Биохимический состав кедрового ореха в интродукционных насаждениях (на примере Вологодской области)

ФГБОУ ВПО  «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина

Факультет агрономии  и лесного хозяйства

Кафедра лесного  хозяйства

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

на тему:

 

Биохимический состав кедрового ореха в интродукционных насаждениях

(на примере Вологодской области)

 

 

 

Выполнил:

 Кулаков  Дмитрий Сергеевич

Проверил: Хамитов  Р.С.

 

 

 

 

 

 

Вологда –  Молочное

2012

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Одним из главных  направлений в лесном хозяйстве  является повышение продуктивности, устойчивости, качественного состава и многоцелевого функционирования леса. Одним из путей решения этой проблемы является интродукция хозяйственно ценных лесообразователей. Сосна сибирская (Pinus sibirica), или кедр сибирский – древесная порода ценная в первую очередь в качестве орехоноса. Кроме того, древесина породы широко используется при изготовлении карандашей, музыкальных инструментов, мебели и специальной тары для пищевых продуктов. Существенны природоохранное и патриотическое значения интродукции этого растения. Увеличение ассортимента лесообразователей также расширяет биоразнообразие и создает возможность культивирования устойчивых насаждений.

Известно, что  среднегодовая прибыль связанная с получением семян и древесины при выращивании одного гектара кедра сибирского более чем в четыре раза, а коэффициент эффективности более чем в шесть раз выше, чем у ели европейской (Дроздов, 2005). В условиях ведения лесного хозяйства на рыночной основе приоритет введения экзота в культуру становится очевидным.

В этой связи актуальной задачей лесохозяйственной науки  является обоснование методологической платформы интродукции ценной орехоносной породы применительно условий района интродукции. Решение данной задачи требует детального анализа биолого-экологических свойств вида.

 

 

 

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И БИОЛОГО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА КЕДРА СИБИРСКОГО

 

Сосна сибирская хвойное  вечнозеленое дерево, которое способно достигать 35-44 метров в высоту и 1,8 метра  в диаметре ствола. Максимальная продолжительность жизни – 500 (по некоторым данным 800 – 850) лет (Смолоногов, Залесов, 2002).

Сибирский кедр – мощное дерево, отличающееся густой и зачастую многовершинной кроной с толстыми сучьями в нижней ее части. Кора молодых деревьев пепельно-серебристая с бурыми поперечными чечевичками, у старых деревьев образуется буровато-серая или серо-коричневая трещиноватая чешуйчатая корка (Матвеева, Буторова, Братилова, 2003).

Ветвление мутовчатое. Первые мутовки, как правило, появляются на пятый год жизни (Бех, Таран. 1979; Матвеева, Буторова, Братилова, 2003). Верхние боковые побеги приподняты, что придает кроне канделябровидную форму (Крылов и др., 1983). Побеги последнего года коричневые, покрыты длинными рыжими волосками. Хвоя в разрезе трёхгранная, слегка зазубренная, тёмно-зелёная с сизым налётом, длиной 6-14 сантиметров, мягкая, собрана по пять хвоинок в пучке (Крылов и др 1983; Ипатов, 2010). Растущая хвоя покрыта бурым чехликом, который к концу периода вегетации опадает (Матвеева, Буторова, Братилова, 2003).

Корневая система представляет собой мощные ответвления от короткого стержневого корня, который растет в первые 20-30 лет, и располагается в гумусовом горизонте. Эти отростки оканчиваются мелкими корневыми волосками (до 1 мм), на концах которых развивается различная по своей форме микориза. На хорошо дренированных, особенно лёгких по механическому составу почвах при коротком стержневом корне (до 40-50 см) у кедра формируется мощная якорная корневая система, которая способна проникать на глубину до 2-3 метров. Якорные корни вместе с прикорневыми лапами выполняют механическую функцию – обеспечивают устойчивость мощного ствола и кроны. На переувлажненных почвах у кедра образуются придаточные корни (Матвеева, Буторова, Братилова, 2003).

Сосна сибирская начинает плодоносить с 13-15 лет. В сомкнутых насаждениях семеяношение возможно с 40-50 лет. Обнаружено и более раннее образование шишек на единичных экземплярах 10-12-летнего возраста (Матвеева, Буторова, Братилова, 2003). Кедр – однодомное, раздельнополое (мужские и женские генеративные органы располагаются на одном дереве) ветроопыляемое растение. Мужские стробилы находятся у основания побега, а женские шишечки формируются на концах вегетативных побегов, когда последние заканчивают свой рост, возле верхушечной почки. Почки конические, постепенно сужающиеся, 6-10 мм длины, не смолистые. Пыльниковые колоски на своей оси несут микроспорофиллы, более крупные у основания, чем у вершины. Пыльца, снабженная двумя воздушными мешками светло-желтого цвета. На оси женских шишечек расположены кроющие чешуи. В их пазухах находятся семенные чешуи с двумя семяпочками. Семенные чешуи у основания шишек также более крупные, чем у вершины. Период от закладки генеративных зачатков до созревания семян, по Т.П.Некрасовой (1972), длится три вегетационных сезона. В первый период вегетации (эмбриональный) на побегах образуются генеративные зачатки; во второй – формируются макро- (шишечки) и микростробилы (колоски), происходит опыление; в третий – оплодотворение и созревание кедровых орехов (Матвеева, Буторова, Братилова, 2003).

