Особенности формирования популяций брусники в кедровых насаждениях Хакасии Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК630.5

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОПУЛЯЦИЙ БРУСНИКИ (VACCiNIUM ViTIS-IDAEA) В КЕДРОВЫХ НАСАЖДЕНИЯХ ХАКАСИИ

И. Г. Смирнова, С. Л. Шевелев

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный технологический университет» 660049 Красноярск, пр. Мира, 82. е- mail: [email protected]

Статья посвящена одному из аспектов устойчивого многоцелевого лесопользования - изучению закономерностей формирования популяций дикорастущих пищевых и лекарственных растений. Объектом исследований явились популяции брусники в кедровых лесах Хакасии. В основу исследования положены материалы 100 круговых пробных площадей, заложенных в пределах 4 ключевых участков. На пробных площадях было обмерено 508 экземпляров побегов брусники. Для установления степени занятости зарослью пространства в каждом ключевом участке закладывалось по 10 маршрутных ходов. На пробных площадях велось картирование древесной и кустарниковой растительности, устанавливалась степень сомкнутости крон, определяющая световой режим популяций брусники, находилось проективное покрытие брусникой площади участка внутри заросли. В пределах каждой пробной площади были взяты модельные экземпляры парциальных побегов брусники у которых устанавливались: высота, диаметр основания, величины годичных линейных приростов, размеры ягод и их вес, вес лекарственного сырья. Ряд распределения парциальных побегов по возрасту позволяет утверждать, что брусничники района исследования находятся в периоде интенсивного формирования. Основная масса парциальных побегов имеет возраст 2 - 4 года, максимальный возраст побега - 7 лет. На основе экспериментальных данных выявлена возрастная структура популяций брусники, построена математическая модель характеризующая распределение побегов брусники по возрасту. Установлены особенности распределения побегов одного возраста по высоте, изменчивость формирования массы лекарственного сырья в промысловых зарослях брусники, их средняя величина. Найденные средние показатели, характеризующие формирование массы лекарственного сырья, могут быть использованы при передаче лесных участков в аренду.

Ключевые слова: брусника, проективное покрытие, ключевые участки, пробные площади, модельные экземпляры, годичный прирост, возрастная структура, лекарственное сырье.

Article is devoted to one of aspects of steady forest exploitation - to studying of regularities of formation of populations wild-growing food and herbs. Object of researches were cowberry populations in the cedar woods of Khakassia. Materials of 100 circular trial areas put within 4 key sites are the basis for research. On trial squares 508 copies of escapes of cowberry have been measured. For establishment of extent of employment the space thicket within each key site put about 10 route courses. On trial squares mapping of wood and shrubby vegetation was conducted, the degree of a density of kroner defining the light mode of populations of cowberry was established, there was a projective covering land area cowberry in a thicket. Within each trial area model copies of escapes of cowberry at which were established have been taken: height, diameter of the basis, size of year linear change of length, sizes of berries and their weight, weight of medicinal raw materials. Of escapes on age allows to claim a number of distribution that cowberry shrubs of the area of research are in the period of intensive formation. The bulk of escapes has age 2 - 4 years, the maximum age of escape - 7 years. On the basis of experimental data the age structure of populations of cowberry is revealed, the mathematical model characterizing distribution of escapes of cowberry on age is constructed. Features of distribution of escapes of one age on height, variability of formation of mass of medicinal raw materials in trade thickets of cowberry, their average size are established.

The found average values characterizing formation of mass of medicinal raw materials can find use by transfer of the timberland to rent.

Keywords: cowberry, projective covering, key sites, trial areas, model copies, year gain, age structure, medicinal raw materials.

ВВЕДЕНИЕ

Многоцелевое использование ресурсов леса способствует значительному повышению экономического потенциала и интенсификации лесного хозяйства. Недревесные ресурсы обладают большой ценностью и стоимость некоторых из них превышает стоимость древесины на единице лесной площади. Однако организация комплексного лесопользования невозможна без знаний об территориальном размещении, структуре и продуктивности растительных сообществ, являющихся источником пищевых, лекарственных и технических ресурсов.

