Особенности роста сосны кедровой сибирской вне пределов естественного ареала (на примере Брянской области)

© 2025                       Д. А. Костюченко^*, А. А. Соломников, С. И. Марченко

 

ФГБОУ ВО «Брянский государственный инженерно-технологический университет»

Россия, 241037, Брянск, пр. Ст. Димитрова, 3

 

*E-mail: d_kost@list.ru

Поступила в редакцию: 17.06.2025

После рецензирования: 29.07.2025

Принята к печати: 31.07.2025

Сосна кедровая сибирская, или кедр сибирский (Pinus sibirica Du Tour) – ценный интродуцент в Брянских лесах. Анализ распространения этой древесной породы на территории гослесфонда Брянской области, выявление лесорастительных условий, наиболее соответствующих требованиям кедра, представляет научный и практический интерес. Целью исследований являлось выявление особенностей роста кедра по диаметру в различных гидрологических условиях. Анализ кернов древесины, отобранных с 20 деревьев в лесах, функционирующих в автоморфных и полугидроморфных ландшафтах на территории Опытного отдела интродукции и лесоведения Учебно-опытного лесхоза ФГБОУ ВО «Брянский государственный инженерно-технологический университет», выявил динамику радиальных приростов в 1990-2024 гг. Методами дендрохронологии определены особенности роста по диаметру кедра на автоморфных и полугидроморфных почвах. В условиях нормального увлажнения выявлена умеренная отрицательная корреляция прироста со среднегодовой температурой текущего года и положительная – с суммой осадков июля текущего вегетационного периода. При избыточном увлажнении выявлены умеренные и заметные отрицательные корреляции прироста с температурами июня, июля, августа, сентября, среднегодовой температурой текущего года, температурой ноября предыдущего года. На автоморфных почвах величина радиальных приростов оказалась больше, чем на полугидроморфных. Независимо от гидрологического режима почв, выраженное ингибирование роста по диаметру у кедра наблюдалось в 1992, 2002 и 2010 гг.

Ключевые слова: сосна кедровая сибирская, радиальный прирост, метеопараметры, автоморфные почвы, полугидроморфные почвы

Сосна кедровая сибирская (кедр сибирский, Pinus sibirica Du Tour, далее кедр) является ценным интродуцентом, повышающим биоразнообразие Брянских лесов. История появления кедра в Брянской области начинается в 1900-х годах, когда появились первые участки с данной породой, зафиксированные в лесоустроительных материалах. Известен опыт выращивания кедра на территории Брянского опытного лесничества: под руководством профессора А. В. Тюрина в 1911 г. были заложены первые опытные культуры сосен-экзотов: веймутовой, Банкса, кедровой сибирской и жесткой. До настоящего времени сохранились географические культуры сосны обыкновенной (Гроздов, 1960).

Ценность кедра заключается не только в его пищевых качествах в пределах естественного ареала произрастания, но и как источника ценной древесины, высоких эстетических свойств, фитотерапевтических эффектов благодаря выделению фитонцидов, благоприятно влияющих на экологическую обстановку в лесных насаждениях. В индивидуальных хозяйствах кедр часто выращивают в качестве «почетного дерева» искусственно создаваемых фитоценозов, украшающего ландшафтные группы озеленения приусадебных участков.

В последние десятилетия в связи с ощутимыми изменениями климата многие исследователи отмечают изменение показателей роста кедра (Усольцев и др., 2022) и его продуктивности (Горошкевич, 2021).

В настоящее время актуальной является задача расширения ареала кедра (Кожевников, Кряжевских, 2017). Бореальные леса — уникальные образования на территории не только России, но и других государств, обладая своеобразным спектром ценных растительных сообществ (Олссон, 2012; Герасимов и др., 2014; Титов, 2022), одним из которых является кедр – ценный интродуцент на территории Брянской области. До настоящего времени остается нерешенной проблема устойчивости некоторых видов древесных растений в фитоценозах (Ершова, Джанаева, 2024). Общепризнанным является тот факт, что биогеоценозы с большим участием слагающих их компонентов являются более устойчивыми к неблагоприятным факторам среды (Реуцкая, 2011), при этом леса, характеризующиеся высоким уровнем мозаичности и сложной структурной организацией, отличаются более высоким уровнем устойчивости к стрессам, включая изменения климата (Лукина и др., 2020).