Шишки крупные, вытянутые, яйцевидной формы, сначала фиолетовые, а затем коричневые, 5-8 см шириной, в длину до 13 см; чешуи их плотные, прижатые, на поверхности покрыты короткими жёсткими волосками. Щитки утолщённые, широко ромбовидные, крупные, до 2 см шириной с небольшим белым пупком. Шишки вызревают в течение 14-15 месяцев. Каждая шишка содержит от 30 до 150 семян кедра. Семена (до 80-140 шт. в шишке) 7-14 мм длины и 6-10 мм ширины, туповершинные, косообратно-яйцевидные, тёмно-бурые. Средняя масса 1000 семян около 250 граммов. Семена крупные, поэтому лишены крыльев; с плотной кожурой (скорлупой) коричневого цвета с красноватым пятном («рубчиком» или «глазком») в дистальной утолщенной части семени. С одного дерева можно получить до 12 килограммов орехов. В оптимальных условиях урожай семян составляет 400-650 кг/га, в припоселковых кедровниках он выше, и в отдельные годы обильного семеношения может составлять до 1,5-2,0 т/га. Выход семян из шишек влажностью 40-43% составляет 24%. (Бех, Таран, 1979; Матвеева, Буторова, Братилова, 2003).

Основные  массивы кедра сибирского сосредоточены на территории России, и лишь небольшая часть – в Северной Монголии, образуя вместе с пихтой и елью темнохвойную тайгу.

Ареал (область естественного произрастания) кедра сибирского находится между городами: Салехард. Игарка (северная граница); Екатеринбург, Тюмень, Томск (западная); Олекминск,, Чита (восточная); истоком р. Орхон в Монголии (южная), то есть насаждения кедра сибирского простираются с запада на восток от низовий Вычегды до Алданского нагорья на 4500 км и с севера на юг от Игарки в низовьях Енисея до верховий Орхона в Монголии – на 2700 км (Матвеева, Буторова, Братилова, 2003).

Особенностью  произрастания кедра сибирского на севере Западной Сибири является его приуроченность к долинам рек, в частности, к участкам с аллювиальными почвами, на которых таксационные показатели деревьев даже в самых северных районах высоки. Занимая обширный географический ареал, кедр сибирский отличается широкой экологической пластичностью.

Медленный рост (особенно в первые годы жизни) обрекает существование естественного возобновления породы под пологом более быстрорастущих видов. Поэтому, важным экологическим свойством этого древесного растения является теневыносливость. Обычно с возрастом это свойство ослабевает, и с 80-летнего возраста порода начинает проявлять светолюбие (Смолоногов, Залесов, 2002). На открытых участках при достаточном освещении некоторые экземпляры кедра сибирского с 5-летнего возраста отличаются интенсивным ростом и ранним вступлением в репродуктивную стадию (10-25 лет).

По отношению к влажности воздуха – требователен. В горах при относительно влажном воздухе он поселяется на гранитах, замещая на высоте 1000 м над уровнем моря сосну обыкновенную. В Западной Сибири эта порода не встречается в тех районах, где среднегодовая относительная влажность воздуха в 13 часов менее 60 %, а наименее влажного месяца – 50 %. И.А.Бех, И.В.Таран (1979) считают, что кедр сибирский может расти и при более низкой влажности воздуха, но на почвах повышенной влажности.

К почвенным условиям кедр сибирский малотребователен. При достаточной влажности он может произрастать почти на всех типах почв, даже на сфагновых болотах, однако предпочитает среднесуглинистые, супесчаные, хорошо дренированные, увлажненные, плодородные почвы, содержащие в своем составе известь (Игнатенко, 1972). На болотах, песках, каменистых почвах кедр сибирский может расти, поскольку способен формировать якорные, придаточные корни. Считается, что влажность и трофность почвы оказывают влияние на внутреннюю организацию генетической структуры протяженной популяции сосны кедровой сибирской (Седельникова, 2008).

Экологический оптимум  кедра сибирского приурочен к  низкогорьям Алтая и Западного Саяна, где деревья достигают максимальных размеров. Это районы с преимущественно циклоническим климатом, где сумма температур выше 10°С находится в пределах 1600-1800°С, а среднегодовое количество осадков – более 800 мм (кедр сибирский плохо переносит жаркую погоду, сухость воздуха). В горах при достаточной влагообеспеченности высота деревьев увеличивается с нарастанием тепла. И.А.Бех, И.В.Таран (1979) считают, что поздние весенние заморозки могут повреждать стробилы и это, вероятно, ограничивает распространение данного вида.