Несовершенство или отсутствие для многих ле-сорастительных районов нормативов, позволяющих вести таксацию недревесных ресурсов леса, делают невозможным расчеты реального экономического потенциала лесного хозяйства.

Территория проведения полевых работ (Саралин-ское лесничество республики Хакасия), расположенная в Алтае - Саянском горно - таежном районе, обладает сложным рельефом с характерными для нее мощными хребтами и обширными глубокими межгорными котловинами.

Растительность типична для горных районов Средней Сибири. Горный характер рельефа обуслав-

ливает явно выраженную вертикальную зональность. Горные леса сформированы светлохвойными и тем-нохвойными породами. Предгорья и нижние части горных склонов заняты лиственными древостоями и лесостепной растительностью. Их сменяют кедровые древостои с пихтой, елью и лиственницей. Прогреваемые южные склоны заняты сосновыми и лиственничными древостоями.

Климат района исследования характеризуется продолжительной холодной зимой и умеренно теплым летом.

Напочвенный покров кедровых лесов представлен многими пищевыми и лекарственными растениями, наиболее ценным из которых является брусника.

Листья брусники обладают сильно выраженными антимикробными, противовоспалительными, мочегонными, желчегонными и вяжущими свойствами. Ягоды - ценный пищевой продукт, не требующий консервации и широко применяющийся в диетологии.

Особенности плодоношения брусничников, закономерности формирования популяций, их продуктивность в различных лесорастительных условиях в Средней Сибири явились объектом изучения ряда исследователей (Палкин 1974; Богданова, Муратов 1978; Богданова 1980; Шевелева 1982; Шевелев, Не-мич, Михайлов 2011 и др.).

МЕТОДИКА СБОРА И ОБЪЕМ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА

В основу проведения полевого эксперимента положены методические разработки А.И. Шретер (1986); С.Л. Шевелева, Г.А. Шевелевой (1991). Был использован метод ключевых участков. Под ключе-

Таблица 1 - Результаты статистической обработки

Статистические показатели

32,7 - 70,2 0,59 - 0,91

19,1 - 64,9 43,8 - 85,0

0,4 - 1,3 0,9 - 1,8

Определяющую роль в формировании и продуктивности популяций брусники играет возраст парциальных побегов. По имеющимся данным (Шевелев и др., 2004) период наиболее интенсивного роста парциальных побегов брусники совпадает с их возрастом 3 - 5 лет, при большем возрасте (10 -15 лет) происходит их естественное отмирание или периодическое «обновление» заросли вследствие низовых пожаров.

Ряд распределения парциальных побегов по возрасту (рисунок 1) позволяет утверждать, что брусничники района исследования находятся в периоде интенсивного формирования. Основная масса парциальных побегов имеет возраст 2 - 4 года, максимальный возраст побега - 7 лет.

вым участком понималась площадь лесотаксацион-ного квартала или его части, где в напочвенном покрове преобладала брусника. В пределах ключевого участка, систематическим порядком, закладывались круговые пробные площади постоянного радиуса -9,8 м, что соответствует площади 300 м2.

Было заложено 4 ключевых участка, в популяциях брусники, имеющих промысловое значение. В каждом из них закладывались по 25 круговых пробных площадей.

На пробных площадях велось картирование древесной и кустарниковой растительности, устанавливалась степень сомкнутости крон, определяющая световой режим зарослей брусники, находилось проективное покрытие брусникой площади участка внутри заросли. В пределах каждой пробной площади были взяты модельные экземпляры парциальных побегов брусники, у которых устанавливались: высота, диаметр основания, величины годичных линейных приростов, размеры ягод и их вес, вес лекарственного сырья. Таким образом было обмерено 508 парциальных побегов брусники.