Данные, полученные ранее (Алейников и др., 2022), выявили наличие 34 участков с кедром в 11 лесничествах Брянской области.

Цель исследования данной работы – анализ выделов с участием кедра на территории гослесфонда Брянской области и выявление особенностей его роста по диаметру в различных почвенно-гидрологических условиях.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Анализ актуальной информации лесоустроительных баз данных (2018 г.) гослесфонда Брянской области (более 300 тыс. выделов) позволил выделить те из них, в которых отмечалось наличие кедра сибирского в составе насаждений. Сформирована база данных, включающая информацию о флористическом составе, площадях, возрастах, основных биометрических показателях (высота и диаметр), полноте насаждений и их производительности, продуктивности участков с кедром в составе древостоя.

Методами дендрохронологии исследовали радиальный прирост кедра в различных гидрологических условиях (автоморфных и полугидроморфных почв) на территории Опытного отдела интродукции и лесоведения Учебно-опытного лесхоза ФГБОУ ВО «Брянский государственный инженерно-технологический университет».

На автоморфной почве (среднеподзолистая песчаная на двучленных отложениях флювиогляциальных и кварцево-глауконитовых песков) исследования проводили в 40-летних культурах кедра сибирского со следующими показателями: состав 8К1С1Б, средняя высота 10 м, средний диаметр 18 см, относительная полнота 0.5, запас 60 м³га^-1. Тип лесорастительных условий – свежая сложная суборь. Гидрологический режим на данном участке обусловлен глубоким залеганием уровня грунтовых вод, что позволяет считать данную почву автоморфной (нормальное увлажнение).

На полугидроморфной почве (слабоподзолистая со следами оглеения песчаная на двучленных отложениях флювиогляциальных и кварцево-глауконитовых песков) исследования проводили на территории дендрария в 56-летних культурах кедра сибирского с показателями: состав 10К, средняя высота 17 м, средний диаметр 22 см, относительная полнота 0.8, запас 130 м³га^-1. Тип лесорастительных условий – влажная сложная суборь. Гидрологический режим на данном участке обусловлен относительно близким к дневной поверхности залеганием уровня грунтовых вод, что приводит к процессам оглеения в почвенном профиле в виде сизых пятен и примазок, отмечающихся с иллювиального горизонта и ниже, до дна разреза. Заболачивание почвенной толщи на данной территории может характеризоваться как временное (в весенний период после активного снеготаяния, и осенний – при выпадении большого количества осадков в конце вегетационного периода в отдельные годы).

Керны древесины отбирали при помощи возрастного бурава на высоте 1.3 м от корневой шейки у не менее 10 деревьев кедра сибирского лучшего роста и развития на каждой почвенной разности. Измерения величины радиальных приростов выполняли с использованием компьютерных технологий (Марченко, 2008). Для выделения тенденций роста по диаметру использовали полиномиальные зависимости, позволяющие рассчитать индексы радиального прироста для каждого календарного года. Корреляцию абсолютных значений величины радиальных приростов и индексов радиальных приростов рассчитывали с использованием Excel. По данным ближайшей Брянской метеостанции (WMO 26898), расположенной на расстоянии около 30 км от исследуемых объектов, анализировали среднемесячные температуры и количество осадков текущего вегетационного периода и аналогичные показатели (с октября по декабрь) предыдущего календарного года с целью выявления их влияния на рост кедра по диаметру.

Обобщенную лесоустроительную информацию в разрезе происхождения участков, преобладающих типов лесорастительных условий устанавливали с использованием программы Tanagra.

