В деле повышения устойчивости и продуктивности сосновых насаждений в Нижнем Поволжье важное место занимают вопросы отбора климатических экотипов, имеющих здесь хороший рост, состояние, устойчивость к неблагоприятным факторам. Одним из основных показателей адаптации климатических экотипов к тяжелым почвенно-климатическим условиям сухой степи является химический состав хвои.
Объектом для изучения географической изменчивости в зоне исследований служили географические культуры, созданные в 1976 году под руководством Г.Я. Маттиса в Камышинском лесхозе Волгоградской области [1; 2].
Культуры в Камышинском лесхозе заложены двухлетними сеянцами на площади 17,36 га. При создании культур использовано 35 климатических экотипов. Культуры были размещены на двух участках 10,6 и 6,75 га по сплошной подготовке почвы по системе раннего пара. Размер блоков соответственно на первом участке 0,126 га, на втором 0,063 га, расположение блоков рандомизированное по принципу случайной выборки. Размещение посадочных мест 3 х 1 м.
Цель исследования - на основании изучения сезонной динамики изменения содержания хлорофилла в хвое и ее химического состава климатипов сосны обыкновенной вне ареала их естественного произрастания в сухой степи Нижнего Поволжья установить степень адаптации и выделить наиболее перспективные из них для дальнейшего выращивания в условиях региона.
Результаты исследования и их обсуждение
Для изучения особенностей фенологии климатических экотипов в географических культурах согласно методике проводились фенологические наблюдения. Установлено, что в тяжелых почвенно-климатических условиях Нижнего Поволжья климатические экотипы имеют целый ряд особенностей.
Одним из важных показателей изменчивости физиологических признаков сосны обыкновенной является изменение окраски хвои, которая связана с изменением содержания хлорофилла в хвое и зависит, как отмечает Л.Ф. Правдин [3], от происхождения сосны, времени года, возраста хвои и других факторов.
Характерное пожелтение хвои у сосны из Сибири и Забайкалья отмечалось уже в начале октября. Сосны из лесостепной зоны Украины и Закавказья совсем не изменяли окраску. У всех других климатических экотипов хвоя желтеет с наступлением устойчивых холодов в начале декабря. К этой группе относится и местный Камышинский экотип. Это говорит о том, что у сосны из холодных районов содержание хлорофилла изменяется сильнее, чем у сосен из более теплых районов, а у сосен из наиболее теплообеспеченных мест содержание хлорофилла в сезонном цикле почти не изменяется. Такие же особенности в изменении окраски хвои и содержании хлорофилла соснами разного географического происхождения в сезоном цикле отмечались Л.Ф. Правдиным [3], Н.С. Сидоровой [4].
Весной хвоя приобретает обычную зеленую окраску к началу роста в высоту.
Одним из важнейших показателей, определяющих географическую изменчивость климатических экотипов, является содержание в хвое важнейших химических экотипов - азота, фосфора, калия. Лабораторный анализ, выполненный сжиганием образцов хвои в смеси с серной и хлорной кислотами, показал довольно разнообразные результаты по содержанию азота, фосфора, калия в хвое климатипов в процентах от массы абсолютно сухого вещества. Содержание азота в хвое сосны из Камышина (контроль) составляло 1,83%, фосфора 0,40% и калия 0,93%. Наравне с контролем по содержанию этих элементов идут Карпатский (Юго-Западная лесная) и Кировский (Северная лесная), весьма отдаленные друг от друга климатипы (табл. 1).
Таблица 1
Содержание минеральных веществ в хвое сосны разного географического происхождения в культурах Камышинского лесхоза
|
Лесорастительные зоны |
Азот, % |
Фосфор, % |
Калий, % |
|
Северная лесная |
1,80 |
0,35 |
0,89 |
|
Центральная лесная |
1,26 |
0,38 |
0,81 |
|
Юго-Западная лесная |
2,05 |
0,40 |
0,93 |
|
Лесостепная, Украина |
1,30 |
0,30 |
0,67 |
|
Лесостепная ЦЧО |
1,67 |
0,38 |
0,78 |
|
Лесостепная, Восточно-Европейская |
1,76 |
0,34 |
0,72 |
|
Степная |
1,80 |
0,33 |
0,76 |
|
Закавказская |
1,83 |
0,39 |
0,72 |
|
Лесная, Центральная Сибирь |
2,08 |
0,35 |
0,75 |
|
Забайкальская лесная |
1,47 |
0,29 |
0,51 |
|
Лесостепная, Западно-Сибирская |
1,41 |
0,34 |
0,82 |
|
Крымская сосна |
1,35 |
0,19 |
0,40 |
|
Желтая сосна |
1,15 |
0,33 |
0,58 |
|
Контроль (Камышинский климатип) |
1,83 |
0,40 |
0,93 |
Мы попытались сопоставить успешность роста отдельных климатических экотипов с содержанием в их хвое химических элементов. Средние для лесорастительных зон показатели также не определяют заметной связи содержания химических элементов от географического происхождения.