Для установления степени занятости зарослью пространства в каждом ключевом участке закладывалось по 10 маршрутных ходов. Составлена ресурсная карта объекта исследования.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ

Полученные полевые материалы были подвергнуты статистической обработке по стандартной программе. В таблице 1 приведены предельные значения средних величин, их изменчивости и точности опыта рассчитанные по данным всех ключевых участков.

6,1 - 6,9 1,6 - 4.9 6 - 9

8,4 - 22,7 30,9 - 66,2 40,2 - 64,1

0,2 - 0,4 0,62 - 1,1 0,8 - 1,3

в = 0.04713820 г = 0.99999594

Возраст, лет

Рисунок 1 - Возрастная структура популяций брусники

Проективное „ , , „ Вес лекарственного ^ , -

г п. Вес плодов, г/дм2 О ягоды, мм г , , 1устота, шт/дм2

покрытие, %о ' сырья, г/дм2 ■'

Среднее значение

Коэффициент варьирования, %

Точность опыта, %

Ряд распределения побегов по возрасту с высокой степенью адекватности отображается уравнением вида :

Y=a*(bлx)*(xлc) Таблица 2 - Параметры уравнений

(1)

Вертикальная структура зарослей брусники, обусловленная характером сочетания побегов различной высоты, отображается этой же функцией.

В таблице 2 приведены величины коэффициентов уравнений и показатели их адекватности.

Структура заросли брусники

Возрастная По высоте

Переменные

Коэффициенты уравнений Показатели адекватности уравнений

У

Возраст,

лет Высота побегов, мм

х

Число побегов,%

Число побегов,%

а

68,511 3,307

ь

0,138 0,950

с

4,697 4,057

Коэффициент детерминации (г2)

0,998 0,988

Стандартная ошибка (Б)

0,047 1,362

Основная масса побегов в зарослях брусники высоты побега возрастом и изменчивость высо-имеет высоту от 50 до 130 мм., максимальная вы- ты побегов одного возраста иллюстрирует та-сота побега 290 мм. Характер обусловленности блица 3.

Таблица 3 - Распределение парциальных побегов брусники различного возраста по высоте (%)

Высота Возраст побега, лет

побега, мм. 1 2 3 4 5 6 7 Итого

40 6,1 6,3 0,6 13,0

70 4,2 14,4 8,9 1,0 28,5

100 0,2 9,3 12,1 5,5 0,8 27,9

130 2,2 8,3 5,3 1,2 17,0

160 0,2 1,5 3,0 0,6 0,6 5,9

190 0,2 1,2 1,6 0,9 0,8 4,7

220 0,8 0,8 0,4 0,2 2,2

250 - - - -

280 0,6 0,2 0,8

Итого 10,5 32,8 32,4 17,2 4,9 2,0 0,2 100

Ряды распределения побегов по высоте, в пределах одного возраста, имеют выраженные максимумы, закономерно смещающиеся в сторону увеличения длины побега.

В целом ход роста парциальных побегов по высоте (рисунок 2) соответствует экспоненциальной кривой вида:

г*»

• о«

6»

в = 30.97876091 Г = 0.70345768

2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

Возраст побега, лет

где: НП - высота парциального побега брусники,

мм;

А- возраст побега, лет.

Адекватность уравнения характеризуется коэффициентом детерминации (г2) равным 0,494, при стандартной ошибке уравнения (Б) равной 30,98.

Динамика величины среднего прироста побегов по высоте (АН) может быть выражена в виде уравнения :

(АН) = а+Ь*^(сАп +)

(3)

где Ап - год формирования прироста побега (1,2,3....и т.д); а = -232,983; Ь = 270.298; с = 0.0824; d = -0.1503.

0.0

1.0

7.0

8.0

Рисунок 2 - Ход роста парциальных побегов брусники по высоте

НП = 300,778(1 - ехр(- 0,149А)

(2)

Коэффициент детерминации (г2) равен 0,916; стандартная ошибка уравнения (Б) равна 3,940.