Пространственные модели изменения встречаемости, средней доли кедра в составе насаждений, количества сопутствующих древесных пород получены с использованием программы Surfer. Графический материал выполнен с использованием программы Grapher.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На территории Брянской области лесоустройством зафиксированы 49 участков лесных культур в лесном фонде с участием в составе кедра сибирского. Средняя площадь участков составляет 2.05 ± 0.27 га. Участки довольно сильно отличаются по размеру: от 0.2 до 7.5 га. Больше всего участков имеется на территориях Дубровского, Жуковского, Мглинского и Учебно-опытного лесничеств. В восточно-европейской части России кедр ранее был распространен от Мурманской и Архангельской областей до зоны лесостепи, по аналогии с другими хвойными проявляя географическую изменчивость деревьев по энергии роста, развитию кроны, семенной продуктивности и другим признакам (Титов, 2022). В настоящее время западнее Коми встречаются исключительно интродуценты.

Возрастная структура насаждений с участием кедра на территории Брянской области довольно неоднородна. Средний возраст 31.4 ± 2.1 лет, коэффициент изменчивости 47.1%. Преобладают молодняки.

Средняя высота насаждений с участием кедра составляет 11.1 ± 0.8 м, коэффициент изменчивости 52.6%; средний диаметр 12.5 ± 0.9 см, коэффициент изменчивости 50.1%. Насаждения характеризуются уверенным ростом (рис. 1) и неплохой производительностью: средний класс бонитета составляет I.33 ± 0.07, коэффициент изменчивости 35.7%. Средняя полнота 0.71 ± 0.02, коэффициент изменчивости 17.4%. Средний запас на 1 га составляет 121 ± 11 м³га^-1, коэффициент изменчивости 65.9%. Все таксационные показатели установлены с точностью до 10%.

Количество древесных пород, составляющих основной полог насаждений, варьирует от 1 до 7 (рис. 2). В среднем, в составе 4.7 ± 0.1 древесных пород; коэффициент изменчивости 25.5%. Преобладают насаждения с количеством древесных пород от 5 до 7 (более 60%).

Меньшим количеством древесных пород, как правило, характеризуются насаждения искусственного происхождения на начальных этапах роста (монокультуры), в которых по мере их роста и развития появляется естественное лесовозобновление. Анализ пространственного варьирования количества древесных пород в составе насаждений с участием кедра (рис. 3) на территории Брянской области показал, что меньшие значения приурочены к восточной части, большие – к юго-восточной части. Полагаем, это связано с богатством почв: с продвижением на юг серые лесные почвы сменяются оподзоленными черноземами, содержащими значительное количество элементов минерального питания растений. В естественных кедровниках цикл развития древостоя, включающего кедр и сопутствующие породы, определяется примерно в 280 лет. Этот цикл, поделенный авторами на семь стадий по 40 лет, включает развитие подроста кедра под пологом, выход в первый ярус подроста кедра и сопутствующих пород из-под полога материнского яруса после его распада, дальнейший отпад лиственных и затем ели, вследствие чего кедр начинает преобладать в древостое, наблюдается его активное возобновление (Гемонов, Лебедев, 2022).

Средняя доля кедра в составе насаждений с его участием (рис. 4 А) варьирует от 2.5 до 100% (лесные культуры) и в среднем составляет 15.9 ± 2.3%.

 Наибольшие доли кедра в составе насаждений с его участием отмечаются на территории Карачевского, Учебно-опытного, Дубровского и Мглинского лесничеств.

Анализ встречаемости  кедра на территории Брянской области, рассчитанный как отношение выделов с его участием к общему количеству выделов лесничества, выраженной в процентах, показал, что бóльшие значения приурочены к северной части области, где преимущественно произрастают сосновые леса (рис. 4 Б).

Обобщенный дендроспектр показал, что с кедром чаще всего произрастают береза, осина, сосна и ель. Менее часто встречаются дуб, липа, ольха черная, клен, ясень и другие древесные породы.

