастом гораздо значимее ее варьирования между разными образцами.
Таким образом, на основе результатов исследований в качестве основного следует сделать заключение, что ранняя диагностика ранга по доле поздней древесины и сопоставление на основе этого индикатора механических свойств у разных провиниенций может осуществляться уже в возрасте 15 лет.
Что касается ранга по величине радиального прироста, то он может сильно меняться с возрастом, поэтому, чем старше возраст географических культур, чем более он приближен к возрасту рубки главного пользования, тем точнее будут результаты диагностики. На основании результатов исследования важно отметить, что с учетом сильной зависимости доли поздней древесины от возраста вопрос об экономической целесообразности создания плантаций из отдельных провиниенций ели (с генотипически детерминированной повышенной долей поздней древесины) может решаться неоднозначно.
112
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2007