Период вегетации у кедра достаточно короткий (40-45 дней в году). Такой незначительный промежуток, хотя и сказывается отрицательно на быстроте роста, достаточно полезен, поскольку дает возможность растению встретить первые заморозки с одревесневшими побегами. Считается, что кедр сибирский – одно из самых зимостойких древесных растений нашей страны.

ИСТОРИЯ РАЗВЕДЕНИЯ КЕДРА СИБИРСКОГО В РЕГИОНЕ

 

Сосна кедровая сибирская, в естественных условиях на территории нашей области не встречается, являясь здесь интродуцентом, поэтому история разведения этой породы приобретает значительный интерес.

В Европейской части России разведение кедра сибирского за пределами своего ареала в исторической ретроспективе периодизируется И.И. Дроздовым (1972) на четыре этапа:

1. Ритуально-декоративных ограниченных культур (с XVI в.);
2. Декоративно-плодовых массовых культур (с 40 годов XIX века до 1917 года);
3. Лесных опытно-производственных культур (1917-1959 год);
4. Лесных промышленных культур ( с 1959 года ).

Интродукция сосны сибирской в пределах нынешних границ Вологодской области до середины ΧΧ имела ограниченный характер, не смотря на близость к пределам его ареала. Не смотря на это, на сегодняшний день сохранились прекрасные памятники интродукции вида: Катаевская и Петеряевская рощи в Велико-Устюгском и Чагринская роща в Грязовецком районах.

Недалеко от Великого Устюга, в пойме реки Шардиньги расположена Катаевская кедровая роща, названная в честь братьев Катаевых – её владельцев в ΧΙΧ веке. По предположению Л. Ф. Ипатова (2011) возраст старых кедров ней достигает 200 лет. По средним замерам деревьев данная роща превосходит не только все другие рощи в Вологодской и Архангельской области, но и на всем Европейском Севере. Не менее старовозрастные кедры произрастают в другой старовозрастной роще - Петряевской. Здесь Л. Ф. Ипатовым отмечено самое крупное по диаметру дерево – 128 сантиметров. Аналогичный возраст имели и другие ограниченные посадки вблизи г. Красавино и с. Богородское

Велико-Устюгского района. В 1873 году В. В. Спириным были посеяны кедры в г. Никольск. Отдельные кедры сохранились и по сей день.

В число старейших рощ входит и Чагринская кедровая роща – самая крупная, созданная помещиком Н. А. Петровым в период с 1900-1904 годы. Находится она в Грязовецком районе, возле деревни Шипяково. Общая площадь посадки составляет 3,1 га. Кроме кедра в роще также были высажены лиственница, пихта, дуб, а по периметру липа. Первое описание рощи было приведено П. И. Белозеровым, указавшим, что она была заложена саженцами в 1900-1901 годах. История создания рощи выяснялась автором на основании беседы с участниками посадки в 1949. В возрасте двадцати лет культуры кедра стали плодоносить, а в год обследования рощи автором было установлено, что с 220 деревьев кедра было получено более 800 кг. семян.

На территории Вологодской  области четко выделяется период производственных посадок кедра  лесхозами с 1959-1991 гг. В этот период еще отсутствовал опыт выращивания посадочного материала и создания культур этой породы. В этой связи предприятия встретились с рядом трудностей, обусловленных видовыми особенностями кедра, особенно на начальной стадии лесокультурного производства – подготовке семян к посеву. Отсутствие собственной лесосеменной базы, ежегодно продуцирующей орех, требовало привлечения инорайонных семян. Поступление семян из зоны ареала лимитировалось сроками окончания заготовки, установлением зимников, по которым становился возможным вывоз шишек, периодом их переработки. Поэтому, семена ввозились преимущественно в конце зимы – начале весны, и их не успевали полноценно подготовить к посеву на предприятиях (Ипатов, 2011). Семена или не стратифицировали или ее срок существенно сокращался, и это привело к тому, что семена в первую весну прорастали не полностью, а основное количество всходов появлялось лишь через год. Отметим, что пободобные сложности были отмечены и в ряде других регионов, что позволило М.В. Твеленеву (1968) сделать вывод о доминировании, прежде всего трудностей организационного характера в процессе выращивания сеянцев кедра, названного им «школой терпения». Семена, большей частью, использовали случайные, или сведениям об их происхождении не уделяли должного внимания. Плановый и централизованный характер переброска семян приобрела с 1986 года, после организации лесосеменной производственной станции в г. Вологда. По данным Книги учета лесных семян Вологодской ЛСПС семена кедра сибирского в 1986-88 гг. в Вологодскую область поступали из Томской и Иркутской областей через Центральную производственную лабораторию селекционного семеноводства и химизации. Всего за этот период в лесхозы области поступило 434,5 кг семян кедра сибирского. Семена распределялись по лесхозам небольшими партиями по 20-50 кг и высевались в теплицах и на питомниках для обеспечения хозяйств посадочным материалом (Ипатов, 2011).