Анализируя приуроченность выделов с участием кедра в составе к преобладающим типам лесорастительных условий, можно констатировать, что в качестве интродуцента он чаще встречается в свежих и влажных сложных суборях, свежих и влажных дубравах, где создавались лесные культуры. В боровых условиях, как и в сухих и мокрых гигротопах, наличие кедра не отмечено.

Разнообразие почвенно-грунтовых условий оказывает влияние на рост растений. Мы наблюдаем за ростом по диаметру интродуцированных экземпляров кедра сибирского на автоморфных и полугидроморфных почвах.

В условиях нормального увлажнения (почва среднеподзолистая песчаная на двучленных отложениях флювиогляциальных и кварцево-глауконитовых песков), обусловливающего рост посадочного материала на вырубке, с достаточным притоком солнечной радиации, на ранних этапах развития фитоценоза наблюдается увеличение величины радиального прироста (рис. 5 А). Кульминация прироста приходится на начало XXI в. и составляет более 5 мм в год. Возрастной тренд (сглаживающая кривая) выполнен полиномом пятой степени, довольно хорошо описывающим фактические данные (R² = 0.89). Индексы радиального прироста (рис. 5 Б) позволяют выявить годы ингибирования роста кедра по диаметру на автоморфной почве. Ими оказались 1992, 1996, 2002, 2010 и 2018 гг.

Попытка выявить корреляции абсолютной величины средних радиальных приростов и индексов радиальных приростов с метеопараметрами ближайшей метеостанции (табл. 1) показала, что имеется умеренная отрицательная корреляция прироста со среднегодовой температурой текущего года и положительная – с суммой осадков июля текущего вегетационного периода.

Таблица 1. Корреляция величины средних радиальных приростов кедра (мм) и индексов радиальных приростов с температурами и осадками на автоморфной почве

Примечание: r – коэффициент корреляции; m_r – основная ошибка определения коэффициента корреляции. Значимость коэффициента корреляции при ^*р = 0.05 (критическое значение 2.03)

С индексами радиального прироста достоверных корреляций выявить не удалось, так как критерии достоверности не превысили критического значения.

Полагаем, что температурный режим на территории Брянской области значительно отличается (в сторону более высоких температур) от сложившегося в бореальном поясе, в районе естественного ареала обитания вида. Поэтому в годы с более высокими температурами кедр в Брянской области испытывает повышенные стрессовые нагрузки, следствием которых является ингибирование прироста по диаметру, которое может усугубляться недостатком осадков в летние месяцы, что характерно именно для автоморфных почв легкого механического состава.

В условиях избыточного увлажнения (почва слабоподзолистая со следами оглеения песчаная на двучленных отложениях флювиогляциальных и кварцево-глауконитовых песков), обусловливающего формирование укороченной ризосферы, с лимитированным притоком солнечной радиации (объект находится на территории дендрария, в условиях значительной конкуренции со стороны большого количества произрастающих рядом деревьев), на ранних этапах развития наблюдается монотонное уменьшение величины радиального прироста (рис. 6 А). Прирост уменьшается с 3 мм до 0.5 мм в год, что свидетельствует о постоянном стрессовом воздействии. Возрастной тренд (сглаживающая кривая) выполнен полиномом третьей степени, очень хорошо описывающий фактические данные (R² = 0.98). Индексы радиального прироста (рис. 6 Б) позволяют выявить годы ингибирования роста кедра по диаметру на полугидроморфной почве. Ими оказались 1992, 2002, 2010, 2019, 2021 и 2023 гг.

Значимых корреляций абсолютной величины средних радиальных приростов кедра и индексов радиальных приростов с метеопараметрами ближайшей метеостанции (табл. 2) оказалось значительно больше. Выявлены умеренные и заметные отрицательные корреляции прироста с температурами июня, июля, августа, сентября, среднегодовой температурой текущего года, температурой ноября предыдущего года. Выявлена положительная корреляция индексов радиального прироста с февральскими температурами; отрицательная – с температурой июля; положительная – с количеством осадков в марте и отрицательная – с количеством августовских осадков текущего вегетационного периода.