Для анализа полученных данных приводим сведения по «предельным числам» азота N, фосфора Р, калия К в хвое насаждений сосны плохого, хорошего и оптимального роста, приводятся по Тюкину И.Т. [5] (табл. 2).
Таблица 2
Содержание N, P, K в хвое сосны в процентах к абсолютно сухой массе
|
Элементы |
В насаждениях |
||
|
плохого роста по Верману (Vehrmann) |
оптимального роста по Верману (Vehrmann) |
хорошего роста по Краусу (Kraus) |
|
|
N |
0,7 - 1,6 |
1,8 - 3,2 |
1,5 - 1, 8 |
|
P |
0,06 - 0,10 |
0,2 - 0, 3 |
0,11 - 0,26 |
|
K |
0,3 - 0,45 |
0,55 - 0,9 |
0,36 - 0,50 |
Совместный анализ таблиц и полученных нами данных по содержанию химических элементов в хвое климатических экотипов сосны показывает, что среднее содержание в хвое азота у климатипов изменяется в крайних пределах от 0,80 у Кокчетавского до 3,66 у Ростовского. В то время как у произрастающих географических культур сосен желтая и крымская содержание азота в хвое невысокое, соответственно 1,15 и 1,35. К насаждениям оптимального роста по Верману относятся местный Камышинский (контроль), Прикарпатский, Алтайский, Азербайджанский, Минусинский, Пензенский, Ростовский, Ульяновский и Воронежский климатипы, у всех остальных климатипов содержание азота в хвое находится в пределах насаждений плохого роста по Верману.
К насаждениям хорошего роста по Краусу, кроме перечисленных, попадают Тамбовский, Кустанайский, Рязанский, Орловский, Саратовский, Татарский климатипы. Однако не все климатипы, отнесенные к насаждениям оптимального и хорошего роста, в действительности имеют высокие показатели. Так, Алтайский, Азербайджанский, Кустанайский климатипы отстают в росте. Содержание фосфора и калия в хвое климатипов находится в основном в пределах, установленных Верманом для насаждений оптимального роста. Таким образом, в географических культурах Камышинского лесхоза установлено относительно низкое содержание в хвое климатипов азота и высокое - фосфора и калия.
По лесорастительным зонам лучшие показатели на протяжении 1986-2006 гг. у Юго-Западной лесной зоны, в которую входит единственный Прикарпатский реликтовый климатип, по нашим данным, он показывает хороший рост, состояние почти по всей сети географических культур бывшего СССР [1].
Если сравнивать полученные нами ранговые оценки высоты и диаметра климатических экотипов 1986-1991-2006 годов, то четкой тенденции изменения ранга в сторону ухудшения или улучшения не прослеживается. Можно сказать, что у ряда зон Юго-Западной лесной, лесостепной ЦЧО, степной, Центральной лесной, лесостепной, Восточно-Европейской ранговое положение стабилизировалось.
Следует отметить, что в период 1991-2006 гг. отличия таксационных показателей большинства климатических экотипов, имевшие место в молодом возрасте, в значительной степени сгладились, разница между многими зонами и климатипами находится в пределах ошибки опыта.
Заключение
Результаты исследований позволяют сделать вывод, что климатические и почвенные ресурсы района заготовки семян сформировали у растущих климатических экотипов определенный состав химических элементов, который наследуется и сохраняется у климатипов при их произрастании в географических культурах в условиях сухой степи Нижнего Поволжья.
Отмеченные особенности позволяют при оценке степени адаптации климатических экотипов к условиям сухой степи Нижнего Поволжья применять классические лесоводственные шкалы успешности роста по содержанию химических элементов Вермана и Крауса.
Рецензенты:Васильев Ю.И., д.с.-х.н., профессор, главный научный сотрудник Всероссийского НИИ агролесомелиорации Российской академии наук, г. Волгоград;
Рулев А.С., д.с.-х.н., заместитель директора по науке Всероссийского НИИ агролесомелиорации Российской академии наук, г. Волгоград.