Особенности процессов роста, определяющих структуру промысловых зарослей брусники, иллюстрирует таблица 4.

Таблица 4 - Динамика величины среднего прироста побегов брусники по высоте

Год формирования прироста побега, лет 1 2 3 4 5 6 7

Средаии факгическии 37,3±0,76 38,1±0,75 34,4±0,85 29,9±1,4 24,9±3,1 26,0±6,3 10,0 прирост, мм

Коэффициент варьирования,% 45,7 41,8 42,1 54,9 58,1 57,0 -Выровненный

ряд среднего 36,5 37,2 36,0 33,0 28,1 21,5 13,0 прироста побега, мм

Формирование биомассы лекарственного сырья в зарослях брусники напрямую опосредовано особенностями процессов роста. Оказалось, что изменчивость массы лекарственного сырья на круговых площадках, в пределах отдельных ключевых участков, изменяется достаточно широко - коэффициент варьирования признака - 46,0-65,7%. Эта изменчивость обусловлена как возрастом парциальных побегов, так и различиями в густоте в отдельных частях зарослей брусники. Установлено, что средняя масса лекарственного сырья в объекте исследования составляет около 2,03 т/га в сыром состоянии, при полном (100%) покрытии зарослью площади. Фактическая средняя масса лекарственного сырья составила около 0,75 т/га.

В виду того, что исследования проводились в течение одного полевого сезона (и в не урожайный год), делать выводы о характере плодоношения ягодников сложно, так как этот показатель имеет определенную периодичность.

Урожайность за учетный период на отдельных ключевых участках составила от 56 до 91 кг/га.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения настоящей работы установлены особенности структуры зарослей брусники в горных кедровниках республики Хакасия, выявлены закономерности роста парциальных побегов брусники. Установленные средние показатели, характеризующие формирование фитомассы лекарственного сырья, могут найти использование при передаче лесных участков в аренду.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Богданова Г. А. Брусника в лесах Сибири / Г. А. Богданова, М. Ю. Муратов // Изд. «Наука» Сибирское отделение. - Новосибирск, 1978.-116с.

Богданова, Г. А. Структура популяций брусники в средней тайге Сибири / Г. А. Богданова // Биологические ресурсы лесов Сибири. - Красноярск, 1980 . С. 15-31.

Методика определения запасов лекарственных растений / Гос. ком. СССР по лесному хозяйству, Мин. мед. и микробиолог. пром.// А.И.Шретер и др. М. ЦБНТИ лесхоз., 1986. С. 50.

Палкин А.И. Продуктивность ягодных растений и грибов в сосновых лесах левобережья Енисея в связи с экологическими условиями: Автрефю дис...к.с.-х.н. 06.03.02. Хабаровск: ДальНИИЛХ, 1974. - 24с.

Шевелев С.Л. Лесотаксационный справочник для южно - таежных лесов Средней Сибири [Текст] / С.Л.Шевелев, В.В.Кузьмичев, Н.В.Павлов, А.С. Смо-льянов // М.: ВНИИЛМ, 2002. -166с.

Шевелев С.Л., Шевелева Г.А. Методика полевых исследований при таксации ресурсов пищевых и лекарственных растений / С.Л. Шевелев, Г.А. Шевелева // КГТА. - Красноярск, 1991. - 35с.

Шевелева Г.А. Ресурсы и таксация дикорастущих ягодников лесов восточного склона Енисейского кряжа: Автреф. дис.к.с.-х.н. 06.03.02. Красноярск: КГТА, 1983. - 24с.

Шевелев, С.Л. Совершенствование организации комплексного использования лесов в Красноярском крае / С.Л. Шевелев, Н.С. Немич, П.В. Михайлов // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. -Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн, ун-та, 2011. - № 4(322). - С. 33-35 .

Поступила в редакцию 8.12.15 Принята к печати 10.05.16