 

Таблица 2. Корреляция величины средних радиальных приростов кедра (мм) и индексов радиальных приростов с температурами и осадками на полугидроморфной почве

Примечание: r — коэффициент корреляции; m_r – основная ошибка определения коэффициента корреляции. Значимость коэффициента корреляции при:

^* р = 0.05 (критическое значение 2.03)

^** р = 0.001 (критическое значение 3.61)

Полученные результаты можно объяснить тем, что растения, находящиеся в условиях повышенного стресса, более подвержены колебаниям негативных факторов, комплексно влияющих на их развитие. Известно, что проблема биоразнообразия применительно к растительным сообществам зависит от организационного уровня объекта (биом, древостой, вид, особь) и не имеет пока однозначного решения (Усольцев, 2019). Поэтому в условиях жесткой конкуренции со стороны близко произрастающих прочих видов древесных растений ингибирование роста по диаметру у сосны кедровой сибирской преобладает. Этому способствует лимитирование содержания почвенного воздуха, обеспечивающего дыхание корней растений в укороченной ризосфере на полугидроморфной почве, особенно в периоды значительного количества выпадающих осадков (в периоды формирования поздней древесины).

Исследование радиальных приростов кедра сибирского другими авторами на заболоченных и незаболоченных экотопах юга Западной Сибири выявило корреляцию годичных приростов: в заболоченных участках – с динамикой температур вегетационного периода, а на незаболоченных – с динамикой осадков (Велисевич, Хуторной, 2009). Исследование динамики радиального прироста кедра в горно-таежном растительном поясе выявило положительную корреляцию с температурами мая и июня, а на склоновых участках – с температурами июля (Герасимова, 2010).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На территории Брянской области кедр представлен в качестве интродуцента в некоторых лесничествах гослесфонда. Средняя доля кедра в составе насаждений с его участием варьирует от 2.5 до 100% (лесные культуры) и в среднем составляет 28.0 ± 4.6%. Встречаемость этой древесной породы в лесном фонде Брянской области невысока – до 0.155%. Порода чаще встречается в свежих и влажных сложных суборях, свежих и влажных дубравах. Чаще других вместе с кедром произрастают береза, осина, сосна и ель. В составе насаждений часто встречается от 5 до 7 древесных пород, что может приводить к заглушению кедра более конкурентной аборигенной дендрофлорой. Рост кедра по диаметру в различных гидрологических условиях неодинаков: на автоморфных почвах кульминация прироста по диаметру наблюдалась в 20-летнем возрасте при максимальных значениях прироста до 5 мм; на полугидроморфных почвах прирост был значительно меньше – 3.5 мм и  монотонно снижался. На автоморфных почвах выявлена умеренная отрицательная корреляция прироста со среднегодовой температурой текущего года и положительная – с суммой осадков июля текущего вегетационного периода. На полугидроморфной почве выявлены умеренные и заметные отрицательные корреляции прироста с температурами июня, июля, августа, сентября, среднегодовой температурой текущего года, температурой ноября предыдущего года. Выявлены положительная корреляция индексов радиального прироста с температурой февраля и отрицательная – с температурой июля: положительная – с количеством осадков в марте и отрицательная – с количеством августовских осадков текущего вегетационного периода. Независимо от гидрологического режима почв, выраженное ингибирование роста по диаметру у кедра наблюдалось в 1992, 2002 и 2010 гг. По нашему мнению, осуществлять интенсивную интродукцию кедра на территории Брянской области нецелесообразно. Культивирование вида целесообразно в дендрариях и ботанических садах для повышения биоразнообразия и знакомства посетителей, учащихся, научных работников с объектом, ареал обитания которого находится за пределами области. Это позволит продолжить научные исследования влияния различных факторов на рост и развитие данного вида на фоне глобальных изменений климата.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Алейников А. А., Балухта Л. П., Деревянко С. О. Лесные культуры кедра сибирского (Pinus sibirica Du Tour) в Брянской области по таксационным данным / Научные основы устойчивого управления лесами. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 30-летию ЦЭПЛ РАН. М., 2022. С. 13–15.

Велисевич С. Н., Хуторной О. В. Влияние климатических факторов на радиальный рост кедра и лиственницы в экотопах с различной влажностью почвы на юге Западной Сибири // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Биология. 2009. Т. 2. № 1. С. 117–132.

Гемонов А. В., Лебедев А. В. Особенности формирования древостоев сосны кедровой сибирской // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2022. № 62. С. 15–17.

Герасимов Ю., Хетемяки Л., Йонсон Р., Катила П., Келломяки С., Коскела Т., Кранкина О., Люндмарк Т., Моен Й., Месьер К., Мийликяйнен К., Наскали А., Нордин А., Саастамойнен О., Ванханен Х. Бореальные леса для человека и биоразнообразия // Устойчивое лесопользование. 2014. № 2 (39). С. 2–12.

Герасимова О. В., Жарников З. Ю., Кнорре А. А., Мыглан В. С. Климатически обусловленная динамика радиального прироста кедра и пихты в горно-таежном поясе природного парка «Ергаки» // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Биология. 2010. Т. 3. № 1. С. 18–29.

Горошкевич С. Н. Метеорологическая обусловленность семеношения кедра сибирского (Pinus sibirica Du Tour) // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2021. № 2. (380). С. 56–69.

Гроздов Б. В. Сокровища леса. М.- Л.: Гослесбумиздат, 1960. 159 с.

Ершова А. А., Джанаева В. В. Итоги интродукции растений кедрово-широколиственных лесов российского Дальнего Востока в Москве // Социально-экологические технологии. 2024. Т. 14. № 2. С. 171–204. DOI: 10.51862/2500-2961-2024-14-2-171-204

Кожевников А. П., Кряжевских Н. А. Современное состояние лесных насаждений памятников природы Уральского учебно-опытного лесхоза УГЛТУ // Леса России и хозяйство в них. 2017. № 3 (62). С. 41–47.

Лукина Н. В., Гераськина А. П., Горнов А. В., Шевченко Н. Е., Куприн А. В., Чернов Т. И., Чумаченко С. И., Шанин В. Н., Кузнецова А. И., Тебенькова Д. Н., Горнова М. В. Биоразнообразие и климаторегулирующие функции лесов: актуальные вопросы и перспективы исследований // Вопросы лесной науки. 2020. Т. 3. № 4. С. 1–90.

Марченко С. И. Техника выполнения измерительных работ с использованием компьютера: учеб. пособие. Брянск: БГИТА, 2008. 20 с.

Олссон Р. Использовать или охранять? Бореальные леса и изменение климата // Устойчивое лесопользование. 2012. № 3 (32). С. 40–45.

Реуцкая В. В. Проблемы снижения устойчивости лесов зеленых зон крупных городов Европейской части России // Ученые записки Российского государственного социального университета. 2011. № 4 (92). С. 246–249.

Титов Е. В. История выращивания и перспективы плантационного ореховодства кедровых сосен в восточной Европе // Хвойные бореальной зоны. 2022. Т. 40. № 5. С. 404–409.

Усольцев В. А. Биоразнообразие и биопродуктивность лесов в контексте климатогенной биогеографии // Эко-потенциал. 2019. № 1 (25). С. 48–115.

Усольцев В. А., Цепордей И. С., Данилин М. М. Прогнозирование биомассы кедровых сосен северной части Азии при изменении климата // Хвойные бореальной зоны. 2022. Т. XL. № 5. С. 410–423.

Рецензент: к. с.-х. н., начальник научно-технического отдела Ильинцев А. С.